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Edition du 25 Décembre 2020
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Edito
L’impression 3D va bouleverser la construction, la médecine…et l’alimentation
Avant Propos :
Message de Noël et de Nouvel An adressé à tous les lecteurs de RT Flash, que ce soit sur le site rtflash.fr, ou sur les réseaux sociaux.
Chers Lecteurs de RT Flash, Chers Amis,
Nous voici arrivés à notre dernier numéro de l'année 2020. Le prochain ne sera publié que dans les premiers jours de 2021.
Aussi, j'adresse à chacune et chacun parmi vous mes voeux les meilleurs pour l'année nouvelle.
Et que, surtout, 2021 ne ressemble en rien à 2020 ...
Grâce aux adhésions de 316 donateurs parmi vous, nous sommes parvenus aux 20.000 euros que nous avions programmés pour permettre à RT Flash de traverser, sans souci financier, l'année 2021.
Un grand MERCI à chacune et chacun d'entre vous.
A tous je souhaite de belles fêtes de Noël.
René Trégouët
Rédacteur en Chef
EDITORIAL :
En moins de 20 ans, l’impression 3 D, ou fabrication additive, a révolutionné l’industrie et ce marché mondial, en pleine croissance, dépassera le milliard d’euros cette année, et pourrait atteindre les 50 milliards d’euros en 2030, selon le cabinet d'études SmarTech Analysis. La France, il faut le souligner, est bien placée sur ce secteur stratégique, puisqu’elle se classe au 4ème rang mondial (avec un chiffre d’affaires de 500 millions d’euros), derrière l’Allemagne, les USA et la Chine.
Parmi les techniques d’impression 3D les plus novatrices, il faut évoquer la stéréolithographie, une technique découverte en 1984 aux Etats-Unis, qui utilise la photopolymérisation pour fabriquer des modèles 3D à partir d’une résine sensible aux UV qui sera ensuite solidifiée par le passage d’un laser couche après couche.
Mais depuis quelques années, l’industrie utilise de plus en plus la fabrication additive métal qui étend considérablement les possibilités d’application de l’impression 3D, notamment pour la production rapide de pièces complexes aux propriétés particulières, destinées aux secteurs automobile, aéronautique, spatial, ou encore nucléaire. En collaboration avec le laboratoire américain d’Oak Ridge, l’entreprise BWX Technologies (BWXT) travaille actuellement sur le développement d’une technologie de fabrication additive métal pour la conception de composants nucléaires. Ces chercheurs ont récemment réussi à produire, par impression 3D métal, des pièces pour un réacteur nucléaire à partir d’alliages haute température et de métaux réfractaires.
A terme, ces chercheurs veulent fabriquer un réacteur nucléaire complet imprimé en 3D et l’Oak Ridge National Laboratory (ORNL) vise la mise en service du premier réacteur nucléaire de ce type en 2023. Si cet objectif est tenu, il en résultera, pour ce secteur sensible, des gains considérables en termes de coûts et de délais de production, mais aussi de fiabilité et de sécurité.
Mais si l’impression 3D a déjà largement fait ses preuves dans le domaine de l’industrie, elle est également en train de s’imposer rapidement dans trois autres secteurs où on l’attendait moins : la construction, la médecine et l’alimentation. En août dernier, le professeur Sarbajit Banerjee, du département de Chimie de l’Université Texas A&M, a publié un article dans lequel il explique comment l’impression 3D est en train de transformer le secteur du bâtiment en lui permettant de réduire et de recycler ses déchets (Voir YouTube).
Se fixant comme objectif de réduire l’empreinte carbone et énergie liée notamment au transport de matériaux pondéreux sur de longues distances, ce scientifique s’est demandé s’il ne serait pas possible d’utiliser pour la construction des matériaux disponibles sur place, comme la terre. Il a eu l’idée de concevoir une substance composite, faite de terre ordinaire et d’un additif, le chlorure d’azanium carboxyméthyle triméthyle (CTAC), qui est non toxique et d’origine naturelle. Et le résultat est étonnant, puisque cette mixture s’avère tout à fait appropriée pour la réalisation de revêtements externes imperméables de qualité, à faible empreinte carbone. Le Professeur Banerje se dit persuadé qu’il est possible de perfectionner son « mix » à base de terre, pour pouvoir aussi fabriquer par impression 3D certaine éléments structurels de bâtiments. « Dans quelques années, je crois qu’il sera possible, pour les maisons individuelles, comme pour les immeubles collectifs, d’utiliser la terre présente sur place pour imprimer une partie non négligeable des éléments de construction, sans sacrifier bien sûr à la solidité et la longévité des bâtiments », ajoute ce visionnaire.
Autre exemple frappant, il y a quelques semaines, un lieu d’accueil imprimé en seulement 10 jours a été inauguré dans une résidence d’Harfleur, en Seine-Maritime. Cette réalisation s’inscrit dans le cadre du programme Sphere, de réhabilitation de la résidence Maréchal de Lattre de Tassigny d’Immobilière Basse Seine, qui abrite 180 logements sociaux, qui rassemble le bailleur social Immobilière Basse Seine, Bouygues Bâtiment Grand Ouest et le cabinet Archétude. Ce projet vise à développer l’impression 3D dans le bâtiment, grâce au recours à un nouveau procédé innovant développé par la startup hollandaise CyBe. Celle-ci a mis au point un étonnant robot qui imprime directement sur site les parois en béton en différentes couches successives. Les murs ainsi imprimés sont composés de plusieurs couches intégrant les matériaux isolants.
Mais on peut aller encore plus loin et à Wallenhausen, en Bavière (Allemagne), un chantier en cours est en train de repousser les limites de l’impression 3D, avec la construction de ce qui devrait être le plus grand bâtiment résidentiel jamais imprimé en Europe : un immeuble de cinq logements locatifs, représentant 380 mètres carrés de surface habitable. Pour l’occasion, la société allemande Peri, leader mondial des coffrages pour le coulage du béton, a développé, en coopération avec Cobod, un fabricant danois d'imprimantes 3D, un outil qui fait beaucoup parler de lui : « Bod » (pour « Build-on-Demand », ou construction sur mesure). Pour ce chantier de démonstration, les ingénieurs ont eu recours à une nouvelle imprimante géante, capable, à l’aide de son système de cadre métallique à trois axes pour la buse, d’imprimer un bâtiment allant jusqu'à trois étages de 300 mètres carrés chacun. Ce robot imprimeur, très impressionnant, projette la pâte de béton à une vitesse pouvant atteindre 18 mètres par minute. Autre avancée majeure pour ce chantier, la firme HeidelbergCement a fourni 170 tonnes de matière d'impression sans aucun polymère. Gros avantage du procédé, le béton utilisé, bien qu’il ait une granulométrie différente des bétons classiques, comprend les mêmes adjuvants que le béton normal, et il est donc recyclable.
Le dernier exemple d’utilisation de l’impression 3D dans la construction est encore plus impressionnant : la société XtreeE, spécialisée dans l’impression de grandes dimensions, va construire une passerelle de 40 mètres qui franchira d’ici 2023 le canal Saint-Denis à Aubervilliers (Seine-Saint-Denis). Cet ouvrage sera l’un des premiers au monde à comporter un tablier totalement imprimé en béton. Le béton utilisé sera haute performance et combiné à une structure en nid d’abeille pour réduire de 60 % la quantité de matière nécessaire.
Le second axe majeur de développement de l’impression 3D est celui de la médecine réparatrice et des biotechnologies. En avril dernier, une équipe de chercheurs israéliens a présenté un cœur bio-imprimé dont la taille ne dépasse pas celle d’une fraise. Cet organe, qui a été imprimé en moins de quatre heures, est composé de cellules, de vaisseaux sanguins, de ventricules et de chambres. Pour réaliser cette prouesse, les chercheurs ont développé un hydrogel issu des tissus adipeux du patient, ce qui limite sensiblement les risques de rejet.
