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RTFLASH Recherche & Technologie
NUMERO 1293
Lettre gratuite hebdomadaire d’informations scientifiques et technologiques
Créée par René Trégouët rapporteur de la Recherche et Président/fondateur du Groupe de Prospective du Sénat
Edition du 17 Janvier 2025
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Egalement dans ce numéro
Matière
Une centrale houlomotrice utilisant le principe de Pascal
Un matériau révolutionnaire absorbant toutes les ondes électromagnétiques
Vivant
Cancer du pancréas : une piste sérieuse pour relancer les défenses antitumorales
Un échographe portable pour la détection du cancer du sein
Cancer colorectal métastatique : des avancées majeures
Les HCL réalisent la première greffe simultanée de rein et d’îlots pancréatiques en France
Une alimentation saine peut diminuer les douleurs chroniques
Une nouvelle voie pour sécuriser la prise en charge de la douleur par les opioïdes
Dépression et maladies cardiovasculaires : un lien mis en lumière chez les femmes
NR5A2, un facteur essentiel au démarrage du développement embryonnaire
Des lymphocytes antitumoraux découverts dans la moelle osseuse du crâne
Epilepsie et l'autisme : un gène qui produit trop de protéines
Plus de protéines végétales pour préserver son cœur
Découverte d'un nouveau récepteur dans la voie de signalisation de la douleur
Vers un test de détection rapide et fiable du cancer du poumon
Edito
La photonique, prochain défi pour une Intelligence Artificielle durable



Jean Michel BILLAUT nous a quittés…

Avec la mort de Jean Michel Billaut, la France du numérique vient de perdre un visionnaire. Il a eu un rôle essentiel dans la construction de l’avenir technologique de notre Pays.

Quand en 1998, j’ai publié mon ouvrage « Des Pyramides du Pouvoir aux Réseaux de Savoir » nous sommes entrés dans un dialogue profond qui s’est prolongé pendant deux décennies. Très souvent, j’ai participé à l’Atelier BNP Paribas où se rencontraient les esprits innovants de Paris. Là, grâce au dynamisme et à l’intelligence de communication de Jean Michel, un monde nouveau était en train de naître. Pendant plus de 10 ans, aux quatre coins de France, nous avons fait, ensemble, des conférences pour promouvoir l’importance qu’allait prendre la fibre dans l’avenir des communications. A plusieurs reprises, nous avons passé 5 jours, dans un confort très rudimentaire, aux Universités d’été de la Communication à Hourtin, en Gironde. J’en conserve un souvenir exceptionnel car, grâce à la faconde sympathique de Jean Michel, nous échangions pendant des heures avec tous les leaders français de la Communication et de l’Internet. Je me souviens en particulier d’un échange très prospectiviste entre Jean Michel et Joël de Rosnay. Oui, je suis triste mon cher Jean Michel que tu nous aies quittés.

René TREGOUET

Fondateur du Groupe de Prospective du Sénat

Editorial :

La photonique, prochain défi pour une Intelligence Artificielle durable

En électronique et en informatique, l'idée de remplacer, du moins en partie, les électrons par des photons, pour concevoir des composants et ordinateurs à la fois bien plus rapides et plus économes en énergie, est très ancienne. On retrouve les premiers articles sur le sujet dès 1969, avant même la commercialisation du premier microprocesseur par Intel, en 1971. C'est la firme américaine Infinera Corporation qui met sur le marché ses premières puces optiques en 2004. Mais il faut attendre 2011 pour que des puces photoniques à haut débit - 500 Gbits par seconde - deviennent une réalité. Depuis, l'essor des composants optoélectroniques et photoniques n'a fait que se confirmer et aujourd’hui, avec le fulgurant développement de l'IA générative, la photonique est en train de s'imposer, à la fois pour surmonter les défis liés à la pénurie de bande passante et pour réduire la consommation d'énergie galopante liée au fulgurant essor de l'intelligence artificielle. Selon Ayar Labs, la technologie photonique est à présent en mesure d'offrir une bande passante 1 000 fois supérieure à celle des circuits électroniques tout en consommant de 10 à 100 fois moins d'énergie que l'informatique conventionnelle.

En février dernier, deux chercheurs renommés de l'université de Pennsylvanie, le Professeur Engheta, Lauréat de la prestigieuse médaille Benjamin Franklin, et le Professeur Aflatouni, ont présenté leurs travaux concernant leur puce silicium-photonique, ou SiPh (Voir Nature Photonics). Au lieu d'utiliser une plaque de silicium d'épaisseur constante, ces scientifiques ont sculpté les tranches de silicium à environ 150 nanomètres, mais uniquement dans des zones bien précises. Ces variations de hauteur ont été calculées de manière à pouvoir guider avec précision le faisceau lumineux. Il suffit ensuite de déplacer les motifs de ces variations de hauteur pour orienter la lumière selon les configurations souhaitées. La puce photonique ainsi obtenue peut alors effectuer des opérations mathématiques à la vitesse de la lumière, tout en réduisant drastiquement ses besoins en énergie. Cette puce photonique présente également un autre atout considérable. Elle assure un très haut niveau de protection des données. En effet, les ondes électromagnétiques n’ont pas besoin d’être stockées dans une mémoire de travail, ce qui rend théoriquement les ordinateurs équipés de ce type de puce techniquement inviolables. Selon les Professeurs Engheta et Aflatouni, cette puce SiPh pourrait être rapidement utilisée sur le marché, notamment pour venir compléter les dispositifs actuels, dont les unités de traitement graphique (GPU) utilisées pour les systèmes d’IA. Le Professeur Aflatouni précise que cette conception est compatible avec les outils de gravure existants et que cette puce pourrait facilement être adaptée pour être intégrée dans des processeurs graphiques (GPU), comme ceux de nVidia. « Les plateformes Silicon Photonics pourraient devenir des modules complémentaires pour les GPU et leur conférer une rapidité de calcul bien plus grande et à peu de frais », souligne ce chercheur.

L'industrie des semi-conducteurs se heurte aujourd'hui aux limites physiques imposées par des modes d'interconnexions électriques qui restent basés sur des jonctions métalliques. Dans les puces actuelles, les signaux circulent dans des fils de cuivre microscopiques, dont le diamètre est devenu si minuscule qu'il engendre des problèmes de dissipation thermique et de perte de signal. Pour surmonter ces contraintes, IBM Research a développé une technologie de rupture : l'intégration de guides d'ondes optiques directement sur les puces (Voir IBM). Cette approche, présentée il y a quelques semaines, transpose la technologie déjà utilisée à large échelle avec la fibre optique, dans laquelle le signal voyage sous forme de particules élémentaires de lumière -les photons- et non plus sous forme d'électrons. Contrairement aux électrons, les photons n'ont pas de masse, ne portent aucune charge électromagnétique et appartiennent à la famille des fermions, ce qui leur permet d'adopter le même état physique au même endroit (c'est sur cette propriété particulière que repose par exemple le laser). Les puces photoniques peuvent donc, à condition de surmonter de nombreux obstacles techniques, permettre la transmission de données à la vitesse de la lumière, via des faisceaux laser, entre les différents composants d'un ordinateur. Autre avantage de taille, les photons, contrairement aux électrons, ne sont pas sensibles aux interactions électromagnétiques.

La solution développée par IBM Research repose sur un module optique particulièrement ingénieux. Ce système est basé sur une architecture photonique miniaturisée appelée guide d'ondes optique. Cette structure microscopique canalise et dirige les faisceaux lumineux avec une précision nanométrique et permet d'acheminer l'information. Les chercheurs d'IBM ont ainsi pu intégrer 51 canaux de transmission optique sur chaque millimètre en bordure de puce, soit une densité six fois plus grande que celle des technologies existantes. Cette concentration de canaux permet d'obtenir des débits de transmission 80 fois plus élevés que ceux des connexions électriques actuelles.

Ce bond technologique s'inspire directement des câbles sous-marins intercontinentaux qui transportent les données de l’Internet. Cette transition des connexions électriques vers des liaisons optiques entraîne une réduction considérable de la consommation énergétique des systèmes informatiques qui est devenue un véritable enjeu climatique et environnemental. Il est vrai qu'il existe à présent 12 millions de serveurs Web dans le monde et 5000 centres de données (Data Center), dont 500 sont des "hyperscale" de très grands capacité. IBM précise que son nouveau module de liaison en peigne optique pourra entraîner les grands modèles de langage utilisés pour l'intelligence artificielle générative jusqu'à cinq fois plus rapidement. Ce temps d'entraînement serait alors réduit à trois semaines, ce qui entraînerait une baisse des coûts de fonctionnement car les câbles d'interconnexion entre puces, circuits intégrés et serveurs pourront faire plusieurs centaines de mètres, au lieu de quelques mètres actuellement, permettant une architecture bien plus flexible. IBM met également une question capitale en avant, mais encore sous-estimée, celle de la nécessaire maîtrise des besoins en énergie de l'IA. « Grâce à cette avancée, les puces de demain communiqueront de la même manière que les câbles de fibre optique transportent les données à l'intérieur et à l'extérieur des centres de données, ouvrant ainsi la voie à une nouvelle ère de communications plus rapide, plus sobre  et plus durable », souligne Dario Gil, directeur de la recherche chez IBM.

