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Edition du 06 Janvier 2023
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Edito
La chronobiologie devient enfin une dimension essentielle de la médecine
Il y a presque trois siècles, le grand savant Jean-Jacques d’Ortous de Mairan (1678-1771), esprit universel et éclectique, dans la pure tradition des Lumières, fut le premier à observer et à découvrir de manière rigoureuse, en étudiant une variété de mimosa, l’existence d’un rythme biologique correspondant à un cycle de 24h. Il émit alors l’hypothèse que cette régulation était le produit d’une horloge interne qui permettait aux organismes vivants de se caler sur l’alternance des jours et des nuits. Il faudra pourtant attendre 1985, et les travaux de Jeffrey Hall et Michael Rosbash (Brandeis University de Boston), et de Michael Young (Rockefeller University de New York), sur la mouche drosophile, pour élucider les mécanismes biologiques complexes régissant l’horloge biologique, calée sur ce rythme nycthéméral, dans la cellule vivante. Ces chercheurs découvrirent qu’un gène, appelé "period", contrôlait la production d’une protéine, appelée PER, qui s’accumulait pendant la nuit, et était dégradée pendant la journée et donc que sa concentration oscillait dans l’organisme avec un rythme de 24h. Depuis cette découverte fondamentale, qui a valu le Nobel de Médecine à ses auteurs, l’horloge biologique n’a cessé de révéler son influence majeure sur le bon fonctionnement de tous les organismes vivants, et sur le métabolisme et la santé des êtres humains.
Chez l’humain, l’horloge biologique a été localisée dans l’hypothalamus. Elle regroupe environ 10 000 neurones, dont l’activité électrique oscille sur environ 24 heures. Cette activité électrique est contrôlée par l’expression cyclique d’une quinzaine de gènes "horloge". Cette horloge interne possède son propre rythme : plusieurs expériences menées sur des volontaires plongés dans l’obscurité pendant plusieurs jours, sans repère de temps, ont permis de montrer que le cycle imposé par l’horloge interne oscille spontanément entre 23 h 30 et 24 h 30, selon les individus. L’horloge interne est donc resynchronisée en permanence sur un cycle de 24 heures par des facteurs extérieurs, dont le plus influent est la lumière.
Notre horloge biologique commande, entre autre, la production cyclique de nombreuses hormones indispensables au bon fonctionnement de notre organisme et de notre métabolisme. La plus connue d’entre elles est la mélatonine, ou "hormone du sommeil". La sécrétion de la mélatonine est calée sur le cycle jour-nuit : elle commence en début de soirée, lorsque la lumière diminue en intensité, et atteint son pic de sécrétion au milieu de la nuit, entre 3 et 4 h du matin ; elle décroît ensuite jusqu’à l’aube. Lorsque la lumière réapparaît, le matin, la production de la mélatonine s’arrête et une autre hormone, le cortisol, prend le relais. Cette "hormone du stress" prépare le corps à l’augmentation de la demande énergétique, nécessaire à son "démarrage". La production du cortisol n’est possible qu’à condition que celle de la mélatonine ait cessé, afin d’assurer une bonne synchronisation de la production de cortisol avec la lumière du jour.
L’horloge biologique commande également la production d’autres hormones moins connues, mais importantes, comme la ghréline, qui stimule l’appétit (Vers 8 h, 13 h et 18 h), la leptine, antagoniste de la ghréline (Vers 16 h et 19 h), qui favorise l’arrêt de prise de nourriture, l’adiponectine, qui permet la régulation du métabolisme des glucides et l’insuline, qui favorise le stockage des aliments énergétiques, et dont la production augmente durant l’après-midi, alors que l’adiponectine commence à redescendre. Pour mieux tenir compte de notre horloge biologique, il semble préférable de commencer la journée par un petit-déjeuner vers 8 h du matin, après le pic de cortisol, lorsque notre phase d’activité commence. Il semble en effet plus cohérent de manger le matin jusqu’à la fin d’après-midi, au moment où nous produisons des hormones impliquées dans la consommation des aliments les plus énergétiques, plutôt qu’après 19 h où nous sommes plus susceptibles de les stocker sous forme de réserves. En matière de prises alimentaires, on sait à présent qu’il est préférable de manger tôt le soir, pour préserver la sensibilité à l’insuline et réduire ainsi les risques d’une obésité, de diabète de type 2 et des maladies cardiovasculaires.
Une étude publiée en 2017 a montré que, pour la première fois, la durée moyenne de sommeil des Français était descendue en dessous de 7 h, pour atteindre exactement 6h42, une valeur inférieure aux 7 heures minimales quotidiennes recommandées par la communauté scientifique pour une bonne récupération (Voir Santé Publique France). Sur cette question, des chercheurs de l'Université de Cambridge (Angleterre) et de l'Université de Fudan de Shanghai (Chine) ont récemment réalisé une vaste étude sur 500.000 adultes âgés de 38 à 73 ans, qui ont été suivis et questionnés sur leurs habitudes de sommeil, leur santé mentale, leur bien-être, et ont été soumis à des tests cognitifs. Les chercheurs ont ainsi pu déterminer la durée idéale de sommeil : 7 heures par nuit. Leur étude a révélé qu’une durée du sommeil qui s’écarte trop de cette norme, qu’elle soit insuffisante ou excessive, était significativement associée à un déclin cognitif. Dormir trop longtemps ou trop peu semble également augmenter les risques de développer des troubles psychiatriques en vieillissant.
Les chercheurs insistent donc sur la nécessité d’un sommeil optimal. « Il est important d'avoir une bonne nuit de sommeil à tous les stades de la vie, mais particulièrement lorsque nous vieillissons. Trouver des moyens d'améliorer le sommeil des personnes âgées pourrait être crucial pour les aider à maintenir une bonne santé mentale et un bon bien-être et éviter le déclin cognitif » (Voir Science Daily).
Tobias Ecke, professeur réputé d’anesthésiologie à l’Université du Colorado, a publié il y a quelques mois un véritable plaidoyer visant à intégrer pleinement la variable de chronobiologie en pharmacologie. Cet éminent scientifique souligne que les fonctions physiologiques dépendent toutes, à des degrés divers, du rythme circadien (Voir The Conversation). Il rappelle que les protéines spécifiquement visées par un médicament réagissent différemment aux différents stades du cycle circadien. Tobias Ecke étudie depuis des décennies l’impact thérapeutique de différentes substances en fonction des moments de la journée où elles sont administrées. Il pointe notamment la simvastatine, un puissant inhibiteur d’une enzyme impliquée dans la synthèse du cholestérol, qui permet d’en abaisser la concentration dans le sang. Or, une équipe de chercheurs a remarqué que cette molécule était nettement plus efficace lorsqu’elle était prise à la fin de la journée, parce que l’enzyme ciblée est nettement plus active pendant la nuit.
Plus récemment, plusieurs études convergentes ont montré que les oscillations circadiennes du fonctionnement de l’organisme et de chaque organe rendent l’organisme plus ou moins sensible à certains médicaments, et notamment à des molécules anti-cancéreuses, au cours du cycle de 24 heures. Ce concept est à présent utilisé en cancérologie à l’hôpital Paul Brousse (AP-HP, Villejuif), par le Docteur Francis Lévi. Cet établissement réputé a été l’un des premiers à se doter d’une unité de chronothérapie. Cette approche a permis de confirmer, par exemple, que le médicament anticancéreux fluorouracile, s’avère plus efficace et bien moins toxique lorsqu’il est perfusé la nuit autour de 4 h du matin, plutôt qu’à 4 h de l’après-midi. Encore expérimentale, cette approche ne cesse de se répandre dans le milieu hospitalier, pour le grand bénéfice des malades. Elle a été confortée par une étude, publiée en 2018, qui a montré que l’expression de deux tiers des gènes est fortement rythmée au cours de 24 heures et que 82 % de ces gènes codent des protéines ciblées par des médicaments ou sont des cibles thérapeutiques pour de futurs traitements (Voir NIH).