Il y a quatre ans, des chercheurs de la Queensland University of Technology (QUT), en partenariat avec un fabricant d’imprimantes 3D, ont réussi, pour leur part, à créer une oreille imprimée totalement fonctionnelle. C’est une petite fille âgée de 2 ans, atteinte d’une malformation congénitale de l’oreille externe, qui a bénéficié la première de cet exploit technique, ce qui lui a permis de retrouver une audition complète, grâce à cette oreille de synthèse non seulement fonctionnelle, mais indiscernable, d’un point de vue esthétique, d’une oreille naturelle (Voir Mail Online).
En 2019, des scientifiques américains du Wake Forest Institute, un institut pionnier dans le domaine de la bio-impression, ont créé le premier système mobile de bioimpression de peau qui permet d’imprimer directement la peau sur une plaie ! (Voir Nature). Cet outil, testé avec succès chez l’animal, est capable de gérer sur place, de manière personnalisée, le traitement de plaies étendues en les scannant et en les mesurant, puis en déposant les cellules exactement à l’endroit où elles sont nécessaires pour recréer la peau.
On mesure mieux les avantages d’un tel outil quand on sait que les plaies chroniques, c’est-à-dire celles dont le délai de cicatrisation est supérieur à 4 semaines, concernent 2 millions de Français. Parmi ces pathologies lourdement invalidantes, et douloureuses, on trouve les ulcères de jambe, les plaies du pied diabétique et les escarres dues à une immobilisation prolongée. L’outil développé a réussi à combiner une technologie de bio-impression, capable de déposer rapidement des matériaux et des cellules, et une technologie d’imagerie par balayage des plaies pour mesurer précisément la topologie de la plaie et permettre de projeter les différentes catégories de cellules exactement sur les zones spécifiques à traiter.
Toujours en 2019, des chercheurs de l’Université de Newcastle ont mis au point pour la première fois une cornée artificielle imprimée en 3D, destinée à être transplantée. A partir d’une seule cornée humaine saine, ils ont pu imprimer en 3D 50 cornées artificielles, ce qui ouvre évidemment de nouvelles perspectives en ophtalmologie pour mieux traiter des pathologies visuelles aujourd’hui sans réponses satisfaisantes (Voir Newcastle University).
Une autre équipe brésilienne, du Centre de recherche sur le génome humain et les cellules souches (Université de São Paulo) a réussi, à l’issue d’un processus de fabrication de seulement trois mois, à produire par impression des organoïdes hépatiques, ou « mini-foies », capables d’assurer toutes les fonctions du foie, qu’il s’agisse de la production de protéines, du stockage de vitamines, ou de la sécrétion de bile. Ces recherches ont montré qu’il était possible de combiner de manière très innovante les techniques de bio-ingénierie, comme la reprogrammation cellulaire et la culture de cellules souches pluripotentes, avec la bio-impression 3D.
En juin dernier, des chercheurs chinois, de l’Université du Sichuan sont parvenus, sans intervention chirurgicale, et uniquement par photo-impression 3D, à imprimer des tissus, de la forme d’une oreille humaine, sous la peau d’une souris. (Voir Science Advances). Ces travaux, remarqués par la communauté scientifique, prouvent qu’il est possible de réparer ou de créer des tissus, aussi complexes que ceux d’une oreille, sans aucun implant chirurgical. Ces recherches ouvrent également la voie vers une médecine réparatrice par photo-impression. Concrètement, la technique utilisée consiste à injecter une bio-encre dans les tissus endommagés d’un patient et d’activer cette encre à l’aide d’un faisceau de lumière d’une longueur d’ondes spécifique proche, dans le cas présent, de l’infrarouge. Il est ainsi possible de construire, couche par couche, une structure cellulaire qui peut réparer des nerfs ou vaisseaux sanguins, de manière non invasive, ce qui limite considérablement les risques de complications et d’infections.
Il y a quelques semaines, des chercheurs australiens du Murdoch Children’s Research Institute (MCRI) ont fabriqué des reins humains miniatures par bioimpression de cellules souches. Ces organoïdes bioimprimés en 3D ont fait la preuve de leur capacité à dépister la toxicité des aminoglycosides, une classe de médicaments connus pour causer des lésions rénales chez l’homme (Voir Nature). Ils devraient également s’avérer précieux comme modèle, pour progresser dans l’étude des différentes formes d’insuffisances rénales. A plus long terme, lorsque les chercheurs parviendront à augmenter sensiblement le nombre de structures néphroniques produites, il sera sans doute possible d’imprimer des organes entiers et fonctionnels, qui pourront alors être transplantés, ce qui serait une immense avancée médicale, compte tenu de la pénurie chronique d’organes et des demandes de greffes de plus en plus nombreuses.
Mais un autre secteur, sans doute celui où l’on attendait le moins cette technique de bio-impression, est lui aussi en train d’être bouleversé par ces nouveaux outils additifs, l’alimentation. La start-up espagnole Novameat, surfant sur l’engouement pour les « steaks végétaux », a mis au point une matière nutritive composée de petits pois, de protéines, de riz, de graisse de colza et de fibres d'algues. Cette substance est compatible avec une technologie d’impression alimentaire qui permet de produire de la « viande végétale » qui ressemble à s’y méprendre, tant au niveau de la texture que du goût, à de la viande animale.
De leur côté, des chercheurs de l’Université de technologie et de design de Singapour (SUTD) misent sur une large palette de produits laitiers imprimés en 3D. Ils ont développé une nouvelle technique permettant d’imprimer en 3D des produits à base de lait à température ambiante, en conservant toutes les qualités nutritionnelles des nutriments, ce qui relève de l’exploit. Pour parvenir à ce résultat, les chercheurs du SUTD ont modifié les caractéristiques de viscosité des « encres » utilisées et ont découvert qu’en modifiant le niveau de concentration de la poudre de lait, on pouvait concevoir et produire des encres de lait imprimables en 3D. Comme le précise le Professeur Lee Cheng Pau, qui dirige ces travaux, « Cette méthode novatrice mais simple d’extrusion à froid ne compromet pas les nutriments sensibles à la chaleur et offre un vaste potentiel pour l’impression en 3D d’aliments esthétiquement agréables et nutritionnellement contrôlés, adaptés aux besoins individuels, particulièrement pour les seniors et les personnes hospitalisées ».
En Suède, pays à la population vieillissante, la municipalité de la ville d’Halmstad travaille à la conception et la production d’aliments imprimés en 3D dans ses maisons de retraite. L’idée est de stimuler l’appétit, souvent défaillant, des personnes âgées en leur proposant une grande variété de plats, esthétiquement attractifs et plus faciles à mâcher et à avaler.
Enfin, il y a quelques semaines, une équipe de chercheurs de l’Université de São Paulo au Brésil, de l’école nationale vétérinaire Oniris à Nantes et de l’INRAE, a développé une nouvelle technique pour transformer de l’amidon de manioc et de blé en gels utilisables comme encre pour imprimer les aliments en 3D. Le processus mis au point consiste à chauffer de manière rigoureusement contrôlée l’amidon de manioc et de blé dans un four. La technique mise au point a l’avantage d’être simple, bon marché et facile à mettre en œuvre à l’échelle industrielle. Elle pourrait permettre de personnaliser les formes, les textures, les saveurs et les couleurs des aliments imprimés en 3D. Par ailleurs, cette technique pourrait également être utilisée pour imprimer des « alicaments », ces composés alimentaires très en vogue, présentant des effets préventifs ou thérapeutiques (réels ou supposés) contre certaines maladies de « société », comme les affections cardio-vasculaires.
