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Edition du 16 Février 2024
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Edito
Issue de l’industrie, l’impression 3D bouleverse les sciences de la vie….
Il y a 40 ans, en juillet 1984, trois ingénieurs français, Jean-Claude André, Olivier de Witte, et Alain le Méhauté, déposaient le premier brevet concernant l’impression 3D, pour le compte de l’entreprise CILAS ALCATEL. Quelques semaines plus tard, l’américain Charles Hull déposait à son tour un brevet sur la technique d’impression 3D de stéréolithographie SLA (StéréoLithographie Apparatus). Ce brevet débouchera sur la création de la fameuse entreprise 3D Systems, géant de la fabrication d’imprimantes, qui commercialisera en 1988 la première imprimante 3D, la SLA-250.
C’est peu de dire qu’en 40 ans, cette technologie innovante a fait des pas de géants, au point qu’elle est en train de bouleverser à présent l’ensemble des outils, méthodes et process de production dans l’industrie, mais également dans la construction et de manière encore plus spectaculaire, dans les sciences du vivant. Des chercheurs de l’Université technologique de Nanyang à Singapour (NTU Singapour) ont ainsi réussi, il y a quelques semaines, à fabriquer des pièces métalliques imprimées en 3D avec différentes propriétés, sans avoir besoin de recourir à des traitements mécaniques ou à des matériaux supplémentaires. Pour réaliser cette percée, ils ont mis au point un système d’ajustement de l’intensité du faisceau laser utilisé pour fondre les couches de poudre métallique. Cette adaptation permet de réchauffer et de refroidir la pièce pendant le processus d'impression 3D, ce qui reconfigure ses microstructures. En contrôlant de manière très précise ces paramètres, il devient possible de déterminer les propriétés du métal à un degré inédit. Par exemple, le même métal peut contenir des zones fortes et d’autres plus faibles (Voir Nature Communications).
Autre exemple remarquable, la firme anglaise Vivobarefoot qui va bientôt proposer, en coopération avec Balena pour les matériaux, des chaussures imprimées en 3D personnalisées et durables. Constatant que 25 milliards de paires de chaussures sont fabriquées chaque année dans le monde, mais qu’un quart finissent en décharge après seulement un an d’utilisation, elle a décidé de concevoir des chaussures reposant sur un cycle de vie à la fois entièrement durable et recyclable. Vivobarefoot et Balena ont développé VivoBiome, un système de numérisation pour impression numérique permettant aux utilisateurs de commander d’un simple clic des chaussures personnalisées, uniques et durables. Ce processus de fabrication repose sur l’utilisation d’un logiciel, permettant de générer diverses géométries en CAO pour les semelles extérieures, ainsi que de concevoir les chaussures en fonction de la forme ou de la morphologie du pied de l’utilisateur. Les chaussures adoptent un design minimaliste, caractérisé par des semelles fines et souples, ainsi qu’une coupe large, favorisant ainsi la liberté de mouvement. Après la phase de conception, les chaussures sont imprimées à partir de matériaux biosynthétiques et recyclés. D’ici 2025, il sera possible de commander des chaussures entièrement compostables et imprimées en 3D en un clic, et en les recevant dix jours plus tard.
Il y a quelques jours, des chercheurs du MIT ont mis au point une technique de fabrication additive capable d’imprimer rapidement, avec du métal liquide, des pièces à grande échelle comme des pieds de table et des cadres de chaise. Leur technique, appelée impression sur métal liquide (LMP), consiste à déposer de l’aluminium fondu le long d’un chemin prédéfini dans un lit de minuscules billes de verre. L’aluminium durcit rapidement en une structure 3D. Selon cette étude, le LMP serait 10 fois plus rapide qu’un processus de fabrication additive métallique comparable. Seule limitation de ce procédé pour l’instant : ce gain en vitesse se ferait en acceptant une moins bonne résolution (Voir MIT News). Les pièces produites par LMP conviendraient donc seulement pour certaines applications dans l’architecture, la construction et le design industriel, où la résolution ne doit pas nécessairement être très fine. « Si l’on prend le monde de la construction et du mobilier, on constate que les objets qui nous entourent, qu’il s’agisse des bâtiments, tables, chaises, bureaux, armoires, n’ont pas besoin d’une résolution extrêmement élevée. Il est donc rentable de sacrifier cette résolution, en échange d’une vitesse d’exécution et d’une échelle de réalisation beaucoup plus grandes », souligne la Professeure Skylar Tibbits, codirectrice du Self-Assembly Lab, qui a dirigé ces travaux.
Pour mettre au point cet outil LMP, ces chercheurs ont choisi l’aluminium parce qu’il est couramment utilisé dans la construction et qu’il peut être facilement recyclé. L’aluminium est maintenu à haute température dans un creuset en graphite, puis le matériau fondu est introduit par gravité à travers une buse en céramique dans un lit d’impression le long d’un chemin prédéfini. Ils ont constaté que plus la quantité d’aluminium qu’ils pouvaient faire fondre était importante, plus l’imprimante pouvait fonctionner rapidement…
En Australie, la société d’impression 3D Luyten s’apprête à mettre sur le marché une maison imprimée en 3D à Melbourne, en collaboration avec l’Université de Nouvelle-Galles du Sud (UNSW), (Voir Parametric Architecture). Ahmed Mahil, PDG de Luyten, souligne que « Ce projet illustre non seulement la polyvalence et la flexibilité des capacités d’impression 3D, mais dévoile les immenses potentialités de l’impression additive en matière de création architecturale et d’aménagement des espaces intérieurs ». Un exemple concret de cette intégration entre technologie et architecture se manifeste à travers la Galleria Gwanggyo, un centre commercial implanté au cœur de la nouvelle ville de Gwanggyo, en Corée du Sud. Inauguré en 2020, cet édifice se distingue par une façade très élaborée, combinant de la pierre mosaïque et des éléments de verre complexes. Une telle façade asymétrique et composite aurait été tout simplement impossible à réaliser sans l’impression additive.
