RTFlash

De petites molécules appelées immunomodulateurs peuvent aider à créer des vaccins plus efficaces et des immunothérapies plus puissantes pour traiter le cancer. Mais il est difficile de trouver les molécules qui déclenchent la bonne réponse immunitaire : le nombre de petites molécules ressemblant à des médicaments est bien supérieur au nombre d’étoiles dans l’univers visible.

Dans le cadre d’une première potentielle dans le domaine de la conception de vaccins, l’apprentissage automatique a guidé la découverte de nouvelles molécules améliorant la voie immunitaire et a découvert une petite molécule particulière qui pourrait surpasser les meilleurs immunomodulateurs du marché.

« Nous avons utilisé des méthodes d’intelligence artificielle pour guider la recherche d’un immense espace chimique », a déclaré le professeur Aaron Esser-Kahn, co-auteur de l’article qui a dirigé les expériences. « Ce faisant, nous avons trouvé des molécules avec des performances record qu’aucun humain n’aurait suggéré d’essayer. Nous sommes ravis de partager le plan de ce processus ». « L’apprentissage automatique est largement utilisé dans la conception de médicaments, mais il ne semble pas avoir été utilisé auparavant de cette manière pour la découverte d’immunomodulateurs », a déclaré le professeur Andrew Ferguson, qui a dirigé l’apprentissage automatique. « C’est un bel exemple de transfert d’outils d’un domaine à un autre ».

Les immunomodulateurs agissent en modifiant l’activité de signalisation des voies immunitaires innées dans le corps. En particulier, la voie NF-κB joue un rôle dans l’inflammation et l’activation immunitaire, tandis que la voie IRF est essentielle dans la réponse antivirale.

Plus tôt cette année, l’équipe PME a mené un criblage à haut débit qui a examiné 40 000 combinaisons de molécules pour voir si certaines affectaient ces voies. Ils ont ensuite testé les meilleurs candidats, constatant que lorsque ces molécules étaient ajoutées aux adjuvants (ingrédients qui aident à stimuler la réponse immunitaire dans les vaccins) les molécules ont augmenté la réponse des anticorps et réduit l’inflammation. Pour trouver davantage de candidats, l’équipe a utilisé ces résultats combinés à une bibliothèque de près de 140 000 petites molécules disponibles dans le commerce pour guider un processus informatique et expérimental itératif.

Les chercheurs ont utilisé une technique d’apprentissage automatique appelée apprentissage actif, qui allie exploration et exploitation pour naviguer efficacement dans le criblage expérimental à travers l’espace moléculaire. Cette approche tire les leçons des données collectées précédemment et trouve des molécules potentiellement très performantes à tester expérimentalement, tout en soulignant les domaines qui ont été sous-explorés et qui pourraient contenir des candidats précieux.

Le processus était itératif ; le modèle a identifié de bons candidats potentiels ou des domaines dans lesquels il avait besoin de plus d’informations, et l’équipe a effectué une analyse à haut débit de ces molécules, puis a réinjecté les données dans l’algorithme d’apprentissage actif. Après quatre cycles – ; et finalement échantillonnant seulement environ 2 % de la bibliothèque – ; l’équipe a découvert de petites molécules très performantes qui n’avaient jamais été découvertes auparavant. Ces candidats les plus performants ont amélioré l’activité NF-κB de 110 %, augmenté l’activité IRF de 83 % et supprimé l’activité NF-κB de 128 %.

Une molécule a induit une multiplication par trois de la production d’IFN-β lorsqu’elle était administrée avec ce qu’on appelle un agoniste STING (stimulateur des gènes de l’interféron). Les agonistes de STING favorisent des réponses immunitaires plus fortes au sein des tumeurs et constituent un traitement prometteur contre le cancer. Ils ont également trouvé plusieurs "généralistes" – ; des immunomodulateurs capables de modifier les voies lorsqu’ils sont co-administrés avec des agonistes, des produits chimiques qui activent les récepteurs cellulaires pour produire une réponse biologique. Ces petites molécules pourraient à terme être utilisées plus largement dans des vaccins. « Ces généralistes pourraient être efficaces pour tous les vaccins et pourraient donc être plus faciles à mettre sur le marché », a déclaré Ferguson.

L’équipe espère poursuivre ce processus pour rechercher davantage de molécules et espère que d’autres acteurs du domaine partageront des ensembles de données pour rendre la recherche encore plus fructueuse. Ils espèrent tester des molécules pour détecter une activité immunitaire plus spécifique, comme l’activation de certains lymphocytes T, ou trouver une combinaison de molécules leur permettant de mieux contrôler la réponse immunitaire.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

The University of Chicago

Pendant des années, si l’on demandait aux personnes travaillant à la création de nouveaux médicaments pharmaceutiques ce qu’elles souhaitaient, en tête de liste se trouverait un moyen de remplacer facilement un carbone atome avec un atome d’azote dans une molécule. Mais deux études réalisées par des chimistes de l’Université de Chicago proposent deux nouvelles méthodes pour répondre à ce souhait. Ces progrès pourraient ouvrir la voie à un développement plus facile de médicaments.

« C’est le grand défi que j’ai lancé dans mon laboratoire pour essayer de résoudre », a déclaré Mark Levin, professeur agrégé de chimie et auteur principal des deux articles. « Nous ne l’avons pas totalement résolu, mais nous avons résolu le problème à deux niveaux très importants, et ces résultats jettent des bases claires pour l’avenir ». En chimie, un seul atome peut faire une énorme différence dans une molécule. Remplacez un atome de carbone par un atome d’azote, et la manière dont la molécule médicamenteuse interagit avec sa cible peut radicalement changer. Cela pourrait rendre le médicament plus facile à atteindre le cerveau, par exemple, ou moins susceptible de s’accrocher aux mauvaises protéines sur son chemin. Ainsi, lorsque les scientifiques créent de nouveaux médicaments pharmaceutiques, ils souhaitent souvent essayer de remplacer un atome particulier.