Des scientifiques de l’UNIGE et de l’Université de Munich ont montré que l’activité antitumorale du système immunitaire — et l’efficacité des immunothérapies contre le cancer varie selon l’heure de la journée (Voir Nature).
Ces travaux ont également montré que la capacité de propagation des tumeurs dépend de l’efficacité du système immunitaire à les combattre. Dans de précédentes études, ces chercheurs avaient montré que l’activation du système immunitaire variait sensiblement au cours de la journée, atteignant un pic d’efficacité tôt le matin chez les êtres humains. Ces récentes recherches, qui mettent bien en lumière la rythmicité du système immunitaire – en particulier celle des cellules dendritiques – vont enfin pouvoir être mises à profit pour renforcer l’efficacité des immunothérapies.
« En étudiant la migration des cellules dendritiques dans le système lymphatique, nous avions mis en évidence le fait que l’activation immunitaire oscille tout au long de la journée, avec un pic à la fin de la phase de repos habituelle, juste avant la reprise de l’activité », souligne Christoph Scheiermann, professeur à la Faculté de médecine de l’UNIGE, qui a dirigé ces travaux. Pour parvenir à cette conclusion, ces scientifiques ont injecté des cellules de mélanomes à des groupes de souris à six moments différents de la journée ; ils ont alors suivi l’évolution tumorale pendant les semaines qui ont suivi. Ils ont eu la surprise de constater qu’en modifiant simplement l’heure de l’injection, les tumeurs implantées l’après-midi se développaient peu, alors que celles implantées durant la nuit grandissaient beaucoup plus rapidement, suivant le rythme d’activation du système immunitaire des souris.
Ces chercheurs ont ensuite reproduit l’expérience avec des souris dépourvues de système immunitaire. Ils ont alors constaté qu’il n’y avait plus aucune différence d’activité du système immunitaire liée à l’heure de la journée, ce qui montre bien que la croissance des tumeurs est influencée par la réponse immunitaire, elle-même liée à nos rythmes circadiens. Poursuivant leurs expériences, les chercheurs ont administré, à différents moments de la journée, un vaccin thérapeutique à des souris dont l’implantation tumorale avait eu lieu en même temps. Ce vaccin, qui était basé sur un antigène spécifique à la tumeur, s’est montré plus efficace l’après-midi chez les souris. En analysant les données de patients traités par des vaccins thérapeutiques contre un mélanome, ces chercheurs ont enfin constaté que leurs lymphocytes T spécifiques contre le mélanome répondaient mieux aux traitements pris en tout début de matinée, ce qui correspond au cycle circadien des êtres humain qui est inversé par rapport aux souris, animaux nocturnes.
Une autre étude irlandaise convergente, réalisée par des chercheurs du RCSI (Royal College of Surgeons in Ireland), a montré de quelle manière notre horloge biologique peut influencer nos réponses aux vaccins classiques, c’est-à-dire préventifs (à ne pas confondre avec les vaccins thérapeutiques contre le cancer qui combattent la maladie sans la prévenir). Ces immunologues ont, cette fois, analysé les modifications qui se produisent dans les mitochondries d'un type de cellules immunitaires clés impliquées dans la réponse vaccinale. Ces découvertes devraient permettre d’améliorer la conception des futurs vaccins et d’optimiser le moment de leur administration, de manière à renforcer leur efficacité (Voir Nature Communications). De manière très intéressante, cette étude révèle que notre horloge circadienne modifie la forme des mitochondries dans les cellules dendritiques. Ce serait ces variations de la structure des mitochondries qui conditionnerait le bon fonctionnement des cellules dendritiques, composantes-clés du système immunitaire, tout au long de la journée. Selon le Dr Annie Curtis, professeur à la RCSI University, « Ces travaux mettent en lumière un aspect crucial de la réponse de notre corps à la vaccination et souligne l'importance des rythmes circadiens dans l'immunité. Cette nouvelle compréhension a des implications pour le développement de nouveaux vaccins et plus généralement pour l’optimisation de la vaccination ».
Autre découverte de taille, une équipe de neuroscientifiques de l’Institut national de la santé et de la recherche médicale (Inserm) à l’Université de Lyon, a montré récemment que l’intensité de la douleur semble régulée par l’horloge circadienne interne. Pour cette étude, les chercheurs ont recruté douze jeunes volontaires, en bonne santé et sans antécédents de troubles du sommeil. Ils les ont suivis au cours d’un "protocole de routine constant", une méthode éprouvée pour étudier les cycles circadiens (Voir Oxford Academic).
Ces participants ont été maintenu éveillés durant 34 heures, et privés de tout repère temporel. Ils n’avaient ni lumière naturelle, ni repas à heure fixe. Pendant cette expérience, ils ont été soumis à des tests de tolérance à la douleur, en exposant leur bras à une source de chaleur toutes les deux heures. Ils devaient, lors de chacun de ces tests, évaluer l’intensité de douleur sur une échelle de 1 à 10. Les résultats de cette étude unique en son genre montrent clairement que l’horloge circadienne joue un rôle majeur sur la tolérance à la douleur, qui oscille tout au long de la journée et de la nuit. L’étude confirme pleinement ce que patients et médecins constatent empiriquement : nous sommes plus sensibles à la douleur en pleine nuit, entre 3 et 4 heures du matin, et moins sensibles en plein après-midi, entre 15 et 16h. Commentant ces résultats, le Docteur Claude Gronfier souligne « On ne sait pas pourquoi la sensibilité est maximale au milieu de la nuit, mais on peut faire l’hypothèse que l’évolution a sélectionné ce mécanisme afin que nous puissions nous réveiller rapidement en cas de contact douloureux et éviter une menace vitale ».
Notons qu’une autre équipe Inserm, conduite par Christophe Bernard, a montré fin 2020, dans une belle étude (Voir Science Advances), que l’expression dans l’hippocampe de 1200 gènes impliqués dans l’épilepsie était fortement corrélée aux rythmes circadiens, ce qui expliquerait pourquoi les crises d’épilepsie ne se manifestent pas de manière aléatoire, mais sont aussi fortement influencées par notre horloge biologique. Et selon Christophe Bernard, il est très probable que d’autres pathologies neurologiques graves, comme Alzheimer ou la Sclérose en plaques, soient également liées, par des mécanismes qui restent à élucider, aux rythmes circadiens…Une autre étude très vaste, menée sur plus de 800 000 personnes, par l'Université du Colorado, a montré que les personnes qui se couchent tôt le soir et se réveillent tôt le matin ont jusqu'à 23 % moins de risques de développer une dépression (Voir Jama).
Enfin, signalons que des chercheurs de l'Université de Lübeck en Allemagne ont montré, dans une étude publiée en 2020, que manger un petit-déjeuner copieux plutôt qu'un dîner consistant contribue à prévenir l'obésité et l'hypoglycémie (une baisse anormale du glucose dans le sang). Selon ces travaux, ce mode d’alimentation permet une utilisation plus efficiente des calories, en fonction du moment de la journée (Voir Oxford Academic).Les chercheurs expliquent que notre organisme dépense de l'énergie pour l'absorption, la digestion, le transport et le stockage des nutriments. Ce processus s’appelle la thermogenèse induite par l'alimentation (DIT). Il mesure l’efficacité de notre métabolisme et varie selon l'heure des repas. Restait à savoir si cette efficacité énergétique varie au cours de la journée, même en cas de repas identiques, ou se maintient, même après des repas faiblement caloriques, par rapport aux repas plus riches en calories.
Pour trancher cette question très débattue, les chercheurs ont analysé pendant trois jours les variations de métabolismes de 16 hommes qui ont consommé en alternance un petit-déjeuner et un dîner hypocaloriques et hypercaloriques. Le résultat est sans appel : un repas consommé le matin, quelle que soit la quantité de calories qu'il contient, produit une thermogenèse deux fois et demie plus élevée qu'un même repas consommé au dîner. En outre, l'augmentation de la glycémie induite par les aliments est moins marquée après le petit déjeuner que le dîner.