Actuellement, on estime que chaque modèle d'IA entraîné représente une consommation électrique équivalente à celle de 5 000 foyers américains. Selon une récente étude de l’École Polytechnique, la consommation mondiale des serveurs dédiés à l'IA aurait déjà dépassé les 460 TWh en 2023, soit 1,5 % de la consommation électrique mondiale (ou encore la consommation de la France) et pourrait atteindre les 1054 TWH par an en 2028 (la consommation du Japon). Selon la chercheuse Sasha Luccioni, spécialiste reconnue au sein de l'OCDE dans l'impact environnemental de l'IA, une intelligence artificielle (IA) générative utiliserait jusqu'à 30 fois plus d'énergie qu'un moteur de recherche classique. Cette scientifique a développé un outil appelé "Code Carbon", permettant aux développeurs de quantifier l'empreinte carbone de leurs programmes. Elle souligne qu'il serait souhaitable d'obtenir des grandes sociétés travaillant dans le secteur de l'IA plus de transparence sur leur empreinte carbone réelle. Mais elle plaide également sur l'urgence d'une sensibilisation et d'une éducation du grand public, qui doit comprendre l'impact considérable pour l'environnement de l'IA générative. Sasha Luccioni montre par exemple que la création d'une seule image en haute définition avec une IA consomme autant d'énergie qu'une recharge complète d'un téléphone portable. « Il ne s'agit pas de s'opposer à l'IA, là où elle s'avère très utile pour la société, mais de l'utiliser de manière responsable et judicieuse », précise-elle.

Il y a deux ans, des chercheurs de l’Université technique du Danemark à Copenhague ont présenté une étonnante puce photonique capable, en exploitant de façon très ingénieuse l'ensemble du spectre lumineux, de transmettre 1,84 pétabit de données par seconde via un câble à fibre optique, soit l’équivalent du tout le mondial de l'Internet en une seconde, ou encore une bande passante suffisante pour télécharger 230 millions de photographies en une seconde (Voir New Scientist).

Il y a quelques jours, des chercheurs du MIT ont dévoilé un nouveau processeur photonique constitué de modules interconnectés qui forment un réseau de neurones optiques. Ce processeur peut réaliser des fonctions non-linéaires optiques et a été conçu pour fonctionner entièrement de manière optique durant tout le processus de calcul, jusqu’à l’étape de lecture des résultats, ce qui augmente sensiblement la vitesse de calcul, tout en réduisant la consommation énergétique. Ce système photonique intégré a atteint une précision de plus de 96 % lors des tests d'entraînement et de plus de 92 % lors des inférences, ce qui est comparable aux performances de l'informatique classique. L'étude précise que cette puce a pu effectuer des calculs clés en moins d'une demi-nanoseconde, un record en la matière. Autre avantage majeur de ce processeur, il est fabriqué à l’aide de procédés industriels standard, ce qui devrait faciliter la déclinaison industrielle de cette technologie et son intégration avec des composants électroniques classiques (Voir MIT). Ce processeur photonique pourrait trouver de nombreuses applications dans de multiples domaines, à commencer par l'apprentissage en temps réel en IA, une tâche qui connaît un développement très rapide avec l'arrivée dans les usines et les foyers des robots polyvalents, et qui requiert une énorme puissance de calcul et consomme énormément d'énergie.

Toujours il y a quelques jours, des scientifiques du Forschungszentrum Jülich (FZJ), de l'université de Stuttgart et de l'Institut Leibniz pour la microélectronique de haute performance (IHP), ainsi que leur partenaire français CEA-Leti, ont mis au point le premier laser semi-conducteur à ondes continues, composé exclusivement d'éléments du quatrième groupe du tableau périodique, appelé "groupe du silicium". Construit à partir de couches ultrafines de silicium-germanium-étain et de germanium-étain empilées, ce nouveau laser est le premier à être cultivé directement sur une plaquette de silicium, ce qui devrait encore faciliter la photonique intégrée sur puce. Cette avancée technique ouvre la voie à des puces électroniques dotées de circuits intégrés photoniques (PIC) à faible coût, ce qui permettra à la fois d'améliorer leurs performances et de réduire sensiblement leur consommation d'énergie (Voir Photonics spectra). Ce nouveau laser est par ailleurs compatible avec la technologie CMOS conventionnelle pour la fabrication des puces, ce qui fait dire aux chercheurs qu'il est "le chaînon manquant" dans la chaine de la photonique sur silicium.

En juin dernier, des chercheurs chinois ont présenté une puce photonique de détection et de calcul intelligente, capable de traiter, transmettre et reconstruire des images d’une scène en quelques nanosecondes. Cette avancée va permettre un traitement d’images extrêmement rapide, une performance très attendue dans des applications telles que la conduite autonome, la robotique industrielle, l’imagerie médicale ou la défense. « Nos recherches visent à dépasser les limites actuelles de traitement des images pour des tâches liées à la conduite autonome  », a précisé Lu Fang, chef de l’équipe de recherche de l’Université Tsinghua en Chine (Voir ECNS). Ces chercheurs ont baptisé cette nouvelle puce, "puce de réseau de calcul optique parallèle" (OPCA). Leur étude précise que l’OPCA a une bande passante de traitement allant jusqu’à cent milliards de pixels et un temps de réponse de seulement 6 nanosecondes, soit une différence gigantesque de six ordres de grandeur par rapport aux techniques actuelles. La vision par ordinateur repose pour l'instant sur la conversion des informations optiques en signaux électroniques numériques à l’aide de capteurs. Ces signaux sont ensuite transmis par fibres optiques pour la transmission de données à longue distance et les tâches en aval. C'est ce processus de conversion entre les signaux optiques et électroniques qui est devenu un véritable goulot d’étrangement qui limite la capacité de traitement de la vision par ordinateur. C'est là qu'intervient cette nouvelle puce qui pourrait assurer un traitement d'images complexes pratiquement en temps réel, de quoi révolutionner de nombreux secteurs, tels que transports mais également médecine et loisirs (Voir SCMP).

La photonique pourrait également permettre de concevoir des ordinateurs quantiques bien moins complexes, fragiles et coûteux que les machines actuelles, dont la plupart nécessitent des températures proches du zéro absolu. Pour surmonter cet obstacle majeur, des chercheurs de l’Université du Witwatersrand, en Afrique du Sud, ont exploré une approche novatrice exploitant des faisceaux laser et des équipements grand public, comme des écrans numériques. Ces scientifiques ont mis au point un système informatique quantique plus simple, plus abordable et tout aussi prometteur que les technologies lourdes et onéreuses qui dominent actuellement ce secteur (Voir University of The Witwatersrand). Ce qui rend cette découverte particulièrement fascinante, c’est la simplicité des outils utilisés : des faisceaux laser, des lentilles et des écrans numériques ordinaires, identiques à ceux que l’on trouve dans les projecteurs courants. Le concept de cette machine repose sur un principe ingénieux : exploiter les interactions naturelles entre la lumière et ces dispositifs optiques pour simuler des opérations mathématiques complexes. Avec cette technologie relativement simple, ces chercheurs ont pu montrer qu'il était possible d’exécuter des algorithmes sophistiqués habituellement réservés aux machines quantiques avancées, comme l’algorithme Deutsch-Jozsa, inventé en 1992, qui est l'un des premiers algorithmes quantiques plus efficace qu'un algorithme classique. Cet algorithme est bien connu des informaticiens pour sa capacité à déterminer rapidement si une opération est aléatoire ou prévisible, une tâche que les ordinateurs quantiques réalisent bien plus efficacement que les ordinateurs classiques.

On comprend mieux l’intérêt de cette innovation dans une situation réelle et concrète. Imaginons que nous voulions optimiser l’itinéraire d’une importante flotte de camions, de différentes capacités, en prenant naturellement en considération une multitude de contraintes complexes : volume des véhicules, horaires, trafic, type de marchandises transportées, conditions météo, coûts, émissions de CO₂... Là où un ordinateur classique mettra plusieurs heures à traiter cette masse de données, une machine quantique photonique, comme celle développé par ces chercheurs Sud-Africains, pourra proposer en seulement quelques secondes les itinéraires optimaux, grâce à sa capacité unique de traitement simultané des informations. Le système mis au point par les chercheurs Sud-Africains est déjà capable de traiter 16 niveaux d’information simultanément mais pourrait potentiellement en prendre en charge des milliers, ouvrant alors la voie vers une puissance de calcul inimaginable. Ces machines quantiques photoniques pourraient donc permettre de résoudre en quelques minutes, ou quelques heures, des problèmes qui nécessiteraient aujourd’hui des dizaines d'années de calcul avec nos meilleurs ordinateurs, comme la conception de nouveaux médicaments personnalisés, de nouveaux matériaux et de nouveaux modes de propulsion spatiale...