Le problème est que c’est beaucoup plus facile à dire qu’à faire. Pour construire une molécule, il faut procéder étape par étape. Si vous arrivez à la fin, mais commencez ensuite les tests et pensez que le médicament pourrait mieux fonctionner si vous changez un seul atome, vous devez revenir au début et réinventer l’ensemble du processus. Le laboratoire de Levin cherche à trouver de nouvelles façons d’apporter de minuscules modifications au squelette d’une molécule sans revenir à la ligne de départ. Dans ce cas, ils voulaient trouver un moyen d’échanger un atome de carbone contre un atome d’azote, un échange spécifique extrêmement fréquent en chimie pharmaceutique.

Mais les méthodes existantes pour y parvenir ont un succès limité. « Vous pourriez accidentellement supprimer le mauvais carbone dans la molécule, ce qui entraînerait le déplacement du reste de la molécule », a déclaré Jisoo Woo, étudiant diplômé et premier auteur de l’autre étude. « Cela peut avoir un impact énorme sur le fonctionnement de la molécule finale ». Le même principe qui rend le changement d’un atome potentiellement très utile a également son revers : si la réaction a ne serait-ce qu’un effet secondaire involontaire de déplacement d’un atome différent, la molécule peut devenir inutile pour l’usage auquel elle est destinée.

Le laboratoire a proposé deux manières différentes et complémentaires d’aborder le problème. Une approche, décrite dans un article dans Nature dirigé par Jisoo Woo, étudiant diplômé, travaille sur des molécules qui ont déjà un atome d’azote à proximité dans la structure. La nouvelle méthode fend l’anneau d’atomes à l’aide de l’ozone, puis utilise la première molécule d’azote pour "guider" la seconde. L’autre approche, décrite dans un article de Science dirigé par Pearson, travaille sur des molécules qui ne possèdent pas déjà d’atome d’azote. Il peut simplement supprimer un atome de carbone – le bon – et le remplacer par un atome d’azote. Aucune des deux méthodes n’est encore parfaite ont déclaré les scientifiques. Mais ils offrent une voie à suivre là où il n’en existait pas auparavant.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

Chicago News

Le secteur du bâtiment est à la fois le fondement architectural d’une société et l’un de ses plus grands pollueurs. La production de ciment à elle seule génère quelque 7 % des émissions de gaz à effet de serre dans le monde. Les chercheurs de l’Empa travaillent donc sur différents moyens de réduire ces émissions grâce à des matériaux et des technologies de construction innovants. L’un des axes de ces études vers une construction propre est boueuse : Ellina Bernard, du laboratoire « Béton & Asphalte » de l’Empa à Dübendorf et de la chaire de construction durable de l’EPFZ, étudie actuellement le potentiel de l’argile en tant que matériau de construction durable. En effet, par rapport à la terre cuite, l’argile devrait dégager nettement moins de CO2. De plus, il est disponible presque indéfiniment, recyclable et facile à travailler – tout à fait en association avec d’autres "hipsters" de la culture moderne de la construction, comme les déchets organiques issus du traitement du chanvre.

Le potentiel de cette alternative au béton est énorme. Certes, le béton ne pourrait pas être remplacé par l’argile pour tous les types de construction. Mais, en plus d’une multitude de constructions non porteuses, des murs porteurs de maisons d’habitation sont possibles. Et après tout, plus de la moitié de tous les permis de construire, par exemple en Suisse, sont justement attribués à des bâtiments d’habitation. Il est possible d’utiliser de la terre coulée dans un moule ou de l’argile comprimée sous forme de blocs de construction préfabriqués. Et ces briques d’argile séchées à l’air ont un bilan énergétique plus favorable que leurs congénères cuites, les briques de terre cuite.

Un véritable remède miracle ? « Pas encore », répond Ellina Bernard. En effet, bien que l’argile soit utilisée depuis environ 10.000 ans et fasse partie des matériaux de construction les plus primitifs de l’histoire de l’humanité, cette pâte terreuse n’est pas encore vraiment maîtrisée à ce jour. D’une part, la composition géologique de ce matériau naturel varie d’un pays à l’autre, ce qui rend difficile une production et une utilisation standardisées. D’autre part, du ciment traditionnel est actuellement ajouté à l’argile afin d’obtenir un matériau de construction stable et durable. Or, cet ajout fait à nouveau passer l’empreinte écologique de l’argile dans la zone rouge. Ellina Bernard et son équipe veulent étudier le matériau terreux, définir des normes pour la composition et la résistance mécanique, et développer ainsi un matériau de construction alternatif propre pour l’utilisation industrielle.

La transformation d’une pâte boueuse d’eau et de terre en un produit solide comme le roc a quelque chose de mystérieux. Pour l’élucider et finalement la contrôler, Ellina Bernard plonge au cœur de la matière. Contrairement au ciment, dont la cohésion est assurée par des liaisons chimiques, les fins minéraux composant l’argile forment des liaisons physiques lors du séchage à l’air. Une stabilité comme celle du béton ne peut pas être obtenue de cette manière. C’est pourquoi la chercheuse est à la recherche d’un liant stabilisant approprié.

Elle est aidée dans sa tâche par le géologue Raphael Kuhn, qui prépare actuellement sa thèse sur les additifs pour argile. L’oxyde de magnésium est un candidat prometteur. S’il est extrait de manière durable, il présente un excellent bilan climatique par rapport au ciment contenant du calcium, dont la réaction chimique libère de grandes quantités de CO2. De plus, l’oxyde de magnésium réduit le temps de séchage, agit contre la formation redoutée de grumeaux dans l’argile grâce à la formation de nanocristaux, et n’intervient pourtant que peu dans la microstructure et la nanostructure avantageuses des particules élémentaires d’argile.