Toutes ces découvertes et travaux récents ouvrent un champ de recherche immense, concernant l’influence et le rôle de la chronobiologie sur toutes les dimensions de notre santé, y compris les troubles du comportement, les capacités cognitives et les maladies psychiatriques. Ces récentes avancées scientifiques et médicales nous rappellent enfin à quel point nous sommes connectés de manière puissante et subtile à la Nature et au Cosmos d’où nous venons et auxquels nous appartenons…
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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Au cours des dernières décennies, la chirurgie par cathéter a transformé la médecine. C’est un moyen peu invasif qui permet aux médecins d’accomplir n’importe quel acte chirurgical, de la pose de stents et du ciblage des tumeurs à l’extraction d’échantillons de tissus et à l’administration d’agents de contraste pour l’imagerie médicale. Même si les cathéters actuels sont des dispositifs robotisés ultra sophistiqués, dans la plupart des cas, leur introduction dans le corps jusqu’à la zone d’intervention reste une procédure manuelle chronophage.
En combinant les avancées dans la mise au point de fibres fonctionnelles avec les développements dans la robotique intelligente, les chercheuses et chercheurs du Laboratoire des fibres et matériaux photoniques de la Faculté des sciences et techniques de l’ingénieur de l’EPFL ont créé des robots souples multifonctionnels en forme de cathéters. Lorsqu’ils sont utilisés comme cathéters, ces derniers peuvent être guidés à distance jusqu’à leur destination ou même trouver leur propre chemin grâce à un contrôle semi-autonome. « C’est la première fois que nous parvenons à créer des structures souples de type cathéter à une telle échelle, qui peuvent intégrer des fonctionnalités complexes et être dirigées, potentiellement, à l’intérieur du corps », déclare Fabien Sorin, principal chercheur de l’étude.
Les chercheuses et chercheurs ont créé les fibres au moyen du procédé d’étirage thermique couramment utilisé pour produire des câbles à fibres optiques. C’est un peu comme si l’on tirait un long fil de fromage d’une fondue et qu’on le laissait durcir. Le choix du matériau était crucial. Les élastomères – des polymères élastiques qui reprennent leur forme initiale lorsqu’ils sont étirés – étaient le candidat privilégié : en plus d’être flexibles, ils sont suffisamment souples pour minimiser les lésions des tissus fragiles du corps. Mais Andreas Leber, principal auteur de l’étude, révèle : « Historiquement, l’étirage thermique a été limité aux matériaux durs. Heureusement, notre équipe avait identifié une classe d’élastomères thermoplastiques qui peuvent être étirés et conserver leurs propriétés élastomères après l’étirage ».
Afin de créer de longues fibres dotées de multiples canaux sur toute leur longueur, les chercheuses et chercheurs ont dû affiner les paramètres du processus d’étirage. « Une caractéristique importante du processus est l’interaction entre la viscosité du matériau, qui permet d’étirer une fibre continue, et la tension superficielle, qui peut provoquer l’effondrement des canaux qu’elle contient », affirme Fabien Sorin. En optimisant les propriétés du matériau, la vitesse d’étirage et la température, l’équipe a pu produire parfaitement les canaux continus, soigneusement disposés dans les fibres à l’échelle micrométrique, nécessaires pour donner à la fibre ses capacités robotiques. Par exemple, en utilisant un moteur pour tirer sur un ou plusieurs tendons introduits dans des canaux – une approche bien établie dans les cathéters intelligents – les médecins pouvaient contrôler l’orientation de l’extrémité de la fibre pour la guider dans le corps.
Outre les canaux, les fibres peuvent être dotées de divers éléments grâce au procédé d’étirage thermique. « En plus des tendons, les fibres peuvent intégrer des guides optiques, des électrodes et des microcanaux qui permettent l’administration de médicaments, l’imagerie, l’enregistrement et la stimulation électriques, ainsi que d’autres outils couramment utilisés dans les applications robotiques et médicales », explique Andreas Leber.
Ces éléments fonctionnels ouvrent également la voie à des robots autonomes en forme de fibres. « Les guides optiques intégrés donnent aux fibres le sens de la vue. Ils peuvent détecter et éviter par eux-mêmes les obstacles sur leur trajectoire et même trouver des objets ciblés tels que des cavités », poursuit Andreas Leber. Un algorithme de contrôle sophistiqué et une interface utilisateur logicielle développés de A à Z par l’équipe du laboratoire sont indispensables à cet effort. Bien que cela puisse sembler complexe, ces fibres multimatériaux sont remarquablement simples à produire. « Nous utilisons la technologie de fabrication des fibres optiques, qui est très évolutive. Des centaines de kilomètres de fibres optiques peuvent être créées du jour au lendemain. C’est pourquoi notre approche de fabrication offre un moyen innovant et évolutif de fabriquer des structures souples de type cathéter avec une combinaison sans précédent de fonctionnalités avancées », indique Fabien Sorin.
Les cathéters télécommandés ne sont qu’une des nombreuses applications intéressantes que cette nouvelle classe de robots souples en forme de fibres pourrait permettre. « L’approche de la commande de mouvement basée sur les tendons est une première étape du développement des cathéters intelligents à étirage thermique. La prochaine étape sera de passer à des modes d’actionnement électriques ou magnétiques et de tester les possibilités passionnantes de ces fibres pour se rapprocher des applications cliniques », confie Burak Temelkuran, co-auteur et responsable de groupe au Hamlyn Center for Robotic Surgery de l’Imperial College.
Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash
Advanced Sciences
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Matière et Energie
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La géo-énergie est la filière géothermique dédiée à l’énergie tirée du sous sol terrestre à moins de 200 mètres de profondeur. L’Association française des professionnels de la géothermie (AFPG) et l’Université de la Ville de Demain ont créé FRANCE GÉOÉNERGIE. Initié par Celsius Energy, le Bureau de recherches géologiques et minières (BRGM), Equans et Engie Solutions, le collectif rendre plus visible le potentiel, la pertinence économique et écologique de la géothermie de surface.
Le chauffage, l’eau chaude sanitaire et la climatisation représentent en France 30 % de la consommation finale d’énergie et 20 % des émissions de CO2. Le secteur du bâtiment doit faire des efforts considérables pour limiter les impacts sur l’environnement et la santé publique. La géo-énergie, ou géothermie de surface qui repose sur la valorisation de l’énergie tirée dans les 200 premiers mètres du sous-sol, représente un véritable potentiel. La géo-énergie permet d’assurer le chauffage, le refroidissement des bâtiments en réduisant jusqu’à 90 % leurs émissions de C02 et de 75 % leur consommation d’énergie par rapport au gaz.
La géo-énergie peut être mise en oeuvre sur 90 % du territoire et elle pourrait couvrir 70 % des besoins thermiques. Or, la géo-énergie ne représente à ce jour que 1 % de la chaleur produite en France. La déployer à grande échelle, dans toutes les régions, permettrait d’accélérer la décarbonation et l’autonomie énergétique des bâtiments. Selon le BRGM ( Bureau de recherches géologiques et minières), « la géoénergie pourrait d’ici 15 à 20 ans apporter 100 TWh d’énergie souveraine indépendante des fluctuations des prix des énergies fossiles, non polluante et non émettrice de gaz à effet de serre, soit l’équivalent, en matière de production électrique, d’environ 5 tranches nucléaires ».
Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash
Enviscope
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Intel a révélé plusieurs documents de recherche à l’International Electron Devices Meeting (IEDM) de décembre 2022, soulignant leurs plans pour poursuivre de nouveaux matériaux de transistors 2D et des solutions de conditionnement 3D. Les nouvelles informations confirment les déclarations précédentes du PDG Pat Gelsinger concernant les prochaines innovations de conception de la microarchitecture d’Intel. Selon Gary Patton d’Intel, les nouvelles avancées maintiendront la loi de Moore bien vivante dans un avenir prévisible. Plus tôt cette même année, Jensen Huang de Nvidia a déclaré la loi de Moore morte (à nouveau) lors d’une session de questions-réponses sur le lancement de la série 4000. La prédiction faisait écho à des déclarations similaires faites par Huang lors de la conférence sur la technologie GPU de Pékin en 2017. Et tout comme ces temps-ci, Intel n’achète pas ce que vend le leader du cuir de Nvidia.