Fin 2023, la fabrication additive de bâtiment a franchi un nouveau cap, avec la réalisation d’une construction en béton de 54 m de long, 11 m de large, 9 m de haut. Situé à Heidelberg, ce bâtiment, qui abrite le nouveau centre de données Heidelberg iT Management, est à présent le plus grand bâtiment imprimé en 3D d’Europe. Pour cette construction hors norme, l’industriel Peri 3D Construction a utilisé une imprimante BOD2 fournie par l’entreprise danoise Cobod. La tête d'impression est fixée sur un portique modulaire, ce qui permet de le configurer en fonction des besoins de chaque projet. Fait remarquable, cette structure a été érigée en seulement quatre mois. L’encre utilisée qui repose sur un liant, le "i.tech 3D", spécialement conçu pour l’impression 3D en béton, permet désormais de réduire les émissions de CO2 d’environ 55 % par rapport à un ciment classique, soit près de 400 kg eq CO2/m². Ce matériau développé par Heidelberg Materials est en outre recyclable et a reçu le prix allemand de l’innovation pour le climat et l’environnement (IKU).
Mais, non contente de bouleverser l’industrie et la construction, l’impression 3D est également en train de révolutionner un domaine où on l’attendait moins, à savoir la biologie et la médecine. En décembre dernier, des chercheurs américains des universités Duke et Caltech ont réussi à concevoir un nouveau type d’imprimante 3D, qui peut imprimer directement différents types de tissus dans le corps humain. Il devient ainsi possible de solidifier une forme directement à proximité d’un organe à traiter ou à réparer, sans forcément être obligé d’avoir recours à une intervention chirurgicale classique, avec tous les risques et effets secondaires qu’elle peut entraîner. Dans ce cas de figure, ces chercheurs américains, au lieu d’utiliser un faisceau lumineux, ont eu recours à un faisceau d’ultrasons, un type d’ondes sonores à haute fréquence semblable à celui utilisé par les systèmes d’imagerie par échographie. Le grand avantage de ces faisceaux d’ultrasons étant que, contrairement aux faisceaux lumineux, ils peuvent pénétrer profondément dans les tissus vivants (Voir Science).
Ces chercheurs ont donc travaillé à la mise au point d’une bio encre qui, une fois injectée dans le corps, se solidifie de manière contrôlable lorsqu’elle est exposée à un faisceau d’ultrasons. Cette "Sono-encre" peut être sculptée par un émetteur de manière assez précise pour former des objets avec une précision millimétrique. Le champ d’application de cette invention est immense. Il va de la réalisation de mini-prothèses ou de structures de soutien pour favoriser et orienter la reconstitution des tissus à des micro-dispositifs capables de libérer à la demande des molécules thérapeutiques, ou encore à des outils de microchirurgie. Ces travaux montrent également que l’impression volumétrique produite par cette technologie se fait plus rapidement et de manière plus précise qu’avec une imprimante 3D classique, qui construit les objets couche par couche.
Cette nouvelle méthode est appelée "Impression volumétrique acoustique à pénétration profonde". Randy King, directeur des programmes à la Division des Sciences Appliquées et de la Technologie du NIBIB, explique que « L’échographie focalisée est utilisée depuis des décennies pour traiter une grande variété de conditions, ce qui souligne sa sécurité et son utilité en tant qu’outil clinique. Cette nouvelle application potentielle, résultat d’années d’avancées technologiques, pourrait ouvrir la voie à quelque chose que l’on croyait auparavant impossible : l’impression 3D par ultrasons à travers les tissus ».
Certes, l’utilisation des ultrasons focalisés n’est pas nouvelle dans le domaine médical. Mais c’est la première fois qu’elle est spécifiquement appliquée à l’impression 3D médicale. Cette innovation remarquable repose notamment sur l'invention d'une encre soniquée, ou sono-ink, qui réagit aux ultrasons. L’encre elle-même se compose de quatre éléments distincts : un composé absorbant les ondes ultrasonores, une microparticule régulant la viscosité et un polymère fournissant la structure et un sel absorbant la chaleur pour déclencher la solidification. Cela permet d’imprimer des structures biocompatibles même à travers les tissus épais et multicouches du corps. Les tests n’ont pour l’instant été menés que dans des milieux synthétiques qui reproduisent le corps ou sur des tissus et des organes animaux. Mais les chercheurs ont pu vérifier la pénétration de leur faisceau d’ultrasons et la précision de leur impression qui est de 100 micromètres, soit l’épaisseur d’un cheveu.
En Australie, une équipe de l’University of New South Wales à Sydney vient de présenter un concept très intéressant qui permettrait d’utiliser cette approche dans un contexte clinique ; ils ont conçu un système capable d’imprimer des biomatériaux en 3D directement à l’intérieur du corps humain. Le dispositif, baptisé F3DB, prend la forme d’un mini-bras robotique qui ressemble à un endoscope. Il est muni de muscles artificiels qui lui permettent de se tordre dans n’importe quelle direction. Cette grande flexibilité lui permet de se frayer un chemin à l’intérieur d’un organe. Parvenue dans la zone ciblée, la tête de cette imprimante endoscopique applique une « bio-encre » composée d’un mélange de cellules vivantes, de biomatériaux et de facteurs de croissance. Ce dispositif particulièrement novateur permet de reconstruire un tissu vivant lésé, par exemple pour réparer une lésion sur un organe interne (Voir Science Direct). Dans ce cas de figure, l’application directe de cette bio-encre sur un tissu constitue un véritable pansement organique à base de cellules souches. Ainsi, il est possible de réparer de manière moins invasive des tissus et cellules des intestins, de l’estomac, ou encore du cœur. En outre, cette technique F3DB peut, grâce à ses muscles artificiels, être guidé vers plusieurs zones à opérer distinctes à partir du même point. Après des essais réussis sur des organes artificiels et des organes de porc, les chercheurs préparent la prochaine étape de leurs travaux qui consistera à intervenir directement sur des organes humains à l’horizon 2030.