Evoquons enfin, pour terminer ce rapide tour d’horizon, des potentialités presque infinies d’utilisation de l’impression 3D dans tous les secteurs d’activités. De récentes recherches du MIT qui montrent que notre attirance et notre appétence vis-à-vis des aliments est fortement liée à leur couleur, leur forme et leur consistance. Ces recherches ont montré que plus la forme ou l'aspect d'un aliment est complexe, plus nous avons l’impression d'avoir davantage de nourriture et plus nous éprouvons une sensation de satiété une fois l'aliment consommé (Voir UCL).
Au cours de ces expériences, les chercheurs ont notamment observé qu’à quantité égale, les personnes testées préféraient manger du bacon sous forme de ficelles torsadées, plutôt que sous la forme classique de petits morceaux. Interrogées sur leur choix, les personnes ont précisé qu’elles avaient l’impression d’être plus rapidement rassasiées en choisissant les formes plus complexes. Ces recherches ouvrent de nouvelles perspectives pour concevoir, en combinaison avec la bio-impression 3D, des repas plus équilibrés et plus diététiques, assurant exactement l'apport calorique nécessaire aux différents publics, notamment dans les établissements accueillant les personnes âgées et en milieu hospitalier.
Ce que nous montrent toutes ces découvertes et avancées scientifiques, c’est que, demain l’impression 3D, combinée à des systèmes robotiques sophistiqués, utilisant massivement toutes les ressources de l’intelligence artificielle et de nouveaux matériaux, sera partout, dans nos usines, mais aussi dans tous les laboratoires médicaux, les hôpitaux, les maisons de retraites, les chantiers de construction, sans oublier nos cuisines et nos ateliers de bricolage. Cet ensemble de technologies extraordinaires permettra de produire à la demande une variété infinie de produits et d’objets, pour un coût financier, mais aussi, et ce point est crucial, énergétique et environnemental bien inférieur à celui d’aujourd’hui.
Cette montée en puissance impressionnante de la fabrication additive nous montre que la recherche doit savoir se structurer autour de projets reposant sur une interdisciplinarité totale et une grande ouverture conceptuelle, car cette technologie associe de manière novatrice biologie, chimie, physique, énergie et information. Je pense ne pas faire d'erreur en affirmant qu’il ne faudra pas dix ans pour que la fabrication additive entre dans nos foyers, sous la forme de machine robotisée compacte, polyvalente et connectée et que cette technologie deviendra la clef de voute de l’économie circulaire, reposant sur le recyclage perpétuel, qui va s’imposer pour nous permettre de refonder notre développement sur des moteurs et principes respectueux de l’homme et de la nature.
René TRÉGOUËT
Sénateur honoraire
Fondateur du Groupe de Prospective du Sénat
e-mail : tregouet@gmail.com
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Avenir |
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Nanotechnologies et Robotique
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Confrontés à un manque de ressources en eau douce sur leur territoire, certains pays comme Israël doivent procéder au dessalement de l’eau de mer à grande échelle. D’autres, à l’image de Singapour, sont obligés d’utiliser cette technique, car ils manquent d’espace pour stocker l’eau. Le procédé de désalinisation le plus couramment utilisé par les industriels est celui de l’osmose inverse. Il consiste à séparer l’eau des sels dissous grâce à une membrane semi-perméable.
Cette technique se révèle par contre coûteuse, surtout en énergie, car elle nécessite d’utiliser une forte pression, supérieure à la pression osmotique, autour de 50 bar. Une équipe internationale, coordonnée par des scientifiques de l’Institut Européen des Membranes (IEM) de Montpellier, a réussi à fabriquer une nouvelle membrane, qualifiée de biomimétique car inspirée du monde vivant, et dont les performances sont supérieures aux membranes actuellement utilisées.
Le procédé utilisé s’inspire directement d’une protéine présente dans le règne animal et végétal : l’aquaporine. Localisée dans les membranes cellulaires, elle possède un pore perméable uniquement aux molécules d’eau. Elle présente une perméabilité élevée puisque, lorsqu’une cellule se trouve déshydratée ou au contraire a besoin d’éliminer de l’eau, l’aquaporine est capable d’assurer le transport de l’eau à très grande vitesse, jusqu’à 109 molécules d’eau par seconde.
Dans le passé, des scientifiques ont tenté d’utiliser cette molécule pour dessaler l’eau de mer, mais les applications sont limitées, car l’aquaporine a tendance à s’agréger et donc à perdre sa fonction lorsqu’elle est soumise à de fortes pressions et à des niveaux de salinités élevées. « Il y a une dizaine d’années, nous avons développé une technologie de rupture et réussi à fabriquer des canaux artificiels d’eau, à l’aide de molécules simples, et qui s’inspirent directement de l’aquaporine », explique Mihail Barboiu, directeur de recherche au CNRS. « Ces canaux moléculaires ont l’avantage d’être capables d’assurer la même fonction que cette protéine, même lorsqu’ils sont soumis à de fortes pressions et en présence d’une eau de mer très salée ».
Depuis 10 ans, les scientifiques ne parvenaient pas à utiliser cette nouvelle technologie pour fabriquer des membranes utilisées par les industriels dans le procédé de dessalement par osmose inverse. Ces derniers utilisent généralement des matrices en polymères, composées de polyamides. Le principal défi dans la construction d’un tel matériau hybride est l’interaction douce et adaptative requise entre les polyamides et les canaux artificiels d’eau.
Ces derniers sont en effet perçus comme un corps étranger par la matrice en polymères, ce qui crée une interface entre les deux supports et donc des défauts. « Dans notre publication, nous démontrons que nous avons réussi à résoudre ce problème en créant une structure unique et hybride qui combine une matrice en polyamide et des canaux artificiels d’eau », révèle le chercheur.
« La membrane conçue ressemble à une superstructure en forme d’éponge. Pour prendre une image, lorsque l’on met des cailloux en travers d’une rivière, l’eau va continuer à couler en passant à côté de ces cailloux. Nous avons créé une sorte de dune de sable qui oblige l’eau à passer à travers les canaux artificiels d’eau ».
Cette membrane biomimétique surpasse les performances des membranes classiques actuellement utilisées avec un flux d’eau pouvant la traverser trois fois supérieur. Jusqu’ici, les tentatives d’augmentation de la perméabilité des membranes s’étaient soldées par une perte de sélectivité.
En clair, l’eau coulait plus rapidement à travers les membranes, mais laissait s’échapper une partie du chlorure de sodium. Ici, cette nouvelle membrane possède une perméabilité très élevée tout en laissant traverser uniquement les molécules d’eau. Les chercheurs ont calculé qu’à débit constant, il va être possible de construire des membranes au diamètre plus petit et d’économiser 12 % de l’énergie nécessaire au dessalement.
Cette innovation va être directement applicable à des procédés industriels puisque les canaux artificiels d’eau s’adaptent aux membranes en polyamides. Des discussions sont en cours avec de grandes entreprises assurant la gestion du service de l’eau. « Grâce à cette technologie, nous allons pouvoir fabriquer des m² de membranes à un coût compétitif », ajoute Mihail Barboiu. « Notre innovation pourra aussi s’adapter à d’autres matrices que celles en polyamides ».
Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash
Techniques de l'Ingénieur
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Matière et Energie
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Une frappe laser détruit un drone en plein vol, un autre et encore un autre… C’était mi-octobre, au centre d’essais de la DGA (Direction générale de l’armement) à Biscarrosse dans les Landes. « Il s’agit de la première fois en France qu’un drone en vol est détruit par un laser », soulignent les deux industriels partenaires : ArianeGroup, le maître d’œuvre industriel des fusées Ariane et sa filiale Cilas, spécialisée dans les lasers militaires.
La manœuvre s’est déroulée sous la surveillance de la DGA et de l’Agence de l’innovation de Défense (AID), hautement intéressées par l’exploitation de cette nouvelle technologie. Les premiers détails de cette opération, réalisée en conditions opérationnelles réelles, ont été rendus publics le 10 novembre, quasiment un mois après les essais.