La photonique, on le sait peu, est également à l'origine de progrès remarquables en médecine et en biologie avec des outils de haute résolution pour explorer les organes ou des cellules vivantes, et des applications en endoscopie, en chirurgie ou en thérapie photodynamique. Le projet européen SCANnTREAT, lancé en 2020. et rassemblant l’université Claude Bernard Lyon 1, l’Inserm et les Hospices civils de Lyon, a permis de mettre au point une nouvelle technique de diagnostic et de traitement de certains tumeurs cancéreuses, en combinant une imagerie par scanner et une thérapie photodynamique activée par rayon X. Autre initiative importante, les 11 partenaires du projet UCAIR, parmi lesquels on trouve Photonics Bretagne, l'Université de Limerick, GmbH, Femto-st – laboratoire du CNRS, l'Institut de Photonique de Leibniz, et l'Université d'Iena, se sont réunis en mai dernier à Lannion. Le but du projet UCAIR – Ultra-fast Chemical Analysis Imaging with Raman – est de développer une technologie photonique de diagnostic précoce du cancer. Cet outil doit permettre de détecter très rapidement de minuscules perturbations, au niveau moléculaire, du cycle de vie des cellules biologiques, et d'améliorer ainsi sensiblement l'efficacité et le confort des traitements, en substituant aux longues analyses des biopsies des tests photoniques presque instantanés.

Il y a quelques semaines, Quandela, le CNRS, l’Université Paris-Saclay et l’université Paris Cité, ont inauguré, au Centre de nanosciences et nanotechnologies, à Saclay, le laboratoire commun QDlight dédié à la recherche en photonique quantique. Quandela est devenue le leader européen du calcul quantique photonique. Cette société, issue du CNRS, produit et commercialise en Europe depuis 2017 des émetteurs de lumière quantique, des composants indispensables aux technologies de calcul quantique photonique, et a livré ses premiers ordinateurs quantiques photoniques en 2023. Ces acteurs vont unir leurs efforts pour développer une nouvelle génération d’émetteurs de lumière quantique, utilisables dans les futurs ordinateurs quantiques photoniques. Ce groupement scientifique a été retenu fin juin par l’entreprise commune européenne EuroHPC, pour l’acquisition, la livraison et l’installation d’un calculateur quantique photonique d’au moins 12 qubits. Il s’agira du calculateur quantique photonique le plus puissant d’Europe. Ce calculateur sera installé en 2025 dans le centre de calcul du CEA, le TGCC, à Bruyères-le-Châtel et sera couplé au supercalculateur Joliot-Curie du GENCI. Cet outil unique en son genre pourra être utilisé pour la recherche publique ou privée, française et européenne. Baptisé "LUCY", cet ordinateur photonique sera à la pointe de l’innovation à l’échelle européenne et mondiale. Quandela maîtrise une technique permettant d'émettre des photons uniques, qui sont acheminés par fibre optique vers une puce sur laquelle ils interfèrent pour réaliser un calcul. LUCY, dont la capacité sera doublée à horizon 2026, va pouvoir s'attaquer à des problèmes très complexes, et très gourmands en calcul, liés à la simulation électromagnétique, la mécanique des structures, la combustion dans les moteurs, la simulation de matériaux, la météorologie et l’observation terrestre.

En attendant la mise au point d'un ordinateur quantique photonique universel, capable de traiter tous les types de problèmes à une vitesse inimaginable aujourd'hui, nous devrions voir rapidement arriver de nouvelles machines hybrides, combinant le meilleur de l'électronique et de la photonique, qui seront déjà de 10 à 100 plus rapides que nos ordinateurs actuels les plus puissants. Avec plus de 1200 entreprises, 20 milliards de chiffre d'affaires et 84 000 emplois, la France dispose d'une industrie et d'une recherche photonique de premier plan, et peut s’enorgueillir de compter deux Nobel de physique récents en photonique, Gérard Mourou (Nobel 2018), et bien sûr le grand physicien Alain Aspect (Nobel 2022), qui a définitivement démontré, dans une expérience historique réalisée à Orsay en 1982, l'intrication quantique des photons. Notre pays doit absolument maintenir son niveau d'excellence dans ce domaine stratégique de recherche, considéré par l'Union européenne, comme l'une des principales technologies de rupture de ces prochaines décennies. La photonique peut non seulement participer activement à la nécessaire réindustrialisation de la France mais peut également devenir un levier très puissant et socialement très utile, pour rendre compatible la révolution numérique actuelle, dominée par l'arrivée massive de l'IA générative et l'Internet des objets, avec les objectifs de réduction de nos émissions de CO2 et de lutte contre le changement climatique...

René TRÉGOUËT

Sénateur honoraire

Fondateur du Groupe de Prospective du Sénat

e-mail : tregouet@gmail.com


Matière
Matière et Energie
Une centrale houlomotrice utilisant le principe de Pascal
Mardi, 14/01/2025 - 05:25

La société indienne Kinowave, dont le siège est à Los Angeles, est spécialisée dans la production et le stockage d’énergie propre. Elle a développé un convertisseur d’énergie houlomotrice pratique, peu onéreux et respectueux de l’environnement : le Kinocil. Ce système s’inspire de la loi de Pascal et des anciens dispositifs de nivellement de l’eau utilisés dans la construction. Contrairement aux convertisseurs d’énergie houlomotrice traditionnels, le Kinocil ne nécessite pas de systèmes d’amarrage complexes et coûteux ou des structures permanentes, réduisant ainsi considérablement son coût et son impact environnemental. Il est constitué de cylindres interconnectés remplis de fluide qui capturent l’énergie cinétique des vagues. Le mouvement du fluide présent dans les cylindres génère un mouvement linéaire dynamique, qui est ensuite converti en électricité à l’aide de turbines Wells de haute efficacité. Kinowave indique que grâce à la conception innovante de ce convertisseur et à son efficacité de conversion d’énergie, il constitue une solution prometteuse, évolutive et respectueuse de l’environnement.

Kinowave aurait effectué un premier test avec un prototype conçu à l’aide de bouteilles en plastique reliées par des tubes. Après avoir remarqué que le débit d’eau entre les réservoirs était trop lent, ils ont construit un nouveau prototype en utilisant des réservoirs et des tubes de même diamètre, afin d’améliorer le mouvement de l’eau. Ils ont ensuite amélioré la conception avec des flotteurs pour servir de système de prise de force, avant d’effectuer des tests supplémentaires dans un environnement sec. D’après les résultats, l’efficacité du Kinocil a atteint plus de 65 %, surpassant, selon eux, celle de nombreux générateurs d’énergie houlomotrice existants. Kinowave souligne que d’autres tests ont également été effectués dans des conditions réelles. Pour valider l’efficacité de la turbine Wells, ils ont choisi de réaliser des essais dans un mini-réservoir.

 Kinowave prévoit prochainement de tester le prototype avec la turbine Wells dans un bassin à vagues et de produire un rapport de validation complet, avec le soutien du Grantham Institute. Ils projettent aussi de fabriquer un prototype de 100 W et d’effectuer des tests supplémentaires avec des experts de la Dyson School et de l’Imperial College. Après validation, une installation dans des conditions océaniques réelles devrait voir le jour pour tester la fiabilité du Kinocil et, éventuellement, de le faire passer à 10 kW pour pouvoir alimenter cinq foyers. L’objectif de Kinowave étant de progresser vers une viabilité commerciale plus large.

The James Dyson Award : https://www.jamesdysonaward.org/en-US/2024/project/kinowave

Un matériau révolutionnaire absorbant toutes les ondes électromagnétiques
Mardi, 14/01/2025 - 05:20

Des chercheurs de l’Institut coréen des sciences des matériaux (KIMS) ont mis au point un film ultra-mince capable d’absorber plus de 99 % des ondes électromagnétiques sur diverses bandes de fréquences. Cette innovation promet de révolutionner les performances des appareils de communication sans fil et bien d’autres technologies. Le nouveau matériau développé par l’équipe du KIMS se distingue par sa capacité à absorber les ondes électromagnétiques de manière exceptionnelle. D’une épaisseur inférieure à 0,5 mm, ce film composite présente une réflectance inférieure à 1% et une absorbance supérieure à 99 % sur trois bandes de fréquences différentes. Cette performance remarquable couvre un large spectre, incluant les fréquences 5G/6G, le WiFi et les radars de conduite autonome.

Cette combinaison unique permet de contrôler la propagation des ondes électromagnétiques et d’optimiser leur absorption sur différentes fréquences. Une telle innovation pourrait bien dépasser les limites actuelles de la physique, ouvrant la voie à des applications jusqu’alors inimaginables. L’absorption des ondes électromagnétiques est cruciale pour réduire les interférences entre appareils électroniques. Contrairement aux matériaux de blindage conventionnels qui réfléchissent plus de 90 % des ondes, ce nouveau matériau les absorbe presque intégralement.