En France, la jeune société MB Therapeutics, implantée à Montpellier, exploite le potentiel de l'impression 3D pour concevoir des médicaments sur-mesure. Née de l’association entre un ancien de Sanofi et un pharmacien hospitalier, cette firme compte déployer son imprimante 3D pharmaceutique au sein de 10 établissements d’ici la fin de l’année. MB Therapeutics entend répondre au problème récurrent de la pénurie de médicaments personnalisés pour les patients. Il faut en effet savoir qu’actuellement, pour certaines pathologies, l'industrie pharmaceutique ne répond pas aux besoins des patients. C’est pourquoi les pharmaciens fabriquent certains médicaments personnalisés pour leurs patients, généralement de manière manuelle. Grâce à la technologie d’impression 3D, MB Therapeutics permet aux pharmaciens de produire des médicaments oraux qui vont pouvoir répondre aux besoins propres à chaque patient. Cette innovation repose sur l’utilisation de la MED-U Modular, une imprimante 3D pharmaceutique. Elle vise à surmonter le défi des ruptures de stocks en permettant aux pharmacies de produire automatiquement des médicaments avec un niveau de qualité́ industrielle.
Avec cet outil, les pharmaciens sont en mesure de produire des médicaments personnalisés, combinant les avantages des comprimés et des suspensions liquides. Ces médicaments de nouvelle génération peuvent notamment être adaptés aux enfants et peuvent être dispersés dans un petit volume d'eau. Les médicaments ainsi produits, qui ont une forme de haricots, ont d’ailleurs donné le nom de l’entreprise, en s’inspirant du mythe des “haricots magiques”, ou “Magic Beans”. Aujourd’hui, MB Therapeutics est la seule firme au monde qui dispose d'une imprimante 3D de qualité industrielle conforme aux normes pharmaceutiques. MB Therapeutics compte à présent déployer son imprimante 3D pharmaceutique dans 10 établissements d’ici fin 2024.
Aux Etats-Unis, l’équipe du Professeur Mark Skylar-Scott, membre de l’Institut cardiovasculaire de Stanford, travaille sur un projet ambitieux qui vise à parvenir à transplanter, d’ici cinq ans, un cœur 3D en bio-impression sur un cochon étant atteint d’une immunodéficience congénitale sévère. En cas de succès, ce cœur imprimé pourrait ultérieurement être transplanté chez l’être humain.
À l’hôpital universitaire de Birmingham, l’utilisation de guides d’incision personnalisés, imprimés en 3D, a permis à l’établissement de réussir à diminuer les temps d’intervention chirurgicale jusqu’à trois heures, pour le traitement des patients atteints de cancer de la tête et du cou. Grâce à l’utilisation de l’imprimante 3D Stratasys J5, MediJet a réussi à transformer la manière dont les tumeurs sont retirées, en proposant des guides d’incision précis et spécifiques à chaque patient avant l’opération. L’hôpital universitaire de Birmingham a ainsi réussi à être en pointe pour l’utilisation de la fabrication additive à des fins médicales. L’impression 3D s’avère être un outil incomparable, permettant à l’équipe chirurgicale de concevoir des dispositifs personnalisés, fabriqués à partir des scans des patients, avec une résolution inférieure à 150 microns, ce qui permet une amélioration considérable des résultats chirurgicaux. L’utilisation de l’impression 3D dans ce processus complexe, consistant à prélever un segment d’os d’un patient, à le mouler, puis à le transplanter dans la zone cible tout en préservant le tissu osseux, est en train de bouleverser la prise en charge médicale et chirurgicale de ce type de cancer, difficile à traiter. En s’appuyant sur ce nouvel outil, il devient possible pour les chirurgiens de planifier très précisément une opération avant sa réalisation.
Permettez-moi, enfin, de vous présenter une dernière innovation présentée il y a quelques semaines par Le MIT et l'Ecole polytechnique fédérale de Zurich (Suisse). Il s’agit d’un nouveau procédé d’impression 3D qui permet d'injecter simultanément des matériaux rigides et souples (Voir Nature). Baptisé Inkbit, ce système d’impression 3D embarque quatre caméras à haute fréquence et deux lasers pour créer une carte de profondeur de la surface imprimée. Celle-ci est comparée au design qui doit être imprimé et le système adapte localement le volume de matériau qui devra sortir de chacune des 16.000 buses de la machine. Ce système, qui peut fonctionner avec 10 substances différentes en même temps, est donc en mesure, sans ralentir sa vitesse, de pouvoir imprimer en une même opération des matériaux souples et rigides, puisqu’il n’est plus nécessaire de durcir une couche par UV avant d’appliquer la suivante. Ce nouvel outil d’impression 3D en parallèle a permis d’imprimer en une seule opération une main robotique complexe et une pompe cardiaque. Cette technique d’impression hybride pourrait contribuer à la production industrielle plus rapide et moins coûteuse de robots et dispositifs robotiques.