L'ajout d’oxyde de magnésium est une piste prometteuse. Lors des premières expériences en laboratoire, l’équipe a déjà atteint une résistance à la compression allant jusqu’à 15 mégapascals avec différentes formules d’argile – un multiple de l’argile non traitée. A titre de comparaison, l’argile additionnée de ciment atteint jusqu’à 20 mégapascals.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

Batimag

A l'aéroport de Toulouse Blagnac, Universal Hydrogen a réalisé une démonstration du fonctionnement de ses capsules d'hydrogène sur un avion ATR. Plusieurs compagnies aériennes, des aéroports, des équipementiers et des autorités officielles faisant partie d'un groupe de travail sur les carburants d'aviation alternatifs, ont assisté à l'événement. La démonstration a consisté à charger et décharger les capsules d'hydrogène modulaires d'Universal Hydrogen dans un avion d'essai ATR-72. Elle a été réalisée sur l'aire de trafic opérationnelle F50 de l'aéroport de Toulouse Blagnac. Une coopération étroite entre l'équipe aéroportuaire et Groupe 3S, la société chargée des opérations au sol, a permis de mener l'opération en toute sécurité.

« Nous intégrerons ce système dans l'ATR-72 pour tester son fonctionnement en vol avant 2025 », explique Pierre Farjounel, directeur des opérations européennes d'Universal Hydrogen. « Il y a trois ans, de nombreuses personnes affirmaient qu'il serait impossible de faire voler des avions avec de l'hydrogène. Nous sommes justement en train de prouver le contraire... ». Interchangeables, les capsules mises au point par Universal Hydrogen peuvent être facilement changées entre chaque vol, limitant les coûts en infrastructures pour les aéroports. La société californienne souhaite intégrer ses capsules d'hydrogène dans des avions de transport régionaux existants de type ATR-72 ou Dash 8. Pesant près de 600 kg, chacun des modules sera équipé de capteurs permettant leur géolocalisation et la vérification à distance de leur niveau d'hydrogène. Le système offrira une autonomie de 1 000 km aux appareils convertis, lesquels pourront transporter une cinquantaine de passagers.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

H2

Le spécialiste norvégien de l'éolien World Wide Wind doit prochainement tester un modèle réduit de son éolienne offshore contrarotative spécialement conçue pour la mer. Fi du générateur culminant tout en haut d’un mât instable, la nouvelle perche norvégienne concentrera les composants les plus lourds... sous l’eau. La structure devrait ainsi neutraliser le roulis de l’édifice sur les vagues et réduire les coûts de construction et d’entretien.

La plus grande révolution est visuelle. Si le grand public est familier des hélices positionnées sur un plan vertical, le nouveau modèle d'éolienne positionne deux turbines de trois pales chacune sur un plan horizontal de 45 degrés. L’éolienne est ainsi "contrarotative" : l’hélice située à l’étage inférieur tournerait dans le sens inverse de celle située à l’étage supérieur. La structure doit alors permettre à l’éolienne de s’incliner naturellement sur un axe optimal permettant aux deux turbines de tourner dans des directions opposées, quelle que soit la direction du vent, doublant ainsi la vitesse de rotation du rotor.

Suite à un accord entre World Wide Wind et le constructeur local AF Gruppen, un prototype de 19 mètres de haut pour une puissance de 30 kilowatts doit être testé dans le village de Vats, dans le sud-ouest de la Norvège. Cette éolienne contrarotative d’essai devrait réduire de moitié le coût d’un générateur d’éolienne traditionnelle de puissance comparable. Pour l’heure, l’entreprise n’a pas précisé de date pour ce prototype. En revanche, un prochain pilote de plus grande taille – 1,5 mégawatt – devrait débuter ses essais début 2025, promet le Norvégien. Le fournisseur d’éoliennes espère commercialiser ses premiers modèles de 24 mégawatts avant 2030, ce qui, à l’heure actuelle, en ferait la plus grande turbine off-shore du monde. World Wide Wind estime même que la structure pourra évoluer jusqu’à 400 mètres de hauteur pour une capacité de production de 40 mégawatts.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

Windtech

Des chercheurs de l'Université de Californie à San Diego (UCSD) ont créé un "matériau vivant" imprimé en 3D pour éliminer les polluants organiques de l'eau et la rendre potable. De plus, cette découverte est révolutionnaire car ce matériau a un grand potentiel et est à la fois écologique et durable. Dabika Datta, chercheur au Département de Nanoingénierie de l'UCSD et auteur principal de l'article, explique : « Bien qu'il s'agisse d'un système relativement simple, ce que nous et notre équipe de scientifiques avons réalisé est une nouvelle stratégie révolutionnaire qui pourrait nous aider à nettoyer les contaminants de l'eau ».

Rappelons qu'au moins 2,2 milliards de personnes dans le monde n'ont pas accès à l'eau potable et 400 millions sont obligées de puiser de l'eau dans des puits et des sources non protégées ou de la recueillir directement dans des lacs, des étangs, des rivières et des ruisseaux sans aucun traitement préventif avant la consommation, risquant ainsi de contracter de multiples maladies. L'importance de cette découverte scientifique est évidente, tout comme les opportunités qu'elle ouvre pour l'avenir, contribuant à atteindre l'accès universel et équitable à l'eau sûre et à un coût abordable,  comme le stipule l'un des 17 Objectifs de Développement Durable (ODD 6).

Jon Pokorski, professeur de nanoingénierie à l'UCSD et membre de ce groupe de recherche, déclare : « L'aspect innovant est la combinaison d'un matériau polymère avec un système biologique pour créer un "matériau vivant" qui peut fonctionner et répondre aux stimuli de manière que les matériaux synthétiques normaux ne peuvent pas faire ». L'article explique que le domaine des "matériaux vivants ingénierisés" se situe à l'intersection entre la science des matériaux et la biologie synthétique. Il vise à développer des matériaux capables de percevoir et de répondre à leur environnement. Dans cette étude, les chercheurs ont utilisé l'impression 3D pour fabriquer un biocomposite cianobactérien capable de produire de multiples résultats fonctionnels en réponse à un stimulus chimique externe, démontrant ainsi les avantages de l'utilisation de techniques de production additive pour contrôler la forme du matériel photosynthétique fabriqué.

Comme preuve de concept initiale, ils ont utilisé un riboswitch synthétique (un segment d'ARN messager d'une cellule bactérienne qui reconnaît et se lie à une petite molécule impliquée dans le métabolisme normal de la cellule) pour réguler l'expression d'une protéine indicatrice fluorescente jaune dans Synechococcus elongatus PCC 7942, au sein d'une matrice d'hydrogel.

