S'inscrire identifiants oubliés ?

Lithium et troubles bipolaires

Une action à élucider

Les troubles bipolaires se traduisent par une vie rythmée d'épisodes de dépression entrecoupés de phases maniaques, c'est-à-dire d'états de grande excitation pathologique. Sur le long terme, on observe une perte de la matière ...

Un gel reconstructeur

© Wiki Commons

 

Un espoir pour réparer les tissus

Une équipe de chercheurs de l’Université Johns Hopkins School of Medecine à Baltimore (États-Unis) a développé un gel qui mime la micro-architecture et les propriétés ...

Mars a tremblé

© Wiki Commons 

 

6 avril 2019. Le détecteur sismique SEIS (Seismic Experiment for Interior Structure) de la sonde spatiale martienne InSight relève un signal sismique (sol 128, c'est-à-dire après 128 jours passés sur le sol martien) faible mais distinct. D’autres signaux ...

Une nouvelle espèce d’hominidé découverte aux

© Wiki Commons 

Découverts sur l’île de Luzon, dans la grotte de Callao aux Philippines, des fossiles vieux de plus de 50 000 ans ont entraîné une véritable effervescence. Menées par l'University of the Philippines, l'Australian National University et le Muséum National ...

Une nouvelle définition du kilogramme

© Wiki Commons 

 

La 26éme conférence générale des poids et mesures a conduit à redéfinir certaines unités. Depuis 1899, l’étalon du kilogramme, baptisé le « grand K », était conservé au Bureau international ...

Première image d'un trou noir

© Event Horizon Telescope Collaboration

Les moyens d'observation

C’est grâce à la collaboration de plus de 200 scientifiques, que la première image d’un trou noir a pu être publiée. Le « cliché » du trou noir de la galaxie ...

Transport de l’énergie électrique

La quasi-totalité de l’énergie électrique dans le monde est produite puis transportée vers les villes et les centres industriels sous forme de courant

Atmosphère de la Terre primitive

Auteur C Eeckhout.

L’atmosphère primitive et son évolution

Au Précambrien, l'atmosphère primitive de notre planète était dépourvue d’oxygène et riche en dioxyde de carbone (CO2) et en méthane, ainsi qu’en gaz soufrés provenant d’une intense activité volcanique. Elle renfermait également de l’ammoniaque à des concentrations probablement extrêmement faibles, ainsi que de très petites quantités d’hydrogène car, très légère, cette molécule s’échappe facilement vers l’espace.

Présent en abondance dans l’atmosphère, le méthane et le CO2 généraient un effet de serre suffisant pour réchauffer la planète, alors illuminée par un Soleil moins intense qu’aujourd’hui. Mais a contrario, les concentrations atmosphériques étaient telles que ce gaz était susceptible de réagir sous l’action des ultraviolets pour former des nuages d’aérosols de molécules organiques. Ces derniers auraient pu partiellement obscurcir la planète, agissant ainsi contre l’effet de serre. « C’est pourquoi, comme le souligne Kevin Lepot du Laboratoire d'Océanologie et de Géosciences de l’Université de Lille, il est intéressant de comprendre quels mécanismes produisaient et/ou détruisaient le méthane sur la Terre primitive. En particulier, certains microorganismes sont capables de produire du méthane (méthanogénèse), mais aussi de l’oxyder (méthanotrophie) ». Ainsi, les stromatolites sont des formations rocheuses calcaires sédimentaires qui  résultent du développement de tapis bactériens. S’ils  sont aujourd’hui constitués essentiellement de cyanobactéries, d’autres microorganismes sont essentiels dans leur formation et ils auraient pu avoir un rôle dominant dans le passé lointain.

