RTFlash

Des chercheurs de l'Université de Melbourne, de l'Université de Nouvelle-Galles du Sud et de l'Institut royal de technologie de Melbourne en Australie, associés à leurs collègues du Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf et de l'Institut Leibniz d'ingénierie des surfaces en Allemagne, ont accompli un nouveau pas vers l'ordinateur quantique, en parvenant à intégrer avec précision des atomes uniques, un par un, dans des tranches de silicium.

Selon les chercheurs, la technique, qui a été publiée dans un article dans “Advanced Materials", tire parti de la précision du microscope atomique, qui possède un cantilever pointu qui "touche" la surface d'une puce avec une précision de positionnement de seulement un demi-nanomètre, ce qui correspond à peu près à l'espace entre les atomes dans un cristal de silicium. Les chercheurs décrivent comment un minuscule trou a été percé dans le cantilever, de sorte que, lorsqu'il est arrosé d'atomes de phosphore, l'un d'entre eux tombe parfois à travers le trou et s'incruste dans le substrat de silicium.

L'un des aspects essentiels est de savoir précisément quand un atome s'enfonce dans le substrat, afin que le cantilever puisse se déplacer vers la position précise suivante sur le réseau. Or, jusqu'à présent, l'implantation d'atomes dans le silicium était un processus aléatoire. En effet, lorsqu'une puce de silicium était arrosée de phosphore, un atome tombait de manière aléatoire, comme des gouttes de pluie sur une fenêtre. Cependant, l'équipe a découvert qu'elle pouvait identifier la précision grâce à un "clic" sonore qui se produit lorsqu'un atome tombe dans le cristal de silicium.

« Un atome qui entre en collision avec un morceau de silicium produit un clic très faible, mais nous avons inventé une électronique très sensible utilisée pour détecter le clic : il est très amplifié et donne un signal fort et fiable », explique David Jamieson, professeur à l'Université de Melbourne et auteur principal. « Cela nous permet d'être très confiants dans notre méthode. Nous pouvons dire : oh, il y a eu un déclic. Un atome vient d'arriver. Maintenant, nous pouvons déplacer le cantilever vers le prochain endroit et attendre le prochain atome ».

Pour mettre au point cette technique, les chercheurs ont utilisé des équipements comprenant des détecteurs de rayons X sensibles, un microscope à force atomique initialement développé pour la mission spatiale Rosetta, ainsi qu'un modèle informatique de la trajectoire des ions implantés dans le silicium. Andrea Morello, l'un des coauteurs, ajoute qu'en utilisant cette précision et cette nouvelle technique, il serait possible de créer une "puce" de qubit, qui pourrait ensuite être utilisée dans des expériences pour tester les conceptions de dispositifs à grande échelle. « Cela nous permettra de concevoir les opérations de logique quantique entre de grands réseaux d'atomes individuels, en conservant des opérations très précises dans l'ensemble du processeur », dit-il. « Au lieu d'implanter de nombreux atomes à des endroits aléatoires et de sélectionner ceux qui fonctionnent le mieux, ils seront désormais placés dans un réseau ordonné, semblable aux transistors des puces d'ordinateur à semi-conducteurs classiques ».

David Jamieson cite en outre la cryptographie inviolable et la conception informatique de médicaments, comme le développement rapide de vaccins, parmi les dispositifs quantiques à grande échelle qui pourraient être développés à l'aide de ce concept. « Nous pensons qu'en fin de compte, nous pourrions fabriquer des machines à grande échelle basées sur des bits quantiques à un seul atome en utilisant notre méthode et en tirant parti des techniques de fabrication que l'industrie des semi-conducteurs a perfectionnées », explique-t-il.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

Advanced Materials

Les pérovskites sont des composés hybrides à base d’halogénures métalliques et de constituants organiques. Elles offrent un vaste potentiel dans de multiples applications, par exemple les éclairages à LED, les lasers et les photodétecteurs. Leur contribution majeure réside toutefois dans les cellules photovoltaïques, où elles sont sur le point de conquérir le marché et de concurrencer leurs homologues à base de silicium.

L’un des obstacles à la commercialisation des cellules photovoltaïques à pérovskites est la diminution de leur rendement de conversion de puissance et de leur stabilité opérationnelle lorsqu’elles sont déployées à grande échelle, ce qui rend difficile le maintien de performances élevées dans une cellule photovoltaïque. Le problème vient en partie de la couche de transport d’électrons de la cellule. Celle-ci garantit que les électrons produits lorsque la cellule absorbe la lumière seront transférés efficacement vers l’électrode du dispositif. Dans les cellules photovoltaïques à pérovskites, la couche de transport d’électrons est constituée de dioxyde de titane mésoporeux, qui présente une faible mobilité des électrons et est également susceptible de subir des phénomènes photocatalytiques indésirables sous la lumière ultraviolette.