Cette caractéristique offre plusieurs avantages : Amélioration des performances des appareils de communication sans fil, réduction significative des interférences électromagnétiques, augmentation de la fiabilité des radars pour véhicules autonomes et possibilité d’intégration dans des smartphones pliables et des objets connectés portables. La flexibilité et la durabilité du matériau sont particulièrement remarquables. Il conserve sa forme même après avoir été plié et déplié des milliers de fois, ce qui lui ouvre de nombreuses applications dans la communication numérique.

Advanced Functional Materials : https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202406197

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Vivant
Santé, Médecine et Sciences du Vivant
Cancer du pancréas : une piste sérieuse pour relancer les défenses antitumorales
Jeudi, 16/01/2025 - 09:00

Notre système immunitaire est théoriquement capable de reconnaître et de détruire une cellule cancéreuse. Pourtant, ce mécanisme peut être insuffisant pour empêcher l’apparition d’une tumeur ou conduire à sa destruction. Associé à des traitements anticancéreux, il joue néanmoins un rôle crucial dans la lutte contre la maladie. Chez certains patients, des médicaments spécifiques – on parle d’immunothérapies – peuvent intensifier leurs défenses naturelles et renforcer cette activité antitumorale : une approche qui permet de traiter très efficacement différents cancers comme ceux du sein, du poumon ou de la peau.

Malheureusement, dans le cancer du pancréas le plus fréquent, l’adénocarcinome canalaire pancréatique (ADCP), l’immunité antitumorale est très faible et les immunothérapies sont peu efficaces. C'est pourquoi ce cancer reste à mauvais pronostic, avec un taux global de survie cinq ans après le diagnostic de 12 % : « Cette maladie donne initialement peu de symptômes. Elle est donc souvent diagnostiquée très tardivement. La tumeur est en outre infiltrée par de très nombreux fibroblastes, des cellules de soutien qui forment un tissu dense autour des cellules cancéreuses, ce qui limite la pénétration des médicaments et des cellules immunitaires. Par ailleurs, ces fibroblastes sécrètent des facteurs immunosuppressifs et favorisent l’expansion de cellules capables d’inhiber nos défenses antitumorales», énumère Ilaria Cascone, chercheuse à l’Institut Mondor de recherche biomédicale à Créteil.

Au sein de l’équipe Immunorégulation et biothérapies, elle a exploré le rôle de ces Treg avec José Cohen. Spécialiste de l’immunologie, ce dernier connaît bien cette population cellulaire dont il a contribué à décrire le rôle, notamment dans le cadre de la leucémie : « Normalement, les Treg nous sont très utiles. Ils sont par exemple capables de stopper l’activation de notre immunité contre les infections une fois celles-ci contrôlées, ou encore d’éviter que des cellules immunitaires se retournent contre nos propres tissus et conduisent à l’apparition d’une maladie auto-immune », explique-t-il. Mais dans la leucémie, il a montré que les Treg jouent un rôle délétère en inhibant la réponse immunitaire antitumorale : « Ces cellules portent un récepteur membranaire, TNFR2, qui leur est indispensable pour freiner les lymphocytes T CD8, des cellules immunitaires capables de détruire les cellules cancéreuses. Lorsque TNFR2 est bloqué grâce à un anticorps thérapeutique, les Treg sont inhibés et les lymphocytes T CD8 peuvent entrer en action ». Grâce à ce travail, de nouvelles approches ont pu être développées pour traiter la leucémie. « Avec Ilaria, ils ont voulu savoir si un processus équivalent existait dans le cancer du pancréas. »

De précédentes études avaient déjà montré que les tumeurs pancréatiques étaient caractérisées par une abondance de Treg et une rareté des lymphocytes T CD8 dans le microenvironnement tumoral. Dans un premier temps, les deux scientifiques et leur équipe ont compilé les données disponibles pour confirmer que les Treg étaient très nombreux dans l’environnement des cellules cancéreuses pancréatiques et qu’ils exprimaient fortement TNFR2. Ils ont ensuite étudié ce qu’il se passait dans des modèles murins de la maladie, obtenus par injection de différentes lignées de cellules d’adénocarcinomes canalaires pancréatiques dans le pancréas des animaux. « Nous avons observé un fort recrutement de Treg au niveau de la tumeur, avec une forte expression de TNFR2. Les lymphocytes T CD8 étaient quant à eux plus rares et présentaient des marqueurs d’épuisement, c’est-à-dire qu’ils étaient incapables de produire une réponse immunitaire efficace », commente le chercheur.

Chez ces mêmes animaux, l’équipe a ensuite testé l’efficacité d’un anticorps anti-TNFR2 pour enrayer ce processus : le nombre de lymphocytes T CD8 a augmenté et, parmi eux, le nombre de cellules qui étaient épuisées a diminué. L’amélioration observée était suffisante pour ralentir la croissance de la tumeur, mais pas pour la détruire totalement. Afin de renforcer ce processus, les chercheurs ont associé l’anticorps anti-TNFR2 à une molécule qui stimule un autre récepteur : CD40. Testé en combinaison, l’agoniste CD40 renforce l’effet clinique de l’anticorps anti-TNFR2 : la survie des souris est prolongée par rapport celle des animaux traités par une seule des deux molécules.

« Ces résultats sont très encourageants car le modèle expérimental développé chez la souris mime assez fidèlement ce qui se déroule en clinique chez l’humain », précise José Cohen. Par ailleurs, un anticorps anti-TNFR2 est en cours d’évaluation clinique chez des patients avec des tumeurs solides avancées et l’utilisation de molécules agonistes du CD40 a donné des résultats prometteurs dans le traitement de mélanomes et de cancers du pancréas avancés. Cela veut dire qu’il pourrait être rapidement envisagé de tester notre approche dans la cadre d’essais cliniques ».

Inserm actualité du 5-12-2024 : https://www.inserm.fr/actualite/cancer-du-pancreas-une-piste-serieuse-pour-relan...

Article d'origine du BMJ du 19-11-2024 : https://jitc.bmj.com/content/12/11/e008898

Un échographe portable pour la détection du cancer du sein
Jeudi, 16/01/2025 - 08:58

Des chercheurs du Massachusetts Institute of Technology (MIT) ont mis au point un patch imprimé en 3D, qui peut être fixé à un soutien-gorge à l’aide d’aimants. Ce dispositif innovant se base sur la même technologie que les échographes conventionnels, actuellement utilisés dans les hôpitaux. Seulement, il est composé d’un nouveau matériau piézoélectrique, qui rend le dispositif beaucoup plus compact et portable. Ces matériaux sont largement utilisés comme transducteurs et capteurs dans les systèmes d’imagerie médicale à ultrasons. En réagissant aux contraintes mécaniques externes, puis en séparant les charges électriques positives et négatives, ils peuvent convertir l’énergie mécanique des vibrations en énergie électrique.

Le cancer du sein est le cancer le plus fréquent chez la femme. S’il est diagnostiqué à un stade précoce, le taux de survie est proche de 100 %. En revanche, s’il est détecté plus tard, ce taux chute à 25 %. Le dépistage précoce est donc primordial. Les images produites par ce dispositif portable ont une résolution similaire à celles des sondes échographiques conventionnelles.

Un autre avantage du patch est son utilisation, qui ne nécessite aucune expertise particulière. A contrario, les scanners conventionnels requièrent un personnel hautement qualifié. L’appareil peut également être utilisé de manière répétée et pourrait ainsi servir de dispositif préventif, pour des femmes présentant un risque élevé de cancer du sein. Aussi, il pourrait diagnostiquer des tumeurs chez les femmes qui n’ont pas accès au dépistage conventionnel. En collaboration avec le Centre de recherche clinique et translationnelle du MIT, les chercheurs, dirigés par Canan Dagdeviren, ont testé leur appareil sur une femme de 71 ans ayant des antécédents de kystes mammaires. Ils ont constaté que leur appareil pouvait détecter des kystes d’un diamètre de 0,3 cm seulement, soit la même taille que des tumeurs à un stade précoce. Ils ont également réussi à imager les tissus jusqu’à une profondeur de huit centimètres, ce qui est à peu près aussi profond que ce que l’on peut obtenir avec un échographe conventionnel.

