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Edition du 03 Juillet 2015
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Edito
Avons-nous conscience de la vitesse avec laquelle va arriver la médecine du futur ?
La semaine dernière, Google dévoilait son projet de "bracelet connecté", qui va pouvoir être utilisé lors d’essais cliniques ou de tests de médicaments. Il donnera aux chercheurs des informations minute par minute sur l’évolution des patients.
Ce bracelet expérimental peut mesurer le pouls, le rythme cardiaque et la température à la surface de la peau du porteur. Il peut aussi enregistrer des données extérieures comme l’exposition au bruit ou à la lumière. Ce dispositif, qui ne sera pas vendu au grand public, se veut un véritable outil scientifique et médical destiné à être utilisé lors d’essais cliniques. Google précise qu’il va collaborer avec des chercheurs universitaires et des fabricants de médicaments pour tester la précision des mesures de ce bracelet et obtenir son autorisation auprès des autorités de santé américaines et européennes. Mais Andy Conrad, l’un des responsables du projet, est persuadé qu’à terme, ce type d’appareil sera utilisé par l’ensemble de la population et permettra de détecter immédiatement les premiers signes avant-coureurs d’une multitude de maladies.
Mais avant que ce type de bracelet connecté ne se généralise, la santé et la médecine vont connaître une profonde mutation avec la banalisation des applications de télésanté sur smartphone et l’arrivée sur le marché de terminaux médicaux portables particulièrement performants. Des chercheurs du Massachusetts General Hospital ont ainsi développé une technologie produisant des hologrammes pour construire des images microscopiques en 3D permettant des analyses numériques de la composition moléculaire des cellules et des tissus.
L'appareil, appelé D3 system (digital diffraction diagnosis), se compose d'un module d'imagerie avec une lampe à diode électroluminescente (LED). Ce système, couplé à un smartphone, est capable de mémoriser dans une seule image les informations moléculaires de plus de 100.000 cellules dans un échantillon de sang ou de tissu. Ces informations sont ensuite envoyées pour analyse à un serveur à distance, capable de produire des graphiques consultables par les médecins.
Pour parvenir à analyser la structure moléculaire des tumeurs, l'échantillon de sang ou de tissu est marqué avec des micro-billes de plastique conçues pour s'attacher aux molécules cancéreuses. L'analyse de l'image contenant les données moléculaires des échantillons permet ainsi de rapidement distinguer entre molécules cancéreuses et normales. Les premiers tests réalisés avec ce système ont permis de détecter la présence de marqueurs tumoraux avec une exactitude et une précision équivalentes aux meilleurs systèmes actuels d'analyse moléculaires.
Véritable "couteau Suisse", le D3 est polyvalent : il ne se contente pas d’analyser des protéines dans le sang et les tissus mais peut également détecter, avec une très grande sensibilité, la présence de l'ADN par exemple du papillomavirus humains (VPH), le virus responsable notamment du cancer utérin. Dans les différents tests pilote effectués par ces scientifiques avec le D3, les résultats des analyses étaient disponibles en moins d'une heure au coût d’un euro et demi par test.
« Cet outil remarquable, couplé au téléphone portable, devrait permettre d'améliorer et d'étendre sensiblement le dépistage du cancer dans les régions du monde qui n’ont pas encore notre niveau de développement », souligne le Docteur Ralph Weissleder, responsable du centre de biologie des systèmes du Massachusetts General Hospital, principal co-auteur de cette avancée.
Autre exemple d’innovation, le "kit de santé". Ce système simple et robuste a été conçu pour permettre à chacun de se soigner à la maison pour un coût modique. Le système se compose de deux éléments, d’une part, un stéthoscope amélioré, capable d’examiner les battements du cœur ou le souffle, mais aussi d’analyser l’intérieur de l’oreille ou de la peau ; d’autre part, une caméra qui permet d’échanger en visioconférence avec son médecin et qui s’accroche sur le miroir.
Il faut également évoquer la mise au point d’un module, connecté à un Smartphone, développé par une équipe de l’Université de Columbia à New York permettant de dépister en 15 minutes le sida et la syphilis, grâce à l’analyse d’une goutte de sang prélevée sur le doigt. Ce dispositif, qui ne coûte que 30 €, est expérimenté au Rwanda et pourrait permettre un dépistage simple, fiable et peu coûteux du virus du sida dans les pays en voie de développement.
En Ouganda, des étudiants de l'Université de Makerere à Kampala, ont mis au point un système portable qui permet de savoir de manière fiable et rapide si l'utilisateur est contaminé ou non par le Plasmodium, le parasite vecteur du paludisme. Les résultats de ces analyses sont instantanément transmis aux médecins concernés qui peuvent alors immédiatement mettre en œuvre un traitement adapté contre cette pathologie qui fait encore des ravages dans ce pays d’Afrique centrale.
Au Mali, le développement des écographies et électrocardiogrammes à distance permet à présent à plusieurs milliers de patients par an, habitant dans les régions les plus isolées de ce vaste pays, de bénéficier de téléconsultation d’un excellent niveau médical, ce qui permet à la fois d’améliorer directement l’offre de santé aux habitants, tout en réduisant sensiblement le nombre des évacuations sanitaires coûteuses.