Dans un article récemment publié dans la revue Science, des scientifiques, dirigés par le professeur Michael Grätzel de l’EPFL et le docteur Dong Suk Kim de l’Institut coréen de recherche sur l’énergie, ont trouvé un moyen innovant d’augmenter les performances des cellules photovoltaïques à pérovskites et diminuer leur baisse notoire d’efficacité lors de l’agrandissement de leur taille. L’idée novatrice consiste à remplacer la couche de transport d’électrons par une fine couche de points quantiques.

Les points quantiques sont des particules de taille nanométrique qui agissent comme des semi-conducteurs. Ils émettent de la lumière à des longueurs d’onde (couleurs) spécifiques lorsqu’ils sont éclairés. Leurs propriétés optiques uniques font que les points quantiques conviennent parfaitement à une utilisation dans de multiples applications optiques, y compris les dispositifs photovoltaïques.

Les scientifiques ont remplacé la couche de transport d’électrons en dioxyde de titane de leurs cellules à pérovskites par une fine couche de points quantiques d’oxyde d’étain (IV) stabilisés par de l’acide polyacrylique. Ils ont constaté que cette couche améliorait la capacité de capture de la lumière des dispositifs et qu’elle supprimait la recombinaison non radiative, un phénomène de perte d’efficacité qui se produit parfois à l’interface entre la couche de transport d’électrons et la couche à pérovskites.

En utilisant la couche de points quantiques, les chercheuses et les chercheurs ont découvert que des cellules photovoltaïques à pérovskites de 0,08 centimètre carré atteignaient un rendement de conversion de puissance record de 25,7 % (certifié 25,4 %) et une grande stabilité opérationnelle, tout en facilitant leur déploiement à grande échelle. En augmentant la surface des cellules photovoltaïques à 1, 20 et 64 centimètres carrés, le rendement de conversion de puissance a atteint 23,3, 21,7 et 20,6 % respectivement.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

EPFL

La tension de fonctionnement des types courants de diodes électroluminescentes organiques reste très élevée ; celle d’une diode électroluminescente organique émettant une lumière d’environ 600 nm à une luminance de 100 cd/m2, qui est une condition d’affichage générale, peut atteindre 4,5 V. Le groupe du professeur adjoint Seiichiro Izawa et du professeur Masahiro Hiramoto de l’Institute for Molecular Science au Japon, ainsi que du professeur associé Masahiro Morimoto et du professeur Shigeki Naka de l’Université de Toyama au Japon, a montré qu’une OLED efficace, fonctionnant avec une batterie de 1,5 V, produit une émission lumineuse équivalente à la luminance d’un écran typique.

La tension d’allumage de l’OLED, à 0,97 V, est inférieure à l’énergie optique des photons émis, à 2,04 eV (608 nm), car l’OLED repose sur la transition de conversion ascendante (UC) associée à l’annihilation triplet-triplet qui double l’énergie des états excités. Ils révèlent que les caractéristiques de l’état de transfert de charge (CT) à l’interface sont la clé d’une UC efficace, et que le pourcentage d’états excités désactivés par des processus de perte parasite pendant la transition UC est considérablement réduit de plus de 90 % à environ 10 %, en introduisant un matériau accepteur hautement cristallin et un dopant émissif.

En conséquence, la UC-OLED atteint 100 cd/m2 à une tension et une longueur d’onde d’émission de 1,33 V et 608 nm (2,04 eV), respectivement. Il s’agit de la plus basse tension de fonctionnement rapportée pour une OLED qui atteint une luminance de 100 cd/m2. Il a également été démontré que l’UC-OLED peut fonctionner avec une batterie de 1,5 V pour atteindre une luminance de 177 cd/m2.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

Physical Chemistry

Comment mieux lutter contre les phénomènes de corrosion qui fragilisent les structures en béton armé immergées ? Une équipe toulousaine vient de déposer un brevet sur un procédé innovant particulièrement prometteur, développé à partir d’eau de mer et de bactéries naturellement présentes dans les sédiments marins ! Le résultat de travaux de recherche en bioélectrochimie conduits depuis plusieurs années au sein du Laboratoire de Génie Chimique (LGC), une unité de recherche CNRS- INP de Toulouse - Université Toulouse 3. Le fruit aussi d'un travail collaboratif engagé avec le Laboratoire matériaux et durabilité des constructions (LMDC) de l'INSA Toulouse et l’entreprise Corrohm, dans le cadre du projet de recherche Biogalva.

« Il s'agit de valoriser l'énergie biologique issue du cycle de vie naturel des bactéries », résume Benjamin Erable, chercheur CNRS au LGC. L'idée est de transposer les travaux conduits par le laboratoire toulousain sur les piles microbiennes dans le domaine de la protection des bétons armés immergés. De quoi dépasser les deux techniques anti-corrosion qui se sont imposées sur ce marché : la protection cathodique par anodes “sacrificielles”, principalement du zinc, et la protection cathodique par courant imposé, où des anodes auxiliaires sont positionnées et connectées à un générateur de courant continu.