L'étude

Une étude conduite par une collaboration internationale de chercheurs a révélé les plus grands enrichissements en carbone 12 de stromatolites fossiles datant du Précambrien. Ces enrichissements en 12C, couplés à la présence de soufre organique, laissent penser aux chercheurs que ce serait le résultat d'une méthanotrophie anaérobie, c'est-à-dire de l'oxydation du méthane sans oxygène. L’étude démontre ainsi que la méthanotrophie anaérobie était un métabolisme actif il y a 2,7 milliards d'années. Elle aide à mieux comprendre le fonctionnement des communautés microbiennes associées aux stromatolites anciens, avant l’oxygénation de l’atmosphère terrestre, mais aussi à mieux appréhender le cycle du carbone à une époque où le méthane était un acteur majeur de l’atmosphère.

Pour en savoir plus

Source : Actualités du CNRS-INSU" http://www.insu.cnrs.fr/node/9710
Sur le Précambrien : http://www2.ggl.ulaval.ca/personnel/bourque/s4/precambrien.html
Sur le cycle du méthane :http://planet-terre.ens-lyon.fr/article/methanogenese.xml

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


Impression 3D : applications médicales
Le secteur médical n'échappe pas au boom de l’impression 3D Panorama de quelques applications.

Derrière l'impression 3D, se cache la fabrication additive, un procédé qui consiste à former des objets par ajout successif de fines couches de matière (plastique, résine, métal, etc…), d'épaisseur généralement inférieure à 150 microns. La technique d'impression 3D se fonde sur une modélisation 3D de l'objet à réaliser et sur des appareils capables de déposer ces couches de matériau pour obtenir la forme souhaité. Si elle a vu le jour en 1983, l'impression 3 D s'est largement répandue depuis l'apparition des imprimantes 3 D en 1996. Aujourd'hui, grâce à sa précision et à la baisse des coûts, l'impression 3D est de plus en plus utilisée dans une large variété d'applications, y compris en médecine.

Se préparer à l’opération

L’une des applications médicales d’intérêt pour l’impression 3D consiste à rendre palpable et à donner une forme tridimensionnelle, physique, aux informations issues de l’imagerie médicale (IRM, scanner, rayons X). L'impression 3 D permet aujourd’hui de fabriquer des répliques d’organes tels que le rein ou le cœur, ou de tumeurs. Ces modèles, réalisés avec une grande précision, permettent aux chirurgiens d’apprécier la complexité de la zone à opérer et de préparer au mieux l’intervention en étudiant les voies d'accès.

Mis en oeuvre dès janvier 2015 aux Etats-Unis pour préparer des opérations complexes du cœur, ce procédé est aussi  adopté en France. Fin 2015, le docteur Jean-Christophe Bernhard du CHU de Bordeaux a ainsi opéré un rein atteint d’une tumeur en s'exerçant sur une réplique imprimée en 3D de l'organe, réalisée à partir de coupes obtenues par tomographie (scanner).

Ce type de protocole préopératoire personnalisé n’est pas la seule application médicale de l’impression 3D.

Greffes et implants

En 1999 est greffée la première prothèse entièrement imprimée en 3D sur un être humain. Il s'agit d'une vessie qui s'adapte aux besoins physiologiques du patient. Il s'agit d'une avancée médicale majeure qui ouvre la voie à un large éventail de possibilité, illustré par les exemples qui suivent :