Ces dispositifs portables et portatifs d’analyse biologique ne cessent de se perfectionner et de gagner en polyvalence et en fiabilité. En Suisse, plusieurs équipes de l'École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) travaillent sur une nouvelle puce à biocapteurs permettant de multiples analyses en continu. Ce mini-dispositif, qui ne mesure que 1 cm de côté, est équipé d'un circuit comprenant 6 capteurs, d'un calculateur qui analyse les signaux reçus et d'un module de transmission radio. Cette "puce-laboratoire" s'implante sous la peau, s'alimente en énergie via un patch collé sous la peau et est capable de communiquer avec un smartphone. « Nous avons rassemblé dans un simple pansement la batterie, la bobine et un module Bluetooth, grâce auquel les résultats peuvent être immédiatement envoyés à un téléphone portable », explique Sandro Carrara chercheur au sein du Laboratoire de systèmes intégrés (LSI) de l'EPFL. La puce est capable de surveiller simultanément et en temps réel plusieurs paramètres de santé comme la température, le taux de sucre dans le sang et le cholestérol.
Dans cette puce, l’innovation mondiale réside dans la capacité de détecter simultanément des molécules résultant du métabolisme, comme le glucose, le lactate ou le cholestérol, et des médicaments. La puce à biocapteurs a déjà été testée avec succès sur des souris pour contrôler en continu les taux de glucose et de paracétamol. Les essais cliniques sur l'homme devraient avoir lieu d'ici 3 à 5 ans.
Une autre équipe américano-suisse, associant l’Imec et la Johns Hopkins University, a mis au point un 'laboratoire sur une puce' (miLab) pour permettre aux particuliers d'effectuer rapidement et à moindre coût des analyses médicales. La puce miLab, qui devrait être sur le marché en 2018, ne sera pas plus grande qu'une clé USB et sera équipée d'une minuscule aiguille. Ce "labo jetable", qui devrait coûter entre 10 et 20 euros, sera couplé à une plate-forme de smartphone. Par le biais d'une piqûre dans le doigt, les utilisateurs pourront effectuer en quelques minutes une analyse médicale complète (ADN, protéines, virus, cellules sanguines,...). Les résultats s'afficheront à l'écran dans le quart d'heure qui suit.
Mais s’il est évidemment utile et très précieux de pouvoir analyser et transmettre à distance et en continu une multitude de variables et de paramètres physiologiques et biologiques, encore faut-il disposer en aval d’une puissance de calcul et d’une capacité de traitement informatique qui vont permettre d’exploiter pleinement cette gigantesque masse de données pour en extraire des informations utiles, indispensables pour établir un diagnostic sûr et précis et construire une stratégie thérapeutique totalement individualisée et donc particulièrement efficace.
Cela est particulièrement vrai dans le domaine de la cancérologie qui est en train d’être révolutionnée en associant de manière intelligente de nouvelles thérapies ciblées sur la génomique et l’immunothérapie.
Comme le souligne le chercheur François Sigaux, « Pour exploiter de manière pertinente l’immense quantité d’informations biologiques que nous pouvons à présent recueillir, nous devons à la fois disposer d’une très grosse puissance de calcul et de programmes informatiques extrêmement sophistiqués, d’une complexité comparable à celles des algorithmes utilisés pour la prévision météo ».
A cet égard, il faut évoquer les essais cliniques lancés depuis 2013 par l’INCa (Institut National du Cancer) sur une nouvelle molécule prometteuse, le crizotinib. A l’origine, ce médicament a été développé par Pfizer pour combattre le cancer du poumon mais les chercheurs pensent à présent que ce médicament pourrait également s’avérer efficace contre d’autres formes de cancer. Le crizotinib agit en effet au niveau d’un gène particulier, le gène ALK, dont l’altération se retrouve dans différents types de cancers. Dans le cadre de l’essai clinique coordonné par l’INCa, jusqu’à 500 malades, répartis dans une vingtaine de cohortes, tous porteurs de cette mutation ALK, seront traités au crizotinib. Les chercheurs examineront ensuite, sur plusieurs années, l’évolution de l’état de santé des malades pour déterminer quels sont ceux pour qui cette molécule a eu un effet thérapeutique.
Ce projet unique en son genre a déjà permis de décrypter les génomes de plus de 4.000 tumeurs afin de déterminer s’ils présentaient l’altération ALK. Ce travail pharaonique n’a été possible qu’en exploitant pleinement les ressources des 28 plates-formes de séquençage de l’INCa réparties sur toute la France. Et ce n’est qu’un commencement car demain les médecins pourront déterminer et prescrire pour chaque malade la combinaison de médicaments la plus efficace contre sa maladie, parmi des milliards d’associations moléculaires différentes. Si l’on se fixe comme objectif de proposer cet outil personnalisé à tous les nouveaux malades du cancer en France, cela représente une quantité de données de l’ordre de l’exaoctet, soit 1 milliard de gigaoctets. Heureusement, de nouvelles solutions de stockage magnétique, optique et biologique, que j’ai évoquées dans un récent éditorial, permettent à présent d’archiver à un coût raisonnable une telle masse d’informations.
Mais, on le comprend aisément, aucun médecin ni aucun chercheur, quelles que soient ses compétences, n’est capable de traiter dans un temps raisonnable ces énormes quantités de données pour en extraire l’information pertinente concernant précisément la pathologie d’un patient particulier. C’est là qu’une autre composante essentielle, associée aux outils connectés portables, à la télémédecine et au big data, va faire la différence : l’intelligence artificielle. Dans ce domaine hautement stratégique, une autre révolution extraordinaire est en cours avec l’arrivée d’une nouvelle génération d’ordinateurs comme le fameux "Watson" mis au point par IBM. Cette machine étonnante est dotée d’une véritable capacité d’inférence et de déduction et elle est utilisée aux États-Unis depuis quelques semaines dans 14 des plus grands centres américains de traitement contre le cancer.