Avec Biogalva, plus besoin de courant imposé ou de plongeurs pour remplacer le zinc, dont la dégradation contribue à polluer l'environnement marin. « Il s'agit d'ouvrir une troisième voie, naturelle et respectueuse de l'environnement, qui devrait s'avérer aussi plus économique et plus efficace sur le long terme », insiste de son côté David Garcia, directeur général et co-fondateur de Corrohm (pour Corrosion et OHM, l'unité de mesure de la résistance électrique). Créée en 2020 par 7 associés, tous issus du LMDC, cette start-up, basée à Ramonville-Saint-Agne (Haute-Garonne), est une spécialiste de l'anticorrosion et de la durabilité des structures en béton armé.

Elle développe des concepts, méthodes et outils de calculs numériques, qui permettent d’intervenir à tous les stades de la vie d’un ouvrage (diagnostic, contrôle, réparation...). « Dans Biogalva, nous apportons notre expertise en modélisation de la corrosion et des processus de protection. Nous participerons au design du futur système pour en faire un dispositif industriel. Les retombées économiques attendues sont énormes, avec pour cibles les ouvrages portuaires, les ouvrages d'art côtiers et certaines infrastructures offshore », précise le chef d'entreprise.

Dans une première phase, les trois partenaires ont réussi la preuve de concept. Après quelques essais sur paillasse, une poutrelle métallique de 6 mètres, positionnée à l'horizontale, a été mise en contact avec des bacs contenant à la fois une couche de sédiments et de l'eau de mer. À l’intérieur, des électrodes standards en carbone ont été immergées dans la couche sédimentaire. En quelques semaines, le dispositif a permis la croissance de biofilms microbiens à la surface de certaines électrodes. En exprimant une « électroactivité », ces biofilms confèrent aux électrodes un rôle de protection cathodique contre la corrosion. Une nouvelle démonstration en laboratoire va être conduite avec cette fois une poutrelle disposée à l'échelle verticale dans un bac de 600 litres.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

Industrie & Technologies

Une équipe internationale associant des chercheurs du laboratoire de Géosciences Paris-Saclay (GEOPS – CNRS / Univ. Paris-Saclay) vient de livrer de nouveaux résultats qui accréditeraient l’hypothèse d’un climat froid et humide il y a environ trois milliards d’années. La présence d’eau liquide dans un lointain passé de Mars est désormais admise, notamment parce qu’elle permet d’expliquer l’existence de vallées ramifiées. En revanche, la présence d’un océan et sa temporalité restent encore un mystère.

Aucune modélisation climatique n’avait jusqu’à présent permis de corroborer l’existence de grandes étendues d’eau, même en remontant jusqu’à 3,5 ou 4 milliards d’années dans le passé. Les modèles semblaient indiquer que toute l’eau s’accumulait sur les montagnes sous forme de neige. Les résultats de cette nouvelle étude pourraient bien contredire cette théorie.

Les chercheurs ont en effet réalisé de nouvelles simulations en intégrant deux nouveaux ingrédients qui se sont révélés essentiels : la circulation océanique et l’évolution des glaciers. En ajoutant ces deux processus, leur étude révèle que la présence dans l’hémisphère Nord d’un océan circumpolaire peut être envisagée il y a trois milliards d’années, même pour des températures moyennes de Mars inférieures au point de congélation (0°C pour de l’eau pure), en raison de la circulation océanique qui a pu réchauffer localement la surface jusqu’à 4,5°C.

Les simulations prédisent la présence de glaciers qui ramènent la glace des hauts plateaux vers l’océan, en accord avec les interprétations géologiques des images. Le climat était vraisemblablement froid sur les continents équatoriaux mais l’océan circumpolaire a pu rester liquide, en accord avec un certain nombre d’indices géologiques comme les paléo-rivages ou les dépôts de méga-tsunamis qui indiquent indirectement la présence d’un océan.

Si le scénario proposé par les chercheurs est avéré, notre planète sœur aurait aussi pu être largement propice au développement de la vie avant de devenir la Planète Rouge. A la même période sur Terre, la vie s’est en effet développée pour conquérir un grand nombre d’écosystèmes. Ces résultats devraient être consolidés grâce à de nouvelles analyses, notamment celles fournies par le rover chinois Zhurong posé sur Mars à l’endroit d’une zone autrefois recouverte d’eau…

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

CNRS

Une vaste étude internationale a passé en revue les résultats sur 10 ans d'un programme scolaire international de sensibilisation à une vie saine, qui comprenait plus de 3 800 enfants, âgés de 3 à 5 ans, de 50 écoles à travers la Colombie, l'Espagne et les États-Unis. Les enfants ont été évalués sur la façon dont leurs connaissances et habitudes les ont orientés vers un mode de vie sain. Résultat : ceux qui ont bénéficié de ce programme de quatre mois ont modifié de manière sensible leurs habitudes et leur mode de vie et ont réduit leurs risques de pathologies cardiovasculaires.