Une souche de S. elongatus a été modifiée pour produire une enzyme laccase oxydative, qui peut être utilisée pour neutraliser certains polluants organiques tels que les antibiotiques, les médicaments, les colorants, etc. Dans ce cas, les scientifiques ont utilisé leur biomatériau sensible pour démontrer qu'il était capable de "décontaminer" l'eau du colorant indigo carmin.

Ils ont utilisé un polymère naturel dérivé des algues, l'alginate, qui a été hydraté pour former un gel, puis mélangé avec des cianobactéries, un type de bactéries photosynthétiques qui vivent dans l'eau, qu'ils avaient préalablement modifiées génétiquement pour produire une enzyme capable de transformer les polluants organiques en molécules bénignes. Ainsi, ils ont réussi à décolorer un contaminant courant dans les teintures textiles.

« En intégrant des cianobactéries génétiquement modifiées sensibles aux stimuli dans des conceptions volumétriques imprimées en 3D, les scientifiques ont démontré des matériaux biocomposites photosynthétiques programmables capables de produire des résultats fonctionnels, y compris, comme nous l'avons vu, la biodécontamination des eaux des polluants. Ces cellules sont conçues pour une mort cellulaire induite, afin d'éliminer leur présence lorsque leur activité n'est plus nécessaire, c'est-à-dire une fois leur travail terminé. Cette dernière fonction est très importante pour le bioconfinement et la réduction au minimum de l'impact environnemental, c'est pourquoi nous la mentionnons comme une méthode révolutionnaire en raison de son grand potentiel durable et écologique ».

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

UCSD

Les appareils électroniques tels que les ordinateurs et les téléphones portables nécessitent des semi-conducteurs pour fonctionner. Ces matériaux présentent certaines limites qui restent irrésolues jusqu’à présent. En effet, à cause de minuscules vibrations émises par leur structure atomique, des phonons sont générés. Ces particules quantiques font, à leur tour, disperser des électrons ou des excitons (paires d’électron-trou) en quelques femtosecondes. Ces électrons transportent de l’énergie qui s’échappe sous forme de chaleur. Cette perte énergétique réduit la vitesse du transfert d’informations dans les systèmes électroniques. Dans cette nouvelle étude, des chercheurs déclarent avoir trouvé la solution à ce problème. Ils ont découvert un semi-conducteur "superatomique" très prometteur, baptisé Re6Se8Cl2, qui serait le plus rapide et le plus efficace de tous les temps.

Dirigé par Jack Tulyag, doctorant et professeur de chimie à l’Université Columbia, ce groupe de recherche est parvenu à créer ce semi-conducteur à base de rhénium, de sélénium et de chlore. Dans ce matériau, les atomes se regroupent et agissent ensemble comme un seul gros atome (super-atome). Cette caractéristique unique offre à ce nouveau semi-conducteur une performance et une rapidité sans précédent. Avec le Re6Se8Cl2, les excitons se lient aux phonons au lieu de se disperser. Cela provoque la formation de quasiparticules, appelées « excitons-polarons acoustiques », qui peuvent toujours transporter de l’énergie, mais beaucoup plus lentement que les excitons ordinaires. La perte d’énergie est donc minimisée.

Ces chimistes utilisent la métaphore du lièvre et la tortue (Fables de La Fontaine) pour expliquer les différences entre le silicium et le Re6Se8Cl2. Dans le silicium, les électrons se déplacent très rapidement, mais tout en rebondissant dans tous les sens, limitant ainsi leur efficacité. À l’inverse, dans le matériau superatomique, les excitons-polarons effectuent des mouvements plus lents, mais plus sûrs et plus constants dans le temps. Ils sont moins perturbés par d’autres phonons en chemin. Ce qui leur permet d’aller plus loin sur un même laps de temps. Au final, la vitesse de ces quasiparticules serait deux fois plus élevée que celle des électrons du silicium. Outre cela, les polarons peuvent être contrôlés par la lumière plutôt que par un courant électrique.

D’après ces scientifiques, les dispositifs théoriques fabriqués à partir du semi-conducteur Re6Se8Cl2 pourraient afficher des vitesses de traitement six fois plus rapides que celles des dispositifs électroniques actuels. Cependant, ce matériau ne pourra pas être appliqué de sitôt aux processeurs, aux puces ni à d’autres systèmes électroniques. En cause, le rhénium, un des composants de ce nouveau semi-conducteur, est l’un des métaux de transition les plus rares sur la Terre. Son coût est ainsi trop cher, rendant ce produit non viable commercialement. Malgré cela, ces chercheurs ont déjà démontré que ce concept fonctionne.

Afin de contourner ce problème de coût, ils prévoient de remplacer le rhénium par un matériau similaire plus abordable, qui pourrait assurer un transport balistique soutenu d’excitons-polarons. Selon Milan Delor, co-auteur de cette étude, l’équipe peut commencer à chercher les autres matériaux qui pourraient avoir le même comportement que le rhénium. La bonne nouvelle est qu’il existe un large éventail de matériaux superatomiques et d’autres matériaux semi-conducteurs 2D présentant des propriétés favorables à la formation d’excitons-polarons acoustiques.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

Columbia

Les multiferroïques forment une classe unique de matériaux qui peuvent être à la fois magnétisés et polarisés, ce qui signifie qu’ils sont sensibles à la fois aux champs magnétiques et aux champs électriques. Parce qu’ils présentent ces deux propriétés, les multiferroïques sont devenus très intéressants à des fins commerciales et pour la recherche, avec des applications potentielles allant de l’électronique de pointe au stockage de mémoire de nouvelle génération. En comprenant et en tirant parti des propriétés des multiferroïques, les chercheuses et chercheurs visent à mettre au point des technologies plus efficaces, plus compactes et même plus économes en énergie.