Résultat : au lieu de mettre plusieurs semaines à extraire l’information pertinente concernant les mutations génétiques spécifiques présentes dans la tumeur particulière d’un patient, il devient possible, grâce à Watson, qui va éplucher de manière intelligente toute la littérature scientifique existante, d’identifier ces mutations en quelques minutes seulement, ce qui change tout !
Mais, qui peut le plus peut le moins et cette nouvelle médecine de précision, connectée, interactive et personnalisée est également en train de se diffuser rapidement dans la prévention, le traitement et la prise en charge d’une multitude de pathologies, dont beaucoup sont heureusement moins graves que le cancer, même si elles peuvent être très invalidantes. En France, la télémédecine connaît une véritable explosion et plus de 350 projets et expérimentations sont en cours sur l’ensemble du territoire, touchant l’ensemble des problématiques et champs médicaux : cancérologie, nous l’avons vu mais également cardiologie, gériatrie, surveillance du diabète, de l’hypertension, sans oublier le dépistage de la rétinopathie, de la dépression, de la maladie d’Alzheimer ou des troubles cognitifs…
Pierre Leurent, président du groupe de travail Télémédecine du Syntec Numérique, est persuadé qu’un million de patients auront recours à une télémédecine nouvelle en 2020, notamment dans la prise en charge de quatre pathologies chroniques : le diabète traité par insuline, l’insuffisance cardiaque, l’hypertension artérielle sévère et l’insuffisance rénale chronique.
Le 27 mai dernier, à Rouen, une centaine d'établissements de santé publics et privés se sont réunis pour lancer la plate-forme de télémédecine PRATIC (pour Partage Régional d'Applications de Télémédecine et d'Imagerie Clinique). PRATIC permet d'industrialiser la pratique de la télémédecine par le partage de toutes les données des hôpitaux adhérents. En cas d’AVC, par exemple, les images sont envoyées très vite au CHU de Rouen où un neurologue peut donner son avis et permet ainsi la prise en charge quasi immédiate du patient, limitant les séquelles.
Autre exemple, le réseau Cardiauvergne qui permet une surveillance et une prise en charge à distance des malades souffrant d’insuffisance cardiaque. Ce remarquable projet pilote qui associe médecins, pharmaciens et infirmières libérales, permet une télésurveillance médicale interactive et personnalisée des malades et a fait la preuve de son efficacité puisque le taux de mortalité des patients inclus dans ce projet a été diminué de moitié et leur taux de ré-hospitalisation a été divisé par trois !
Enfin, il y a quelques jours, Orange a présenté un terminal portable d’interface baptisé Pops et conçu pour fonctionner avec une multitude de produits connectés. Les données collectées et regroupées par Pops pourront être transmises au médecin traitant, afin qu’il ajuste ses prescriptions et délivre, également via ce boitier, des conseils personnalisés à son patient.
Selon une étude « Les Français et la santé connectée, pratiques et attentes des internautes », menée par CCM Benchmark Institut en mars 2014, 18 % des personnes interrogées disent avoir déjà eu recours à une application santé ou bien-être sur leur mobile ou tablette. Parmi les non-utilisateurs, 24 % des personnes sondées se disent intéressées. Quant au niveau d’équipement numérique, il progresse rapidement puisque 95 % des médecins généralistes sont connectés à Internet, selon le Cessim et que 73 % des professionnels de santé possèdent un Smartphone et 61 % d’entre eux une tablette.
Bien entendu, les enjeux de la télémédecine de la télésanté ne sont pas seulement scientifiques et techniques ; ils sont également industriels, économiques et sociaux. Le cabinet spécialisé Accenture évalue à 6 milliards de dollars les économies qui auraient été réalisées sur 2014, aux Etats-Unis, grâce aux solutions numériques mobiles en santé. S’appuyant sur ce constat, Accenture estime que le système de santé américain pourrait économiser 10 milliards en 2015 et jusqu’à 100 milliards à l’horizon 2020, tout en améliorant la qualité des soins effectivement proposés aux malades. Il est vrai que, toujours selon Accenture, 43 % des Américains auront régulièrement recours à un dispositif quelconque de télésurveillance médicale personnelle et connectée en 2020…
En France, l'institut Montaigne et le cabinet AT Kearney estime que le marché français des objets connectés atteindra 15 milliards d’euros en 2020 et 23 milliards d’euros dans 10 ans, en 2025. Le marché de la santé connectée, qui dépassera les 3 milliards d’euros en 2015, pourrait pour sa part atteindre les 10 milliards d’euros en 2025.
Mais cette mutation rapide vers la médecine prédictive, connectée et personnalisée va également totalement bouleverser la nature des connaissances scientifiques et médicales, l’exercice des professions de santé et, bien entendu, les relations entre le médecin et son patient. Dans moins de 10 ans, chacun deviendra acteur et, pour ainsi dire "coproducteur" de sa santé. Dans ce nouveau schéma d’organisation de la santé, la médecine n’aura plus seulement pour but exclusif essentiel de guérir et de sauver des vies mais sera de plus en plus orientée vers la prévention, la prévision et l’anticipation actives et personnalisées des pathologies possibles ou probables.
Une des conséquences sociales et culturelles majeures de cette mutation pourrait être que, comme dans la médecine traditionnelle chinoise, le paradigme de la santé se renverse : la médecine deviendrait alors un outil scientifique, technique mais également social extrêmement puissant qui viserait d’abord à maintenir chacun en bonne santé en nous permettant de jouir le plus longtemps possible de toutes nos capacités physiques et intellectuelles.
Mais ce fantastique bouleversement n’est cependant pas sans zones d’ombre ni risques. La puissance de ces technologies médicales nous oblige en effet à une profonde réflexion éthique pour éviter toute dérive eugéniste et prévenir la tentation d’aller vers le phantasme de l’homme "augmenté" ou "amélioré".