L'étude montre que, comparativement aux enfants qui n'ont pas suivi ce programme, les enfants qui ont reçu plus de 75 % de ce programme présentaient un changement significatif par rapport au niveau de référence dans les connaissances, les attitudes et les habitudes générales. L'originalité de ce programme est qu'il ne se focalise pas seulement sur l'activité physique et l'alimentation. Il intègre également la problématique du stress, de l'angoisse et de la gestion des émotions, et le fonctionnement global du corps humain. « Ce programme global et ludique permet aux enfants de mieux comprendre comment le corps humain fonctionne et comment il est affecté par leur comportement et leurs choix, en matière de mode de vie », souligne Gloria Santos-Beneit, PhD, auteure principale de l'étude.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

JACC

Des chercheurs de l'Université de Médecine de la Charité, à Berlin, ont réussi, à partir de l'analyse des niveaux de 321 protéines dans des échantillons de sang prélevés à 349 moments sur 50 patients COVID-19 gravement malades traités dans deux centres de soins de santé indépendants en Allemagne et en Autriche, à développer un nouvel outil d'apprentissage automatique, capable de repérer des associations entre les protéines mesurées et la survie des patients.

Quinze des patients de la cohorte sont décédés ; le délai moyen entre l'admission et le décès était de 28 jours. Pour les patients qui ont survécu, la durée médiane d'hospitalisation était de 63 jours. Les chercheurs ont identifié 14 protéines qui, au fil du temps, ont changé dans des directions opposées pour les patients qui survivent par rapport aux patients qui ne survivent pas aux soins intensifs.

L'équipe a ensuite développé un modèle d'apprentissage automatique pour prédire la survie sur la base d'une seule mesure ponctuelle des protéines pertinentes et a testé le modèle sur une cohorte de validation indépendante de 24 patients COVID-19 gravement malades. Le modèle a démontré un pouvoir prédictif élevé sur cette cohorte, prédisant correctement le résultat pour 18 des 19 patients qui ont survécu et 5 des 5 patients qui sont décédés.

Selon ces chercheurs, ce nouvel outil informatique d'analyse comparative de protéines sanguines, sous réserve d'être validé dans des cohortes plus importantes de patients, pourrait être très utile, à la fois pour identifier les patients présentant le risque de mortalité le plus élevé, ainsi que pour évaluer de manière fiable et rapide si le traitement choisi modifie favorablement le pronostic médical des patients Covid les plus graves.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

News Medical

Il est important que la sclérose en plaques (SEP) soit diagnostiquée et traitée le plus tôt possible afin de retarder la progression de la maladie. La technique d'imagerie par résonance magnétique (IRM) joue un rôle clé dans ce processus. Dans la recherche de méthodes toujours meilleures, une nouvelle technique d'IRM, la spectroscopie par résonance magnétique du proton (SRMP) a été utilisée par l'Université de Vienne, dans le cadre d'un projet de recherche visant à permettre une évaluation plus rapide de l'activité de la SEP.

La sclérose en plaques est une maladie du système nerveux central qui se manifeste par des changements (lésions) principalement dans le cerveau. Pour l'instant, on ne sait pas guérir cette maladie, mais elle peut être traitée efficacement. Un diagnostic précoce est essentiel au pronostic, les techniques d'imagerie très détaillées jouant un rôle majeur. Bien que l'IRM conventionnelle puisse détecter des lésions cérébrales, les scientifiques recherchent des méthodes pour détecter les changements à un stade microscopique ou biochimique plus précoce.

Ces chercheurs ont développé un nouvel outil qui utilise la spectroscopie par résonance magnétique, avec un aimant de 7 tesla, ce qui leur a permis de comparer les changements neurochimiques dans le cerveau de 65 patients atteints de SEP avec ceux de 20 témoins sains. « Cela nous a permis de visualiser les changements cérébraux dans les régions qui semblent normales sur les IRM conventionnelles », explique le co-responsable de l'étude Wolfgang Bogner. Pour Eva Niess, l'autre co-responsable de ces travaux, « Cet outil va jouer un rôle important dans la prise en charge des patients atteints de sclérose en plaques à l'avenir, car certains changements neurochimiques que nous avons pu visualiser avec la nouvelle technique se produisent tôt au cours de la maladie et pourraient non seulement être corrélés avec le handicap, mais également prédire la progression de la maladie ». « Si les résultats sont confirmés dans d'autres études, cette nouvelle technique de neuroimagerie pourrait devenir un outil d'imagerie standard pour établir le diagnostic initial, mais aussi pour surveiller l'évolution et le traitement de la maladie chez les patients atteints de SEP », ajoute Wolfgang Bogner.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

Radiology

Des chercheurs chinois et leurs collègues Américains du Collège Baylor de Houston ont montré que l'horloge circadienne jouait un rôle clé dans l'insuffisance cardiaque. Ces recherches ont révélé le rôle spécifique d’une protéine de l’horloge, Rev-erbα/β, sur le développement de la maladie cardiaque. Rev-erbα/β assure ainsi, dans les cardiomyocytes, la médiation du rythme métabolique normal qui permet aux cellules de préférer les lipides comme source d'énergie pendant le temps de repos. L'élimination de la protéine Rev-erbα/β perturbe ce rythme, réduit la capacité des cardiomyocytes à utiliser les lipides pendant ces temps de repos et conduit à une cardiomyopathie dilatée progressive et à une insuffisance cardiaque mortelle.