Aujourd’hui, dans le cadre d’une collaboration internationale de recherche, certaines propriétés fascinantes du tellurure de germanium multiferroïque dopé au manganèse (GeTe dopé au Mn) ont été mises en évidence. Le terme «dopé» signifie qu’une petite quantité d’atomes de manganèse (Mn) a été introduite dans la structure cristalline du tellurure de germanium (GeTe) pour modifier ses propriétés. Ces travaux sont prometteurs pour l’avenir de l’informatique économe en énergie et permettent également de mieux comprendre les comportements collectifs des matériaux multiferroïques. Le GeTe dopé au Mn est connu pour ses propriétés ferroélectriques et magnétiques uniques. Mais la nouvelle étude a révélé qu’il possède également un ordre magnétique différent de celui des ferro-aimants typiques, tels que le fer, qui s’alignent sur un champ magnétique. Au lieu de cela, les scientifiques ont découvert que le GeTe dopé au Mn présentait les caractéristiques d’un ferro-aimant.

Qu’est-ce qu’un ferro-aimant ? Contrairement aux aimants «normaux» tels que ceux que nous collons sur nos réfrigérateurs, un ferro-aimant est constitué de deux aimants superposés de forces légèrement différentes. La découverte de ce comportement du GeTe dopé au Mn signifie que nous disposons désormais d’une plus grande flexibilité pour contrôler le sens de l’aimantation, une caractéristique essentielle pour un certain nombre de technologies. Elle s’est avérée importante car elle a permis aux scientifiques de mettre au point une méthode pour améliorer l’efficacité de la commutation du sens de l’aimantation dans une proportion remarquable de six ordres de grandeur. Au lieu d’utiliser la méthode traditionnelle consistant à appliquer une forte impulsion de courant au GeTe dopé au Mn, ils ont utilisé un petit courant électrique (CA) fluctuant en permanence, suivi d’une petite impulsion de courant au bon moment – un peu comme si l’on poussait une balançoire au bon moment pour la faire monter plus haut avec moins d’effort. Les chercheuses et chercheurs ont appelé ce phénomène «résonance stochastique».

Cette petite impulsion a provoqué un changement qui s’est rapidement propagé dans le GeTe dopé au Mn, comme une onde dans un étang. Cela s’explique par le fait que le matériau se comporte à la fois comme un solide et comme un liquide, essentiellement comme un verre ; la modification d’une partie entraîne une réaction en chaîne qui en modifie d’autres.

En termes plus techniques, le commutateur magnétique s’est propagé rapidement à travers le GeTe dopé au Mn grâce à des excitations collectives. Ces dernières sont des mouvements collectifs coordonnés d’un grand nombre de spins électroniques dans le matériau. « C’est possible parce que le système forme un verre de spin corrélé, où les moments magnétiques locaux sont dans un état vitreux, comme les atomes dans une fenêtre ancienne », déclare Hugo Dil. « Si un spin est contraint de changer d’orientation, cette information se propage comme une onde à travers l’échantillon et provoque le changement des autres moments magnétiques ».

Il ajoute : « Pour les applications technologiques, cette augmentation de l’efficacité de la commutation est évidemment très intéressante. À terme, elle peut permettre d’avoir des ordinateurs qui utilisent moins d’un millionième de l’énergie actuellement nécessaire pour commuter un bit. Mais, en tant que physicien, ce qui m’intrigue vraiment, c’est le comportement collectif. Nous prévoyons des expériences résolues dans l’espace et dans le temps afin de suivre la propagation de ces excitations et de déterminer comment nous pouvons les contrôler ».

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

EPFL

Une étude de la China Medical University confirme qu'une consommation modérée de ces boissons protège du déclin cognitif. Les effets bénéfiques ou non du café et du thé sur la santé font l'objet de débats depuis des années. Plusieurs études contradictoires ont été publiées, laissant les consommateurs perplexes quant à savoir si ces boissons sont bonnes ou mauvaises pour leur santé cognitive. Pour trancher la question, les scientifiques chinois ont analysé 22 études prospectives et 11 recherches contrôlées portant sur plus de 389.000 participants dont 18.459 souffraient de troubles cognitifs.

Ils ont découvert que les adeptes du petit caoua sont environ 27 % moins susceptibles de développer des troubles cognitifs par rapport à ceux qui n'en boivent pas. La boisson phare des Anglais est également bonne pour le cerveau. Le risque de déclin cognitif est réduit de 32 % chez les amateurs de thé.
Toutefois, la consommation doit rester raisonnable. Des quantités excessives de caféine peuvent effectivement avoir un impact néfaste sur la santé, notamment en provoquant de l'insomnie, de l'anxiété et des problèmes cardiovasculaires. Les chercheurs ont ainsi déterminé que la "bonne quantité", c'est-à-dire boire 2,5 tasses de café par jour permet de minimiser le risque de maladie d'Alzheimer et une tasse de thé par jour peut entraîner une réduction de 11 % des déficits cognitifs. De plus, l'effet protecteur semble plus fort chez les hommes que les femmes.

Pourquoi ces boissons protègent-elles le cerveau ? Les auteurs avancent des hypothèses dans leur article paru dans le journal scientifique Nutrition Reviews : « De nombreuses études ont démontré que la caféine améliore les performances cognitives à court terme et prévient les troubles cognitifs à long terme. Les mécanismes moléculaires de la caféine fonctionnent via l'antagonisme des récepteurs de l'adénosine excessivement activés. Le blocage des récepteurs de l'adénosine en tant que bases moléculaires peut intégrer la signalisation des neurotransmetteurs, contrôlant ainsi la plasticité synaptique dans les régions pertinentes pour la mémoire et l'apprentissage (cela améliore la signalisation et la communication entre les zones cérébrales ». Ils concluent que « des interventions efficaces impliquant la consommation de café et de thé pourraient aider à prévenir l'apparition de démence ».

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

Nutrition

Le cancer colorectal (CCR) est le 3e cancer le plus fréquent chez l’homme et le 2e chez la femme, et entraîne plus de 17 000 décès/an en France. La survie à 5 ans de ce cancer est bien plus élevée pour les stades précoces, que le dépistage permet de détecter. En France, celui-ci est actuellement proposé aux patients asymptomatiques à risque moyen âgés de 50 à 74 ans, et consiste en la réalisation biennale d’un test immunologique (Fecal Immunochemical Test [FIT]) quantitatif, qui permet de détecter la présence d’un saignement occulte dans les selles (avec une sensibilité de 70 % dans la détection du CCR, d’après l’InCa) ; en cas de test positif, le patient est adressé à un hépato-gastroentérologue pour réaliser une coloscopie.