Le nouveau dispositif est la première technologie à ultrasons qui comble ces deux lacunes. Elle offre une surveillance non-invasive, à large champ de vision, en temps réel et en continu, des tissus mammaires courbés. Cela pourrait fournir aux médecins des imageries mammaires fiables, rentables et accessibles pour dépister précocement des anomalies mammaires. Canan Dagdeviren ajoute « Notre travail représente un changement fondamental dans la manière dont les cliniciens et les patients peuvent dépister, détecter et diagnostiquer le cancer du sein, d’autant plus que la détection précoce est la clé de l’augmentation des taux de survie. »

Mais avant de pouvoir commercialiser ce patch ultrasonore portable, ces scientifiques devront le miniaturiser davantage. Les chercheurs espèrent également développer une méthode dans laquelle l’intelligence artificielle (IA) peut être utilisée pour analyser les changements des images au fil du temps. Cela offrirait des diagnostics plus précis que la comparaison d’images prises à des mois, voire à des années d’intervalle.

Polytechnique insights : https://www.polytechnique-insights.com/tribunes/science/un-echographe-portable-p...

MIT : https://www.media.mit.edu/articles/dare-to-dream-an-ultrasound-bra-for-breast-he...

Cancer colorectal métastatique : des avancées majeures
Jeudi, 16/01/2025 - 08:57

Les équipes du service d’oncologie médicale de l’hôpital Saint-Antoine AP-HP et de Sorbonne Université, coordonnées par le Professeur Thierry André, ont mené, en collaboration avec des investigateurs dans 23 pays, une étude portant sur une combinaison de deux immunothérapies en traitement de première intention chez des patients atteints de cancer colorectal métastatique avec une instabilité microsatellitaire élevée/déficience de la réparation des mésappariements de l'ADN (MSI-H/dMMR).

Un déficit du système de réparation des mésappariements de l'ADN est présent chez 4 % à 7 % des patients pris en charge pour un cancer colorectal métastatique. Il arrive que les cellules cancéreuses, et particulièrement en cas de tumeur MSI, parvienne à "endormir" le système immunitaire. Les lymphocytes T sont alors inactifs et le cancer peut se développer. L’immunothérapie consiste à "réveiller" le système immunitaire du patient par une inhibition des points de contrôle (immune check point inhibitors) pour qu’il détruise les cellules cancéreuses. Alors que ces patients n’obtiennent généralement pas de bons résultats avec la chimiothérapie standard, associée ou non à des thérapies ciblées, le caractère MSI-H/dMMR de la tumeur est un facteur prédictif majeur de l’efficacité d’un traitement par immunothérapie.

Une simple immunothérapie par pembrolizumab (anticorps anti-PD1) a déjà fait la preuve de son efficacité et a obtenu une autorisation de mise sur le marché dans l’indication du cancer colorectal métastatique MSI/dMMR. L’étude CheckMate-8HW évalue dans la même indication une double immunothérapie par nivolumab (anticorps anti-PD1) et ipilimumab (anticorps anti-CTLA4). L’étude CheckMate-8HW, dont le promoteur est Bristol Myers Squibb France, portait sur l’association du nivolumab et l'ipilimumab, chez des patients atteints d’un cancer colorectal métastatique avec une instabilité des microsatellites élevée ou une déficience du système de réparation des mésappariements de l'ADN (MSI-H/dMMR).

839 patients, âgés de 18 ans ou plus, atteints d'un cancer colorectal métastatique MSI-H/dMMR ont été randomisés dans 121 centres et 23 pays pour recevoir l'un des schémas thérapeutiques suivants : Nivolumab + ipilimumab, Nivolumab seul, Chimiothérapie ± bevacizumab ou cetuximab. Les traitements ont été poursuivis dans tous les groupes jusqu'à ce que la maladie progresse ou que la toxicité devienne inacceptable, ou pour une durée maximale de deux ans dans les groupes nivolumab ± ipilimumab. Cette publication rapporte les résultats du premier objectif de cette étude qui était d’évaluer la survie sans récidive ou décès des patients randomisés entre le groupe nivolumab et ipilimumab et le groupe chimiothérapie avec ou sans thérapie ciblée en première ligne de traitement.

Parmi les patients randomisés pour ce premier objectif, 171 dans le groupe nivolumab et ipilimumab et 84 dans le groupe de la chimiothérapie avaient des cancers colorectaux MSI-H/dMMR confirmés de manière centralisée. Après 31,5 mois de suivi médian, 72 % des patients traités par nivolumab et ipilimumab et 14 % des patients traités par chimiothérapie étaient en vie, sans progression de la maladie deux ans après le début du traitement, l’étude ayant atteint son objectif principal avec une différence statistiquement significative entre les deux groupes.

La différence durable de survie sans progression était observée entre les groupes dès le troisième mois de leur traitement. Le profil de sécurité de l'association nivolumab et ipilimumab était différent de celui de la chimiothérapie, avec moins d'effets secondaires de grade 3/4 liés au traitement pour le bras immunothérapie (23 % vs 48 %).L’association de nivolumab et d'ipilimumab chez les patients atteints de cancer colorectal métastatique MSI-H/dMMR a réduit de façon majeure le risque de progression de la maladie ou de décès par rapport à la chimiothérapie seule ou avec bevacizumab ou cetuximab et pourrait devenir l’une des options thérapeutiques standard dans cette situation.

AP-HP : https://www.aphp.fr/contenu/cancer-colorectal-metastatique-amelioration-majeure-...

Les HCL réalisent la première greffe simultanée de rein et d’îlots pancréatiques en France
Jeudi, 16/01/2025 - 08:55

Réalisée en août dernier par les équipes de transplantation de l’hôpital Edouard Herriot, à partir de greffons issus d’un même donneur, la première greffe française simultanée "rein - îlots pancréatiques" ouvre des perspectives inestimables : finies les dialyses, fini le diabète pour les patients atteints d’un diabète de type 1 et en insuffisance rénale avancée. Constituant l’une des deux principales formes de diabète, le diabète de type 1 se déclare généralement durant l’enfance ou l’adolescence, provoqué par la destruction des cellules qui produisent l’insuline au niveau du pancréas, plus précisément au sein des îlots dits de Langerhans.

Considérée comme chronique et irréversible, cette maladie auto-immune impose un traitement par insuline à vie. Au cours de son évolution, elle peut engendrer de graves complications touchant le cœur, les vaisseaux sanguins, les yeux, les nerfs et les reins et conduire les patients en dialyse. D’après Santé Publique France, plus de 200 000 personnes vivent aujourd’hui avec cette pathologie en France. Parmi elles, chaque année, près d’1 sur 100 doit se faire hospitaliser pour une complication et près d’1 sur 1000 se trouve en insuffisance rénale sévère.

Premier patient à bénéficier de cette greffe simultanée, Christophe a connu beaucoup de ces symptômes, même si son cas s’avère quelque peu particulier. Lui avait 32 ans quand son diabète s’est déclaré, en 2004. Son état de santé s’est dégradé peu à peu : douleurs aux jambes, nerfs irrités, baisse de la vue -corrigée par une opération-, jusqu’à l’insuffisance rénale. En 2020, il est placé sous dialyse. Dans la foulée, il s’inscrit sur la liste nationale d'attente pour une greffe de rein. Il ne souhaite pas postuler à une greffe de pancréas en raison des risques liés cette chirurgie lourde. Fin 2023, toujours dans l’attente, on lui parle d’un nouveau protocole : la greffe d’îlots de Langerhans, susceptible de remplacer efficacement la greffe de pancréas. Christophe ouvre un nouveau dossier pour en bénéficier, en plus de la greffe de rein.

« Nichés dans le pancréas, les îlots de Langerhans sont constitués de centaines de millions de cellules endocrines. Ce sont elles qui produisent l’insuline. Il semble donc plus logique pour les patients diabétiques, qui ne secrètent pas d’insuline, de greffer des îlots plutôt qu’un pancréas entier, comme cela se pratique depuis longtemps. La chirurgie est surtout beaucoup moins invasive. La greffe d’îlots consiste en une injection des cellules endocrines, par la veine porte, directement dans le foie. Cela se fait en radiologie interventionnelle, sous une simple anesthésie locale. Par rapport à une transplantation de pancréas, cela engendre également beaucoup moins de complications et un rétablissement plus rapide pour le patient », décrit le Professeur MORELON, chef du service de transplantation, néphrologie et immunologie clinique de l’hôpital Edouard Herriot.

Début août 2024, la bonne nouvelle tombe pour Christophe : un greffon de rein est disponible. Le dimanche 4 août, il se rend plein d’espoir à l’hôpital Edouard Herriot en vue de bénéficier d’une transplantation rénale. Effectuée par l’équipe du service d’urologie et de chirurgie de transplantation, celle-ci se déroule sans accroc. Entre-temps, le pancréas du même donneur a été acheminé au laboratoire d’isolement d’îlots des Hôpitaux Universitaires de Genève (HUG), dirigé par le Professeur Ekaterine BERISHVILI. Dans ce laboratoire spécialisé, partenaire des HCL, les îlots sont préparés pour une greffe : extraits du pancréas, purifiés et comptés. Après avoir vérifié que le nombre d’îlots disponibles était approprié au cas de Christophe, le Professeur MORELON propose alors à son patient, à son réveil, de procéder sans plus attendre à la greffe d’îlots de Langerhans.