Pour préciser l’effet de médiation de la protéine dans le métabolisme des cardiomyocytes, l'équipe a analysé l'expression des gènes et des protéines sur tout un panel de métabolites et de lipides, pendant les périodes d'éveil et de sommeil. L’équipe a constaté que le gène Rev-erbα/β n'est fortement exprimé que pendant les heures de sommeil et que son activité est associée au métabolisme des graisses et des sucres.

En pratique, le cœur réagit différemment aux différentes sources d'énergie, selon l'heure de la journée : pendant la phase de repos, qui pour les humains est la nuit et pour les souris le jour, le cœur utilise les acides gras qui sont libérés des graisses comme principale source d'énergie. Ces travaux montrent que, sans Rev-erbα/β, les cœurs développent des anomalies métaboliques qui limitent l'utilisation des acides gras au repos, et induisent a contrario une surutilisation du sucre dans la phase active.

Lorsque la protéine d’horloge Rev-erbα / β est knock-out chez la souris, son cœur ne peut pas brûler efficacement les acides gras pendant la phase de repos et n’a plus assez d'énergie pour battre. Cette carence énergétique entraîne probablement des anomalies cardiaques qui se traduisent par une cardiomyopathie dilatée progressive. Ces résultats confirment que le défaut métabolique qui empêche les cellules cardiaques d'utiliser les acides gras comme carburant est à l'origine de la majorité des dysfonctionnements cardiaques. De plus, la correction du défaut métabolique permet de réduire la condition cardiaque.

Cette étude montre à quel point il est important d'administrer les médicaments alignés sur le rythme circadien interne des voies métaboliques ciblées. En d’autres termes, lorsque les médicaments sont administrés en décalage avec la voie qu'ils sont censés restaurer, le traitement n'améliore pas l'état cardiaque : des résultats qui mettent en évidence l'importance de la chronothérapie, la programmation des médicaments en fonction du rythme circadien, non seulement dans cette situation clinique, mais pour de nombreux autres traitements.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

Circulation

Une étude conduite par le Docteur André Veillette et de son équipe de l’Institut de recherches cliniques de Montréal (IRCM) a montré que deux molécules situées à la surface des cellules macrophages permettent « de réveiller l’instinct de destruction du cancer par le système immunitaire ». Les macrophages sont des cellules du système immunitaire qui sont formées en réponse à une infection ou à l'accumulation des cellules endommagées ou mortes. Le Docteur Veillette, qui étudie depuis 30 ans les mécanismes régissant le fonctionnement du système immunitaire, affirme que les cellules macrophages sont particulièrement aptes à détruire certains types de cellules cancéreuses.

Ces travaux montrent que deux molécules (CD11a et CD11c) peuvent être activées pour augmenter la capacité de destruction des cellules macrophages contre les cellules malignes. Dans des modèles animaux et dans des cultures de cellules humaines en laboratoire, les macrophages ainsi stimulés se transforment en superdévoreurs de cellules cancéreuses. Parmi les défenses immunitaires du corps humain figurent aussi les macrophages, dont le rôle central est d’éliminer les agents néfastes en les dévorant.

L’équipe québécoise a découvert que ces macrophages étaient particulièrement aptes à détruire certains types de cellules cancéreuses et qu’il est possible de stimuler grandement leur appétit. Le fait de pouvoir déclencher le pouvoir de destruction des macrophages est une découverte importante qui ouvre la porte à de nouvelles possibilités vraiment intéressantes pour la médecine personnalisée. En fait, on aide le corps à mieux se protéger, soulignent dans le communiqué Zhenghai Tang et Dominique Davidson, premiers auteurs de l’article. En 2017, la même équipe avait mis en lumière la molécule SLAMF7 qui agit aussi sur la capacité de destruction des macrophages.

Plus nous en saurons sur le fonctionnement du système immunitaire, plus nous serons en mesure de trouver des solutions thérapeutiques efficaces et moins toxiques pour combattre les maladies, estime André Veillette. Les chercheurs veulent maintenant établir dans quelle mesure les molécules CD11a et CD11c peuvent être utilisées comme biomarqueurs afin de désigner les patients susceptibles de répondre à des thérapies personnalisées.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

Science Direct

Très commune, la bactérie Escherichia coli (E. coli) est heureusement le plus souvent inoffensive. Mais il arrive que certaines souches provoquent des infections des voies urinaires, des pneumonies et des gastro-entérites. C’est notamment le cas d’une souche multirésistante appelée E. coli ST131, qui peut se transmettre du tube digestif à l'appareil urinaire féminin par l'urètre, et infecter la vessie.

Des chercheurs de l’Université du Queensland (Australie) ont découvert la présence chez E. coli ST131 d’un gène qui la rend hautement résistante aux antibiotiques couramment prescrits. Selon le Professeur Mark Schembri, de l'école de chimie et de biosciences moléculaires de l'UQ, ce "gène de résistance" peut de surcroît se propager incroyablement rapidement. « Contrairement au transfert de gènes chez l'humain, où le sexe est nécessaire pour transférer les gènes, les bactéries ont des structures génétiques dans leurs cellules - appelées plasmides - qui sont échangées rapidement et facilement entre elles ».