Selon les industriels, le système laser, baptisé Helma-P, est capable de neutraliser en quelques secondes des cibles en vol situées jusqu’à 1 kilomètre de distance. « Tous les tirs ont permis de détruire systématiquement les drones pouvant évoluer à des vitesses supérieures à 50 km/h et dans des conditions de poursuite de cibles difficiles », précisent-ils. Différents types de drones ont servi de cibles.
Arianegroup et Cilas présentent leur système comme une rupture technologique, "une solution ultime de neutralisation" au profit des forces armées et des forces de sécurité intérieure, complémentaire des autres solutions anti-drones.
Différents scénarios d’usage sont déjà envisagés : sécuriser des grands événements sur le territoire national, protéger des sites sensibles, sécuriser un convoi, mener des opérations militaires… Au-delà de la lutte anti-drone, les armées envisagent également de s’en servir comme une arme à part entière, capable de faire des dégâts dans les infrastructures de l’adversaire. Ce système installé sur trépied, existe en version portable, intégré sur un véhicule. Ce nouveau dispositif doit pouvoir également neutraliser une grande variété de menaces : roquettes, artillerie, mortier…
Des essais supplémentaires sont programmés à Biscarosse, afin de caractériser totalement les performances du système en terme de portée et selon différents scénarios. Les prochaines campagnes de tirs porteront sur des nouveaux types de drones évoluant à plusieurs centaines de mètres d'altitude. Au total, les essais s’étendront sur cinq semaines programmées entre 2020 et 2021.
Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash
L'Usine Nouvelle
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Depuis 2018, le panneau solaire bifacial connaît un véritable engouement. Avec une efficacité accrue offrant un gain de production de 25 à 40 %, et un coût du mégawattheure en nette baisse, la technologie bifaciale pourrait bientôt remplacer la cellule photovoltaïque monofaciale classique.
Les modules solaires bifaciaux présentent de nombreux avantages sur leurs confrères. En premier lieu, l’électricité peut être produite sur les deux faces du module solaire, ce qui accroît la quantité totale d’énergie produite. Pour ce faire, il est essentiel que les panneaux bifaciaux ne soient pas posés sur une toiture, mais fixés sur une structure placée en hauteur, pivotante ou non, afin d’utiliser au maximum l’albédo.
L’albédo mesure la proportion du rayonnement solaire réfléchi par le sol. Les panneaux bifaciaux convertissent ce rayonnement lorsqu’il est capté par leur face arrière. L’albédo varie donc en fonction de la nature de la végétation ou du sol, de la position du soleil, et de la hauteur des modules. Plus un équipement est éloigné du sol, mieux il capte le rayonnement réfléchi. Un pavement réfléchira aussi plus de rayonnement que l’herbe ou que l’asphalte noir.
L’albédo est relativement stable dans des régions comme le Proche-Orient. Par contre, il peut connaître de fortes amplitudes dans les zones nordiques lorsque la neige fond. En hiver, quand le sol enneigé augmente l’albédo et que le rayonnement direct est plus faible, les panneaux bifaciaux offrent le gain de production le plus élevé.
Les études réalisées à ce jour montrent qu’un panneau bifacial offre en moyenne une productivité accrue de 10 % à 20 % par rapport à un panneau monoface classique. Le gain peut même être de 30 à 40 % lorsque le panneau est placé sur un tracker.
Afin d’optimiser le LCOE, et non la production maximale, il est préférable de recourir au tracker à axe horizontal. Les trackers à double axe autorisent des gains de production encore supérieurs, mais ils sont trop coûteux pour être recommandés.
Des chercheurs du Solar Energy Research Institute de Singapour ont établi que les installations bifaciales fixées sur des trackers à axe horizontal permettent de réaliser un gain de production de 35 % et d’obtenir un coût d’énergie actualisé (LCOE) minimal, quel que soit l’endroit de la planète. Des gains jusqu’à 40 % ont été enregistrés lorsque les conditions de mesure sont optimales.
Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash
Révolution Energétique
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La batterie lithium-ion reste depuis des décennies la référence en matière de stockage d'électricité. Des améliorations sont certes en cours, comme l'utilisation de matériaux composites pour les électrodes, de batteries au sodium ou encore de batteries à électrolyte solide ininflammables.
Malgré ces efforts, la batterie reste le point faible des appareils électriques. Elle représente aujourd'hui un tiers du poids et du coût d'un véhicule neuf, et rend un avion électrique long-courrier si lourd qu'il lui est impossible de décoller.
Les scientifiques réfléchissent donc à un renversement complet de paradigme : plutôt que de concevoir une voiture autour de la batterie, l'idée est de la faire disparaître entièrement en la fondant dans la carrosserie. « Il n'y a pas de pile intégrée au véhicule. Le matériau lui-même est le dispositif de stockage de l'énergie », résume Emile Greenhalgh, spécialiste des matériaux à l'Imperial College de Londres.
Dans les batteries conventionnelles, les différents éléments (anode, cathode, électrolyte et séparateur) sont empilés ou enroulés les uns autour des autres pour prendre le moins de place possible. Dans une batterie dite structurelle, l'électricité est stockée directement dans les fines couches de matériaux composites composant le châssis de la voiture, comme la fibre de carbone, qui joue à la fois le rôle d'anode et de cathode. Une très fine feuille de verre tissé sépare les deux électrodes, et ces couches sont suspendues dans un électrolyte. « L'ensemble n'a que quelques millionièmes de mètre d'épaisseur et peut être découpé à la forme souhaitée », est-il ajouté. Cette approche offre un gain de performance et de sécurité considérable, car l'on supprime les cellules inflammables susceptibles d'exploser.
Ce type de batterie structurelle n'est pas tout à fait nouveau. En 2013, Volvo et l'Imperial College de Londres avaient déjà développé des panneaux en fibre de carbone permettant de stocker l'électricité sous forme électrostatique dans la carrosserie. La batterie n'était alors pas suffisante pour alimenter la propulsion de la voiture, mais fournissait un apport électrique complémentaire pour l'air conditionné, l'autoradio ou les phares.
Outre leur plus faible capacité, ces supercondensateurs souffrent d'autres handicaps. La fibre de carbone n'est pas aussi résistante aux chocs et aux déformations que l'acier, et les transferts d'ions à l'intérieur du matériau peuvent modifier ses propriétés. De plus, le coût de ces panneaux avec électricité intégrée serait sans nul doute bien plus élevé que les alliages habituels.
La batterie invisible n'est donc certainement pas pour demain. Elon Musk a cependant déjà confirmé que la prochaine Tesla Model Y, produite à Berlin l'année prochaine, intégrera une batterie structurelle où les soubassements avant et arrière seront directement reliés par la batterie intégrée dans le châssis.
Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash
Korii
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Des scientifiques de l'Institut de chimie moléculaire et des matériaux - Institut Charles Gerhardt Montpellier (CNRS/Université de Montpellier/ENSCM) et d'un Institut de Recherche Coréen ont élaboré un nouveau matériau hybride nanoporeux pour des systèmes de réfrigération solaire. Ce matériau présente à la fois des performances en réfrigération supérieures à celles des adsorbants commerciaux actuels, mais également des performances uniques en terme de production de chaleur, ce qui le rend aussi très attractif pour son intégration dans de futures pompes à chaleur.
Les systèmes solaires thermiques fonctionnant sur le principe d'adsorption d'eau intéressent particulièrement les industriels de la réfrigération car ils permettent de s'affranchir des réfrigérants polluants (chlorofluorocarbones par exemple) actuellement utilisés dans les systèmes frigorifiques à compression. Ces réfrigérateurs solaires opèrent selon un cycle thermique d'adsorption et de désorption d'eau par un matériau adsorbant capable de fixer l'eau dans ses pores et la libérer sous l'effet de la température. En captant le rayonnement solaire pour désorber l'eau, ils absorbent la chaleur associée et maintiennent ainsi le froid dans une enceinte.