On le voit, l’impression 3D, après avoir successivement envahi le domaine de l’industrie, puis celui de la construction, est en train de révolutionner ceux de la médecine, la pharmacie et les biotechnologies et sera demain l’un des outils majeurs de la médecine régénérative et personnalisée. Cette technologie, qui se situe au croisement de la robotique, de l’informatique, de la chimie, de la physique et de l’optique, est un parfait exemple de la nécessité de favoriser et d’organiser des projets et approches transdisciplinaires qui laissent toute sa place à la recherche fondamentale et s’inscrivent dans des cadres suffisamment ouverts et souples pour permettre l’audace conceptuelle, qui fait souvent cruellement défaut à notre politique de recherche. Il serait souhaitable que notre pays, qui a su maintenir un niveau d’excellence dans cette technologie de la fabrication additive, prenne l’initiative d’un grand projet européen de recherche pour conforter notre compétitivité dans la conception et la fabrication de ces nouveaux outils, potentiellement créateurs d’une immense valeur ajoutée…
René TRÉGOUËT
Sénateur honoraire
Fondateur du Groupe de Prospective du Sénat
e-mail : tregouet@gmail.com
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En 2022, 72 000 hectares ont brûlé en France. Neuf feux sur dix sont d’origine humaine (chantiers de BTP, activités agricoles, câbles électriques, mégots de cigarettes, barbecues, incendies de véhicules…). En France, la majorité des départs d’incendie sont repérés par des randonneurs ou des automobilistes qui avertissent les pompiers. Mais, comme ils ne sont pas formés à ce risque, ils transmettent souvent des informations peu détaillées, ce qui pénalise les pompiers pour localiser précisément le lieu et adapter les moyens.
Pour être plus réactive tout en limitant au maximum les fausses alertes, l’association Pyronear a mis au point une solution basée sur l’IA. Elle est capable de détecter en quelques minutes le début d’un feu de forêt. Un temps précieux, car passé une dizaine de minutes, il devient très difficile d’arrêter un feu de forêt ! Pour être traité efficacement dans les secteurs où le risque incendie est élevé, un feu doit avoir parcouru moins d’un hectare lorsque les premiers intervenants commencent à le combattre.
Dans un premier temps, ces bénévoles ont alimenté leur algorithme avec des données américaines (130 caméras sont en libre accès), car en France aucune donnée n’est publique. « Notre modèle analyse les images et s’il indique qu’il y a un feu, nous conservons l’image, car il y a deux possibilités. Soit il y a vraiment un feu, soit c’est un faux positif. Dans les deux cas, il s’agit de données intéressantes qui sont annotées pour optimiser notre solution », explique Mateo Lostanlen, l’un des cofondateurs de l’association. Pour cet ingénieur, l’IA peut être très utile pour repérer rapidement un panache de fumée signifiant un début d’incendie. Il a acquis la conviction de l’intérêt de l’IA en travaillant auparavant pour SquareMind, une entreprise de détection automatique de cancers de la peau à partir de photos de grains de beauté.
Aujourd’hui, l’association peut s’appuyer sur des images provenant de neuf tours, soit 36 caméras (Ardèche, Gironde…). Elle peut également entraîner son modèle en exploitant des images provenant du Chili et de la Catalogne, à la suite de partenariats respectifs avec des chercheurs et des pompiers (qui disposent de 17 caméras). « C’est essentiel pour notre modèle d’être confronté à de nombreux types de terrain », précise Mateo Lostanlen.
Au bout de trois ans, le bilan est positif. « Depuis cet été, nous sommes satisfaits de nos résultats grâce notamment aux pompiers de l’Ardèche qui nous ont fait confiance. Nous n’avons raté aucun feu. Mais, nous avons encore un peu trop de faux positifs. Pour l’instant, ce n’est pas très pénalisant, car cela ne concerne que deux tours en Ardèche. Mais, lorsque notre système couvrira tout un département, il sera impossible de gérer de nombreux faux positifs », souligne-t-il. Deux pistes d’amélioration sont prévues. « Nous travaillons à développer un protocole pour valider plus rapidement une alerte et cet hiver, nous allons étudier la détection temporelle. Actuellement, nous prenons une image fixe pour faire une prédiction. Mais même à l’œil nu, il est difficile de faire la distinction entre une fumée et un nuage qui est bas. Or, si nous regardons une série d’images, il est plus facile de faire cette prédiction », précise Mateo Lostanlen.
Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash
Techniques de l'Ingénieur
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Avenir |
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Nanotechnologies et Robotique
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Les chercheurs de la Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) et du Boston University Sargent College of Health & Rehabilitation Sciences ont mis au point un exosquelette doux et portable pour aider une personne atteinte de Parkinson à marcher sans geler. Ce vêtement robotique, porté autour des hanches et des cuisses, donne une légère poussée aux hanches lorsque la jambe se balance, aidant le patient à réaliser une foulée plus longue.
Le dispositif a complètement éliminé le gel du participant lors de la marche en intérieur, lui permettant de marcher plus vite et plus loin qu’il ne le pourrait sans l’aide du vêtement. « Nous avons constaté qu’une petite quantité d’assistance mécanique de notre vêtement robotique doux a eu des effets instantanés et a amélioré de manière constante la marche dans une gamme de conditions pour l’individu de notre étude », a expliqué Conor Walsh, le professeur Paul A. Maeder d’ingénierie et de sciences appliquées à la SEAS, et co-auteur correspondant de l’étude.
Cette recherche démontre le potentiel de la robotique douce pour traiter un symptôme potentiellement dangereux de la maladie de Parkinson et pourrait permettre aux personnes atteintes de la maladie de retrouver leur mobilité et leur indépendance. Lors des visites de l’étude, le participant a déclaré aux chercheurs : « La combinaison m’aide à faire des pas plus longs et lorsqu’elle n’est pas active, je remarque que je traîne beaucoup plus les pieds. Elle m’a vraiment aidé et je pense qu’il s’agit d’une avancée positive. Elle pourrait m’aider à marcher plus longtemps et à maintenir la qualité de ma vie ».
Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash
Nature
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Des roboticiens de l’université Ben Gourion du Néguev (Israël) ont créé ce qu’ils présentent comme « l’un des robots amphibies les plus rapides et les plus efficaces » en s’inspirant de la nature. Si ce type de biomimétisme est fréquent en robotique, dans le cas présent, les concepteurs sont allés plus loin en reproduisant les aptitudes de trois animaux qu’ils ont combinées pour rendre leur robot aussi performant sur terre que dans l’eau.
Ainsi, AmphiSAW imite la manière dont les salamandres et les serpents ondulent pour nager et la manière dont le mille-pattes se déplace sur le sol. Pour se mouvoir, le robot utilise un mécanisme dont les pièces ont été fabriquées avec une imprimante 3D. L’abdomen associe un ressort hélicoïdal horizontal dont le mouvement actionne 14 palettes reliées entre elles qui tournent dans l’eau telles les roues d’un bateau à aubes. Ce mécanisme ingénieux est actionné par un moteur électrique logé dans la tête d’AmphiSAW. Deux autres moteurs contrôlent le gouvernail situé à l’extrémité de la queue et les deux roues/pattes dont le robot se sert pour passer de l’eau à la terre ferme et progresser au sol.
AmphiSAW peut être télécommandé à distance ou programmé pour suivre des points de repère GPS en autonomie. Avec 51 cm de long pour 16 cm de large et 1,2 kg sur la balance, ce robot se veut rapide, simple et abordable. Selon l’équipe qui l’a mis au point, il présente « le coût de transport le plus bas parmi tous les robots amphibies répertoriés dans la littérature ». Lors des tests, AmphiSAW a rampé au sol à une vitesse de 1,5 longueur de corps par seconde et a nagé en surface à 0,74 longueur de corps par seconde. En ajoutant les roues au niveau de la tête, la vitesse au sol a sensiblement augmenté à 4 longueurs de corps par seconde tandis que celle en nage a quasiment doublé.
Cependant, dans leur article publié par la revue Bioinspiration & Biomimetics, les ingénieurs constatent que les roues occasionnent une traînée importante dans l’eau, ce qui a une incidence sur la consommation d’énergie et donc l’autonomie de la batterie. Mais ils expliquent que tout l’intérêt de ce design est qu’il peut évoluer selon l’utilisation. Ainsi, les roues peuvent être retirées si le robot évolue seulement dans l’eau. On pourrait également faire varier sa taille en fonction de la mission qu’il doit accomplir. L’équipe de l’université Ben Gourion le voit notamment servir pour l’aquaculture, la recherche marine ou encore des interventions de secours.
Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash
Science & Vie
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Matière |
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Matière et Energie
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Une équipe de recherche de KAIST du Département de génie chimique et biomoléculaire (CBE), dirigée par le professeur Bumjoon Kim, a annoncé le développement d’un nouveau matériau polymère conducteur qui a atteint à la fois une haute performance électrique et une élasticité, tout en introduisant la cellule solaire organique extensible la plus performante au monde.
Les cellules solaires organiques sont des dispositifs dont la couche photoactive, responsable de la conversion de la lumière en électricité, est composée de matériaux organiques. Comparées aux cellules solaires à base de matériaux non organiques existants, elles sont plus légères et flexibles, ce qui les rend très applicables pour les dispositifs électroniques portables. Les cellules solaires en tant que source d’énergie sont particulièrement importantes pour la construction de dispositifs électroniques, mais les cellules solaires à haute efficacité manquent souvent de flexibilité, et leur application dans les dispositifs portables a donc été limitée jusqu’à présent.
L’équipe dirigée par le professeur Kim a conjugué un polymère hautement extensible à un polymère électriquement conducteur avec d’excellentes propriétés électriques par liaison chimique, et a développé un nouveau polymère conducteur avec à la fois une conductivité électrique et une extensibilité mécanique. Ce polymère répond au niveau le plus élevé de rendement de conversion photovoltaïque (19 %) en utilisant des cellules solaires organiques, tout en montrant 10 fois l’extensibilité des dispositifs existants. L’équipe a ainsi construit la cellule solaire extensible la plus performante au monde qui peut être étirée jusqu’à 40 % pendant son fonctionnement, et a démontré son applicabilité pour les dispositifs portables.
EurekAlert
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Vivant |
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Santé, Médecine et Sciences du Vivant
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Des chercheurs chinois de l'hôpital de Juijiang indiquent que la transplantation de cellules souches provenant de différentes sources pourrait être efficace pour traiter l’arthrose du genou, ou gonarthrose. L’équipe de recherche a ici passé au crible 16 études portant sur 875 patients souffrant d’arthrose du genou, âgés de 51 à 69 ans. Parmi eux, 441 ont eu recours à la greffe de cellules souches, tandis que 434 n’en ont pas bénéficié (groupe témoin).
En comparant les données, les scientifiques ont constaté que la thérapie par cellules souches a été associée à une réduction significative de la douleur des patients à partir du 3e mois après le début du traitement, et ce quelle que soit l’origine des cellules souches. Au cours des mois suivant le traitement, le soulagement de la douleur le plus significatif a été observé lorsque les cellules souches injectées provenaient de la graisse du patient (tissu adipeux) et du cordon ombilical issus de grossesses. Dans certains pays et maternités, il est en effet possible, lors d’un accouchement, de donner le cordon ombilical à la science en vue d’une telle utilisation.