Les soumissions de recherche IEDM 2023 de la société mettent en évidence plusieurs processus, matériaux et technologies qui pourraient aider le géant des semi-conducteurs à soutenir ses déclarations précédentes sur la livraison de processeurs à transistors à base de puces d’ici 2030. La nouvelle recherche d’Intel sur les transistors et les boîtiers est principalement axée sur l’amélioration des performances et de l’efficacité du processeur, en réduisant la distance entre les processeurs à puce unique traditionnels et les nouvelles conceptions basées sur des puces. Certains des concepts présentés dans les documents soumis incluent une réduction considérable des écarts entre les puces pour améliorer les performances, des transistors capables de conserver leur état même après une perte de puissance et de nouvelles solutions de mémoire empilables. Gary Patton, vice-président et directeur général d’Intel, Components Research (CR) et Design Enablement, a déclaré que « soixante-quinze ans après l’invention du transistor, l’innovation à l’origine de la loi de Moore continue de répondre à l’augmentation exponentielle de la demande mondiale en informatique ». Intel présente à la fois les avancées de la recherche avant-gardistes et concrètes nécessaires pour franchir les barrières actuelles et futures, répondre à cette demande insatiable et maintenir la loi de Moore bien vivante pour les années à venir.
Les recherches du groupe CR ont identifié de nouveaux processus et matériaux essentiels pour rapprocher l’entreprise de son jalon de billions de transistors. Les dernières recherches sur les liaisons hybrides de la société montrent une amélioration de 10 fois par rapport à la présentation de l’année précédente. D’autres recherches présentées par les soumissions d’Intel incluent des conceptions utilisant de nouveaux matériaux avec des épaisseurs ne dépassant pas trois atomes, une mémoire qui peut être placée verticalement au-dessus des transistors et une meilleure compréhension des défauts d’interface qui peuvent avoir un impact négatif sur le stockage et la récupération des données quantiques. Le groupe de recherche sur les composants d’Intel est le leader interne de l’entreprise pour le développement de nouvelles technologies révolutionnaires. Les ingénieurs CR inventent et développent de nouveaux matériaux et méthodes qui soutiennent les fabricants de semi-conducteurs dans la bataille en cours pour réduire la technologie à l’échelle atomique. Le groupe est responsable de la technologie de lithographie ultraviolette extrême (EUV) d’Intel, qui fait partie intégrante de sa capacité à continuer à réduire la taille des nœuds tout en augmentant les capacités globales des semi-conducteurs. Les travaux et les délais du groupe ont généralement cinq à dix ans d’avance sur les technologies disponibles sur le marché.
Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash
Phonearena
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On imagine assez bien des voitures, utilitaires légers et même des poids lourds à PAC effectuer le plein de leurs réservoirs à partir de distributeurs en gaz H2 comprimé installés dans des stations finalement très proches de celles qui délivrent de l’essence et du gazole. Pour les gros bateaux et les avions, un tel scénario n’apparaît ni souhaitable, ni même envisageable. La place prise par les contenants serait trop importante et les volumes embarqués trop dangereux. D’où le recours à l’ammoniac liquide facile à stocker et à transporter, qui s’impose de plus en plus pour voyager en l’air et sur l’eau. De formule chimique NH3, ce produit se compose de 3 molécules d’hydrogène pour une d’azote, qu’il est possible de scinder en 2 gaz par catalyse.
L’azote gazeux étant un des principaux éléments présents dans l’air, les scientifiques estiment que le libérer tout simplement dans l’atmosphère lors de la réaction n’est pas un problème. L’hydrogène peut en revanche être exploité pour alimenter de gros moteurs électriques ou thermiques comme des turbines. Le hic, c’est que les habituels catalyseurs emploient des matériaux coûteux et parfois critiques, comme le palladium, le platine, le rhodium et le ruthénium.
Pour accélérer les réactions, ils sont soumis à de fortes températures qui se chiffrent en centaines voire milliers de degrés, en employant les énergies fossiles. Tout cela a donc un coût financier et sur l’environnement que l’on veut aujourd’hui gommer au maximum. Et ce, pour faire face à l’urgence du dérèglement climatique à soigner en partie par la décarbonation des transports et de l’industrie. Une équipe formée de chercheurs venus de 3 établissements américains (Laboratoire de nanophotonique de l’Université Rice de Houston, Centre Andlinger pour l’énergie et l’environnement de l’université Princeton, et l’entreprise Syzygy Plasmonics) a mis au point une méthode bien plus intéressante.
On savait déjà qu’il est possible d’utiliser un catalyseur cuivre-fer pour décomposer l’ammoniac en hydrogène et azote. Sauf que le rendement est mauvais, avec une réactivité 300 fois inférieure à celle obtenue avec un catalyseur cuivre-ruthénium, ce dernier étant jusque-là connu comme le meilleur thermocatalyseur pour cette réaction. L’équipe de chercheurs, dynamisée en particulier par Naomi Halas, Peter Nordlander, Hossein Robatjazi et Emily A. Carter, a découvert qu’en soumettant à la lumière le catalyseur cuivre-fer, on pouvait obtenir une réactivité semblable à celle du cuivre-ruthénium avec des réacteurs plasma à antenne.
Dans le laboratoire de l’Université Rice, la lumière provenait de lasers. En poursuivant et diversifiant les tests, Syzygy Plasmonics a mis en évidence qu’un éclairage avec de simples Leds du commerce suffit pour obtenir le même résultat de façon très précise. Ayant mobilisé des moyens importants, leur expérimentation a été menée à une échelle 500 fois supérieure à celle de l’établissement scientifique texan. Non seulement la nouvelle méthode permet de s’affranchir de matériaux critiques et coûteux, mais en plus, elle supprime le besoin en température élevée qui alourdissait beaucoup la note pour obtenir de l’hydrogène à partir d’ammoniac.
Comme le souligne la co-auteure de l'étude, Naomi Halas, « Ce travail montre que la photocatalyse peut être efficacement réalisée avec des sources de photons LED peu coûteuses. Cette découverte ouvre la voie à un hydrogène durable et à faible coût qui pourrait être produit localement plutôt que dans des usines centralisées massives ».
Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash
Rice
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Elle est moins chère mais reste performante : la batterie au sodium devrait arriver sur le marché l'an prochain, alors que le monde l'attendait pour les décennies à venir. C'est le géant chinois de la batterie CATL qui a annoncé que sa ligne de production était déjà prête pour ce type d'innovation. Des voitures électriques plus abordables, ce n'est plus un rêve mais bientôt une réalité. Une innovation que l'on attendait pour les décennies à venir, présentée par le géant chinois CATL : des batteries non plus au lithium mais au sodium. Le premier constructeur mondial de batteries a définitivement une longueur d'avance : la ligne de production est déjà prête et les discussions avec les constructeurs ont débuté. La batterie au sodium présente plusieurs atouts. Elle est moins inflammable que la batterie au lithium et surtout, il y a au moins 500 fois plus de sodium que de lithium dans la croûte terrestre, ce qui expliquerait pourquoi le prix du véhicule électrique serait en baisse avec ce type d'innovation. « C'est intéressant parce que ça permet d'avoir potentiellement des batteries moins chères puisque le métal de base est moins cher », explique le physicien et chercheur Greg De Temmerman.
