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Interférences et biomolécules

CC BY-SA 4.0 Alexandre Gondran
Les expériences d’interférences mettant en jeu des molécules de plus en plus grosses et lourdes révèlent que les lois de la mécanique quantique sont applicables bien au-delà du monde de « l’infiniment petit » ...

Anomalie de dilatation thermique

By Simon Mer - Own work, CC BY-SA 4.0
Généralement, les matériaux se dilatent lorsqu’ils sont chauffés. La raison en est qu’une élévation de température correspond à une augmentation de l’agitation des atomes, or cette agitation n’est pas symétrique. ...

Nucléosythèse et étoiles à neutrons

(C) NASA - Nébuleuse du Crabe, marquée par la présence d'une étoile à neutron
Mis à part quelques éléments légers comme l’hydrogène, l’hélium, le lithium… produits peu après le big bang, tous les noyaux atomiques naturels ...

Des réfrigérateurs à torsion

Impératifs environnementaux

Près de 20% de l’énergie électrique produite dans le monde est consommée par les climatiseurs, réfrigérateurs et congélateurs. De plus, ces machines frigorifiques utilisent des fluides frigorigènes dont la plupart sont des gaz ...

Les batteries au lithium pour un Nobel

De la petite électronique à la voiture électrique, la pile lithium-ion - non rechargeable - et surtout l'accumulateur - rechargeable - ont envahi notre quotidien. Sans cette technologie lithium-ion, téléphones mobiles, tablettes et autres appareils nomades n’existeraient pas ou seraient ...

Du champagne supersonique

Physique du bouchon de champagne

Tout le monde le sait, lorsqu’une bouteille de champagne est débouchée, le bouchon est souvent violemment propulsé… ce qui peut être dangereux s’il percute l’œil. La raison pour laquelle le bouchon saute à environ 50 km/h vient ...

Le matériau le plus noir du monde

Si vous pensiez qu’obtenir un noir intense était chose facile, vous vous trompiez. Depuis de nombreuses années, artistes et scientifiques cherchent la formule du véritable noir, ou du moins à s'en approcher. Par noir véritable, entendez une surface qui ne renverrait aucun rayon lumineux. Actuellement, ...

Organes sur puce, vers un futur bionique ?

Imaginez une puce tenant dans la main qui renfermerait un micro-poumon ? Science fiction ? Fantasme de savant fou ? Absolument pas, il s'agit de choses bien réelles et déjà brevetées ! Apparus courant 2010, les organes sur puce visent à reproduire le fonctionnement de certains organes dans des conditions expérimentales choisies.

Des débuts prometteurs

C'est une équipe de Boston, qui la première a mis au point le premier véritable organe sur puce. Il s'agissait d'un dispositif faisant intervenir la technologie microfluidique. « Visuellement, les organes sur puce ressemblent à des dominos » explique Xavier Gidrol, chef de service au CEA-Irig de Grenoble. Domino dans lequel des micro-canaux transportant de l'air et du liquide proche du sang sont séparés par une couche de cellule endothéliale et épithéliale pulmonaire, mimant la paroi alvéolaire d'un poumon. Cette paroi, et c'est la vraie révolution qu'a apportée l'équipe bostonienne, peut s'étirer en rythme, comme lors de la respiration. Ainsi, ce dispositif permet de mimer à la perfection la fonction de l'organe pulmonaire.

Depuis le premier "poumon sur puce", de nombreux chercheurs se sont penchés sur le sujet, recréant les fonctions de nombreux organes sur des puces en polydiméthylsiloxane (un polymère). À la différence des organoïdes (mini-organes produits à partir de cellules souches), les organes sur puce miment la fonction d'un organe tandis que les autres ont pour vocation de répliquer les organes. Les deux technologies peuvent sembler proches, mais n'impliquent pas les mêmes techniques. Les organoïdes sont cultivés en milieu de culture à partir de cellules souches pluripotentes. Ces cellules se différencient progressivement et s'organisent selon les lois qui les régissent pour former des mini-organes. Dans le cas des organoïdes il s'agit d'auto-organisation tandis que pour les organes sur puce le développement est contrôlé et chaque cellule est placée sciemment.

Une révolution pour l'industrie pharmaceutique

La première application des organes sur puce se situe dans la recherche pharmacologique. Cette technologie pourrait permettre à long terme de se passer des essais réalisés sur les animaux. En plus de l'aspect éthique, l'expérimentation animale possède de nombreuses limites. "Cela fait des années que nous savons soigner le cancer chez la souris alors que nous tâtonnons encore pour l'homme", souligne Mr Gidrol. En effet, l'action d'un médicament peut être très différente lorsqu'on l'administre à une souris ou à un homme. Avec les puces, les cellules utilisées sont d'origine humaine, l'effet des médicaments est donc beaucoup mieux évalué. Par exemple, pour tester l'effet d'un traitement de la mucoviscidose, il suffirait de prendre les cellules pulmonaires d'un patient et de recréer le poumon malade sur puce, puis de tester la substance médicamenteuse. Sur le long terme, les traitements pourraient être personnalisés grâce à cette technique.

Depuis ces premiers pas, l'organe sur puce a beaucoup évolué et les financements suivent cette évolution, ce qui permet à de nombreuses équipes de recherche dans le monde de se concentrer sur la question.