D’autres types de tests non invasifs sont à l’étude, comme ceux recherchant des biomarqueurs génomiques dans les cellules du côlon présentes dans les selles. Par exemple, aux États-Unis, le test à ADN multicible sur les selles le plus performant approuvé par la FDA a une sensibilité de 92 % dans la détection du CCR chez les patients de > 50 ans (mais cette dernière n’a pas été évaluée chez les patients d’entre 45 et 49 ans, alors que les recommandations américaines préconisent le dépistage organisé dès 45 ans).

Un essai clinique de phase III récemment publié a ainsi évalué la sensibilité et la spécificité d’un test à ARN multicible sur les selles (mt-sRNA) dans la détection d’adénomes avancés et de CCR. Il a été conduit sur 8 920 participants aux États-Unis, âgés de 45 ans et plus (âge moyen de 55 ans), recrutés entre juin 2021 et 2022. Il s’agissait de personnes à risque moyen de CCR – asymptomatiques et sans antécédents –, qui faisaient un test mt-sRNA et un test FIT pour comparaison, avant de subir une coloscopie de routine. Les critères d’exclusion comprenaient : des antécédents personnels de néoplasie colorectale ou cancer digestif, de pathologies à risque (MICI, syndrome de Lynch…), rectorragies survenues dans les 30 jours précédents, coloscopies réalisées dans les 9 années précédentes, test FIT positif dans l’année précédente…

Les résultats des tests mt-sRNA ont été comparés aux lésions observées en coloscopie pour estimer leur sensibilité et spécificité. Les coloscopies ont détecté un CRC chez 36 (0,4 %) des 8 920 participants et des adénomes avancés chez 606 d’entre eux (6,8 %). Le test mt-sRNA avait détecté 34 des 36 cas de CCR, soit une sensibilité de 94,4 % pour le CCR, et 278 des 606 cas d’adénomes, soit une sensibilité de 45,9 % pour ces derniers. En outre, la spécificité de ce test a été évaluée à 88 %. Ces valeurs étaient meilleures que celles du test FIT, qui affichait une sensibilité de 78 % pour le CCR et de 29 % pour les adénomes avancés, avec une spécificité comparable. Ce nouveau test pourra donc remplacer dans le futur celui actuellement utilisé dans le dispositif national. D’ailleurs, les auteurs ont annoncé soumettre les résultats de cet essai à la FDA pour obtenir l’AMM pour ce test.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

La Revue du Praticien

Les plaies chroniques aussi sont résistantes aux traitements antimicrobiens, cette nouvelle stratégie mise au point par ces microbiologistes et immunologistes de l'Université de Caroline du Nord (UNC) doit permettre d'améliorer considérablement l'administration et l'efficacité de ces médicaments en cas de plaies chroniques infectées. Il s’agit d’un mode innovant d’administration de médicaments par ultrasons, ici appliqué aux plaies infectées avec biofilm et particulièrement aux plaies chroniques, des plaies ouvertes à retard de cicatrisation. Ces types de plaies sont extrêmement difficiles à traiter en raison d'infections bactériennes résistantes aux antibiotiques (dont à S. aureus résistant à la méthicilline ou SARM). Ces plaies infectées sont l'une des principales causes de décès par infection, chez les patients hospitalisés. 

On sait aujourd’hui que les bactéries, pour mieux se défendre contre notre système immunitaire et mieux résister aux antimicrobiens se regroupent sous forme d’un film lisse et visqueux - ou biofilm -. Ce biofilm forme une barrière si épaisse que ni les cellules immunitaires ni les antibiotiques ne peuvent pénétrer et neutraliser les bactéries nocives. Une nouvelle méthode combine l'acide palmitoléique, la gentamicine et les ultrasons non invasifs, afin d’améliorer l'administration de médicaments dans les plaies chroniques infectées par SARM. Elle montre ici, sur des souris modèles de plaies diabétiques, que cette nouvelle stratégie permet de réduire de 94 % l'infection dans les plaies.

« Lorsque les bactéries ne sont pas totalement éliminées des plaies chroniques, le risque de récidive de l'infection ou de développement d'une infection secondaire reste extrêmement élevé », explique l’un des auteurs principaux, le Docteur Sarah Rowe-Conlon, professeur agrégé au Département de microbiologie et Immunologie de l’UNC. « Cette stratégie thérapeutique a la capacité d'améliorer les résultats et de réduire les rechutes d'infections des plaies chroniques chez les patients ». Les biofilms, qui agissent comme une barrière physique et bloquent ainsi l’effet de nombreuses classes d'antibiotiques, sont ici « désarçonnés » et agités par les ultrasons non invasifs qui finissent par créer des ouvertures dans le biofilm, ce qui permet l'administration de médicaments sur le lit de la plaie. 

Des gouttelettes de liquide activables par ultrasons, appelées agent de contraste à changement de phase sont appliquées localement sur la plaie. Un transducteur à ultrasons est centré sur la plaie et mis en marche, provoquant l'expansion du liquide à partir des gouttelettes. L'oscillation de ces microbulles agite le biofilm, le perturbant mécaniquement et permettant une augmentation de la délivrance de fluide. En fin de compte, c’est la combinaison de la perturbation du biofilm et de la perméation accrue des médicaments à travers le biofilm qui permet une meilleure délivrance du traitement en dépit du biofilm bactérien. 

L’implication est considérable dans le soin de plaies, mais également au-delà, dans l’administration locale de médicaments chimiothérapeutiques aux tumeurs tenaces, ou encore pour l’introduction d’immunothérapies dans des cellules ciblées endommagées. Les chercheurs ont déjà opté pour la gentamicine, un antibiotique topique généralement inefficace contre S. aureus en raison d'une résistance généralisée aux antibiotiques et d'une faible activité contre les cellules persistantes. Mais ils ont ajouté un nouvel adjuvant antibiotique, l'acide palmitoléique, un acide gras insaturé, aux fortes propriétés antibactériennes. L'acide gras s'incruste dans la membrane des cellules bactériennes et facilite un peu plus l'entrée de l'antibiotique dans les cellules de S. aureus, ce qui permet de tuer les cellules persistantes et d'inverser la résistance aux antibiotiques. 