Le mardi 6 août, moins de 48 heures après la transplantation rénale, le chirurgien, assisté du Professeur Laurent MILOT et de l’équipe du service d'imagerie médicale et interventionnelle de l'hôpital Edouard Herriot, procède à la greffe – plus exactement à l’injection – des îlots de Langerhans. Jamais une double intervention de la sorte, avec la transplantation simultanée d’un rein et d’îlots de Langerhans, issus du même donneur, n’avait été pratiquée en France. Jusqu’à présent, le rein était greffé en premier et la greffe d’îlots réalisée plusieurs mois après, avec des cellules provenant d’un autre donneur.

Outre le savoir-faire de l’équipe pluridisciplinaire de transplantation de l’hôpital Edouard Herriot, cette première double greffe rein-îlots a été rendue possible par la reconnaissance de la transplantation d’îlots de Langerhans comme une thérapie de soins courants, par la Haute Autorité de Santé (HAS), en juillet 2020.

Désormais parfaitement maîtrisée par les équipes de l'hôpital Edouard Herriot, la transplantation simultanée "rein-îlots pancréatiques" est appelée à se développer rapidement. Dès cette année 2025, 6 à 8 doubles greffes annuelles sont envisagées. Cet objectif devrait être facilité par le développement prochain, en collaboration avec les Hôpitaux Universitaires de Genève (HUG), d’un laboratoire d’isolement des îlots pancréatiques au sein même de l’hôpital Edouard Herriot.

En parallèle, les modalités de thérapie cellulaire du diabète sont en pleine expansion avec, à l’horizon, les possibilités offertes par la médecine régénérative (cellules-souches) et la bio-ingénierie. Elles constituent un sujet de recherche majeur du groupe INSERM du Professeur Olivier THAUNAT, chef adjoint du service de transplantation, néphrologie et immunologie clinique de l’hôpital Edouard Herriot, dont l’expertise en immunologie de transplantation est un élément clé dans plusieurs collaborations nationales et internationales, notamment avec l’équipe des Hôpitaux Universitaires de Genève. De quoi amplifier encore les espoirs de guérison, en permettant aux patients d’accéder à une transplantation cellulaire avant le développement de complications redoutées, telles que l’insuffisance rénale.

HCL Médias : https://www.chu-lyon.fr/premiere-greffe-simultanee-rein-ilots-pancreatiques-en-f...

Une alimentation saine peut diminuer les douleurs chroniques
Mercredi, 15/01/2025 - 05:20

Une étude de l'université d'Australie du Sud, dirigée par Sue Ward, montre qu’une alimentation saine peut réduire l’intensité de la douleur chronique, indépendamment du poids, dont l’excès est un facteur de risque connu. En suivant une alimentation riche en légumes, fruits, céréales complètes et viandes maigres, les douleurs tendent à diminuer, notamment chez les femmes. Les propriétés anti-inflammatoires et antioxydantes des aliments pourraient expliquer cet effet, bien que le lien de causalité reste à déterminer.

On estime qu'en France, environ 12 millions de personnes souffrent de douleur chronique. Ce type de douleur peut avoir de multiples causes : arthrite, migraines ou problèmes de dos. Ces douleurs chroniques sont très invalidantes car elles affectent les capacités à travailler et à mener une vie normale. Or, si des traitements médicamenteux sont souvent nécessaires, ces recherches montrent de manière très intéressante que des modifications du mode de vie, comme l’adoption d’une alimentation saine et équilibrée, peuvent aussi être efficaces, du moins en complément, pour soulager les douleurs chroniques.

Ces travaux ont notamment montré que le fait d'adopter une alimentation riche en fruits et légumes, en céréales complètes, en viandes maigres et en produits laitiers – était associé à une diminution de l’intensité des douleurs corporelles. Cette corrélation est plus importante chez les femmes, indépendamment du poids : celles bénéficiant d’une alimentation de meilleure qualité présentent des niveaux de douleur plus faibles, ainsi qu’une meilleure fonction physique. « Modifier son alimentation peut être une solution d’appoint pour les personnes souffrant de douleurs chroniques », explique Sue Ward, co-autrice de l’étude ».

Ces scientifiques forment l'hypothèse que les propriétés anti-inflammatoires et antioxydantes des aliments sains, riches en nutriments essentiels, seraient à l'origine de cette réduction de la douleur. D’autres études ont notamment montré que le régime méditerranéen, riche en aliments anti-inflammatoires, les acides gras oméga-3 présents dans les poissons gras comme le saumon et les graines de lin, ainsi que les antioxydants contenus dans les fruits et légumes, peuvent également avoir un effet positif sur l'inflammation et donc la douleur. 

University of South Australia : https://unisa.edu.au/media-centre/Releases/2024/a-healthy-diet-helps-the-weighty...

Une nouvelle voie pour sécuriser la prise en charge de la douleur par les opioïdes
Mercredi, 15/01/2025 - 05:15

Les opioïdes restent irremplaçables dans la lutte contre la douleur où ils font preuve d’une efficacité analgésique inégalée. Toutefois, une utilisation prolongée des opioïdes peut entraîner une tolérance obligeant le patient à augmenter la dose pour maintenir l’effet et l’hyperalgésie, une sensibilité accrue à la douleur induite par les opioïdes. Deux phénomènes sur lesquels se sont penchés des chercheurs de l’Université de Montpellier, de l’Inserm et du CNRS en collaboration avec la société Biodol Therapeutics. 

Si les mécanismes à l’origine de ces phénomènes restent imparfaitement connus, on sait que ces effets contradictoires sont notamment médiés par le récepteur mu-opioïde périphérique MOR. Une voie importante mais qui n’est pas la seule impliquée. Dans cette étude, Cyril Rivat, chercheur à l’Institut des Neurosciences de Montpellier (INM), et ses collaborateurs de l’Université de Montpellier, de I’Inserm, du CNRS et de la société Biodol Therapeutics, ont mis en évidence une co-expression du récepteur MOR et du récepteur tyrosine kinase FLT3, qui participerait au développement de la tolérance et de l’hyperalgésie paradoxale liées aux opioïdes.

Pour perturber l’effet de ce récepteur FLT3 nouvellement identifié, les chercheurs ont ici testé les effets d’une molécule particulière, un inhibiteur appelé BDT001. Administré chez le rongeur en même temps que la morphine, celui-ci a permis non seulement de prévenir l’apparition des phénomènes de tolérance et d’hyperalgésie mais aussi d’augmenter de façon importante le potentiel analgésique de la morphine sans aggraver les autres effets indésirables induits par les opioïdes. Le traitement par l’inhibiteur BDT001 a aussi montré sa capacité à supprimer les phénomènes de tolérance et d’hyperalgésie déjà installés chez des rongeurs préalablement exposés aux opioïdes, permettant ainsi de restaurer l’efficacité de la morphine.

« Nos résultats suggèrent que l’association de la morphine et des inhibiteurs de FLT3 pourrait devenir une voie prometteuse pour la gestion de la douleur chronique afin d’exploiter en toute sécurité la puissance des opioïdes, sans risque d’augmenter les doses voire de les diminuer afin de réduire l’ensemble des effets secondaires », souligne Cyril Rivat. Une avancée majeure alors même que ces médicaments sont au cœur d’un énorme enjeu sanitaire, notamment aux États-Unis où la « crise des opioïdes » a provoqué le décès de 800 000 personnes en 25 ans.

Article publié le 28 Novembre 2024 par INSERM

Inserm pressehttps://presse.inserm.fr/une-nouvelle-voie-pour-securiser-la-prise-en-charge-de-...

Nature : https://www.nature.com/articles/s41467-024-54054-y

Dépression et maladies cardiovasculaires : un lien mis en lumière chez les femmes
Mercredi, 15/01/2025 - 05:10

Une  étude menée par des chercheurs de l’Université du Queensland, en Australie, montre que les femmes ayant un risque génétique accru de dépression sont plus susceptibles de développer des maladies cardiovasculaires, même sans diagnostic de dépression et indépendamment des facteurs de risque classiques comme le surpoids ou l’hypertension. Les chercheurs soulignent que les femmes sont souvent sous-représentées dans les études cardiovasculaires, entraînant un sous-diagnostic. Ils recommandent des contrôles cardiaques réguliers pour les femmes, surtout celles avec un historique de dépression, afin d’améliorer leur prise en charge et leur prévention. Les femmes ayant un risque génétique élevé de dépression seraient également plus susceptibles de développer des maladies cardiovasculaires.

Dans cette étude, les chercheurs ont utilisé des prédicteurs génétiques développés à partir de bases de données internationales, notamment celles de 23andMe et de UK BioBank. En analysant les profils génétiques et dossiers médicaux de plus de 300.000 personnes, les scientifiques ont mis en évidence une corrélation entre le risque génétique de dépression et celui de maladies cardiovasculaires chez les femmes. Une association qui persiste indépendamment des facteurs de risque traditionnels comme le surpoids, le tabagisme ou l’hypertension. En revanche, aucun lien similaire n’a été observé chez les hommes. Bien que ces maladies soient la première cause de mortalité féminine dans le monde, le diagnostic et le traitement des femmes restent insuffisants, entraînant une prise en charge tardive.