Ce solide hybride poreux cristallisé conçu par simulations numériques avant d'être synthétisé puis testé en laboratoire fait partie de la famille des Metal-Organic-Framework (MOFs), composés formés par l'association d'un oxyde de métal et d'un ligand organique. Ce nouveau MOF qui porte le nom de KMF-1 (KMF pour KRICT-CNRS Montpellier Framework) est constitué de chaînes d'oxyde d'aluminium connectées par des cycles aromatiques formant des canaux microporeux capable d'adsorber une quantité importante d'eau et de la désorber facilement à une température inférieure à 70°C accessible sous rayonnement solaire.
KMF-1 présente des performances en réfrigération supérieures à celles des meilleurs adsorbants commerciaux actuels, avec notamment une capacité exceptionnelle en terme de chaleur stockée, combinée à une très bonne stabilité chimique et une voie de synthèse impliquant des solvants verts. Ce matériau présente également des performances uniques en terme de production de chaleur, qui fait de lui un candidat de premier choix pour son utilisation dans des pompes-à-chaleur.
Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash
Nature
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Espace et Cosmologie
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Des chercheurs du Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf de Dresde (Allemagne) ont réussi à recréer les conditions régnantes 2 à 3 minutes après le Big bang, et confirmé un phénomène jamais observé directement jusque-là. Nous connaissons tous le Big bang, cette naissance "explosive" de l'Univers - avec son espace-temps et sa matière-énergie - voici 13,8 milliards d'années, à partir d'une fluctuation quantique du vide. Puis son expansion et refroidissement progressifs...
Le modèle est encore considéré comme une hypothèse et contient un grand nombre d'inconnues, voire de contradictions avec les observations, mais il est majoritairement accepté par les cosmologistes - une minorité explorant des hypothèses alternatives comme le Big bounce (le Grand rebond) sans Big bang.
Or une équipe internationale de chercheurs vient de recréer en laboratoire les conditions physiques qui régnaient entre 2 et 3 minutes après l'événement, afin de clarifier la valeur de paramètres ignorés et de tester la cohérence du modèle. Résultat : on connaît un peu mieux les processus à l'origine de notre Univers actuel.
L'objet de l'étude est le deutérium, un atome atypique mais relativement stable créé exclusivement dans ce court laps de temps, comme l'hydrogène et l'hélium, puis détruit ensuite... mais dont il reste des traces aujourd'hui : il y a 1 atome de deutérium pour 50 000 atomes d'hydrogène - soit 32,4 g/m3 dans l'eau de mer, et quelques grammes dans nos corps.
De fait, 10 secondes après le Big bang, l'Univers, extrêmement chaud et dense mais déjà en phase d'expansion et refroidissement, contenait une soupe de protons (88 %) et neutrons (12 %) : c'est le début de la phase de nucléosynthèse primordiale.
Dans cette soupe chaude et dense, les rencontres entre particules étaient intenses : des protons fusionnaient entre eux ou avec des neutrons pour former principalement les premiers éléments du tableau périodique : l'hydrogène (1 proton), l'hélium (2 protons, et 1 ou 2 neutrons), le lithium (3 protons et 3 ou 4 neutrons)... et du deutérium : 1 proton et 1 neutron.
Mais voilà, si les grands gagnants de cette synthèse de noyaux atomiques ont été l'hydrogène, l'hélium (et le lithium), c'est que le deutérium, moins stable que les autres, s'est vite recombiné avec des protons pour former davantage d'hélium et de lithium, ne laissant de son éphémère existence que des traces.
Puis, à cause du refroidissement et de l'expansion, l'énergie pour fusionner et la fréquence des rencontres se sont raréfiées, figeant ces processus... avant que les étoiles ne reprennent l'œuvre de création de noyaux plus lourds plusieurs millions d'années plus tard. Ce processus précoce fait partie de la narration du modèle du Big bang : on y déduit le taux de création et destruction de deutérium sur la base exclusivement des valeurs de la densité et de la température de l'Univers à cette époque - et des propriétés physiques du deutérium.
Également, ce taux de création/destruction du deutérium estimé par le modèle du Big bang a été calculé pour être cohérent avec la suite de l'évolution de l'Univers. On comprend que cela manque de robustesse. Jamais jusqu'ici on n'avait pu confirmer expérimentalement le déroulement imaginé dans le cadre du modèle - lequel se base sur de nombreuses hypothèses.
Les chercheurs ont donc mis du deutérium dans les conditions du "Big bang + 3 minutes". Ils l'ont fait dans un accélérateur de particules, le Laboratory for Underground Nuclear Astrophysics (LUNA) du Laboratoire national du Gran Sasso en Italie, enfoui à 1400 mètres sous la cime d'une montagne afin d'éviter les interférences avec des particules et rayonnements cosmiques pouvant fausser les mesures.
Ils ont alors bombardé un gaz de deutérium avec 100 milliards de protons par seconde et capté leur taux de fusion (une poignée par jour) grâce à la mesure des rayons X et gamma dégagés par la réaction, grossièrement : Deutérium + proton = Hélium-3 + photons (rayons). Résultat : le taux de fusion du deutérium avec des protons, conduisant à la création d'hélium et lithium, a coïncidé avec l'estimation du modèle du Big bang et de la mesure du rayonnement de fond.
Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash
Nature
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Santé, Médecine et Sciences du Vivant
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Selon une étude réalisée par des chercheurs de l'Ecole de Médecine d'Harvard (Massachusetts), une activité physique intense de douze minutes serait suffisante pour modifier de façon significative les biomarqueurs métaboliques dans notre sang.
Les métabolites, produits formés dans l'organisme au cours d'un processus métabolique, peuvent agir comme des indicateurs de la santé cardiovasculaire et du métabolisme d'une personne.
D'après Gregory Lewis, spécialiste en insuffisance cardiaque et en transplantation cardiaque au Massachusetts General Hospital, «nous savons déjà beaucoup de choses sur les effets de l'exercice physique sur les systèmes cardiaques, vasculaires et inflammatoires du corps humain. Notre étude fournit néanmoins un aperçu plus complet de l'impact qu'a le sport sur notre métabolisme ».
L'expert explique avoir été particulièrement frappé par les effets que peuvent avoir des courtes séances de sport sur les niveaux de métabolites circulant dans le sang, et qui régissent des fonctions clés de notre organisme, telles que la résistance à l'insuline, le stress oxydatif, la réactivité vasculaire, l'inflammation et la longévité.
Afin de mieux comprendre comment une séance d'exercices intensive influence l'ensemble des métabolites du corps humain, l'équipe de recherche a mesuré les niveaux de 588 différents métabolites circulants chez 411 volontaires. Les mesures ont été prises avant et immédiatement à la suite d'une séance de sport d'environ douze minutes.
Après avoir analysé les différentes données, les scientifiques ont finalement découvert que des changements significatifs pouvaient être observés dans plus de 80 % des métabolites circulants. Parmi ces variations, certaines étaient particulièrement favorables. Par exemple, le métabolite glutamate, associé à des maladies cardiaques, au diabète et à une plus courte durée de vie, aurait diminué de 29 % en moyenne après la séance de sport.
L'étude indique des variations selon le sexe et l'indice de masse corporelle des volontaires. Des signes d'obésité pourraient notamment limiter certains avantages d'une pratique sportive intensive.
Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash
Circulation
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Une étude de l’Inserm et du CHU de Dijon s’appuyant sur les données nationales françaises de près de 130 000 patients hospitalisés pour Covid-19 ou pour grippe saisonnière montre que le taux de mortalité parmi les patients hospitalisés pour Covid est trois fois plus élevé que celui de la grippe saisonnière.