Dans le détail, les cellules souches dérivées de la graisse des patients ont permis un meilleur soulagement de la douleur par rapport à celles provenant d’autres donneurs. En outre, les cellules souches dérivées de la graisse des patients ont permis la récupération la plus efficace de la fonction articulaire du genou. « La greffe de cellules souches s’est avérée sûre et efficace pour le traitement de l’arthrose du genou », écrivent les auteurs de l’étude. « Les cellules souches de différentes sources ont un effet bénéfique sur le soulagement des douleurs articulaires du genou, la restauration de la fonction articulaire du genou et la minimisation du traumatisme du patient », ont-ils précisé.
Concrètement, l’injection de cellules souches dans l’articulation du genou vise à recréer ce qui a été lésé, autrement dit le cartilage. « L’implantation de cellules souches peut potentiellement réparer les tissus affectés, développer un nouveau cartilage, diminuer l’inflammation et ralentir la dégénérescence », a détaillé le Docteur Echezona. « Cela entraîne une diminution de la douleur et une amélioration de la fonctionnalité, ce qui peut contribuer au renforcement des articulations », a-t-elle ajouté.
Si cette étude a le mérite de souligner l’intérêt de l’usage de cellules souches, et de les classer selon leur niveau d’efficacité, il faudra toutefois d’autres études plus robustes pour que cette approche thérapeutique se généralise et rejoigne l’arsenal thérapeutique de la gonarthrose. Dans un communiqué daté d’avril 2023, l’Inserm indiquait qu’une de ses équipes planchait justement sur l’utilisation de cellules souches mésenchymateuses, encapsulées dans un microgel, pour augmenter leur durée de vie après administration et les empêcher de migrer ailleurs (source 3). Des expériences sont menées in vitro et in vivo sur des modèles animaux pour valider ce protocole.
Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash
JOR
Medical News Today
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Une étude menée par une équipe de l’université McGill vient de montrer que la bactérie Helicobacter pylor peut augmenter le risque de développer la maladie d’Alzheimer. Avant d’arriver à cette conclusion, les experts cherchaient des liens entre les infections qu’a eues une personne au cours de sa vie et le développement de la plus célèbre des pathologies de démence.
Au cours de l’étude, les scientifiques ont analysé les données de santé de plus de 4 millions de personnes âgées de 50 ans et plus au Royaume-Uni entre 1988 et 2019. Rapidement, les chercheurs ont remarqué que les sujets infectés par Helicobacter pylor avaient 11 % de plus de risque de développer la maladie d’Alzheimer. « Il s’agit d’une augmentation qui est modeste, mais qui est statistiquement importante, car on l’a décelée dans une grande population », affirme l’auteur principal de l’étude, Paul Brassard, spécialiste en santé publique et en médecine préventive au Centre universitaire de santé McGill (CUSM). Selon les experts, la bactérie pourrait déclencher un processus inflammatoire qui favoriserait le dépôt de plaques amyloïdes dans le cerveau. Un phénomène caractéristique d’Alzheimer.
Le risque de développer Alzheimer à cause de la bactérie varie en fonction de plusieurs facteurs. Tout d’abord, il faut que Helicobacter pylor provoque des symptômes tels que des indigestions, des brûlures d’estomac, des ulcères ou un cancer gastrique pour qu’il ait un réel impact sur le cerveau, et donc la démence. Enfin, les scientifiques expliquent dans leur étude qu’il existe une variation du risque au cours du temps. Dix ans après la manifestation clinique de l’infection par Helicobacter pylor, le risque diminue. « Cela veut peut-être dire qu’une décennie est le temps nécessaire pour induire un processus inflammatoire [notamment neuro-inflammatoire néfaste] ou l’érosion de la muqueuse gastrique qui compromettrait notamment l’absorption de la vitamine 12, dont un déficit est associé à la démence », conclut Paul Brassard.
Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash
Alzheimer's Association
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Des chercheurs de l’Université Harvard et de la société suisse de soins de santé Hoffmann-La Roche ont découvert un nouvel antibiotique, le Zosurabalpin, qui se montre très efficace contre Acinetobacter baumannii. Cette bactérie, également connue sous le nom de CRAB, peut provoquer de graves infections pulmonaires, des voies urinaires et du sang, selon les Centres pour le contrôle et la prévention des maladies des États-Unis. Elle est résistante, entre autres, aux carbapénèmes, une classe d’antibiotiques à large spectre.
La nouvelle molécule représente une avancée significative dans la lutte contre les bactéries Gram-négatives, particulièrement résistantes aux traitements actuels. Son action unique, bloquant le transport des lipopolysaccharides, promet de renforcer l’arsenal médical contre les infections mortelles et résistantes tout en soulignant la nécessité d’innovations continues face à l’évolution rapide de la résistance bactérienne.
Le Zosurabalpin possède un mécanisme d’action unique. Contrairement aux antibiotiques traditionnels, il cible spécifiquement les bactéries Gram-négatives, un groupe notoirement difficile à traiter en raison de la double membrane cellulaire. Cette structure complexe agit comme une barrière défensive, empêchant de nombreux médicaments d’atteindre leur cible. Le Zosurabalpin contourne ce problème en intervenant dans le processus de transport des lipopolysaccharides (LPS), des molécules essentielles à la construction et au maintien de la membrane externe de ces bactéries. En bloquant le transport des LPS, le Zosurabalpin compromet l’intégrité de la membrane externe, entraînant ainsi la mort de la bactérie.