Ces travaux montrent que, non seulement les femmes ont des risques cardiovasculaires plus importants après la ménopause, mais qu'elles ont une vulnérabilité cardiovasculaire persistante, quel que soit le stade hormonal. L'étude recommande donc une approche plus genrée et personnalisée dans la prévention des maladies cardiovasculaires et précise que « Les femmes ayant des antécédents de dépression, même génétique, devraient bénéficier de contrôles cardiaques réguliers, peu importe leur âge ».

Circulation Genomic and Precision Medicine : https://www.ahajournals.org/doi/10.1161/CIRCGEN.124.004685

NR5A2, un facteur essentiel au démarrage du développement embryonnaire
Mercredi, 15/01/2025 - 05:05

Au cours des quelques jours qui suivent la fécondation, l'embryon de mammifère, composé au départ d'une seule cellule, se divise et génère plusieurs types de cellules nécessaires à son implantation dans l'utérus et à l’élaboration du futur fœtus. Certaines cellules formeront les annexes extra-embryonnaires, placenta et sac vitellin, qui entourent et protègent l'embryon et contribuent à fournir des nutriments à l'embryon. D’autres cellules dites pluripotentes, vont générer tous les tissus du fœtus après l'implantation. Ce processus, connu sous le nom de "spécification des lignages", implique que les cellules embryonnaires précoces acquièrent des identités différentes, chacune caractérisée par l'expression de différents ensembles de gènes. Au démarrage, le génome embryonnaire est inactif et doit donc être d'abord "réveillé", puis rendu apte à mettre en route les réseaux de régulation génique spécifiques de chaque type cellulaire. La manière dont cela se déroule est incertaine.

Des travaux antérieurs suggéraient qu’une protéine capable de réguler l’expression des gènes, le facteur de transcription nommée NR5A2, joue des rôles importants à ces stades précoces. Pour confirmer cette hypothèse, nous avons généré des souris chez lesquelles le gène Nr5a2 est génétiquement inactivé, de sorte que l'embryon se développe en l'absence totale de ce facteur. Ceci nous a permis de montrer que NR5A2 participe à l'activation du génome, mais qu’il n'est pas essentiel à ce processus. Plus tard, une fois le génome embryonnaire activé, le rôle de NR5A2 devient crucial. Ce facteur de transcription se lie à des milliers d'endroits sur l’ADN et contrôle l'expression d'autres régulateurs de la spécification des lignages embryonnaires. Il contrôle également l’expression de gènes nécessaires à l'exécution de fonctions fondamentales, telles que la division cellulaire et la protection de l’ADN contre les dommages.

Ainsi, NR5A2 active les réseaux géniques permettant la spécification des trois premiers lignages embryonnaires, tout en maintenant l’intégrité du génome. Cette fonction est si importante que, sans NR5A2, l'embryon meurt quelques jours après la fécondation. Cette étude a donc permis d’identifier un acteur clé de la période du développement qui relie l'activation du génome embryonnaire au début des premiers changements d’identité cellulaire, période pour laquelle les acteurs moléculaires étaient jusqu’alors méconnus.

Ces études sont poursuivies en utilisant des systèmes qui permettent de contourner ce rôle précoce de NR5A2 et d’étudier sa fonction dans des cellules qui ont déjà entamé la spécification des lignages. En utilisant comme modèle des cellules souches embryonnaires, qui sont des lignées cellulaires dérivées d'embryons préimplantatoires, les scientifiques ont effectivement montré que NR5A2, ainsi qu'un facteur apparenté ESRRB, pourraient aussi être requis pour le maintien de la pluripotence.

En apportant une meilleure compréhension des premières étapes du développement de l’embryon de mammifères et sur la façon dont il se prépare à s'implanter dans l'utérus, ce travail pourrait permettre de concevoir des stratégies plus efficaces et mieux contrôlées pour la fécondation in vitro. De même, savoir comment les cellules embryonnaires acquièrent et conservent un potentiel de différenciation illimité est susceptible d’impacter l'utilisation des cellules pluripotentes dans les thérapies de remplacement cellulaire.

Article de Nicola Festuccia, Sandrine Vandormael-Pournin, Michel Cohen-Tannoudji, and Pablo Navarro, publié le 21 Novembre 2024 par le CNRS

CNRS : https://www.insb.cnrs.fr/fr/cnrsinfo/nr5a2-un-facteur-essentiel-au-demarrage-du-...

Science : https://www.science.org/doi/10.1126/science.adg7325

Des lymphocytes antitumoraux découverts dans la moelle osseuse du crâne
Mercredi, 15/01/2025 - 05:00

Pendant longtemps, on a considéré que le cerveau était "déconnecté" du système immunitaire, avec seulement une poignée de cellules privilégiées pouvant infiltrer les barrières cérébrales pour se nicher dans le crâne. Alors que l’immunothérapie – qui utilise les cellules immunitaires d’une personne pour identifier, attaquer et détruire ses tumeurs – montre des résultats de plus en plus positifs dans le traitement des cancers en général, cette barrière rend difficile le développement d’une telle approche contre les tumeurs cérébrales.

C’est par exemple le cas du glioblastome, qui est très agressif : il présente un taux de récurrence de 90 %, même après intervention chirurgicale et traitement par chimio- et radiothérapie. Ces dernières années, cependant, des observations ont suggéré que le cerveau n’est pas totalement désarmé pour se défendre. Dans ce contexte, Celia Dobersalske et ses collègues, du Centre allemand de recherche sur le cancer, à Heidelberg, ont démontré pour la première fois que la moelle osseuse du crâne abrite des populations de cellules immunitaires abondantes.

Ce constat frappant a été rendu possible par l’examen de lambeaux de crâne, des fragments osseux prélevés dans le cadre d’opérations chirurgicales visant à exciser des glioblastomes chez des patients atteints de cette tumeur. Pour comparaison, l’équipe a aussi examiné des lambeaux de crânes de patients opérés pour des pathologies non cancéreuses. En soumettant ces fragments à des techniques de marquage radioactif, les chercheurs ont repéré, dans la moelle osseuse crânienne, une hausse significative de la population de lymphocytes T – une famille de cellules immunitaires – aux abords de la tumeur. Or ces cellules sont essentielles à la réponse immunitaire contre les tumeurs grâce à leur capacité à détecter les antigènes tumoraux, des protéines spécifiques que produisent ces agrégats cellulaires et qui servent de signal d’activation.

L’analyse de ces lymphocytes provenant de la moelle osseuse crânienne a montré qu’ils sont très réactifs aux tumeurs. En outre, Celia Dobersalske et ses collègues ont aussi détecté parmi eux un sous-type particulier, des lymphocytes T CD8 + effecteurs à mémoire, une forme activée dont la présence prouve que les lymphocytes de la moelle osseuse crânienne sont fonctionnels. En plus de cela, ces cellules expriment fortement une protéine, S1PR1, connue pour donner le signal aux lymphocytes T de quitter leur position et d’infiltrer les sites inflammatoires comme les tumeurs.

Autre surprise de ce travail : les biologistes ont remarqué que les lymphocytes T isolés à partir de la moelle osseuse crânienne restaient actifs après plusieurs stimulations répétées, ce qui n’est pas le cas de ceux que l’on trouve directement dans les tumeurs ou dans le sang. En effet, ces derniers perdent généralement leur efficacité après quelques stimulations successives par des antigènes tumoraux ; un phénomène de "fatigue", en quelque sorte. Pourquoi les lymphocytes du crâne n’éprouvent-ils pas ce phénomène de fatigue, cela reste à comprendre. Ensemble, ces caractéristiques font de la moelle osseuse crânienne un réservoir prometteur, qui pourrait fournir des lymphocytes T réactifs aux tumeurs et capables de migrer vers celles-ci. Cette découverte offre ainsi de nouvelles pistes très intéressantes pour le développement d’approches d’immunothérapie en particulier contre les glioblastomes, qui touchent près de 3 500 personnes par an en France.

Pour La Science : https://www.pourlascience.fr/sd/medecine/des-lymphocytes-antitumoraux-decouverts...

Epilepsie et l'autisme : un gène qui produit trop de protéines
Mardi, 14/01/2025 - 05:15

Selon une étude de la Northwestern University, l'ARN non codant, encore peu étudié, pourrait intervenir dans la régulation des troubles génétiques comme l'épilepsie et l'autisme. Ces travaux montrent comment un gène de liaison, CHD2, en surproduisant trop de protéine CHD2 dans les cellules, suffit à entraîner des conséquences dévastatrices sur le développement et le fonctionnement du cerveau. Cette étude montre que les patients présentant une surproduction de protéines provenant de ce gène CHD2 peuvent, en effet, développer un trouble neurodéveloppemental rare et grave caractérisé par un handicap moteur et intellectuel.