Cette nouvelle approche topique non invasive constitue un outil précieux pour lutter contre la résistance aux antibiotiques, atténuer les effets indésirables graves de la prise d'antibiotiques oraux et soulager à terme les patients porteurs de plaies chroniques infectées.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

Cell

Les Troubles obsessionnels compulsifs (TOC) toucheraient plus de deux millions et demi d’Américains mais à des degrés différents. Dans le cas de Amber Pearson, une jeune femme de 34 ans originaire de la ville d’Albany, près de New York, ses TOC, apparus au lycée, lui gâchent la vie. Elle raconte qu’elle perd parfois huit heures par jour à cause de ces troubles. 45 minutes, par exemple, pour s’assurer que fenêtres et portes sont bien fermées avant d’aller se coucher. Elle se douche à chaque fois qu’elle change la litière de son chat. Elle mange seule le plus souvent de peur d’une contamination de la nourriture par les autres. Elle n’ose parfois pas sortir de chez elle.

Les effets sont même physiques, elle se lave les mains tellement souvent et avec tellement d’intensité que ses phalanges en saignent. Amber a suivi des thérapies et pris des médicaments qui n’ont rien changé. « Toutes les décisions que je prends dépendent de mes TOC, c’est toujours dans un coin de ma tête », raconte-t-elle. Elle a aussi des crises d’épilepsie mais si ces crises la gênent à l’occasion, les TOC, dit-elle, « contrôlent sa vie ».

Amber Pearson a, d'abord, accepté d’avoir un implant au cerveau pour contrôler ses crises d’épilepsie. La stimulation cérébrale profonde existe depuis trois décennies mais elle n’a jamais été utilisée pour les TOC. Et en 2019, Amber Pearson a accepté un traitement expérimental de l’université des sciences et de la santé de l’Oregon. Le but : que l’implant l’aide également avec les TOC.

La jeune femme a donc une électrode de 32 millimètres de long, implantée dans son cerveau, capable de détecter ses signaux neuronaux et qui envoie une impulsion électrique quand elle observe une réaction anormale, un peu comme un pacemaker. Et pour programmer cet implant, les chercheurs de l’université devaient savoir ce qui déclenchait les TOC. En laboratoire ils ont, par exemple, montré à Amber des fruits de mer, l’une des nourritures qui la stressent, et ont analysé l’activité de son cerveau, repérant ce qu’ils appellent une signature neuronale.

L’intervention date de 2019, donc l’étude a quatre ans de recul et Amber Pearson est satisfaite, même s’il a fallu quelques mois pour qu’elle ressente les effets du traitement. Ses obsessions ne la mobilisent plus que l’équivalent d’une demi-heure par jour, contre huit heures avant l’implant. Elle dit qu’elle a aujourd’hui de bien meilleures relations avec ses proches. Il s’agit d’une seule patiente avec des TOCs qui lui sont propres, donc il n'est pas sûr que la technique marche pour tout le monde mais les résultats sont très encourageants.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

Wired

Les métastases sont la principale cause de mortalité dans les cancers. A l’Institut Curie, des équipes CNRS et Inserm ont mis en lumière le rôle majeur d’une structure cellulaire appelée "invadopode" dans une des étapes du processus de formation des métastases, la dissémination. « En collaboration avec l’équipe du Docteur Christophe Lamaze, directeur de recherche à l’Inserm et chef d’équipe à l’Institut Curie, nous cherchions, à l’origine à comprendre le rôle suspecté des invadopodes, ces petites excroissances des cellules tumorales en forme de doigts impliquées dans le processus métastatique, et leur interrelation avec une autre structure cellulaire, les cavéoles », explique le Docteur Philippe Chavrier, directeur de recherche au CNRS et chef d’équipe à l’Institut Curie. « Contrairement aux cavéoles retrouvées dans les cellules saines et cancéreuses, les invadopodes sont uniquement présentes dans les cellules cancéreuses, et nous pressentions qu’elles agissaient de pair ».

Les cavéoles correspondent à des renfoncements (invaginations) de la membrane plasmique d’une cellule où se concentrent des protéines d’adhésion telles que l’intégrine. Elles permettent l’ancrage de la cellule dans son environnement, à savoir les fibres de collagènes qui quadrillent la matrice extracellulaire. La matrice extracellulaire est le milieu dans lequel baignent toutes les cellules du même tissu, permettant ainsi la cohésion cellulaire et le maintien tissulaire. Pedro Monteiro, chercheur postdoctorant à l’Institut Curie et ses collègues de l’équipe Dynamique la membrane et du cytosquelette ont montré que, lorsque la cellule devient cancéreuse, c’est à l’endroit du contact entre les fibres de collagène et les intégrines des cavéoles que, comme pour un bouton pression, l’on voit apparaître les invadopodes à leur proximité. On parle donc d’"interrelation" pour décrire l’impact des cavéoles dans l’apparition des invadopodes.

Ce sont les cavéoles qui prennent les rênes de l’invasion tumorale. La cellule cancéreuse perçoit la rigidité de son environnement direct, la matrice extracellulaire, grâce à la mécanosensibilité conférée par les cavéoles. Les invadopodes interviennent ensuite en fragilisant la matrice pour entraîner la mobilité cellulaire. On parle alors de la dégradation de la matrice extracellulaire et en particulier des fibres de collagène par les invadopodes. Il en résulte une fragilisation et une dissolution des fibres. L’affaiblissement structurel de la matrice est accentué par une force mécanique produite par les invadopodes, qui permet à la cellule tumorale de se frayer un passage dans la matrice extracellulaire, rendant possible le déplacement de la cellule cancéreuse. La transition de l’étape "invasion tumorale" vers la dissémination des cellules cancéreuses s’effectue ainsi. La dissémination aboutit au stade métastatique lorsque les cellules réussissent à se propager dans tout l’organisme et trouvent un ou de nouveaux organes à envahir.