Il est également capital que le développement irrésistible et inévitable de cette médecine connectée et individualisée s’inscrive dans le cadre d’un débat et d’un contrôle démocratique réel et puisse se faire pour le plus grand bien de tous et non pour le bénéfice de quelques privilégiés. C’est à ces conditions que cette extraordinaire mutation technologique, sociale et culturelle permettra une amélioration sans précédent de la vie de tous les hommes.
René TRÉGOUËT
Sénateur honoraire
Fondateur du Groupe de Prospective du Sénat
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Avenir |
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Nanotechnologies et Robotique
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Initié par Google, le projet Soli est un nouveau capteur capable de suivre avec précision le moindre geste accompli à haute vitesse, ce qui signifie que le mouvement subtil de la main peut être utilisé pour contrôler des appareils électroniques. La société estime que le nouveau système a le potentiel de changer la façon dans l’avenir de concevoir et utiliser des dispositifs. Une minuscule puce utilise un radar pour surveiller les mouvements, permettant à la puce de détecter et réagir aux plus petits gestes.
La technologie peut ensuite les traduire en une action sur un dispositif électronique. Cela pourrait potentiellement éliminer la nécessité d’une interaction physique, à l'aide de touches, avec des appareils électroniques. Comme le souligne Ivan Poupyrev, qui dirige ce projet, « L'objectif est d'utiliser pleinement l'incroyable finesse des gestes humains pour l’appliquer au monde virtuel ».
Dans cet outil, la technologie radar transmet une onde radio vers une cible et un récepteur intercepte l’énergie réfléchie de cette cible. Cette énergie peut alors être interprétée et traduite dans des gestes sur un dispositif électronique. Cette technologie est déjà à l’essai dans des applications dans du matériel par le groupe ATAP, et pourrait être facilement appliquée aux radios numériques, Smartwatch, et dispositifs médicaux. La puce de capteur radar peut être produite en grande quantité et intégrée dans des dispositifs et des objets divers.
Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash
CTV
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Des roboticiens de l'Université de Pennsylvanie ont développé un robot couplé à un casque de réalité virtuelle afin de créer une expérience de téléprésence immersive, qui évoque la téléportation...
Le projet Dora (Dexterous Observational Roving Automaton) porte bien son nom. Tout comme l’héroïne du dessin animé, le dispositif développé par des étudiants du département robotique de l’Université de Pennsylvanie a pour première mission l’exploration. Objectif : réinventer l’expérience de téléprésence grâce à la réalité virtuelle.
Concrètement, le robot Dora est couplé à un casque de réalité virtuelle Oculus Rift. Tous les mouvements de tête effectués par le porteur du casque sont transmis en quasi temps réel au robot grâce à des balises infrarouge et un module IMU (Inertial Measurement Unit). Dotée de microcontrôleurs Arduino et Intel, la tête du robot, également équipée de deux caméras, va alors pouvoir reproduire les mouvements de l’utilisateur. Le résultat est étonnant : « Vous avez l’impression d’être transporté quelque part dans le monde réel et non dans un environnement simulé. Vous voyez les gens interagir avec vous comme si vous étiez réellement sur place. Il est difficile de recréer ce type d’expérience dans un environnement virtuel pour le moment », souligne le chercheur Emre Tanirgan.
A l’avenir, Dora pourrait trouver de nombreuses applications afin, par exemple, de donner la possibilité aux personnes à mobilité réduite de "visiter" des lieux touristiques comme des musées depuis chez elles. A noter que des chercheurs de l’Ecole polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL) travaillent sur une approche similaire. Lors du Brain Forum, les scientifiques ont levé le voile sur le projet RealiSM dans lequel le concept de réalité de substitution est présenté comme une alternative à la réalité virtuelle.
Les chercheurs ont ainsi mis au point un générateur de mondes virtuels qui capture des situations du monde réel, pour ensuite les rejouer dans un casque immersif. Le projet a d’abord été développé dans une logique de traitement thérapeutique. Mais, exécuté en temps réel, il pourrait également trouver de nombreux débouchés dans le secteur du tourisme et des voyages d’affaires.
Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash
Engadget
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Des recherches menées conjointement par des chercheurs du CEA, en collaboration avec le CNRS, l’UJF et des partenaires européens, ont permis de concevoir de nouvelles molécules qui ont été synthétisées pour des applications photovoltaïques. Elles permettent la fabrication de cellules solaires efficaces et stables ou de modules de grande surface semi-transparents et colorés pouvant être déployés dans le bâtiment.
Les cellules solaires sensibilisées à colorant, également connues sous le nom de « cellules de Grätzel », sont des cellules photovoltaïques de dernière génération. Elles peuvent être fabriquées avec des matériaux peu coûteux et qui présentent déjà des performances meilleures que le silicium amorphe. Dans ces cellules, des molécules photo-actives sensibilisent une électrode à base d’oxyde transparent conducteur nanostructuré, généralement de l’oxyde de titane.
Un électrolyte et une contre électrode complètent ce dispositif qui permet de générer du courant même dans des conditions d’éclairage faible. A l’heure actuelle, les molécules photo-actives les plus efficaces sont des complexes organométalliques à base de métal rare (ruthénium), ou des matériaux difficiles à synthétiser (dérivés de porphyrines de zinc). Afin de permettre à cette technologie de trouver un essor au niveau industriel, il est indispensable de remplacer ces composés.