Les essais précliniques du Zosurabalpin, notamment sur des modèles animaux, ont démontré son efficacité contre des infections sévères. Dans des études sur des souris, l’antibiotique a significativement réduit les niveaux de Carbapenem-resistant Acinetobacter baumannii (CRAB), une bactérie particulièrement résistante et dangereuse. Les souris atteintes de pneumonie induite par CRAB ont montré une diminution notable de la charge bactérienne après traitement avec le Zosurabalpin.
Plus notable encore, chez les souris souffrant de sepsis causé par CRAB, l’antibiotique a non seulement réduit la présence bactérienne, mais a également évité la mort. Ces résultats sont d’autant plus significatifs que CRAB est connu pour sa résistance aux traitements existants et sa capacité à causer des infections mortelles, en particulier dans les environnements hospitaliers. La mise au point du Zosurabalpin ouvre des perspectives inédites pour le développement d’antibiotiques ciblant les mécanismes de défense spécifiques des bactéries Gram-négatives. En ciblant des processus cellulaires clés spécifiques aux bactéries Gram-négatives, il est possible d’élaborer des traitements plus efficaces contre une gamme plus large de pathogènes résistants, y compris ceux qui sont actuellement considérés comme des menaces critiques pour la santé publique.
Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash
Nature
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Des chercheurs de l'Université de Californie du Sud ont montré que le port de prothèse auditive garantirait aux adultes souffrant de troubles auditifs un risque global de mortalité inférieur. « Nous avons découvert que les adultes avec des pertes d’audition qui utilisent des aides auditives ont un risque de mortalité inférieur de 24 % par rapport à ceux qui n’en utilisent pas. Ces résultats sont enthousiasmants car ils suggèrent que les aides auditives pourraient jouer un rôle protecteur dans la santé des gens et prévenir des morts précoces », précise l’autrice principale de l’étude, le médecin ORL Janet Choi.
Pour arriver à ces conclusions, les auteurs de cette étude ont utilisé des données collectées entre 1999 et 2012 et concernant près de 10 000 adultes de 20 ans et plus. Les chercheurs ont suivi leur mortalité sur une période de 10 ans. Au total, 1863 adultes étaient identifiés comme ayant des pertes d’audition. Parmi eux, 237 utilisaient régulièrement des aides auditives (au moins une fois par semaine, cinq heures par semaine ou la moitié du temps) et 1483 disaient ne jamais utiliser ces appareils. De précédentes recherches avaient montré que la perte d’audition non traitée peut réduire l’espérance de vie. Cependant, jusqu’à présent, très peu d’études avaient examiné les liens entre l’utilisation des aides auditives et le risque de décès. L’étude est l’analyse la plus complète à ce jour sur le sujet, d’après Janet Choi.
Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash
The Lancet
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Des chercheurs de l'EPFL, dirigés par le Professeur Li Tang, ont développé une thérapie innovante, par cellules CAR-T, qui élimine systématiquement les tumeurs cancéreuses chez les souris. Dans le cadre d’essais cliniques en cours, cette thérapie semble engendrer une rémission complète chez les onze patients traités, soit un taux de réussite de 100 %. Les résultats de l’étude de laboratoire laissent notamment entrevoir l’efficacité de la thérapie sur le long terme et le caractère plus rapide et moins onéreux de sa préparation par rapport aux méthodes actuelles.
En substance, la thérapie par cellules CAR-T consiste à modifier des lymphocytes T pour cibler et éliminer les cellules cancéreuses. Ces cellules T modifiées, qui constituent une réelle innovation par rapport aux traitements actuels, sont équipées de récepteurs antigéniques chimériques (CAR) capables de reconnaître les cellules cancéreuses et de s’y accrocher. « Nous avons amélioré la thérapie par cellules CAR-T en concevant une cellule immunitaire renforcée, plus robuste, particulièrement efficace pour cibler et éliminer les cellules tumorales », explique Li Tang. La commercialisation du traitement est dans le viseur de la start-up Leman Biotech, cofondée par le professeur Tang et Yugang Guo, coauteur de la publication. La société a déjà réuni d’importants capitaux lors de ses premières levées de fonds.
Les thérapies conventionnelles par cellules CAR-T, par ailleurs efficaces sur les cancers hématologiques, font face à des difficultés contre les tumeurs solides : les cellules s’épuisent et ne parviennent finalement pas à éradiquer le cancer. Les recherches audacieuses menées par le professeur Tang ouvrent de nouvelles perspectives pour ces immunothérapies innovantes. En effet, il a mis au point des cellules CAR-T sécrétant de l’IL-10, une molécule qui est absorbée par les cellules T modifiées. En d’autres termes, la cellule est conçue pour produire son propre remède afin de rester viable dans un environnement tumoral hostile.
Il est intéressant de noter que l’IL-10 est habituellement considérée comme un immunosuppresseur. Mais au lieu de l’utiliser à cette fin, le professeur Tang et son équipe ont tiré parti de ses capacités uniques de renforcement métabolique. Cette innovation, qui permet de booster le métabolisme des cellules CAR-T, fonctionne immédiatement sur les tumeurs existantes et semble empêcher la réapparition de nouvelles tumeurs.
Même après leur réinjection dans les souris, les cellules tumorales n’ont pas réussi à s’installer ou à présenter une quelconque malignité, ce qui montre bien l’efficacité du traitement sur le long terme : le système immunitaire reste réactif et parvient à neutraliser efficacement toute nouvelle menace de récidive. « Les résultats obtenus dans mon laboratoire sont très encourageants », affirme Li Tang. « Nous sommes persuadés que cette technologie est capable de sauver des vies, comme elle l’a déjà fait pour les 12 patients ayant participé à notre étude ».
