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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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du premier stage au premier emploi


En route vers le Soleil
Lancée le 12 août 2018 par la NASA, la sonde Parker Solar est l'engin spatial qui s'est le plus approché du Soleil.

Credits: NASA/Johns Hopkins APL/Steve Gribben 

Un voyage d'enfer

Baptisée en hommage à l'astrophysicien américain Eugene Parker, qui a posé les bases de la théorie du vent solaire, la mission Parker Solar devrait contribuer à percer les mystères qui entourent le Soleil et son atmosphère. La sonde va survoler Vénus, et se servir de son attraction gravitationnelle pour s'approcher graduellement du Soleil, et ce durant les sept prochaines années. D'ores et déjà, la sonde a battu e nnovembre 2018 le record de l'engin spatial le plus proche du Soleil. En effectuant 24 passes de plus en plus rapprochées de notre étoile, Parker Solar va traverser l'atmosphère solaire et se retrouver dans la couronne solaire. Pour supporter les radiations intenses et une température atteignant les 1400°C lors de sa traversée de l'atmosphère solaire, la sonde est équipée d'un bouclier en carbone composite d'une épaisseur de 11,43 cm.

La mission

La mission doit apporter des réponses à trois questions majeures, la première étant de déterminer les flux d'énergie qui confèrent à la couronne solaire une température trois cents fois supérieure à celle de la surface visible, la photosphère. La deuxième interrogation porte sur la détermination de la structure et de la dynamique des champs magnétiques à l'origine des particules du vent solaire. La dernière, enfin, consiste à expliquer les vitesses supersoniques des particules les plus énergétiques qui s'échappent de la couronne.
Les instruments à bord de la sonde Parker Solar sont conçus pour observer ces phénomènes, de manière inédite.

FIELDS est l'instrument dédié à la mesure des turbulences de l'héliosphère interne, qui devrait permettre de comprendre le réalignement des lignes des champs magnétiques. Il est composé d'antennes qui vont mesurer les flux de particules constamment émis par le soleil, tout en construisant des images tri-dimensionnelles du champ électrique.

WISPR, le seul instrument d'imagerie à bord de la sonde, permettra d'observer la structure étendue de la couronne et des vents solaires avant que la sonde ne passe au travers. Il est équipé de deux caméras pourvues de détecteurs et de lentilles résistants aux rayons et à la poussière cosmiques.

SWEAP réunit deux instruments complémentaires, chargés de compter les particules les plus abondantes dans les vents solaires (électrons, protons, ions hélium) et de mesurer leurs propriétés telles la vitesse, la densité et la température.

ISOIS combine également deux instruments pour mesurer les particules sur un large spectre énergétique. L'objectif est de comprendre le "cycle de vie" de ces particules : d'où sont-elles parties ? Comment ont-elles été accélérées et comment se déplacent-elles depuis le Soleil jusqu'à l'espace interplanétaire ?

  • EPI-Lo mesure le spectre des électrons et des ions et de l'identification du carbone, de l'oxygène, du magnésium, des isotopes d'hélium, etc. Ces mesures aideront à déterminer quels mécanismes sont responsables de l'accélération des particules.

  • Quant à EPI-Hi, il sert à détecter des particules de plus hautes énergies avec 100.000 particules/seconde au plus près du Soleil.

"La sonde Parker Solar nous fournit les mesures essentielles à la compréhension des phénomènes solaires qui nous intriguent depuis des décennies", explique Nour Raouafi, chercheur au Laboratoir de Physique Appliquée de l'Université Johns Hopkins, et scientifique du projet Parker Solar Probe. "Nous ne savons pas à quoi nous attendre si près du Soleil jusqu'à ce que l'on obtienne les données, et nous verrons probablement de nouveaux phénomènes. Parker est une mission d'exploration, la possibilité de faire de nouvelles découvertes est immense".

La France contribue également à cette mission grâce au SCM (Search Coil Magnetometer), un magnétomètre, développé par le LPC2E (Laboratoire de Physique et Chimie de l'Environnement et de l'Espace), qui est chargé de mesurer les fluctuations du champ magnétique autour du satellite.
Cependant, la participation française ne s'arrête pas là. François Gonzalez, chef de projet de la mission Parker Solar Probe au CNES revient sur la contribution des chercheurs français: "Lorsque l'on prépare une mission comme celle-ci, on se pose beaucoup de questions sur ce qu'on veut aller mesurer et comment on va le faire. Il y a d'autres laboratoires du CNRS comme le LESIA à Paris ou l'IRAP à Toulouse, qui ont contribué à la définition scientifique. Les chercheurs ont participé à des groupes pour définir les objectifs scientifiques de la mission et ils sont aujourd'hui à pied d’œuvre puisque le satellite commence à envoyer les premières mesures."

Il existe plusieurs satellites consacrés à la recherche solaire et héliosphérique. Ces observatoires spatiaux n'ont eu de cesse, pendant des années, voire des décennies, de scruter le Soleil. Ils restent pourtant limités par leur éloignement. La mission Parker Solar Probe permet d'effectuer les observations à la distance la plus réduite jamais atteinte. La sonde vient d'ailleurs de fournir sa première photo de la couronne solaire. Du fait de la brièveté des passages au plus près du Soleil et de la configuration de cette trajectoire en boucles de plus en plus rapprochées, les messages n'arriveront qu'au compte-gouttes !

Publié le 25/01/2019

En savoir plus :

Yassa HARBANE
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