Une technique pleine d'avenir :

Dans le domaine, deux nouveaux axes de recherche sont apparus. L'un représenté par les équipes du CEA de Grenoble, qui cherchent à développer des organoïdes sur puces et l'autre par certains chercheurs aux États-Unis qui essayent de connecter plusieurs organes sur puce entre eux, afin d'obtenir un « corps entier » sur puce (Body on a chip). Le but étant pour les deux axes de se rapprocher le plus possible d'une copie réaliste d'organes. « Le Graal serait de se rapprocher le plus possible du vivant, pour avoir l'organe sur la paillasse » indique Xavier Gidrol, qui travaille sur un organoïde de foie et plus précisément sur des îlots de Langerhans sur puce. À l'avenir, cela permettrait de mieux comprendre le fonctionnement et le développement des organes.

À l'avenir, cette technologie pourrait révolutionner la médecine régénératrice, en greffant des organoïdes à des patients en attente d'une greffe (cela ne remplacerait pas la greffe). Par exemple des personnes atteintes d'un diabète de type I pourraient se voir greffer des îlot de Langerhans élevés sur puce, produisant de l'insuline normalement. Le but serait de restaurer la fonction de l'organe en attendant la greffe d'un organe fonctionnel.

 

Pour en savoir plus :

Article de science et vie : https://www.sciencesetavenir.fr/sante/e-sante/organes-artificiels-ces-puces-qui-miment-le-vivant_92753

Les défi du CEA, dossier : http://www.cea.fr/multimedia/Documents/publications/les-defis-du-cea/les-defis-du-CEA-238.pdf

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Le bioéthanol
Une filière agro-industrielle produit un biocarburant de plus en plus présent dans les réservoirs.

Le bioéthanol, un carburant agricole

Les biocarburants sont utilisés depuis les débuts de l'utomobile. Ainsi, Nikolaus Otto, l'un des inventeurs du moteur à explosion, avait conçu son moteur pour qu’il puisse fonctionner à l’éthanol. La mythique Ford T roulait également au bioéthanol. Ces carburants d’origine végétale ont été abandonnés au profit du pétrole. 
Parmi les biocarburants, certains sont incorporés dans le gazole qui alimente les moteurs Diesel. Le bioéthanol, quant à lui est intégré dans l'essence (moteurs à explosion). La proportion d'éthanol est limitée à 5 % en volume dans les supercarburants sans plomb SP95 ,10 % pour le SP95-E10. Le superéthanol E85 quant à lui contient entre 65 et 85 % en volume d'éthanol.
La matière première à partir de laquelle est synthétisé cet éthanol provient, en France, des betteraves, des céréales ainsi que de résidus de la production de sucre et d’amidon. Au Brésil, où se trouve le plus important parc de véhicules roulant à l'éthanol, on utilise la canne à sucre.
L'un des intérêts du bioéthanol est son impact environnemental réduit : en prenant en compte chaque étape, de la production à la consommation, l'éthanol européen permet en moyenne une réduction de 70 % des émissions de gaz à effet de serre par rapport à l’essence (chiffre de l’année 2017 calculé par l’association européenne ePURE). Le carburant Superéthanol E85, qui contient 85 % d’éthanol en été et 65 % en hiver, réduit donc les émissions de gaz à effet de serre de plus de 50 % par rapport à l’essence pure. Il réduit également les émissions de particules fines de 90% et celles d’oxydes d’azote de 30%. De plus, les coproduits générés par la production de l'éthanol (pulpes de betteraves et drêches de céréales) sont valorisés dans l’alimentation animale, qu’ils enrichissent en cellulose et en protéines. 

Du flexfuel aux boîtiers pour tout véhicule

Lors des débuts de la commercialisation de l'E85, seuls les véhicules à carburant modulable (flexfuel) pouvaient utiliser ce nouveau carburant, ainsi que tous les autres types d'essence. Le principe est d’adapter le fonctionnement du moteur à explosion classique à la proportion d’éthanol présente dans le réservoir, car un litre d’éthanol contient un tiers d’énergie en moins qu’un litre d’essence. Il faut donc augmenter les temps d’injection pour injecter davantage de carburant dans les cylindres quand la proportion d’éthanol est plus élevée. Le calculateur du véhicule doit donc disposer de la donnée relativé à la proportion d’éthanol dans le carburant, soit en analysant en continu l’oxygène dans les gaz d’échappement grâce à un capteur appelé "sonde lambda", soit en mesurant la proportion d’éthanol directement dans le carburant. La norme technique de l’éthanol pour les carburants prévoit une quasi absence d’eau, ce qui évite tout risque de corrosion des pièces métalliques. La maîtrise de la chaîne d’approvisionnement de l’éthanol et des carburants assure l’absence de reprise d’eau par l’éthanol. L’éthanol étant présent depuis longtemps en petites proportions dans le SP95 et le SP95-E10, les polymères en contact avec le carburant, dans les réservoirs, durites et joints, ont été conçus  pour être insensibles à l’éthanol pour la plupart des modèles immatriculés depuis 2000 et de nombreux autres modèles avant cette date. 
Ces véhicules ont connu un succès limité en France. En revanche, des boîtiers d'adaptation, ont été développés pour que des véhicules à essence récents puissent rouler au Superéthanol E85. Placés entre le calculateur d'injection et le moteur, ces boîtiers servent à injecter la bonne quantité de carburant en fonction de la proportion d’éthanol présente dans le réservoir, pour un fonctionnement optimal. De cette manière, une voiture équipée d’un boîtier E85 pourra rouler à l’ensemble des carburants essence (SP98, SP95, SP95-E10 et E85).
La récente homologation de ces boîtiers joue certainement dans le succès du carburant "vert", qui est surtout favorisé par la hausse des prix des hydrocarbures fossiles.

Publié le 04/10/2018

Yassa HARBANE
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