Ce chercheurs pensent qu'il est envisageable d'agir sur cet ARN pour réguler sa production de protéines, ce qui pourrait aboutir à de nouvelles thérapies contre ces maladies neurodéveloppementales chez l'Homme. La découverte de ce gène et de ce frein non codant a non seulement des implications thérapeutiques pour les patients atteints de troubles du développement neurologique tels que l’épilepsie et l’autisme, mais souligne à nouveau l’importance d’explorer ces régions non codantes du génome humain.

Comme le souligne l'étude, « Il existe des milliers de longs ARN non codants, mais nous ignorons la fonction de la plupart de ces ARN non codants. Nous apprenons, avec cette étude, que la suppression d’un long ARN non codant spécifique modifie l’expression d’un gène particulier. Et il est plus probable que ces longs ARN non codants soient impliqués plus largement dans les troubles humains ».

NEJM : https://www.nejm.org/doi/full/10.1056/NEJMoa2400718

Plus de protéines végétales pour préserver son cœur
Mardi, 14/01/2025 - 05:10

Une étude réalisée par des chercheurs de la Harvard T.H. Chan School of Public Health a montré qu'il est possible de réduire de près de 20 % le risque de maladie cardiovasculaire et de près de 30 % le risque de maladie coronarienne chez les personnes qui favorisent le plus les protéines végétales dans leur régime alimentaire.

Ces travaux montrent que les participants qui consommaient le ratio le plus élevé de protéines végétales présentaient un risque réduit de 19 et 27 % respectivement de maladie cardiovasculaire et de maladie coronarienne. Selon les chercheurs, les résultats suggèrent qu’un ratio de 1:2 de protéines végétales par rapport aux protéines animales est efficace à prévenir les maladies cardiovasculaires. 

L’étude a analysé sur 30 ans les données concernant l’alimentation, le mode de vie et la santé cardiaque de 203.000 participants, hommes et femmes. Ces participants ont renseigné leur apport alimentaire tous les 4 ans, ce qui a permis d’évaluer leur apport total en protéines, en protéines animales et végétales, en grammes par jour. Au cours du suivi, 16.118 cas de maladies cardiovasculaires ont été recensés. Après prise en compte des antécédents médicaux et des facteurs sociodémographiques et de mode de vie, l’analyse constate, qu'en moyenne, les participants suivent un ratio de 1:3 de protéines végétales et animales ; une consommation plus élevée de protéines végétales et animales était associée à un risque globalement plus faible de maladies cardiovasculaires et coronariennes.

Par rapport aux participants avec le rapport le plus faible, protéines végétales / protéines animales, les participants qui consomment le plus de protéines végétales présentaient un risque réduit de 19 et 27 % respectivement, de maladie cardiovasculaire et de maladie coronarienne.

L’auteur principal, Andrea Glenn, chercheur à la Harvard Chan School, professeur de nutrition à l’université de New York, rappelle qu’il a déjà été démontré que ces remplacements améliorent les facteurs de risque cardiométaboliques, notamment les lipides sanguins et la pression artérielle, et réduisent les biomarqueurs inflammatoires. Cela s’explique notamment par le fait que les protéines végétales s’accompagnent de quantités élevées de fibres, de vitamines antioxydantes, de minéraux et de graisses saines.

Science Direct : https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0002916524007378?via%3Dihub

Découverte d'un nouveau récepteur dans la voie de signalisation de la douleur
Mardi, 14/01/2025 - 05:05

Des chercheurs du NYU Pain Research Center ont découvert un nouveau récepteur du facteur de croissance nerveuse qui joue un rôle important dans la signalisation de la douleur. Ces résultats ouvrent la voie vers de nouveaux traitements contre l'arthrite et d'autres formes de douleur inflammatoire et cancéreuse, sans les effets secondaires qui ont conduit à l'échec des thérapies récentes dans les essais cliniques.

Le facteur de croissance nerveuse est une protéine qui stimule le développement des neurones. C'est également un puissant moteur de douleur chez les animaux et les humains, et il est libéré par les cellules des tissus blessés ou malades. Pour transmettre les signaux de douleur, le facteur de croissance nerveuse se lie à un récepteur appelé récepteur kinase A de la tropomyosine, ou TrkA.

Les anticorps monoclonaux – des protéines fabriquées en laboratoire qui imitent nos anticorps naturels et se lient à des protéines spécifiques pour traiter des maladies – sont apparus comme un traitement prometteur contre la douleur chronique en ciblant le facteur de croissance nerveuse et en le séquestrant. Des essais cliniques ont montré que les anticorps monoclonaux ont mieux soulagé la douleur arthrosique que le placebo ou d’autres médicaments, mais comme certains patients ont présenté une aggravation des lésions articulaires, les traitements n’ont pas été approuvés.

Dans une série d’études utilisant des neurones de souris et humains, les chercheurs ont découvert un nouveau récepteur du facteur de croissance nerveuse : la neuropiline-1 (NRP1), une protéine exprimée dans les neurones et d’autres types de cellules. Pour déterminer cela, ils ont observé que le facteur de croissance nerveuse possède une série d’acides aminés connus pour permettre à d’autres protéines de se lier à NPR1. NRP1 a également été exprimé dans les mêmes cellules au niveau du récepteur du facteur de croissance nerveuse TrkA.

En examinant les neurones sensibles à la douleur, les chercheurs ont découvert que NRP1 pouvait se lier au facteur de croissance nerveuse avec une affinité élevée et que, lorsque NRP1 était bloqué dans les neurones des souris et des humains, il empêchait le facteur de croissance nerveuse de signaler la douleur. Les chercheurs en ont conclu que NRP1 est un co-récepteur du facteur de croissance nerveuse, car contrairement à TrkA, NRP1 n'est pas connu pour émettre un signal seul. « Nos résultats suggèrent que la neuropiline-1 est nécessaire au facteur de croissance nerveuse pour signaler la douleur, même s'il la régule indirectement », a déclaré Bunnett.

Les chercheurs ont découvert deux mécanismes expliquant le rôle du NRP1 dans la douleur. Premièrement, lors de la liaison au facteur de croissance nerveuse, NRP1 augmente la concentration locale du facteur de croissance nerveuse présentée à TrkA, le récepteur de signalisation. De plus, NRP1 s'est avéré être un chaperon moléculaire, ou une protéine qui facilite le trafic d'autres protéines dans la cellule ; dans ce cas, TrkA. NRP1 interagit avec TrkA et l'amène de l'intérieur de la cellule jusqu'à la membrane plasmique à la surface. Cela augmente la quantité de TrkA à la surface de la cellule pour reconnaître le facteur de croissance nerveuse et signaler la douleur.

Ces chercheurs ont identifié une protéine, la G Alpha Interacting Protein C-terminus 1 (GIPC1), qui semble jouer un rôle essentiel dans la connexion de TrkA et de NRP1 et dans la signalisation de la douleur. GIPC1 relie TrkA et NRP1 à une molécule spécifique qui transporte le complexe de signalisation de la douleur à l'intérieur de la cellule, ce qui peut entraîner une douleur soutenue ou chronique. « Nous pourrions tester ces anticorps monoclonaux qui ciblent NRP1 dans des modèles de douleur », a déclaré Bunnett. « Comme ces traitements cibleraient les récepteurs à la surface des neurones sensibles à la douleur, cette spécificité pourrait éviter les effets secondaires observés avec d'autres anticorps monoclonaux qui séquestrent tous les facteurs de croissance nerveuse dans le corps ».

NYU : https://www.nyu.edu/about/news-publications/news/2024/december/nerve-growth-fact...

Vers un test de détection rapide et fiable du cancer du poumon
Mardi, 14/01/2025 - 05:00

Des chercheurs de l’Université de Cambridge, menés par le professeur Ljiljana Fruk et le docteur Daniel Munoz Espinmis, ont mis au point une nouvelle technique qui permettrait une détection précoce et plus simple du cancer du poumon. La plupart des traitements efficaces contre le cancer sont ceux appliqués dans les premiers stades de la maladie. Un contexte qui rend la détection rapide du cancer comme l’un des éléments incontournables de la lutte contre ces pathologies.

Ljiljana Fruk précise, « Nous avons conçu un test basé sur des protéines qui libèrent des peptides, dont les niveaux sont plus élevés en présence de ‘cellules zombies’ et qui apparaissent à leur tour dans les premiers stades du cancer ». Cette technique permettrait de détecter un cancer bien avant que celui-ci se manifeste par des symptômes chez le patient. Cette avancée représente un espoir d'améliorer la lutte contre le cancer du poumon mais aussi contre d’autres formes de cancers.

University of Cambridge : https://www.cam.ac.uk/research/news/cambridge-researchers-develop-urine-test-for...

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