Dans le cadre de ce travail, les équipes de l’Inac ont conçu puis synthétisé de nouveaux colorants purement organiques, en faisant notamment appel à des modélisations moléculaires, pour remplacer les complexes organométalliques. Ces molécules organiques nouvelles, de structure chimique assez simple, possèdent des couleurs variées et intenses. L’impact des modifications de structure chimique sur leurs propriétés optiques, électroniques et leurs performances photovoltaïques a été étudié puis ces molécules ont été testées en laboratoire par l’Institute of Chemical Research of Catalonia (ICIQ, Espagne) et la société Solaronix (Suisse).
Certains composés ont démontré des efficacités photovoltaïques supérieures à 10 %, ce qui les classe parmi les colorants les plus performants pour ce type d’application. Après optimisation, des dispositifs stables et efficaces sur plusieurs milliers d’heures en conditions de vieillissement accéléré ont été obtenus. En utilisant un des composés de cette étude, la société Solaronix a même réalisé des modules de grande surface, colorés et semi-transparents utilisables dans le bâtiment.
Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash
EE&S
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Des scientifiques américains de l'Université Rice ont mis au point un mince film à base de cobalt qui pourrait servir comme catalyseur pour produire conjointement de l'hydrogène et de l'oxygène à partir de l'eau afin d'alimenter des piles à combustible. Le matériau peu coûteux serait en mesure d'être utilisé à la fois comme anode et cathode dans un dispositif d'électrolyse.
Ces travaux ont montré que ce film en cobalt était beaucoup mieux adapté à la production d'hydrogène que la plupart des matériaux concurrents tels que les catalyseurs de platine. Ils ont montré également que ce catalyseur produisait une réaction de dégagement d'oxygène comparable à celle des autres matériaux déjà utilisés. "Il est étonnant que dans le fractionnement de l'eau, le même matériau peut à la fois produire de l'hydrogène et de l'oxygène", précise le chimiste James Tour du Rice Lab.
L'idée des chercheurs consiste à appliquer un courant alternatif issu de sources d'énergie renouvelable (éolien ou solaire) pour l'électrolyse à base de cobalt afin de constituer une source écologique d'hydrogène et d'oxygène. "Ici, nous pouvons simplement alterner le courant, tandis que l'hydrogène et l'oxygène sont produits avec le même matériau", a ajouté le chimiste. En outre, la conception du film reste peu coûteuse et facilement adaptable. Le laboratoire a fabriqué des films de 500 nanomètres par anodisation d'un film de cobalt électro-déposé sur un substrat. L'ensemble est ensuite cuit pendant deux heures dans de la vapeur de phosphore ainsi converti en un mince film de cobalt, phosphure & phosphate, sans endommager la structure poreuse.
Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash
Nanotech
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Des chercheurs américains de l’Université de l’Illinois Urbana-Champaign ont utilisé une technique dérivant de l'holographie pour concevoir une batterie lithium-ion de 4 millimètres carrés de surface et de 10 micromètres d’épaisseur dont les performances surpassent celles des micro-batteries actuelles. "Notre nouvelle batterie miniature de forte énergie et de forte puissance pourrait être directement intégrée sur une puce électronique, ce qui serait très intéressant pour nombre d’applications, comme les dispositifs médicaux portables ou implantables", explique le professeur Paul Braun qui dirige ces travaux de recherche.
La même équipe avait déjà montré que des électrodes poreuses en trois dimensions pouvaient multiplier la puissance d’une micro-batterie lithium-ion par mille. Restait à trouver une technique permettant de fabriquer de telles électrodes miniatures tout en maîtrisant leur microstructure. Les scientifiques viennent de réaliser ce tour de force en utilisant l’holographie - la méthode qui permet d’encoder les hologrammes à l’aide d’interférences entre plusieurs faisceaux lasers.
Ces interférences viennent frapper une résine qui durcit lorsqu’elle est exposée à la lumière. Ainsi, des motifs 3D complexes de très petite taille peuvent être gravés à l’intérieur de la résine. Celle-ci est ensuite recouverte de nickel. Après dissolution de la résine, on obtient des électrodes entièrement métalliques. Selon les chercheurs, cette technique holographique a l’avantage d’être compatible avec les standards de la micro-électronique. L’industrie pourrait donc produire facilement ce type de micro-batteries directement sur des puces électroniques. La batterie miniature ainsi obtenue peut stocker 650 milliwattheure par centimètre cube et délivrer une puissance maximale de 36 watts par centimètre cube. Des performances qui lui permettent d’alimenter une LED rouge 200 fois pendant 10 secondes…
Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash
Extreme Tech
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Vivant |
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Santé, Médecine et Sciences du Vivant
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La Carnegie Mellon University vient de publier les résultats d’une étude sur la façon dont se formule une idée dans le cerveau. Dans ces travaux, les chercheurs ont donné, à des volontaires, des information sur l’olinguito, une espèce animale découverte en 2013 et ont observé les réactions de leur cerveau.
Comme le souligne le professeur Marcel Just, "Quand les gens ont appris que l’olinguito mange principalement des fruits au lieu de viande, une région de leur circonvolution cérébrale inférieure gauche, tout comme d’autres zones, enregistre la nouvelle information selon son propre code. Et comme ce concept était enregistré dans le même endroit chez tous les sujets, les chercheurs en ont déduit que le cerveau pouvait avoir mis en place son propre système de rangement des informations.
Pour en avoir le cœur net, ils ont reproduit l’expérience avec d’autres informations sur des espèces éteintes, en évoquant notamment leur régime alimentaire. Ils ont pu ainsi trouver où seraient stockées ces nouvelles informations. En effet, en utilisant une imagerie fonctionnelle par résonance magnétique, Andrew Bauer, qui a mené l’étude, a pu constater que chacun de ces concepts avait sa propre place dans le cerveau des patients. Cela a permis, avec un programme informatique, de déterminer à quel animal un participant était en train de penser à un moment donné, permettant aux scientifiques de lire dans leur pensée.