Quant aux performances de la batterie, elles seront « un peu inférieures à ce qu'on a avec du lithium » mais elles resteront « assez acceptables », conclut le physicien. Sans compter que ces performances devraient encore évoluer. La densité énergétique d'une batterie au sodium est 40 % plus faible que celle d'une batterie au lithium. Le sodium reste donc moins performant que le lithium, mais le procédé est prometteur. Les batteries au sodium d'aujourd'hui sont de meilleure qualité que les batteries au lithium d'il y a sept ans. Selon CATL, la densité d'énergie de ses batteries sodium-ion de nouvelle génération dépassera 200 Wh/kg en 2023, ce qui permettra de proposer des véhicules électriques avec une autonomie allant jusqu'à 500 kilomètres. Cette autonomie représente 65 % de la part de marché, ce qui signifie que l'utilisation de batteries sodium-ion est prometteur.
Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash
Batteries News
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Des scientifiques de l’EPFL ont mis au point des circuits intégrés photoniques qui ont démontré un nouveau principe d’amplification de la lumière sur une puce de silicium. Le fait de pouvoir réaliser une amplification à limite quantique des signaux optiques contenus dans les fibres optiques est sans doute l’une des avancées technologiques les plus importantes à l’origine de notre société de l’information moderne. Dans les télécommunications optiques, le choix d’une bande de longueur d’onde de 1550 nm est motivé non seulement par les pertes minimales des fibres optiques en silice (découverte récompensée par le prix Nobel de physique 2008), mais aussi par l’existence de moyens d’amplifier ces signaux, indispensables pour réaliser la communication transocéanique par fibre optique.
L’amplification optique joue un rôle essentiel dans la quasi-totalité des technologies laser comme la communication optique, utilisée par exemple dans les centres de données pour la communication entre serveurs et entre continents grâce à des liaisons transocéaniques par fibres optiques, ou les applications de télémétrie comme le LiDAR cohérent à ondes continues modulées en fréquence (FMCW) – une technologie émergente qui permet de détecter et de suivre des objets plus loin, plus rapidement et avec une précision inégalée. Aujourd’hui, les amplificateurs optiques à base d’ions de terres rares comme l’erbium, et de semi-conducteurs III-V, sont largement utilisés dans des applications concrètes. Ces deux approches reposent sur l’amplification par des transitions optiques. Mais il existe un autre paradigme d’amplification du signal optique : les amplificateurs paramétriques à ondes progressives, qui permettent d’amplifier le signal en faisant varier un petit «paramètre» du système tel que la capacité ou la non-linéarité d’une ligne de transmission.
On sait depuis les années 1980 que la non-linéarité intrinsèque des fibres optiques peut également être exploitée pour créer des amplificateurs paramétriques optiques à ondes progressives, dont le gain est indépendant des transitions atomiques ou des semi-conducteurs, ce qui signifie qu’il peut être à large bande et couvrir pratiquement toutes les longueurs d’onde. Les amplificateurs paramétriques ne pâtissent pas non plus d’un signal d’entrée minimal, ce qui signifie qu’ils peuvent être utilisés pour amplifier à la fois les signaux les plus faibles et une grande puissance d’entrée dans un même réglage. Enfin, le spectre de gain peut être adapté par l’optimisation de la géométrie du guide d’ondes et l’ingénierie de la dispersion, ce qui apporte une grande flexibilité de conception pour les longueurs d’ondes et les applications cibles. Plus intéressant encore, un gain paramétrique peut être obtenu dans des bandes de longueurs d’onde inhabituelles, hors de portée des semi-conducteurs traditionnels ou des fibres dopées aux terres rares. L’amplification paramétrique est intrinsèquement limitée par les quanta, et peut même atteindre une amplification sans bruit. Malgré leurs caractéristiques attrayantes, les amplificateurs paramétriques optiques dans les fibres ont des besoins très élevés en puissance de pompage résultant de la faible non-linéarité Kerr de la silice. Au cours des deux dernières décennies, les progrès des plates-formes photoniques intégrées ont permis d’améliorer considérablement la non-linéarité Kerr effective qui ne peut être obtenue dans les fibres de silice, mais n’ont pas permis de créer des amplificateurs à ondes continues.
« Le fonctionnement en régime d’ondes continues n’est pas une simple réussite académique », déclare le professeur Tobias Kippenberg, directeur du Laboratoire de photonique et de mesures quantiques de l’EPFL. « En fait, il est indispensable au fonctionnement pratique de tout amplificateur, car il implique que tout signal d’entrée peut être amplifié, par exemple des informations codées optiquement, des signaux provenant de LiDAR ou de capteurs. L’amplification par ondes progressives, continue dans le temps et dans le spectre, est essentielle à la mise en œuvre réussie des technologies d’amplification dans les systèmes de communication optique modernes et dans les applications émergentes de détection et de télémétrie optiques ». Dirigée par Johann Riemensberger de l’équipe de Tobias Kippenberg, une récente étude a aujourd’hui relevé le défi en développant un amplificateur à ondes progressives basé sur un circuit intégré photonique fonctionnant en régime continu. « Nos résultats sont l’aboutissement de plus d’une décennie de travail en photonique non linéaire intégrée et des efforts pour limiter toujours plus les pertes de guide d’ondes », explique Johann Riemensberger.
Les chercheuses et chercheurs ont utilisé un circuit intégré photonique en nitrure de silicium à très faibles pertes de plus de deux mètres de long pour créer le premier amplificateur à ondes progressives sur une puce photonique de 3x5 mm2. La puce fonctionne en régime continu et offre un gain net sur puce de 7 dB et un gain net sur fibre de 2 dB dans les bandes de télécommunication. L’amplification paramétrique à gain net sur puce dans le nitrure de silicium a également été réalisée récemment par les groupes de Victor Torres-Company et de Peter Andrekson de l’Université de Chalmers. À l’avenir, l’équipe pourra utiliser un contrôle lithographique précis pour optimiser la dispersion du guide d’ondes afin d’obtenir une largeur de bande de gain paramétrique de plus de 200 nm. La perte d’absorption fondamentale du nitrure de silicium étant très faible (environ 0,15 dB/mètre), d’autres optimisations de fabrication peuvent pousser le gain paramétrique maximal de la puce au-delà de 70 dB avec seulement 750 mW de puissance de pompage, dépassant ainsi les performances des meilleurs amplificateurs à fibre. « Les domaines d’application de ces amplificateurs sont illimités », poursuit Tobias Kippenberg. « Depuis les communications optiques où l’on peut étendre les signaux au-delà des bandes de télécommunication classiques, jusqu’à l’amplification des signaux et des lasers dans l’infrarouge moyen ou le visible, en passant par le LiDAR ou d’autres applications où les lasers sont utilisés pour sonder, détecter et interroger des signaux classiques ou quantiques ».
Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash
EPFL
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Santé, Médecine et Sciences du Vivant
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La crise des opioïdes continue à faire des ravages aux États-Unis. Notamment à cause du fentanyl, un opiacé synthétique beaucoup plus addictif que la morphine ou l’héroïne. Cette molécule pénètre rapidement dans le système nerveux central et y active un circuit neuronal produisant une sensation d’euphorie. En excès, elle entraîne une défaillance respiratoire qui coupe l’alimentation en oxygène du cœur, causant une insuffisance cardiaque qui peut être mortelle. Aujourd’hui, 70 % des overdoses aux États-Unis sont dues à cette drogue. Et même s’il existe des médicaments pour traiter l’addiction à cet opioïde, le taux de rechute reste très élevé (près de 90 %). Mais une nouvelle approche pourrait changer la donne : un vaccin. Des chercheurs de l’Université de Houston (États-Unis) ont testé chez des rats un nouveau vaccin spécifique contre le fentanyl. Leurs résultats montrent que leur vaccin bloque efficacement les molécules de cette drogue et évite ainsi tous ses effets négatifs.
