S'inscrire identifiants oubliés ?

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

» lire tous les articles 1 2 3 4 5 6 7 8
sciences en ligne
exploratheque
du premier stage au premier emploi


Mercure et environnement
Les activités humaines auraient conduit à une forte augmentation du mercure dans le milieu naturel.

Un comité international de scientifiques a produit une évaluation mondiale du mercure pour l'UNE (Nations Unies pour l'environnement). Le rapport de 2018 démontre une augmentation significative du mercure dans l'atmosphère avec une hausse d'environ 450 % par rapport aux niveaux naturels (prévalant avant 1450) et à une augmentation moyenne des dépôts de mercure vers les océans et les sols de 300 % .

Le mercure et l'environnement

Le mercure élémentaire gazeux (Hg0), aussi appelé "mercure métallique", est émis dans l’atmosphère par des sources naturelles et par des sources anthropiques. La seule source naturelle primaire du mercure est volcanique, qu'elle soit terrestre (volcans) ou marine (sources hydrothermales). Le mercure circule à la surface de la terre transitant par dégazage des eaux de surface, plantes, et feux de forêt.

Le mercure est un polluant absorbé aussi bien par les écosystèmes terrestres que marins. De plus, son temps de séjour dans l'atmosphère est suffisamment long pour qu'il soit distribué à une échelle globale. Il est donc en mesure de contaminer des milieux très éloignés des lieux d'émission. Complexe, son cycle dans le milieu naturel fait intervenir plusieurs espèces chimiques organiques et inorganiques, et dépend de variables telles que la température, l’ensoleillement, la végétation et l'activité bactérienne.

Le cycle du mercure est semblable au cycle du dioxyde de carbone dans la mesure où il existe des émissions naturelles et des échanges entre l’atmosphère et l’océan. Durant le temps géologique, une grande partie du CO2 a été séquestrée par les plantes et enfouie dans les fonds terrestres et océaniques. Sa concentration est donc moindre à la surface de la Terre, dans l'atmosphère ou dans la mer. Les émissions de CO2 sont issues de la combustion des plantes, du charbon ou du pétrole et enrichissent à nouveau l'atmosphère et l’océan. C'est également le cas du mercure, dont une grande partie a été séquestrée et est aujourd’hui réémise.

La toxicité du mercure métallique (Hg0) dépend de sa forme physique : nocif lorsque ses vapeurs sont inhalées, il ne présente qu'un très faible danger sous forme liquide. Quant à la forme ionique du mercure, Hg2+, déjà toxique, elle peut se transformer en méthylmercure (CH3Hg+), une forme organique du mercure très répandue dans l'environnement et d'une extrême toxicité.

Le Dr. Lars-Eric Heimbürger-Boavida, océanographe chimiste du CNRS au MIO (Institut Méditerranéen d'Océanologie) explique que : «L’homme a ajouté, et continue à ajouter du mercure dans les océans. Les niveaux restent néanmoins très faibles, le mercure est même parmi les éléments les moins concentrés. On parle de picogrammes par litre. Les bactéries qui vivent dans l’océan transforment une partie de ce mercure en méthylmercure. Ce methylmercure se bioamplifie le long de la chaîne alimentaire d’un facteur 50 millions. C’est-à-dire qu’un prédateur comme le thon peut atteindre des niveaux de mercure de 1 mg/kg (la limite de vente en France étant de 0.5 mg/kg). Ce milligramme est dispersé dans 50 millions de litres d’eau de mer avant de s’accumuler dans le phytoplancton, puis le zooplancton, puis les petits poissons, tout en augmentant dans les niveaux et les proportions à chaque niveau de la chaîne alimentaire. »

Des évaluations mises à jour 

Tous les cinq ans, une équipe internationale de scientifiques est chargée par l’UNE d’une évaluation du bilan mercure, à l'échelle mondiale. Les chercheurs ont d'abord pensé que l'exploitation minière de l'argent dans l’Amérique du Sud, du XVIe à la fin du XIXe siècle (orpaillage), était la plus importante source d'origine humaine de mercure atmosphérique de l'histoire. Cependant, de récents travaux ont conduit à réviser à la baisse le rôle des émissions minières, en s'appuyant en particulier sur la géochimie du minerai d’argent et sur des documents historiques relatifs à l'utilisation du mercure.

Il résulte de cette réévaluation un bilan réajusté dans lequel les émissions de mercure dans l'atmosphère dues aux activité humaines ont entraîné une augmentation moyenne de 300 % des dépôts de mercure dans les continents et les océans, une augmentation de 230 % de la concentration en mercure des eaux marines de surface et de 12 à 25 % pour les eaux marines plus profondes . « Il est donc possible que le thon contienne aujourd’hui jusqu’à 3 fois plus de mercure à cause de nos émissions », ajoute le Dr. Lars-Eric Heimbürger-Boavida.

Afin de réduire et de limiter les incertitudes, les chercheurs ont également donné des indications de recherche spécifiques en prônant notamment une meilleure compréhension des processus fondamentaux du cycle du mercure et l'amélioration continue des inventaires des émissions de grandes sources naturelles et anthropiques : « On parle d'une augmentation du mercure par rapport aux niveaux naturels. Pour ce faire, il faudrait bien quantifier les apports naturels », précise le Dr. Lars-Eric Heimbürger-Boavida. C'est pour cette raison que les chercheurs prônent notamment une meilleure compréhension des apports naturels tels que les sources hydrothermales.

Publié le 05/12/2018

En savoir plus :

Sur le cycle du mercure:
http://envlit.ifremer.fr/content/download/28153/232653/file/fiche1.pdf
Sur le mercure dans l'océan: https://twitter.com/m3lab?lang=en
Sur l'évaluation : https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.8b01246

Yassa HARBANE
Twitter Facebook Google Plus Linkedin email
Entrées associées