Cette étude s’appuie sur les données issues de la base de données administratives nationale française (Programme de Médicalisation des Systèmes d’Information, PMSI) qui contient des informations sur tous les patients admis dans les hôpitaux publics ou privés en France, et qui détaille notamment les raisons de leur admission et les soins qu’ils ont reçus pendant leur séjour. Les chercheurs ont comparé les admissions à l’hôpital pour Covid-19 au printemps 2020 (entre le 1er mars et le 30 avril 2020) avec les admissions à l’hôpital pour la grippe saisonnière entre le 1er décembre 2018 et le 28 février 2019.
Cette étude montre un taux de mortalité parmi les patients hospitalisés avec Covid-19 trois fois plus élevé que celui de la grippe saisonnière. 15 104 décès du Covid-19 sur 89 530 hospitalisations [16,9 %] contre 2640 décès sur 45 819 hospitalisations pour la grippe [5,8 %]. Un plus grand nombre de patients atteints de Covid-19 ont dû être hospitalisés en soins intensifs avec un séjour moyen presque deux fois plus long (15 jours contre 8 jours).
Autre enseignement, moins d’enfants de moins de 18 ans ont été hospitalisés pour Covid-19 par rapport à la grippe saisonnière mais une plus grande proportion de ceux âgés de moins de 5 ans ont dû être hospitalisés pour COVID-19 (14/ 613 personnes vs 65/ 6973 pour la grippe). Le taux de létalité chez les enfants de moins de 5 ans était similaire pour les deux groupes et était très faible (inférieur à 0,5 %).
Au final, près de deux fois plus de personnes ont été hospitalisées pour Covid-19 au plus fort de la pandémie par rapport aux hospitalisations au plus fort de la saison grippale 2018/2019. En outre, une plus grande proportion de patients Covid-19 ont souffert d’une maladie grave nécessitant des soins intensifs que ceux atteints de la grippe. Si on regarde le nombre d’admis aux soins intensifs : chez les patients Covid-19, 14 585 sur 89 530 ont été admis en soins intensifs [16,3 %] alors que pour la grippe, 4926 patients sur 45 819 y ont été admis [10,8 %].
Plus d’un patient sur quatre souffrant de Covid-19 a souffert d’une insuffisance respiratoire aiguë, contre moins d’un patient sur cinq souffrant de la grippe. Conformément aux rapports précédents, les conditions médicales sous-jacentes les plus courantes parmi les patients admis avec Covid-19 étaient l’hypertension 33,1 %, le surpoids ou l’obésité : 11,3 % et le diabète : 19,0 %.
Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash
Inserm
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Une équipe américaine a réussi à créer des "électrodes vivantes" qui ont permis de connecter des cerveaux de rats à des ordinateurs. Cette avancée médicale pourrait permettre de mieux traiter certaines pathologies, comme la maladie de Parkinson.
Les électrodes implantées dans le cerveau sont largement utilisées depuis les années 1950 pour le traitement de certaines maladies, comme la maladie de Parkinson ou la paralysie. Inconvénient de ces électrodes classiques : elles peuvent provoquer une réponse immunitaire de l'organisme, due à l'introduction d'un objet étranger dans le cerveau. Cette réaction immunitaire entraîne des lésions, des sortes de cicatrices, qui empêchent l'électrode de bien fonctionner. Les électrodes ont également un effet sur les neurones autour de la zone d'implantation, ce qui peut entraîner des effets secondaires indésirables.
Pour remédier à ces problèmes, une équipe américaine de l'Université de Pennsylvanie a mis au point des "électrodes vivantes", constituées de cellules nerveuses génétiquement modifiées, dans le but de relier les cerveaux aux ordinateurs d'une façon plus durable et sûre. Pour cela, les chercheurs ont donc modifié le génome de cellules nerveuses pour qu'elles répondent aux signaux lumineux.
Cette approche, appelée optogénétique, a été développée il y a déjà plusieurs dizaines d'années. La méthode est basée sur une protéine, la channelrhodospine, qui a la propriété d'être activée par la lumière bleue. Les cellules neuronales qui expriment cette protéine peuvent être activées par de la lumière bleue grâce à une fibre optique. « La puissance de cette approche est basée sur une précision spatiale mais aussi temporelle du contrôle des neurones. Précision spatiale puisqu’il est possible, par génie génétique, de cibler une population neuronale spécifique dans une région cérébrale bien définie de façon à ce que la channelrhodopsine ne soit produite que par les neurones que l’on souhaite activer », explique le CNRS.
Une équipe américaine de l'Université de Pennsylvanie a mis au point des "électrodes vivantes", constituées de cellules nerveuses génétiquement modifiées, dans le but de relier les cerveaux aux ordinateurs d'une façon plus durable et sûre. Pour cela, les chercheurs ont donc modifié le génome de cellules nerveuses pour qu'elles répondent aux signaux lumineux.
Pour mener cette expérience, les chercheurs ont eu besoin d'un grand nombre de cellules. Pas moins de 10.000, modifiées, ont été placées au sommet d'un cylindre de gel soluble, qui fait la taille d'environ deux fois le diamètre d'un cheveu humain. Les axones des neurones (la fibre nerveuse qui transporte le signal électrique) se développent alors le long du cylindre jusqu'à en sortir hors de l'extrémité.
Quand les cylindres ont atteint 1,5 millimètre de long, ils sont alors implantés dans le cortex visuel de rats, c'est-à-dire l'aire responsable de la vision dans le cerveau des rongeurs. L'étude montre que parmi les neurones modifiés contenus dans le tube, beaucoup ont survécu et leurs axones se sont développés dans le cortex de rat. Ils ont même établi des connexions avec les cellules du cortex du rat.
Comme l'explique Kacy Cullen de l'Université de Pennsylvanie, « Lorsque nos neurones implantés sont activés, la partie la plus profonde du cerveau à laquelle ils sont connectés devient alors activée par un mécanisme synaptique naturel ». Il explique que pour traiter des patients, il pourrait se servir de cellules souches afin d'éviter tout rejet immunitaire. Ce type d'avancée représente un espoir dans le traitement de l'épilepsie. Cette maladie est engendrée par des décharges anormales au sein de réseaux de neurones. L'espoir de ces chercheurs est, qu'à terme, il soit possible d'utiliser ces électrodes "vivantes" pour renforcer les connexions souhaitables du cerveau, ou supprimer celles qui ne sont pas désirées, ce qui ouvrirait un vaste champ thérapeutique dans le traitement de maladies comme Parkinson, Alzheimer ou l'épilepsie.
Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash
New Scientist
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Des chercheurs de la Jinan University (Chine) proposent, lorsque rétablir la circulation sanguine et assurer la neuroprotection en urgence n’est pas possible, de régénérer de nouveaux neurones fonctionnels pour restaurer les fonctions cérébrales. Ces travaux, présentés dans la revue Frontiers in Cell and Developmental Biology, marquent une nouvelle étape dans la prise en charge de l'une des principales causes de décès et d'invalidité grave à long terme.
L’équipe de recherche dirigée par le Professeur Gong Chen de l'Université de Jinan (Guangzhou) apporte la preuve d’une régénération neurale in vivo réussie sur des primates non humains à partir de cellules gliales internes du cerveau. Cette régénération contribue à la réparation du cerveau post-AVC. « Le traitement actuel de l'AVC ischémique vise principalement à rétablir la circulation sanguine au cours d’une fenêtre temporelle étroite de quelques heures seulement. Cependant, de nombreux patients victimes d'AVC n’ont pas le temps de se rendre à l'hôpital ce qui entraîne une mort neuronale massive et la perte de fonctions cérébrales majeures ».