Cette étude est la première à démontrer l’existence de cette interrelation entre les cavéoles et les invadopodes comme conditionnelle à l’affaiblissement des fibres de la matrice extracellulaire environnante de la cellule. Ce processus est décrit par les chercheurs des équipes des Docteurs Christophe Lamaze et Philippe Chavrier comme décisif pour provoquer la dissémination des cellules cancéreuses. Si la façon dont dialoguent les cavéoles et les invadopodes reste encore à élucider, cette découverte ouvre des perspectives nouvelles : en ciblant ce mécanisme il serait envisageable de contenir les cellules tumorales et de limiter le processus métastatique. C’est tout l’enjeu de la recherche d’inhibiteur contre la dissémination.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

Nature

La maladie de Parkinson est une pathologie neuro-dégénérative, qui se traduit par la destruction des neurones à dopamine de la substance noire du cerveau, qui participent au contrôle des mouvements. Cette pathologie peut se manifester par trois symptômes majeurs : la lenteur dans les mouvements, la rigidité ainsi que les tremblements au repos. Aucun traitement ne permet d’arrêter l’évolution de la maladie, mais des thérapies existent pour améliorer la qualité de vie des patients. Dans une récente étude, des chercheurs du Shenzhen Institute of Advanced Technology (Chine) ont mis au point une thérapie génique, qui permet de manipuler sélectivement les circuits affectés par la maladie de Parkinson, et ainsi d'atténuer les symptômes moteurs de la maladie chez les primates non humains. La thérapie génique est une technique consistant à introduire du matériel génétique dans des cellules pour soigner une maladie.

Il existe deux récepteurs qui modulent l’action de la dopamine : le D1 qui est un activateur et le D2 qui est un inhibiteur. Le D1, qui se projette vers le segment interne du globus pallidus, une structure sous corticale du cerveau, et la substantia nigra, constitue la voie directe et favorise le mouvement tandis que le D2, qui se projette vers le segment externe du globus pallidus, forme la voie indirecte et assure la médiation de l’inhibition du mouvement. Le globus pallidus est impliqué avec le striatum et la substantia nigra à un circuit striato-pallido-nigral, qui constitue le cœur du système des ganglions de la base du primate. La substantia nigra reçoit une projection du récepteur D1, mais aucune projection du récepteur D2. Ils ont alors envisagé de marquer sélectivement le récepteur D1 en injectant un virus adéno-associé rétrograde très efficace dans la substantia nigra, puis de le manipuler exclusivement en introduisant des éléments régulateurs de l'activité neuronale dans le virus adéno-associé rétrograde.

L’équipe chinoise a donc développé une stratégie de thérapie génique, afin d’activer spécifiquement le récepteur D1 et donc de piloter la voie directe médiée par ce récepteur. Les chercheurs ont testé leur thérapeutique auprès de primates non humains atteints de la maladie de Parkinson. Ils ont alors constaté que les symptômes moteurs ont été considérablement améliorés chez les sujets. Les tremblements ont notamment été complètement éliminés et les capacités motrices ont été restaurées. Après l’administration du médicament, l’atténuation des symptômes a duré plus de 24 heures alors que la fenêtre thérapeutique de la lévodopa, le médicament considéré comme le plus efficace pour réduire les manifestations, est d’environ six heures.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

Cell

Une équipe internationale incluant des chercheurs de l'Université Rockfeller a mis au point un test sanguin peu coûteux, capable de déceler la présence d’une protéine produite par les cellules cancéreuses, la LINE 1-ORF1p, dans une petite quantité de sang en moins de deux heures. « Ce test a un potentiel révolutionnaire en tant que test de diagnostic précoce pour les cancers mortels », déclare Michael P. Rouet, directeur du laboratoire de biologie cellulaire et structurelle de l’Université de Rockefeller, qui a participé à cette étude.

Les chercheurs ont identifié un nouveau biomarqueur, une protéine appelée LINE-1ORF1p, apparue sur le radar de la communauté scientifique il y a une dizaine d’années. Dans le détail, LINE-1 est un rétrotransposon, un élément semblable à un virus présent dans toutes les cellules humaines qui se réplique par un mécanisme de copier-coller. ORF1p est une protéine qu’il produit à des niveaux élevés. La plupart du temps, l’organisme maintient LINE-1 sous contrôle. Mais, « il existe plusieurs mécanismes qui empêchent LINE-1 de s’exprimer et de produire ORF1p, de sorte que nous pouvons utiliser la présence de la protéine comme indicateur d’une cellule malsaine qui n’a plus le contrôle de son transcriptome », explique John LaCava, co-auteur de l’étude et professeur associé au laboratoire de biologie cellulaire et structurelle de l’Université de Rockefeller.

Au cours des cinq dernières années, ajoute-t-il, « il est devenu tout à fait clair que ces protéines deviennent très élevées dans la plupart des cancers », y compris dans les cancers les plus courants et les plus mortels comme ceux de l’œsophage, du côlon, du poumon, du sein, de la prostate, des ovaires, de l’utérus, du pancréas, de la tête et du cou. Les chercheurs ont longtemps essayé d’élaborer un test sensible capable de détecter l’ORF1p le plus tôt possible. La création de ce test sanguin et la possibilité qu’il donne de repérer la protéine avant que le cancer n’ait une chance de se propager pourrait sauver des vies.

Ce test pourrait aussi être utile dans le suivi de la réponse d’un patient à un traitement anticancéreux. Car, si un traitement est efficace, le niveau d’ORF1p dans le sang du patient devrait baisser, explique John LaCava. Dans une partie de l’étude, les chercheurs ont étudié 19 patients traités pour un cancer gastro-œsophagien ; chez les 13 personnes qui ont répondu au traitement, les niveaux d’ORF1p son tombés en dessous de la limite de détection du test. Le suivi de la protéine pourrait être intégré dans les soins de santé de routine. « Pendant une période de votre vie où vous êtes en bonne santé, vous pourriez faire mesurer vos niveaux d’ORF1p pour établir une base de référence. Ensuite, le médecin surveillerait les pics de taux d’ORF1p, qui pourraient être le signe d’un changement ».

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

Rockfeller