"Nos travaux montrent qu'à chaque fois que l’on apprend quelque chose, nous adaptons notre cerveau de façon systématique" explique Andrew Bauer. Ces recherches pourraient trouver à terme des applications thérapeutiques pour le traitement de certaines démences et de la maladie d’Alzheimer.
Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash
Wiley - Human Brain Mapping
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Des chercheurs canadiens, dirigés par le neuroscientifique Naguib Mechawar, professeur au département de psychiatrie de l'Université McGill, ont analysé le tissu cérébral post mortem de 44 personnes - 22 mortes par suicide et 22 par accident - pour y repérer l'expression d'une protéine spécifique aux astrocytes (la GFAP).
Ces travaux ont montré une différence très nette - mais très localisée - entre les astrocytes des sujets mentalement sains et ceux des sujets suicidaires. L'écart s'observait uniquement dans le cortex préfrontal et dans certaines régions sous-corticales « précédemment impliqués dans les troubles de l'humeur », précise le Docteur Mechawar. Il n'apparaissait pas au sein du cortex moteur, du cortex visuel ou du cervelet, qui n'ont justement rien à voir avec la dépression.
Selon le Docteu Mechawar, il est fort peu probable que les personnes souffrant de dépression soient nées avec des astrocytes anormaux. Ceux-ci se dérégleraient plutôt par la suite. Et cela pourrait être l'une des nombreuses manifestations de l'inflammation modérée chronique. « Un stress majeur ou chronique peut jouer au niveau physiologique, affecter le cerveau et, plus globalement, perturber le système immunitaire », explique-t-il.
Ces recherches renforcent l'hypothèse d'une possible cause neuro-inflammatoire dans le déclenchement de certaines dépressions. « L'analyse d'essais cliniques montre qu'une combinaison d'antidépresseurs classiques et d'anti-inflammatoires semble être plus efficace pour améliorer le sort des patients », souligne entre autres le Docteur Mechawar.
Pendant longtemps, les scientifiques ont cru que ces cellules ne servaient qu'à cimenter les diverses parties du cerveau (d'où leurs noms de cellules « gliales », comme « glue », soit « colle » en anglais). On a découvert assez récemment qu'elles participent en fait très activement à d'innombrables facettes du fonctionnement cérébral.
Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash
Medical Xpress
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La myéline est une gaine isolante externe qui entoure les neurones, composée de protéines et de lipides. Elle est essentielle à la transmission des signaux nerveux et son altération est à l’origine de maladies comme la sclérose en plaques. Une équipe Inserm qui travaille sur le récepteur LXR depuis plusieurs années vient de montrer que ce récepteur est indispensable à la myélinisation correcte des neurones et donc à leur bon fonctionnement.
Le LXR est un récepteur présent dans le noyau de certaines cellules. Il est activé par la fixation d’oxystérols, issus de l’oxydation du cholestérol. Initialement découvert dans le foie où il joue un rôle dans la régulation du métabolisme, LXR est également présent sous deux formes, LXRα et LXRβ, dans les cellules productrices de myéline, les oligodendrocytes.
Par ailleurs, lorsque leur concentration est anormale, les oxystérols sont associés à des maladies démyelinisantes ou neurodégénératives telles que les maladies de Parkinson ou d’Alzheimer.
Grâce à l'utilisation d'un modèle de souris dépourvues de protéines LXRα et LXRβ, les chercheurs ont découvert que ces animaux présentaient des problèmes moteurs, des troubles de l’équilibre ainsi que des défauts de mémoire spatiale. Le cervelet jouant un rôle important dans ces fonctions, les chercheurs ont exploré cette région cérébrale : ils y ont observé des gaines de myéline très fines attestant d’une sous-myélinisation. A l’inverse, si une démyélinisation du cervelet est provoquée expérimentalement chez les animaux, l’activation de LXR par un oxystérol exogène ou par un produit de synthèse favorise la différenciation et la maturation des oligodendrocytes et la reconstitution de la couche de myéline dans le cervelet.
"LXR apparaît comme une cible thérapeutique tout à fait pertinente pour traiter les maladies démyélinisantes du cerveau comme la sclérose en plaques ou les leucodystrophies, estime Charbel Massaad, coauteur des travaux.
Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash
PNAS
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Selon l'Organisation Mondiale de la Santé, 1,3 million de personnes meurent chaque année de la tuberculose. Pour traiter cette maladie, différents médicaments doivent être pris pendant au moins 6 mois. La mauvaise prise des médicaments empêche le succès du traitement et peut conduire au développement de résistances aux antibiotiques. Ces dernières années, de plus en plus d'agents pathogènes résistants se sont développés.
Des chercheurs de l'Institut Helmholtz de recherche pharmaceutique de la Sarre (HIPS), du Centre Helmholtz pour la recherche sur les maladies infectieuses (HZI, Basse-Saxe) et du Centre allemand de recherche en infectiologie (DZIF), en coopération avec la John Hopkins School University of Medicine à Baltimore et Sanofi, ont étudié une substance qui pourrait résoudre ce problème : la grisélimycine. Le potentiel de cette substance naturelle avait déjà été découvert dans les années 1960, mais elle n'avait pas été développée du fait du succès d'autres médicaments contre la tuberculose.