Les antibiotiques habituellement prescrits contre une infection à E. coli sont des fluoroquinolones à large spectre, utilisés notamment contre les infections des voies urinaires, les infections sanguines et les pneumonies. Or, le gène de E. coli ST131 « fonctionne avec d'autres gènes de résistance pour obtenir une résistance à un niveau supérieur aux concentrations d'antibiotiques les plus élevées que nous pouvons atteindre pendant le traitement ». Cette découverte signifie, selon les chercheurs, qu’il va leur falloir « créer des antibiotiques capables de lutter contre ces infections malgré ce mécanisme de résistance aux antibiotiques ».

Comme le souligne le Professeur Schembri, « Nous avons perdu une partie essentielle de notre arsenal pour traiter l'infection urinaire et la septicémie, mais il y a encore de l'espoir. Maintenant que nous comprenons l'impact de ce gène de résistance aux antibiotiques médié par un plasmide, nous pouvons élaborer des stratégies de traitement plus adaptées. Celles-ci pourraient inclure de nouvelles combinaisons d'antibiotiques, voire des médicaments alternatifs non antibiotiques qui bloquent l'infection par E. coli ST131 ».

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

AAC

La bronchopneumopathie chronique obstructive (BPCO) est une maladie respiratoire chronique évolutive définie par une obstruction permanente des voies aériennes. Elle touche, dans la population française, 5 à 10 % des plus de 45 ans selon Santé publique France. Toux chronique, expectorations et essoufflement s’aggravent au fil des ans et deviennent invalidants.

Des études génétiques précédemment menées chez l’Homme ont associé, dans un premier temps, cette pathologie à des gènes situés sur le chromosome 15, qui codent pour des sous-unités du récepteur nicotinique de l’acétylcholine (nAChR). Dans une nouvelle étude, des scientifiques de l’Institut Pasteur, d’Université de Paris, du CNRS, de l’Inserm, de l’Université de Reims Champagne-Ardenne, du CHU de Reims et de l’Institut Pasteur de Lille, ont concentré leur recherche sur la variabilité d’un seul nucléotide (une base Adénine au lieu d’une base Guanine), dans le gène appelé CHRNA5, qui code pour la sous-unité alpha5 du récepteur nAChR, sur le chromosome 15. Cette version du gène est retrouvée dans le génome de 37 % de la population européenne. Les scientifiques ont étudié l’effet de cette variation sur les cellules des voies aériennes.

Chez le modèle animal porteur de cette version du gène, l’étude a notamment mis en évidence l’apparition d’un emphysème, c’est-à-dire la destruction de la paroi des alvéoles pulmonaires, un phénomène retrouvé chez les patients atteints de BPCO. « Nous mettons en évidence les conséquences biologiques d’une mutation dans un gène associé à la BPCO » indique Valérian Dormoy, enseignant-chercheur au laboratoire Inserm Pathologies Pulmonaires et Plasticité Cellulaire à l’Université de Reims Champagne-Ardenne, et co-dernier auteur de l’étude.

Les scientifiques ont associé l’expression de cette version du gène avec une inflammation et un remodelage de l’épithélium des voies aériennes. En effet, les cellules progénitrices basales des voies respiratoires, situées sur la couche profonde de l’épithélium et responsables de son renouvellement, ont un fonctionnement altéré. Ce dysfonctionnement a notamment été observé par les chercheuses et chercheurs au cours du processus de cicatrisation de l’épithélium bronchique.

En effet, l’analyse histologique de cellules issues de polypes nasaux prélevés chez 123 patients non-fumeurs du CHU de Reims a également montré une association entre le remodelage de l’épithélium et cette mutation du gène.

« Cette version du gène constituerait un facteur de prédisposition génétique à la maladie, indépendamment du tabagisme. La BPCO survenant à la suite de lésions répétées des tissus des voies aériennes, provoquées par d’autres molécules tels que des polluants atmosphériques », commente Philippe Birembaut, (ancien) chef de service au CHU de Reims (Université de Reims Champagne-Ardenne, Inserm), et co-dernier auteur de l’étude.

Par ailleurs, l’analyse in vitro des cellules animales exprimant la version modifiée du récepteur nicotinique a permis d’identifier les voies de signalisation impliquées. Cette identification pourrait constituer une cible pharmacologique pour le développement d’un futur traitement. « L’un de nos objectifs est de définir les caractéristiques des patients atteints de BPCO et porteurs de cette mutation afin de développer une médecine personnalisée », conclut Uwe Maskos, directeur de l’unité de Neurobiologie intégrative des systèmes cholinergiques à l’Institut Pasteur (Université de Paris, CNRS) et co-dernier auteur de l’étude.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

Inserm

Des chercheurs américains et japonais, de l'Université d'Etat de l'Oregon et de l'Université Fujita (Aichi), travaillent sur la mise au point d'un vaccin-ARN qui pourrait réduire le stress oxydatif de la peau, lié à l'exposition aux rayons ultraviolets, et prévenir ainsi certains cancers de la peau, dont le mélanome.