Ce vaccin est composé par des molécules hybrides, mélangeant l’antigène du fentanyl (la partie exposée de la molécule que les anticorps pourront reconnaître) et une molécule immunogénique qui va stimuler le système immunitaire pour le forcer à produire des anticorps. Pour amplifier la réponse immunitaire, un adjuvant fait partie du vaccin, comme c’est le cas pour une grande partie des vaccins disponibles actuellement. Ainsi, le corps finit par générer des anticorps qui reconnaissent les molécules de fentanyl, comme s’il s’agissait d’une protéine virale ou bactérienne. Ces anticorps vont ensuite détecter le fentanyl et s’y accrocher, ce qui force la drogue à rester dans le flux sanguin, sans pouvoir entrer dans le cerveau ou d’autres organes. L’opioïde ne peut donc plus stimuler le système nerveux central et son effet est ainsi annulé. Ensuite, la drogue sera éliminée par les urines.
Une soixantaine de rats (mâles et femelles) ont été immunisés avec ce vaccin en trois occasions (0, 3 et 6 semaines) avec des doses de 0,05 mg/kg ou 0,1 mg/kg. Après la vaccination, les rats ont reçu du fentanyl (ou de la morphine pour vérifier que le vaccin est spécifique au fentanyl) et leur comportement et physiologie ont été comparés à ceux observés lorsque ces mêmes rats ont reçu ces drogues avant d’être vaccinés. L’effet analgésique du fentanyl a été testé en approchant la queue de l’animal à une source de chaleur ou en le plaçant sur une plaque chaude et en mesurant le temps de réaction. La dose la plus basse du vaccin (0,05) était suffisante pour bloquer l’effet analgésique pour le premier test (le rat éloignait sa queue de la source de chaleur aussi rapidement que lorsqu’il n’a pas reçu de drogue) mais la dose supérieure était nécessaire pour effacer complètement l’effet analgésique pour le deuxième test.
Le vaccin bloquait aussi l’effet négatif de la drogue sur le comportement de l’animal. Pour le tester, les rats devaient activer un levier pour obtenir de la nourriture après l’allumage d’un signal lumineux, une manœuvre à laquelle ils ont été formés préalablement. Normalement, une dose de 0,1 mg/kg de fentanyl enlève complètement aux rats la capacité d’accomplir cet exercice. Mais les rats vaccinés y parvenaient sans problème (même si les femelles montraient une certaine baisse de leurs capacités malgré la vaccination).
Les rats non vaccinés qui reçoivent du fentanyl (0,1 mg/kg) ont une baisse considérable de la saturation sanguine en oxygène (qui descend jusqu’à 68 %, alors que normalement elle est au-dessus de 90 %). Cela met en évidence la défaillance respiratoire qui mène à une baisse de l’activité cardiaque. Or, les rats vaccinés présentaient une saturation sanguine et un rythme cardiaque normaux. À la fin de l’expérience, les cerveaux des rats ont été prélevés pour y mesurer la quantité de fentanyl qui a pénétré. Le taux de cette drogue dans le cerveau des rats vaccinés était 90 % plus bas que celui de non-vaccinés, montrant que ces différences physiologiques et comportementales étaient bien causées par le blocage du fentanyl grâce aux anticorps, qui empêchent la drogue d’entrer dans le cerveau. La prochaine étape sera donc de tester ce vaccin chez des humains, avec l’espoir de trouver enfin un traitement efficace contre l’addiction au fentanyl.
Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash
Pharmaceutics
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Après la mise au point d'un traitement contre le cancer chez les animaux, la société toulousaine Hastim développe un projet de recherche chez l'être humain. La biotech utilise un composant inédit qui pourrait ouvrir une nouvelle ère dans les traitements des cancers par immunothérapie. Entre Toulouse et Dijon, une équipe de chimistes est peut-être en train d'ouvrir une nouvelle fenêtre dans la lutte contre le cancer. Son arme se nomme hydroxyapatite, un phosphate de calcium, composant principal du tissu osseux, dont des particules ont été synthétisées pour la première fois à l'échelle industrielle en 1989 à Toulouse par Nicole Rouquet, fondatrice de la société Hastim. Utilisée dans les prothèses orthopédiques et dans les préparations dermatologiques, l'hydroxyapatite présente également un intérêt pour sélectionner et fixer certaines protéines dont deux protéines issues de cellules cancéreuses. C'est cette propriété que la biotech Hastim a choisi d'exploiter.
« Dans le cancer, le système immunitaire n'identifie pas les tumeurs comme des protéines anormales. En fixant un broyat cellulaire de la tumeur sur des billes d'hydroxyapatite, on réveille le système immunitaire du patient et on le réoriente pour lutter contre les cellules cancéreuses. Au lieu de lutter directement contre la tumeur, on remet en place un mécanisme naturel de défense », résume Nicole Rouquet. Cette technique d'immunothérapie, Hastim l'a développée depuis 2013 pour la santé animale. Sur la base d'une cinquantaine de brevets, elle produit des kits composés de 8 doses de ce vaccin, nommé APAVAC, pour les vétérinaires : le vétérinaire dissèque la tumeur, la broie et l'associe ensuite au composé biologique à base d'hydroxyapatite. Près de 800 chats, chiens et chevaux ont ainsi été traités pour leur cancer (lymphome et mélanome). Hastim répond actuellement à 150-200 demandes par an. Dans une étude publiée en 2019 et incluant 300 chiens atteints de lymphome, Hastim a démontré qu'en associant son biomédicament à de la chimiothérapie, la survie est multipliée par deux, sans effets indésirables, par rapport à un traitement de chimiothérapie classique.
La biotech toulousaine compte actuellement 8 salariés. Lauréate parmi 35 entreprises du Plan France Relance pour la santé qui lui a valu une allocation de 768 000 €, Hastim se tourne désormais vers l'application de sa technologie chez l'Homme. Hastim vise l'obtention d'une autorisation de mise sur le marché de son biomédicament dans un délai de 5 ans.
Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash
La Dépêche
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Des chercheurs de l’Université catholique de Louvain (UCL) ont montré que les premières expériences de notre vie pourraient avoir un impact à long terme sur l'activité de nos gènes et même affecter notre espérance de vie. Selon l’équipe à l’origine de l’étude, cette "mémoire" des gènes pourrait être une piste intéressante pour améliorer la santé en fin de vie. « La santé à un âge avancé dépend en partie de ce qu'une personne a vécu dans sa jeunesse ou même dans le ventre de sa mère. Nous avons identifié une façon dont cela se produit car les changements dans l'expression des gènes durant la jeunesse peuvent former une 'mémoire' qui a un impact sur la santé longtemps après », a déclaré l'auteur principal, le Docteur Nazif Alic.
Les scientifiques se sont appuyés sur leurs recherches précédentes au cours desquelles ils ont découvert que les mouches des fruits, quand elles étaient nourries tôt avec un régime riche en sucre, vivaient des vies plus courtes, même après l'amélioration de leur régime alimentaire à l'âge adulte. Pourquoi ? Les chercheurs ont ensuite découvert qu'un régime riche en sucre inhibait en réalité une partie des gènes (appelée dFOXO) impliquée dans le métabolisme du glucose, qui affecte l’espérance de vie. Ils l’ont donc réactivé en augmentant ses niveaux au cours des trois premières semaines de l'âge adulte de la mouche.
Cela a provoqué des modifications dans les gènes qui ont persisté plus tard dans leur vie. En conséquence, certains changements attendus dans le cadre du processus de vieillissement normal ont été empêchés, ce qui a permis d’améliorer la santé des mouches à la fin de leur vie et d’augmenter leur durée de vie de plus d'un mois (la moitié d'une vie de mouche des fruits).
« Ce qui se passe au début de la vie peut affecter la manière dont s'expriment vos gènes plus tard, pour le meilleur ou pour le pire », ajoute le Docteur Alic. « Il se peut qu'une mauvaise alimentation au début de la vie, par exemple, puisse avoir un impact sur notre métabolisme plus tard dans la vie en ajustant la façon dont nos gènes sont exprimés, même après des changements alimentaires substantiels au fil des années, mais heureusement, il pourrait bien être possible d'inverser cette tendance » poursuit-il.
Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash
Medical Xpress
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Les mutations des gènes BRCA1 et BRCA2, héréditaires chez 1 personne sur 400 et 1 personne sur 800 respectivement, augmentent significativement le risque de certains cancers : ovaire, sein, pancréas ou encore prostate. En 2016, une nouvelle classe de médicaments, les inhibiteurs de PARP, s’est avérée extrêmement efficace contre les tumeurs liées à une mutation BRCA. Cependant, près de la moitié des femmes souffrant d’un cancer de l’ovaire voient la maladie récidiver dans les 5 ans. Une équipe internationale menée par l’Université de Genève (UNIGE), les Hôpitaux universitaire de Genève (HUG), le Centre Léon Bérard, centre de lutte contre le cancer de Lyon, l’Institut Curie, le groupe collaboratif français ARCAGY-GINECO et le consortium européen ENGOT, a examiné les données génétiques de 233 patientes. Ceci dans le cadre de l’essai clinique de phase III préalable à la mise sur le marché du olaparib, un inhibiteur de PARP, ajouté au bevacizumab, un médicament déjà utilisé contre le cancer de l’ovaire. Les chercheurs ont découvert que le succès des inhibiteurs de PARP dépend de la localisation précise de la mutation sur le gène.
Les gènes BRCA1 et BRCA2 codent pour des protéines impliquées dans la réparation des cassures double-brin d’ADN - une lésion particulièrement sévère de l’ADN - et jouent ainsi un rôle essentiel dans le maintien de la stabilité génomique des cellules. Lorsqu’ils sont mutés, les cellules sont moins capables de réparer l’ADN endommagé, un phénomène favorisant l’apparition de cancers. « Les cancers qui en résultent sont particulièrement agressifs », note la Dre Intidhar Labidi-Galy, chercheuse au Département de médecine et au Centre de recherche translationnelle en onco-hématologie de la Faculté de médecine, médecin-adjointe agrégée dans le service d’oncologie des HUG, et auteure de correspondance de cette étude. « Le cancer de l’ovaire, souvent de très mauvais pronostic, est l’un des cancers les plus fréquents chez les femmes porteuses de mutation de l’un de ces deux gènes ».
La récente mise sur le marché d’inhibiteurs des protéines PARP — et notamment l’olaparib — constitue une avancée thérapeutique majeure. Pour la première fois, un traitement entraînant un gain de survie global important était proposé. « Mais si de précédentes études montraient la très grande efficacité des inhibiteurs de PARP dans les cancers BRCA1 et BRCA2, près de la moitié des patientes voyaient leur cancer récidiver. Pourquoi ? C’est ce que nous avons voulu décrypter ici », ajoute-t-elle. L’équipe de recherche a effectué une analyse détaillée des mutations des gènes BRCA1 et BRCA2 chez 233 patientes faisant partie de l’étude clinique de phase III PAOLA-1, préalable à la mise sur le marché de l’olaparib, testé en association avec un autre médicament déjà utilisé dans le traitement des cancers de l’ovaire, l’anti-angiogénique bevacizumab. Souffrant d’un cancer de l’ovaire de stade avancé, ces patientes étaient toutes porteuses d’une mutation du gène BRCA1 (159 patientes) ou du gène BRCA2 (74 patientes). « Nous avons décidé d’augmenter la précision de nos analyses en détaillant les mutations en cause, et surtout ce qui différenciait celles sensibles au médicament, et celles qui l’étaient moins », explique Isabelle Ray-Coquard, professeure en oncologie au Centre Léon Bérard, centre de lutte contre le cancer, et à l’Université Claude-Bernard de Lyon, qui a supervisé ces travaux. Et la différence provient de la localisation de la mutation sur le gène : si la mutation est localisée dans un domaine de liaison à l’ADN, le médicament est beaucoup plus efficace. Les domaines de liaison à l’ADN sont des motifs protéiques particuliers capables de se lier à l’ADN, impliqués dans la régulation de l’expression des gènes.
« Les inhibiteurs de PARP visent à créer une accumulation de cassures d’ADN dans les cellules mutées, pour entraîner leur mort rapide avant qu’elles ne puissent créer des tumeurs malignes », détaille le Docteur Manuel Rodrigues, médecin praticien hospitalier à l’Institut Curie et co-premier auteur de l’article. « Il semblerait ainsi que les mutations dans le domaine de liaison à l’ADN accélèrent ce processus et augmentent significativement l’efficacité du médicament ; cela est plus hétérogène lorsque la mutation concerne d’autres parties fonctionnelles du gène ». Ces résultats mettent en lumière la nécessité d’une médecine de très haute précision dans le domaine de l’oncologie. « Il est indéniable que cette classe de médicament est extrêmement efficace chez une bonne partie des patientes — certaines semblent totalement guéries, alors qu’il y a quelques années elles auraient été condamnées, et 90 % des personnes présentant une mutation sur un domaine de liaison à l’ADN du gène BRCA1 n’ont pas rechuté au moment de l’analyse. Mais il est important de comprendre le mécanisme d’action précis des médicaments et d’affiner les traitements en fonction du profil génétique des patientes et des tumeurs. Ici, la localisation de la mutation s’avère être le point clé », résume Isabelle Ray-Coquard.
Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash
UNIGE
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Ces deux nouvelles études soutenues par les National Institutes of Health (NIH) et publiées dans la revue Arteriosclerosis Thrombosis and Vascular Biology, révèlent tous les effets néfastes du tabagisme et du vapotage sur les vaisseaux sanguins. Avec pour conclusion : combiner l’e-cigarette avec la cigarette classique induit un effet synergique qui augmente encore le risque cardiovasculaire. L’utilisation à long terme de cigarettes électroniques (e-cig), ou vapotage, peut ainsi, elle-aussi, altérer considérablement la fonction des vaisseaux sanguins et augmenter le risque de maladie cardiovasculaire. L’utilisation conjointe des 2 types de "cigarette" entraîne un risque encore plus élevé que la somme des produits seuls.
Si l’on sait bien et depuis des années que le tabagisme peut endommager les vaisseaux sanguins, ces études ajoutent aux preuves croissantes que l’utilisation à long terme de l’e-cig peut elle-aussi nuire à la santé. Les 2 nouvelles études, soutenues par le National Heart, Lung, and Blood Institute (NHLBI/NIH), l’une menée auprès d’humains, l’autre sur la souris, en apportent la démonstration.
L’auteur principal des 2 études, le Docteur Matthew L. Springer, professeur de cardiologie à l’Université de Californie San Francisco, commente ces travaux : « dans notre étude chez l’Homme, nous constatons que les utilisateurs chroniques d’e-cigarettes présentent une altération de la fonction des vaisseaux sanguins, ce qui les expose à un risque accru de maladie cardiaque ». La première étude a analysé des échantillons de sang de 120 volontaires dont des utilisateurs de cigarettes électroniques à long terme, des fumeurs de cigarettes à long terme, et des non-utilisateurs. Les chercheurs ont défini l’utilisation à long terme de la cigarette électronique comme plus de 5 utilisations par semaine pendant plus de 3 mois et l’utilisation à long terme de la cigarette comme le fait de fumer plus de 5 cigarettes par jour. Les cellules de vaisseaux sanguins humains (endothéliales) ont été cultivées en laboratoire afin de mesurer la libération d’oxyde nitrique, un marqueur chimique permettant d’évaluer leur fonctionnement. Les chercheurs ont également testé la perméabilité cellulaire : une trop grande perméabilité altère la fonction vasculaire et augmente le risque de maladie cardiovasculaire.
Ces analyses révèlent que le sang des utilisateurs de cigarettes électroniques et des fumeurs induit une diminution significativement plus importante de la production d’oxyde nitrique par les cellules des vaisseaux sanguins que le sang des non-utilisateurs ; le sang des utilisateurs d’e-cig provoque également une plus grande perméabilité dans les cellules des vaisseaux sanguins que le sang des fumeurs et des non-utilisateurs de tabac ; les cigarettes électroniques entraînent des effets cardiovasculaires nocifs différents de ceux causés par la fumée du tabac : le sang des fumeurs et des utilisateurs d’e-cig présente ainsi des niveaux plus élevés de biomarqueurs différents circulants du risque cardiovasculaire. Ces résultats suggèrent que l’utilisation des 2 produits ensemble augmente considérablement le risque pour la santé par rapport à l’utilisation d’un seul de ces produits.