Les scientifiques ont donc repris les travaux sur cette substance. Ils l'ont optimisée, de telle façon qu'elle présente une activité importante dans les modèles d'infection, y compris contre les agents pathogènes multi-résistants. Les chercheurs ont découvert que la cyclohexylgrisélimycine, une variante de la grisélimycine, est particulièrement efficace contre Mycobacterium tuberculosis (ou bacille de Koch, principal germe responsable de la tuberculose), aussi bien in vitro que in vivo. La substance peut être administrée oralement et l'efficacité du cocktail d'antibiotiques habituellement prescrit est augmentée lorsqu'il est administré avec cette substance.
Les chercheurs ont également pu comprendre le mécanisme d'action de la cyclohexylgrisélimycine, un mécanisme différent du mode d'action des antibiotiques utilisés jusqu'à présent contre la tuberculose. Les chercheurs estiment que le risque de développement de résistances à cette substance est faible.
Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash
Science
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L'équipe du Professeur Ronald Melki, directeur de recherche CNRS, associée à celle du Professeur Veerle Baekelandt à Louvain (Belgique), a franchi une étape-clé dans la compréhension de la maladie de Parkinson, une pathologie neurodégénérative qui touche environ 1 % des plus de 65 ans, soit 100 000 à 150 000 personnes en France, avec 8000 nouveaux malades chaque année.
On sait depuis longtemps, grâce aux travaux du Docteur Maria-Gracia Spillantini (Université de Cambridge), qu'une protéine, l'alpha-synucléine, semble jouer un rôle déterminant dans plusieurs maladies neurodégénératives. Mais depuis quinze ans, les chercheurs n'arrivaient pas à comprendre comment une même protéine, en s'agrégeant, peut déclencher différentes maladies : Parkinson, démence à corps de Lewy et atrophie multisystématisée. C'est ce mystère que vient de percer l'équipe franco-belge qui a réussi à provoquer la maladie chez des rats en utilisant différentes formes d'assemblages de ces protéines.
« Nous avons généré les différentes formes agrégées “souches” de l'alpha-synucléine, nous les avons caractérisées et marquées afin de les suivre chez le rat », détaille Ronald Melki. Une fois ce travail fastidieux accompli, les chercheurs ont injecté des agrégats de Saclay à des rats pour observer si cela pouvait provoquer des lésions similaires à celles de la maladie de Parkinson.
Les chercheurs ont découvert que deux formes différentes d'agrégats, « en spaghetti » et en « linguine », induisaient deux maladies différentes. Selon le Professeur Veerle Baekelandt "Dans la mesure où la forme “spaghetti” provoque chez les rats davantage de symptômes de type Parkinson et la forme “linguine” plus de symptômes d'atrophie multisystématisée, nous avons la preuve que la structure de cette protéine joue un rôle-clé dans le type de pathologie déclenchée".
C'est désormais la compréhension à l'échelle moléculaire du phénomène qui permettra la conception d'outils thérapeutiques et diagnostiques de haute spécificité. L'objectif des chercheurs est à présent de parvenir à neutraliser ces agrégats en modifiant leurs propriétés de surface à l'aide d'anticorps ou de protéines particulières, appelées chaperons moléculaires. "Les chaperons bloqueront la progression de la maladie à un stade où il n'y a pas encore de symptômes ou gèleront la progression des symptômes", explique le Professeur Melki.
Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash
Nature
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On savait déjà que la consommation régulière d'aspirine diminuait à long terme le risque de cancer du côlon. Mais des chercheurs américains du Centre de Recherche sur le Cancer de Kansas City, dirigés par Sushanta Banerjee, ont voulu savoir si la prise d'aspirine pouvait également diminuer les risques de récidives du cancer du sein.
Dans ce travail, les chercheurs ont utilisé des cultures cellulaires de cancer du sein qu'ils ont exposées à différentes doses d’acide acétylsalicylique (le principe actif de l'aspirine). Les chercheurs ont alors observé une augmentation de la mortalité des cellules. Parmi celles qui survivaient, de nombreuses restaient incapables de croître. Grâce à l’aspirine, les cellules cancéreuses semblaient perdre leurs capacités d’auto-renouvellement.
Dans la deuxième partie de l’étude, les chercheurs ont utilisé 20 souris avec des tumeurs agressives. Pendant 15 jours, la moitié a reçu l’équivalent humain de 75 mg d’aspirine par jour, ce qui est considéré comme une faible dose. À la fin de la période d’étude, ils ont pesé les tumeurs. Les tumeurs des souris qui avaient eu de l’aspirine étaient en moyenne de 47 % plus petites.
Pour savoir si l’aspirine pouvait aussi prévenir le cancer, les chercheurs ont donné à un autre groupe de souris de l’aspirine pendant 10 jours avant de les exposer à des cellules cancéreuses. Après 15 jours, le cancer se développait significativement moins bien chez ces souris que chez le groupe témoin. L’aspirine semblait donc repousser la formation de la tumeur.
Mais, de manière très intéressante, ces recherches ont également montré que L’aspirine intervenait également sur une voie de signalisation moléculaire TGFß/SMAD4, impliquée dans la formation des métastases des cancers du sein avancés. Selon Sushanta Banerjee, "Nos recherches montrent qu'il est envisageable, chez certaines patientes, de proposer une prise d’aspirine après une chimiothérapie pour prévenir la rechute de certains types de cancer du sein". Reste qu'une prise prolongée d'aspirine peut entraîner des effets non négligeables sur la santé (risques hémorragiques notamment) et qu'il faudra évaluer avec précision pour chaque patiente le rapport bénéfices/risques d'un tel traitement…
Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash
Science Blog
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Grâce à une série d'avancées récentes et complémentaires dans le domaine de la chimie fine, le pavot pourrait bientôt ne plus être nécessaire à la production de morphine. Ces différentes études ont permis d'aboutir à un procédé permettant la production d’opioïdes (nom donné aux dérivés synthétiques de l’opium, dont fait partie la morphine) à partir de levures génétiquement modifiées et de sucre.