Cette piste de vaccin a été testée sur des modèles de souris pour étudier le rôle de la protéine "TR1" dans l'organisme et la stabilité des cellules de la peau. L'étude rappelle que les vaccins à ARN messager agissaient en ordonnant aux cellules de fabriquer une protéine particulière. Dans le cas des vaccins contre le mélanome, il s'agirait donc de la protéine "TR1". « Après l'absorption de l'ARNm dans la cellule et la mise en route de la machinerie cellulaire, la cellule devrait avoir un niveau élevé d'antioxydants et être capable de prendre en charge le stress oxydatif et les dommages à l'ADN causés par les rayons ultraviolets », a expliqué Arup Indra, professeur de sciences pharmaceutiques à l'OSU et auteur principal de l'étude.

D'après l'équipe de chercheurs, un vaccin contre le mélanome pourrait être mis en place uniquement grâce à l'action de la protéine "TR1". Les chercheurs n'ont toutefois pas exclu le rôle clé que pourraient jouer d'autres enzymes antioxydants, tels que le glutathion peroxydase ou le superoxyde dismutase. « Nous devons générer un vaccin à ARNm, l'administrer localement ou systématiquement, puis surveiller comment il renforce les défenses de l'organisme. Les nouvelles possibilités ouvertes par l'ARN sont passionnantes pour prévenir différents types de progression des maladies, y compris le cancer, en modulant le système antioxydant de l'organisme », précise le Professeur Indra.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

Science Direct

En 1990, des chercheurs de l’Université de Californie à San Diego font un constat : la criminalité est plus faible dans les régions où l’eau est riche en lithium. Ils ont collecté les données de 27 comtés du Texas entre 1978 et 1987. Dans ceux où le taux de lithium par litre d’eau du robinet est compris entre 70 et 170 microgrammes, les taux de suicide, d’homicide et de viol sont plus bas, en comparaison aux comtés où le lithium est présent dans de plus faibles quantités. « Ces résultats suggèrent que le lithium a des effets modérateurs sur les suicides et les comportements violents », soulignaient les auteurs.

En 2010, une autre équipe de recherche a confirmé les effets bénéfiques du lithium sur le risque de suicide. Ces scientifiques ont montré que les régions avec une forte concentration de lithium dans l’eau du robinet enregistraient des taux de suicides plus faibles. « Les niveaux de lithium dans l'eau potable sont bien inférieurs à ceux recommandés lorsque le lithium est utilisé comme médicament », rappelle Allan Young, l’un des auteurs de cette recherche, « mais la durée d'exposition peut être beaucoup plus longue, commençant potentiellement dès la gestation ». En résumé, boire de faibles quantités de lithium, via l’eau du robinet, de manière régulière, pourrait réduire le risque de souffrir de troubles mentaux.

Il y a quelques semaines, de nouveaux travaux ont confirmé les bienfaits de l’eau riche en lithium sur la santé mentale. Des scientifiques lituaniens ont effectué des analyses sur la concentration en lithium de l’eau du robinet dans plusieurs communes du pays, puis ils ont croisé ces données avec les cas enregistrés de troubles affectifs. Ils constatent que les taux de mortalité par suicide sont plus faibles dans les régions où l’eau est riche en lithium et où la population est davantage concernée par les troubles affectifs. Ces différentes études semblent donc indiquer que l’eau du robinet, riche en lithium, pourrait être un moyen de prévention face aux troubles mentaux.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

NIH

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Les poids lourds sont responsables du quart des émissions de CO2 liées au transport routier, bien qu'ils ne représentent qu’un peu plus de 1 % du nombre des véhicules immatriculés en France. Ce chiffre grimpe même à 40 % sur les autoroutes très fréquentées, celles qui voient circuler plus de 8 000 poids lourds par jour, alors qu’en proportion, ils ne représentent que 10 à 15 % du trafic. Plusieurs alternatives pour décarboner ces véhicules existent déjà ou sont en cours de développement, comme l’utilisation de biocarburants, l’électrique sur batterie, ou l’hydrogène, mais toutes ont leurs limites. Une autre solution, complémentaire à ces dernières, pourrait venir des systèmes de routes électriques, encore appelés ERS pour Electric Road System.

En octobre dernier, la France a lancé un appel d’offres dans le cadre du quatrième PIA (Programme d’investissement d’avenir) afin de débuter l’expérimentation de technologies ERS. Il fait suite à la rédaction de trois rapports remis au ministre délégué auprès de la ministre de la Transition écologique, Jean-Baptiste Djebbari, et publiés sur le site de son ministère. « Un an auparavant, en octobre 2020, une réunion nationale s’était tenue à l’invitation du Ministère et avait rassemblé l’ensemble des parties prenantes concernées par cette thématique, parmi lesquelles des organismes scientifiques et techniques, des énergéticiens, des transporteurs, des constructeurs de camions, des gestionnaires routiers, des fournisseurs de solutions ERS… », ajoute Bernard Jacob, professeur à l’Université Gustave Eiffel.