  • En 2012, aux Pays-Bas, c’est une mâchoire imprimée en 3D, uniquement faite de titane, qui est greffée sur une patiente âgée, précisons-le, de 83 ans. C’est une première mondiale. En plus de réaliser une réplique sur-mesure d’une mâchoire inférieure, ce procédé a permis de réduire la durée de l’intervention à 3-4 heures, contre 12-20 heures pour une intervention classique.
  • En 2012, en Belgique, c’est tout le côté gauche d’un visage réalisé en silicone, par impression 3D, qui a été greffé sur un patient atteint d’une tumeur ayant nécessité l’ablation d’une partie de son visage. Toujours dans la reconstitution faciale, ce sont aussi des nez, imprimés en 3D, qui sont greffés, notamment en France et aux Etats-Unis, dès 2013.
  • En 2013, c’est aussi la toute première greffe de trachée, imprimée en 3D, réalisée sur un bébé de quelques semaines. La prothèse, fabriquée en moins de 24 heures, a été faite en plastique bio-compatible. Cette matière est bio-résorbable par le corps humain, sous 3 ans. Elle évite ainsi une intervention chirurgicale supplémentaire pour retirer la prothèse.
  • En 2014, trois greffes impliquant des imprimantes 3D ont fait parler d’elles. En Hollande, une prothèse de crâne imprimée en 3D a été réalisée pour une patiente atteinte d’une maladie responsable de l’épaississement  de son crâne, augmentant sans cesse la pression sur son cerveau. Il aura fallu 23 heures pour implanter la prothèse, faite entièrement de matière plastique. Ce fut une première mondiale, mais aussi un succès, le dispositif présentant de meilleurs résultats que la méthode traditionnelle, au point que la pratique pourrait bien se généraliser.
  • Autre première mondiale, en France cette fois-ci. Un implant vertébral entièrement fabriqué par impression 3D a été greffé sur un patient de l’hôpital Jean-Mermoz de Lyon.  Cet implant, fait sur mesure de polymères implantables et de titane, s'est auto-positionné dans son espace naturel et a totalement fait corps avec la colonne vertébrale. L’implant, réalisé par la société MEDICREA, a été créé à partir d’un modèle 3D des images scanner pré-opératoires du patient. 
  • Aux Pays-Bas, c’est une prothèse d’épaule qui a été greffée. Là aussi, un scanner préopératoire a permis de réaliser un implant qui s’adapte parfaitement à l’anatomie du patient, lui permettant de retrouver presque tous ses mouvements.  
  • Enfin, l’impression 3D s'applique à la fabrication de bras et de mains artificiels, notamment pour les enfants. En France, le premier à en bénéficier est âgé de 6 ans. Bien que les fonctionnalités du membre artificiel soient rudimentaires (il n’est pas relié aux nerfs), l'intérêt est le faible coût et l'accessibilité, liés à la standardisation du procédé.

La bio-impression

Depuis ses premiers pas dans le secteur médical, l’impression 3D a permis d’améliorer la qualité des implants et des prothèses, faisant le succès des opérations, qui dépasse celui des méthodes classiques. Cependant, son intérêt dans ce secteur ne s’arrête pas là.

Aux Etats-Unis, grâce à une nouvelle technique baptisée Integrated Tissue and Organ Printing System (pour "Système intégré d'impression de tissus et d'organes"), des chercheurs de la Wake Forest School of Medecine sont parvenus à mettre au point un système d’impression 3D capable de créer des tissus et des organes du corps humain.  Comment ? Grâce à une structure en réseau, composée de minuscules canaux, imprimée couche par couche à partir d’un mélange de cellules et d’hydrogel, semblable en apparence à du plastique. C’est cette configuration qui marque le grand pas en avant de la bio-impression.

Après avoir été greffée chez un être vivant, la structure en réseau permet à l’assemblage de cellules d’avoir accès aux nutriments et de pouvoir créer un réseau sanguin vascularisé. C’est sur ce dernier élément que planchait la bio-impression. La structure imprimée, bio-dégradable, disparait ensuite pour laisser place aux cellules qui ont pris une forme solide et qui poursuivent leur développement sanguin. Il suffit ensuite d’extraire le greffon.

Aujourd’hui, la Wake Forest School of Medecine peut recréer, oreille, morceau de crane et mandibule, en greffant les réseaux cellulaires imprimés sous la peau de souris. Les greffons récupérés doivent maintenant être testés sur un corps humain. En attendant, les avancées sur la (bio-)impression semblent déjà être une nouvelle voie à la chirurgie conservative et reconstitutrice.   

 

Pour en savoir plus :

Histoire de l'impression 3D - article de SupInfo

A 3D bioprinting system to produce human-scale tissue constructs with structural integrity - article de Nature Biotechnology

Des chercheurs créent une imprimante 3D capable de fabriquer des tissus et organes humains - article de maxisciences

 

La rédaction de Sciences en Ligne
Twitter Facebook Google Plus Linkedin email
Entrées associées