Pour parvenir à un tel résultat, des chercheurs de l’Université de Berkeley en Californie ont démontré la possibilité de transformer la tyrosine, un dérivé du sucre, en réticuline, un composé du pavot. Ils ont réussi à utiliser et à détourner le processus de fermentation : au lieu de transformer le sucre en alcool, comme dans la production du vin ou de la bière, la levure génétiquement modifiée sert à produire des opiacés.
Parmi les possibilités offertes par cette découverte figure celle de "créer de nouveaux composés chimiques que la plante n’aurait pas produits naturellement : par exemple des médicaments moins addictifs, plus efficaces ou encore moins chers", souligne Will DeLoache, l'un des chercheurs californiens.
La reproduction de la synthèse de la morphine est une découverte majeure car elle ouvre la voie vers l’industrialisation de la morphine, un antidouleur primordial auquel une grande partie du monde n’a pas accès. Aujourd'hui, l’artémisinine, un médicalement contre la malaria, est le seul composé chimique naturel aussi complexe qui ait été intégralement synthétisé grâce à des cellules simples comme les levures ou les bactéries.
Le problème, c'est que cette découverte ne doit pas pouvoir être exploitée par les trafiquants de drogue pour produire de la morphine de synthèse en laboratoire. Pour éviter ce scenario, les chercheurs de Berkeley ont consulté Kenneth Oye, directeur du Programme d’études sur les technologies émergentes au MIT. Celui-ci préconise l'adoption rapide de plusieurs mesures de précaution, destinées à rendre particulièrement difficile le détournement illégal de ces techniques : la souche de levure pourrait par exemple être créée de telle sorte qu’elle soit difficile à cultiver, donc plus difficile à faire fermenter de manière artisanale. Des marqueurs génétiques pourraient également être intégrés pour que la souche soit traçable.
Les chercheurs précisent toutefois que, si toutes les étapes ont bien été découvertes de manière indépendante, il n’existe pas encore de souche de levure capable de synthétiser à elle seule de la morphine. "Une telle souche devrait être créée d’ici deux ou trois ans", prévoit Will DeLoache.
Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash
Science
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Le film montre des cellules humaines du muscle cardiaque en train de battre et pourtant ces images ne sont pas prises à l'intérieur d'un cœur mais proviennent d'une vidéo réalisée grâce à un microscope à l'Université de Berkeley en Californie, où pour la première fois, des bio-ingénieurs ont développé un système qui permet à des cellules humaines de fonctionner à l'extérieur d'un corps.
C'est la première expérience avec un cœur humain. "Elle repose sur un système qui se rapproche le plus possible de la physiologie humaine" explique Anurag Mathur, chercheur à l'Université de Berkeley.
Les scientifiques californiens appellent ce dispositif "a heart on a chip", un coeur-sur-une-puce. Il est composé de plusieurs couches de cellules dérivées de cellules souches adultes humaines, qui peuvent être converties pour devenir différents types de tissus. Ces cellules sont logées sur une petite dalle de silicium. Afin d'assurer le battement, un ensemble de micro-canaux plus fins qu'un cheveu humain permet de nourrir les cellules, mais aussi de fournir différentes substances nécessaires aux tests.
"Ce sont des vaisseaux sanguins fictifs, semblables aux véritables vaisseaux sanguins. Le liquide passe à travers ce tissu et ensuite il se mélange avec différentes substances. Si nous mettons de la caféine, le rythme cardiaque du cœur-sur-une-puce accélère. Nous mettons de l'adrénaline et il accélère aussi le rythme cardiaque" souligne Kevin Healy, professeur à l'Université de Berkeley.
Les scientifiques sont persuadés que ce dispositif pourrait beaucoup aider au développement de nouveaux médicaments. Actuellement, les laboratoires pharmaceutiques dépensent en effet des sommes astronomiques en tests sur des animaux, expériences qui le plus souvent ne permettent pas de savoir si ces nouveaux produits sont toxiques ou non pour les humains. La puce cardiaque pourrait donc se révéler particulièrement efficace car elle permettrait d'utiliser des cellules humaines pour tester les nouveaux médicaments.
La recherche n'en est qu'à ses débuts, mais selon les scientifiques, le potentiel est énorme.
Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash
Global Post
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C'est une découverte tout à fait extraordinaire que viennent de faire des chercheurs américains de l’Université de Virginie. Ceux-ci, dirigés par le professeur Jonathan Kipnis, ont effet révélé l'existence, jusqu'alors totalement inconnue, d'un lien direct entre le système immunitaire et le cerveau par le biais de vaisseaux lymphatiques.
Cette découverte fondamentale va changer la manière de considérer certaines maladies graves, comme la maladie d'Alzheimer, la sclérose en plaques et l’autisme. "Cela change complètement la façon dont nous percevons l’interaction neuro-immunitaire. Nous avons toujours perçu cela comme quelque chose d’ésotérique qui ne peut pas être étudié. Mais maintenant, nous pouvons poser des questions de mécanisme", déclare Jonathan Kipnis.
Ainsi, à la faveur de cette découverte, on sait désormais que le cerveau est, comme tous les autres tissus humains, relié au système immunitaire périphérique à travers ces vaisseaux. "Nous croyons que pour chaque maladie neurologique qui a une composante immunitaire, ces vaisseaux peuvent jouer un rôle majeur", explique le Professeur Kipnis. Si ces vaisseaux n’avaient jusqu’ici jamais été localisés, c’est parce qu’ils étaient très bien cachés derrière la région du sinus, très délicate à cartographier.
Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash
Nature
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