Dans la deuxième étude, les scientifiques ont cherché à des composants spécifiques de la fumée de tabac ou de la vapeur de cigarette électronique pouvant être responsables de ces dommages aux vaisseaux sanguins. L’exposition de souris à différentes substances présentes dans la fumée du tabac ou à la vapeur de cigarette électronique, dont la nicotine, le menthol, les gaz acroléine et acétaldéhyde, les nanoparticules de carbone … révèle que les dommages aux vaisseaux sanguins ne semblent pas être causés par un composant spécifique de la fumée de cigarette ou de la vapeur de cigarette électronique.
Les dommages s’avèrent en effet être causés par une irritation des voies respiratoires qui déclenche des signaux biologiques dans le nerf vague, ce qui entraîne des lésions des vaisseaux sanguins. Le processus inflammatoire semble ici être en cause. De plus, les auteurs rappellent le rôle clé du nerf vague, un long nerf s’étendant du cerveau qui relie les voies respiratoires au reste du système nerveux, dans la fréquence cardiaque, la respiration et d’autres fonctions essentielles. « Nous sommes surpris de constater qu’il n’y avait pas un seul composant à éliminer pour empêcher l’effet néfaste de la fumée ou des vapeurs sur les vaisseaux sanguins. Un seul irritant dans les voies respiratoires peut suffire à altérer la fonction des vaisseaux sanguins », précise l’étude.
Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash
AHA
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Une molécule développée par le laboratoire Sanofi avec l’organisation à but non lucratif "Initiative Médicaments contre les maladies négligées" (DNDi) a présenté des résultats encourageants dans un essai contre la maladie du sommeil, ont-elles indiqué, mercredi 30 novembre. La DNDi et Sanofi rapportent avoir observé des taux de succès thérapeutique allant jusqu’à 95 % dans le cadre d’une étude clinique de phase II/III portant sur la sécurité et l’efficacité d’une dose unique d’acoziborole, un médicament expérimental.
Cet essai clinique a été mené par la DNDi et ses partenaires en République démocratique du Congo (RDC) et en Guinée, de 2016 à 2019, sur 208 patients. D’une durée de 18 mois, le traitement a présenté un taux de succès de 95 % chez les patients présentant la phase avancée de la maladie, ce qui correspond aux meilleurs résultats jamais obtenus dans le cadre d’études portant sur des traitements existants, indique Sanofi dans son communiqué.
Également appelée trypanosomiase humaine africaine (THA), la maladie du sommeil, transmise par la mouche tsé-tsé, est une maladie tropicale endémique dans les pays d’Afrique subsaharienne. En l’absence d’un diagnostic et d’un traitement rapides, elle est habituellement mortelle car le parasite envahit le système nerveux central.
Aujourd’hui, moins de 1 000 cas sont détectés chaque année, contre 40 000 au tournant des années 2000. La feuille de route de l’OMS pour les maladies tropicales négligées a pour objectif d’interrompre la transmission de la souche gambiense de la trypanosomiase humaine africaine d’ici à 2030.
Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash
The Lancet
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Le staphylocoque doré est un redoutable pathogène chez l’homme puisqu’il colonise la peau et les muqueuses d’environ un tiers de la population. Cette bactérie est très fréquemment responsable d’infections associées aux soins et cause des dizaines de milliers de décès chaque année. Des chercheurs de l’Université Jean Monnet Saint-Étienne du GIMAP et des scientifiques de StaPath - deux équipes du Centre international de recherche en infectiologie (CIRI, INSERM/CNRS/ENS de Lyon/Université Lyon 1) - associés au laboratoire SAINBIOSE (UJM/Mines Saint-Étienne/INSERM), ont mis en évidence pour la première fois un rôle antibactérien de la protéine "Yes-Associated Protein" (YAP) contre le staphylocoque doré.
La protéine YAP participe à réguler la multiplication et la migration des cellules. Elle est particulièrement étudiée dans le domaine de la cancérologie du fait de sa dérégulation lors de l’oncogenèse, mais son rôle dans la réponse antibactérienne est encore très peu étudié. Dans le cadre des travaux de recherche dirigés par Paul Verhoeven, Professeur à l’Université Jean Monnet Saint-Étienne et médecin au CHU de Saint-Étienne, un modèle d’infection in vitro a été développé par Robin Caire, docteur en biologie au GIMAP, avec des cellules dans lesquelles la protéine YAP a été inactivée grâce à la technologie CRISPR-Cas9. Les chercheurs ont également créé un modèle cellulaire en 3D, en utilisant des cellules issues de patients pour reproduire in vitro l’infection de la membrane synoviale présente dans les articulations.
Grâce à ces modèles, les chercheurs ont démontré que l'infection par le staphylocoque doré se traduit par une augmentation de l'activité de la protéine YAP, et que cette activité est nécessaire pour lutter contre l’infection et réduire ainsi la multiplication du staphylocoque doré dans les cellules. Les scientifiques ont également identifié une toxine, produite par certaines souches de staphylocoque doré, qui est capable de bloquer l’action antibactérienne de la protéine YAP. Cette découverte d’un rôle antibactérien de la protéine YAP améliore la compréhension des mécanismes physiopathologiques impliqués lors d’une infection au staphylocoque doré. Cette découverte pourrait ouvrir la voie à de nouvelles stratégies thérapeutiques pour la prévention et le traitement des infections causées par le staphylocoque doré mais également par d’autres espèces bactériennes capables de se multiplier dans les cellules.
Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash
CNRS
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Recherche |
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Recherche & Innovation, Technologies, Transports
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La plus grande expérience au monde de véhicules autonomes sur autoroute en trafic dense s'est déroulée du 14 au 18 novembre 2022, à Nashville dans le Tennessee. Ce projet d'envergure a été mené par le consortium CIRCLES qui comprend une équipe composée d'une centaine de personnes sur les trois dernières années. Parmi eux figurent un chercheur et un doctorant du CERMICS, le laboratoire de mathématiques appliquées de l’École des Ponts ParisTech.
Ce projet a pour objectif de permettre une conduite visant à réduire les embouteillages en heure de pointe ainsi que la consommation d'énergie. Depuis 2020, Amaury Hayat, chercheur au CERMICS, est membre de la "leadership team" du projet. Il a co-conçu deux des quatre algorithmes utilisés dans les voitures. Nathan Lichtlé, qui poursuit une thèse en cotutelle École des Ponts ParisTech/Université de Berkeley, travaille également sur le sujet et a co-conçu les deux autres algorithmes (dont le principal).
Ces algorithmes utilisent des méthodes de pointe en théorie du contrôle et intelligence artificielle (apprentissage par renforcement) pour comprendre le comportement du trafic et agir en conséquence. Une centaine de ces véhicules a été déployée le long d’un tronçon de 4 miles (environ 6,4 km) de l’autoroute I-24, entre 5h et 10h30, dans un flux habituel de circulation. Chacun de ces véhicules comprenait une technologie de régulateur de vitesse équipée de cette intelligence artificielle. Le tronçon choisi, unique en son genre, est équipé de 300 capteurs numériques qui sont montés sur des poteaux permettant de recueillir les nombreuses données de circulation.
Dans un test réalisé il y 5 ans sur 20 voitures et sur une piste fermée, il a été démontré qu’une seule voiture équipée d’un algorithme de contrôle a modifié le comportement de conduite de toutes les autres voitures, atténuant la dynamique des arrêts et des redémarrages qui conduisent souvent à des embouteillages sans cause évidente. Par ailleurs, les chercheurs ont mesuré des économies de carburant importantes par rapport à la conduite induite dans des embouteillages traditionnels.
Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash
ECP
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