En France, les autoroutes à grande circulation qu’il serait pertinent d’électrifier représentent entre 8 000 et 9 000 km, et concernent surtout celles concédées à des sociétés d’autoroutes. Le déploiement d’une technologie ERS permettrait de limiter l’emport de batterie sur les véhicules électriques, avec la possibilité de les recharger en roulant. Actuellement, les poids lourds électriques sur batterie ne dépassent pas 16 tonnes et ne peuvent parcourir que de courtes distances. Au-delà, le poids des batteries devient rédhibitoire. Par exemple, si l’on voulait faire fonctionner à l’électricité un poids lourd de 40 tonnes avec la même autonomie qu’en diesel, c’est-à-dire 1 000 km, il faudrait l’équiper de batterie lithium-ion dont le poids avoisinerait les 10 tonnes. « En électrifiant les autoroutes à fort trafic, nous n’aurions aucun point géographique en France à plus de 150 km d’une autoroute électrique, ce qui permettrait de réduire la taille et donc le poids des batteries », explique Bernard Jacob.

Avant d’envisager le déploiement d’une telle solution, il sera nécessaire de choisir une technologie, parmi les trois familles proposées, chacune avec des avantages et des inconvénients. La première fonctionne avec des caténaires, selon le principe rencontré dans le domaine ferroviaire, à la différence qu’il est nécessaire d’installer deux câbles au-dessus de la voie de circulation équipée, car le retour du courant électrique ne se fait pas par l’intermédiaire des rails au sol. Cette contrainte oblige aussi l’installation de deux pantographes (dispositif articulé permettant au véhicule de capter le courant par frottement sur la caténaire) sur chaque véhicule.

« Ce procédé bénéficie d’un bon degré de maturité technologique, mais devrait faire face à de nombreuses contraintes d’exploitation », analyse Bernard Jacob. « Il n’est pas compatible avec les voitures, ni avec les véhicules utilitaires légers, car les caténaires sont positionnées trop haut, à cinq mètres au-dessus de la chaussée. Cela limite donc la rentabilité de cette technologie ». Autre difficulté : en cas d’accident grave de la route, les hélicoptères ne peuvent pas accéder aux voies de circulation à cause des câbles électriques, même en coupant l’alimentation. La nécessité d’installer des poteaux tous les 50 mètres le long de la route, pour les soutenir, pose également un problème de sécurité routière en cas de sortie de route. Ce procédé ERS développé par le constructeur allemand Siemens fait malgré tout l’objet de plusieurs expérimentations en Allemagne.

La conduction par rail au sol constitue la deuxième famille technologique. Ce procédé, baptisé APS (Alimentation par le sol), fonctionne déjà à Bordeaux pour faire circuler son tramway en centre-ville. Dans le domaine routier, deux rails doivent être installés au sol, l’un pour amener le courant et l’autre pour le retour, et sont intégrés dans une structure d’environ 50 cm de large et une dizaine de cm d’épaisseur. Sous les véhicules, un patin de captation muni de deux plots conducteurs s’abaisse automatiquement pour se positionner sur le rail lorsqu’il le détecte et se relève lorsque le véhicule quitte la voie de circulation. Comparé aux caténaires, l’avantage de cette technologie est qu’elle s’adapte à tous les véhicules et qu’elle est quasi invisible, ce qui évite tout problème d’acceptabilité visuelle. De plus, ce procédé n’a pas de limite de puissance contraignante, car il peut facilement délivrer 3 à 4 MW par km contre 1 seul pour le précédent système.

Pour des raisons de sécurité, les rails sont segmentés en tronçons et alimentés en électricité uniquement lors du passage d’un véhicule au-dessus. Afin de limiter les coûts d’investissement lors de la pose de ces rails, chaque tronçon devrait mesurer une vingtaine de mètres et donc dépasser la longueur des véhicules. « Pour éliminer tout risque d’électrocution de piétons, l’alimentation électrique ne serait activée que pour des vitesses au-delà de 50 ou 60 km/h », précise Bernard Jacob. Cette technologie est développée par le constructeur français Alstom qui pourrait répondre à l’appel à projets du PIA pour mener des essais prochainement en France.

Le dernier système repose sur l’induction, avec un transfert de la puissance électrique sans contact à partir de boucles noyées dans la chaussée entre 6 et 8 cm de profondeur, vers une boucle réceptrice fixée sous le plancher des véhicules. Ce procédé peut délivrer une puissance électrique suffisante pour les voitures de 25 kWh. Par contre, les poids lourds exigent une alimentation de l’ordre de 300 kWh, et cette technologie n’y parvient pas pour l’instant. Cette difficulté s’explique par la plus grande hauteur entre le plancher du camion et la route, comparée aux véhicules légers. De plus, la surface de la boucle réceptrice sous les poids lourds sera comparable à celle des voitures. En effet, elle pourra uniquement être positionnée sous les tracteurs routiers, car les semi-remorques sont interchangeables d’un poids lourd à l’autre. La Suède a déjà testé ces trois technologies. Avec l’Allemagne, ce sont les deux seuls pays européens à avoir mené des expérimentations d’ERS sur route ouverte.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

Techniques de l'Ingénieur