Pour cette équipe de neurologues chinois, c’est la clé pour restaurer les fonctions cérébrales. L’auteur principal, Long-Jiao Ge, chercheur doctorante à l’Académie chinoise des sciences et ses collègues ont déjà publié une série de travaux démontrant que la surexpression d'un seul facteur de transcription neuronal NeuroD1 peut convertir directement les cellules gliales en neurones dans le cerveau de souris. Cette fois, cette équipe chinoise a entrepris de tester la conversion glie-neurone in vivo chez les primates non humains.
Les chercheurs ont utilisé la protéine GFA pour contrôler l'expression du facteur de transcription neuronal NeuroD1. Ils ont pu montrer que les astrocytes réactifs causés par un AVC ischémique dans le cerveau de singe peuvent être efficacement convertis en neurones.
Ces travaux montrent que la conversion astrocyte-neurone in vivo ne permet pas seulement de régénérer de nouveaux neurones, mais protège également les neurones blessés des dommages, empêchant de nouvelles pertes neuronales. Ces effets à la fois de neurorégénération et de neuroprotection pourraient changer la donne pour la réparation du cerveau. « L'étude ouvre ainsi l’espoir d’une thérapie génique neurorégénérative pour réparer les cerveaux endommagés des millions de patients souffrant d’AVC et d’autres troubles neurologiques », concluent les auteurs.
Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash
Frontiers in Cell
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Les cellules immunitaires sont chargées de défendre l'organisme de multiples agressions, en repérant et en éliminant virus, bactéries et cellules malignes. Leur action est connue depuis longtemps par les scientifiques, mais le processus qui leur permet d’identifier les molécules dangereuses, et de décider d’une action contre elles, demeure mystérieux. Des chercheurs de la Pritzker School of Molecular Engineering de l’Université de Chicago ont réussi à élucider en partie ce phénomène.
Toutes les cellules immunitaires du corps sont dotées de récepteurs : ils leur permettent de reconnaître les molécules associées à des agents pathogènes, comme les virus ou les bactéries. Ces molécules leur fournissent des données, qui leur permettent de décider s’il est nécessaire de les combattre. Dans cette étude, les chercheurs ont étudié l’effet précis des molécules sur le système immunitaire. Pour ce faire, ils ont utilisé des adjuvants : des molécules ajoutées à un produit, comme un vaccin, qui permettent de contrôler la réponse immunitaire en ciblant des récepteurs sur les cellules.
Dans des boîtes de Petri, les scientifiques ont étudié la réaction des cellules immunitaires, stimulées par des adjuvants, face aux molécules des agents pathogènes. Ils ont constaté que les effets de la molécule administrée seule n’étaient pas les mêmes lorsqu’elle était combinée à une autre. En revanche, analyser l’action d’une molécule ou de deux permettait de prédire les conséquences d’un trio moléculaire sur les cellules immunitaires. Les chercheurs ont pu ainsi créer un modèle pour prédire les réactions immunitaire.
La deuxième étape de la recherche a permis d’améliorer l’efficacité d’un traitement d’immunothérapie contre le cancer chez la souris. Les chercheurs l’avaient modifié en y ajoutant un mélange d’adjuvants. La croissance des tumeurs a été divisée par 5 jusqu’à 10 chez les souris traitées, en comparaison aux souris n’ayant pas reçu le traitement. A terme, cet outil de prédiction de la réponse immunitaire pourrait s'avérer précieux pour la mise au point de vaccins encore plus sûrs et efficaces.
Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash
Cell
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Lorsque des cellules cancéreuses se détachent d’une tumeur et circulent dans l’organisme, la plupart d’entre elles sont détruites. Toutefois, il arrive que certaines survivent et s’implantent dans d’autres régions de l’organisme, formant alors des métastases. Souvent, les premières métastases apparaissent dans des ganglions lymphatiques proches de la tumeur avant d’essaimer plus loin via la circulation sanguine.
Si les oncologues connaissaient ce phénomène depuis plusieurs années, ils ne comprenaient pas la raison pour laquelle les ganglions lymphatiques facilitent l’implantation des métastases. Mais Jessalyn Ubellacker, du Centre médical du Sud-Ouest de l’Université du Texas, à Dallas, et ses collègues viennent d’apporter une réponse : le passage par les ganglions lymphatiques protège les cellules cancéreuses.
Le corps compte plusieurs centaines de ganglions, répartis le long des vaisseaux du système lymphatique. Ce système régule le niveau d’hydratation des tissus et évacue certains déchets cellulaires en drainant en permanence le liquide dans lequel baignent les cellules – la lymphe – vers divers organes, dont les ganglions lymphatiques. Ces organes de quelques centimètres sont à la fois des filtres mécaniques et des barrières immunitaires. C’est en effet l’endroit où les cellules immunitaires sont activées en y rencontrant des antigènes. Tout porte donc à penser qu’ils constituent un barrage contre les cellules cancéreuses. Pourquoi, alors, favorisent-ils les métastases ?
Pour le savoir, Jessalyn Ubellacker et ses collègues ont comparé ce qui survient à des cellules cancéreuses issues de mélanomes humains quand on les injecte à des souris, soit via des ganglions lymphatiques, soit directement dans le sang. Ils ont ainsi montré que les cellules injectées dans la lymphe subissaient un stress oxydatif moins fort que celles injectées dans le sang et qu’elles produisaient plus de métastases. Or le stress oxydatif est connu pour induire différents types de mort cellulaire. L’un de ces mécanismes était-il moins efficace dans les ganglions lymphatiques ?
Le sang étant riche en fer, les chercheurs se sont intéressés en particulier à la ferroptose, un mécanisme de mort cellulaire découvert il y a seulement quelques années et qui fait intervenir du fer. De fait, en traitant les cellules cancéreuses avec un inhibiteur de la ferroptose avant de les injecter dans le sang de souris, ils ont observé que celles-ci développaient plus de métastases qu’en l’absence d’inhibiteur, signe qu’en temps normal, la ferroptose détruit bien les cellules cancéreuses qui circulent dans le sang.
En revanche, les souris qui avaient reçu les cellules cancéreuses via les ganglions lymphatiques ont produit des quantités similaires de métastases avec ou sans inhibiteur, signe que les cellules cancéreuses n’ont pas subi de ferroptose, même une fois arrivées dans la circulation sanguine.
La ferroptose agit en oxydant les lipides qui constituent la membrane des cellules. Mais la réaction n’est possible que si ces lipides sont insaturés (ils doivent contenir des liaisons doubles carbone-carbone, qui peuvent être oxydées), et plus les lipides sont insaturés, plus l’oxydation est grande.
L’équipe a donc examiné les lipides présents dans l’environnement des cellules cancéreuses et lesquels intervenaient dans leur métabolisme. Résultat : dans la lymphe, les dérivés de l’acide oléique, un acide gras mono-insaturé (donc peu insaturé), étaient plus abondants que dans le sang, et les cellules cancéreuses issues de la lymphe portaient près de 9 fois plus d’acides oléiques que celles issues du sang. Et ces cellules cancéreuses survivaient mieux quand elles avaient baigné dans de l’acide oléique avant d’être injectées dans le sang des souris, par rapport à celles non traitées.
La lymphe contenant par ailleurs 100 fois moins de fer que le sang, l’équipe en a conclu que son environnement riche en acide oléique et pauvre en fer protège les cellules cancéreuses de la ferroptose, tandis que l’environnement du sang, riche en fer, la favorise. Pourquoi la lymphe est-elle enrichie en acide oléique ? D’autres lipides interviennent-ils dans la protection des cellules cancéreuses ? Ce mécanisme est-il propre au mélanome ou est-il plus général ? Autant de questions auxquelles il s’agit à présent de répondre.
Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash
Pour La Science
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On sait que parmi les nombreux facteurs biologiques liés au vieillissement, on trouve l'inexorable raccourcissement des télomères, des structures qui « coiffent » les extrémités des chromosomes. Des chercheurs israéliens affirment avoir réussi à inverser en partie ce processus du vieillissement et à allonger des télomères.
Les chercheurs ont placé les participants dans une chambre à oxygène hyperbare pour cinq séances de 90 minutes par semaine, durant trois mois. Résultat : certains des télomères de leurs cellules ont été allongés jusqu’à 20 %. C’est une affirmation déroutante — un processus d’inversion que beaucoup d’autres chercheurs ont tenté par le passé, en vain. Cependant, il faut considérer que l’étude concerne un petit échantillon d’individus, et que les résultats doivent encore être reproduits par d’autres équipes avant d’être validés.
Néanmoins, le fait que l’oxygénothérapie hyperbare semble affecter la longueur des télomères est une découverte qui mérite amplement d’être étudiée davantage. Le chercheur principal, Shair Efrati, un médecin de la faculté de médecine et de l’école Sagol de neurosciences de l’Université de Tel-Aviv, a expliqué comment leur est venue l’inspiration pour cette expérience.
« Après que l’expérience des jumeaux réalisée par la NASA, où l’un des jumeaux a été envoyé dans l’espace et l’autre est resté sur Terre, a démontré une différence significative dans la longueur de leurs télomères, nous avons réalisé que les changements dans l’environnement extérieur peuvent affecter les changements cellulaires centraux qui se produisent au cours du vieillissement », a déclaré Efrati.
Les télomères répètent des morceaux de code génétique qui agissent comme l’équivalent en ADN du morceau de plastique ou en métal qui recouvre le bout d’un lacet de chaussure. Ils se copient avec le reste des chromosomes chaque fois qu’une cellule se divise (mitose).
Pourtant, à chaque réplication, de minuscules fragments de code provenant de la toute dernière partie de la séquence ne parviennent pas à former la nouvelle copie, laissant le chromosome fraîchement copié un peu plus court que son prédécesseur. « Comme le sait toute personne ayant perdu le ‘capuchon’ de son lacet, il ne faut pas longtemps pour que le lacet perde son intégrité. De même, des télomères plus courts placent des séquences plus loin dans le chromosome, ce qui augmente le risque de mutations dangereuses », explique Efrati.
Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash
Aging
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Un nouveau traitement combinant à la fois un médicament pour abaisser la tension artérielle et le cholestérol a été présenté lors de la conférence virtuelle des Sessions scientifiques de l’American Heart Association.
Cette polypilule aurait, lorsqu’elle est associée à l’aspirine, des effets cliniques fondés sur les maladies cardiovasculaires. Intitulé Polycap (TIPS)-3, ce nouvel essai international randomisé a porté sur 5 700 patients à risque de développer un trouble cardiaque. 47 % des volontaires étaient des hommes, et l’âge moyen était de 64 ans.
L’objectif de l’essai était d’évaluer les effets de la polypilule sur les événements liés aux maladies cardiovasculaires - tels que la crise cardiaque, l'accident vasculaire cérébral et le décès d'origine cardiovasculaire - lorsqu'elle est administrée seule ou avec de l'aspirine, chez des patients considérés comme présentant un risque intermédiaire de maladie cardiovasculaire. Les chercheurs ont également examiné les effets de l'aspirine seule.
Les participants à l’essai ont été assignés de manière aléatoire à différentes interventions : un premier groupe prenant 75 mg d'aspirine par jour, un deuxième une pilule polyvalente combinant un médicament pour la tension artérielle et le cholestérol par jour, un troisième une pilule polyvalente et 75 mg d'aspirine par jour et enfin un quatrième prenant de la vitamine D à raison de 5 000 UI par jour. Chaque intervention comprenait un groupe témoin qui a reçu un placebo correspondant. Les médicaments contenus dans la polypilule étaient l'aténolol 100 mg, le ramipril 10 mg, l'hydrochlorothiazide 25 mg et la simvastatine 40 mg.
Les participants ont été suivis pendant près de cinq ans et ont signalé tout événement cardiaque comme une crise cardiaque non fatale, un accident vasculaire cérébral non fatal, une insuffisance cardiaque, un arrêt cardiaque réanimé ou un décès d'origine cardiovasculaire.
Les résultats ont montré que la polypilule seule avait réduit de 21 % le risque de maladies cardiovasculaires, tandis que l’aspirine seule avait réduit de 14 % les décès d'origine cardiovasculaire, les crises cardiaques ou les accidents vasculaires cérébraux. Lorsqu’ils ont été combinés, la pilule et l'aspirine ont réduit les maladies cardiovasculaires de 31 %.
« L'aspirine devrait être prescrite avec une polypilule en prévention primaire pour les patients présentant un risque intermédiaire de maladie cardiaque », souligne le Docteur Salim Yusuf, co-auteur de l'étude et professeur de médecine à la faculté de médecine de l'Université McMaster à Toronto (Canada). « Les résultats de notre étude fournissent des données importantes concernant le rôle de la polypilule dans la prévention du développement des maladies cardiaques ».
Selon lui, « l'utilisation d'une polypilule en plus de l'aspirine peut éviter 3 à 5 millions de décès cardiovasculaires dans le monde. Les futures polypilules, avec des statines plus récentes, pourraient réduire le cholestérol LDL et la pression artérielle dans une plus large mesure et pourraient réduire le risque de maladie cardiovasculaire de plus de 50 % ».
Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash
NEJM
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Des chercheurs du Wake Forest Baptist Medical Center, aux États-Unis, ont montré qu’une modification de notre régime alimentaire agissait de manière puissante sur l'état de notre humeur et pouvait réduire l’anxiété. Dans un essai réalisé sur des animaux, ils constatent les bienfaits du régime méditerranéen sur le bien-être psychologique. Cette alimentation est basée sur une consommation importante de fruits et légumes, de céréales complètes, de poisson, et des quantités réduites de viande et de produits laitiers.
« C’est vraiment difficile de réduire ou de contrôler les facteurs de stress dans nos vies », constate Carol A. Shively, autrice principale de cette nouvelle étude. Pour être moins stressé, il faut donc agir sur d’autres éléments qui ont un impact sur notre niveau d’anxiété. Pour ce faire, la chercheuse a mené une recherche sur l’alimentation. Des travaux précédents avaient déjà montré que manger beaucoup de fruits et légumes est associé à un niveau réduit de stress ressenti.
Dans cette nouvelle étude, Carol A. Shively a testé les liens entre alimentation et anxiété sur des macaques. 38 animaux ont été utilisés pour cette recherche. Les chercheurs les ont nourris avec un équivalent du régime occidental ou du régime méditerranéen : le premier comprenait des protéines et des matières grasses d’origine animale, le second était principalement issu de produits végétaux.
Les animaux ont été soumis à des situations génératrices d’un stress aigu ou chronique. Pendant ce temps, les scientifiques ont étudié les changements dans leur système nerveux sympathique et parasympathique. Leurs rôles sont opposés : le système nerveux sympathique s’accélère en cas de stress, alors que le système nerveux parasympathique ralentit le fonctionnement de l’organisme.
Pour être en bonne santé, l'activité doit être répartie entre eux deux de manière équilibrée. Les chercheurs ont aussi évalué la production de cortisol dans les glandes surrénales, cette hormone, associée au stress, devient néfaste lorsqu’elle est produite sur une longue durée.
Les animaux nourris sur le modèle du régime méditerranéen étaient plus résilients face au stress. L’activité de leur système nerveux sympathique était plus faible, en comparaison à celle du parasympathique. « En comparaison, le régime occidental a augmenté la réponse sympathique face au stress », explique Carol A. Shively, « c’est comme avoir un bouton d’alerte actif en permanence, ça n’est pas sain ». Avec son équipe, elle a également constaté que le régime méditerranéen permet de ralentir le vieillissement du système nerveux sympathique. Pour elle, ce type d’alimentation est une manière simple et économique de réduire les effets négatifs du stress pour la santé, notamment dans le domaine des maladies cardiovasculaires.
Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash
Eurekalert
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