Même si les thérapies actuelles par cellules CAR-T se sont avérées efficaces et que différentes options de traitement sont aujourd’hui disponibles pour la leucémie et d’autres cancers liquides, celles-ci restent extrêmement onéreuses : le coût d’un seul traitement dépasse les 500 000 dollars. À l’inverse, le coût associé de cette future thérapie pourrait être bien moins élevé, car cinq pour cent de la dose normale suffisent à susciter une guérison complète. « Une petite quantité de sang prélevée sur le patient suffit à produire assez de cellules pour mettre au point une thérapie par cellules CAR-T à l’aide de notre technologie », précise le chercheur. « Il est alors possible de lui réinjecter ces cellules dès le lendemain. Ce nouveau traitement, bien plus abordable et plus rapide à produire, permettrait en fin de compte de sauver plus de vies », souligne le Professeur Li Tang.
EPFL
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Des chercheurs du NUS Center for Cancer Research et de la Yong Loo Lin School of Medicine de l'Université nationale de Singapour (NUS Medicine) ont réalisé une étude à partir d’échantillons prélevés sur 63 patientes atteintes d'un cancer du sein à des stades différents. Ils se sont aperçus que la présence élevée d’une molécule était à l’origine de la survie des cellules cancéreuses.
La molécule “miR-125b”, si elle est présente en quantité importante sur des cellules cancéreuses du sein, coopère avec d’autres cellules cancéreuses environnantes en se “sacrifiant” pour leur permettre de passer à travers le traitement par chimiothérapie. « Contrairement à la croyance largement répandue selon laquelle les cellules cancéreuses sont égoïstes et uniquement motivées par leur propre survie, cette étude révolutionnaire confirme qu’elles affichent un comportement altruiste pour aider d’autres cellules cancéreuses à prospérer en sacrifiant leurs propres capacités à se multiplier », peut-on lire sur le site de l’Université de médecine de Singapour.
Grâce à une voie de signalisation connue sous le nom de "NF-κB", les cellules cancéreuses dites “altruistes” présentant une expression élevée de la molécule “miR-125b” subissent une "prolifération réduite". « Paradoxalement, ce même processus de signalisation incite ces cellules cancéreuses altruistes à libérer des substances – des protéines connues sous le nom d’ IGFBP2 et CCL28 – qui favorisent une plus grande tolérance à la chimiothérapie dans l’ensemble de la tumeur cancéreuse ». L’élimination de ces cellules dites “altruistes” pourrait donc constituer un traitement potentiel.
Pour le professeur adjoint Leong Sai Mun du département de pathologie, il faut désormais « cibler spécifiquement » les cellules cancéreuses qui se régénèrent : « Notre recherche a identifié ces comportements coopératifs entre les cellules cancéreuses, que le traitement doit cibler spécifiquement, pour qu'elles soient détruites plus efficacement. Par exemple, les méthodes de traitement doivent intégrer des mécanismes qui empêchent les cellules cancéreuses environnantes de réagir et de bénéficier des cellules qui se sacrifient ». Il s’agit donc d’une découverte prometteuse pour de potentielles cibles thérapeutiques.
NUS
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Des chercheurs de Yale ont montré qu'un médicament anti-épileptique permettrait de limiter la dégradation des articulations liée à l'Arthrose. Dans des travaux précédents, les scientifiques ont remarqué qu’un canal sodique, une structure qui transporte du sodium à travers les membranes des cellules, est impliqué dans la transmission des signaux de douleur dans l’arthrose. Ces structures produisent aussi des impulsions électriques dans les cellules “excitables” des muscles, du système nerveux et du cœur. Dans cette nouvelle recherche, les auteurs ont remarqué que ce canal, appelé Nav1.7, est également présent dans des cellules “non-excitables”, qui produisent du collagène et aident à maintenir les articulations du corps.
Dans un essai sur des souris, les chercheurs ont testé l’impact de ce canal sur l’arthrose. « L'ablation génétique en série de Nav1.7 dans plusieurs modèles de souris démontre que Nav1.7 exprimé dans les neurones des ganglions de la racine dorsale est impliqué dans la douleur, alors que Nav1.7 dans les chondrocytes régule la progression de l’arthrose ». Concrètement, la suppression des gènes Nav1.7 de ces cellules productrices de collagène réduit de manière significative les lésions articulaires chez les souris atteintes d’arthrose.
Après cela, ils ont essayé de bloquer le canal grâce à des médicaments. Pour cela, ils ont utilisé la carbamazépine, un inhibiteur des canaux sodiques actuellement prescrit dans le traitement de l’épilepsie. Cela a permis de protéger les souris des lésions articulaires liées à l’arthrose. « Ces résultats ouvrent de nouvelles voies pour des traitements permettant d’agir sur la maladie », conclut Wenyu Fu, auteur principal de l'étude.
Nature
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Malgré les décennies de recherches, les mécanismes physiopathologiques des principales maladies neurodégénératives, comme Alzheimer, demeurent en grande partie incompris — ce qui entrave considérablement le développement de traitements efficaces. Différents facteurs de risque a priori sans liens évidents ont été évoqués, allant de la génétique à la dysbiose intestinale, en passant par le stress chronique et les infections fongiques et virales. « Les troubles neurodégénératifs sont un ensemble de maladies pour lesquelles il existe très peu de traitements efficaces et de nombreux facteurs de risque », explique Andrew B. Singleton, du Center for Alzheimer’s Related Dementias (CARD), aux États-Unis.
De récentes recherches ont par exemple confirmé l’association, bien que suggérée depuis longtemps, entre un risque accru de sclérose en plaques (SEP) et une infection antérieure au virus d’Epstein-Barr (EBV). D’autres études, portant sur des autopsies de tissus cérébraux, ont montré un lien entre le virus de l’herpès simplex et Alzheimer. Ces constats montrent que les scientifiques cherchent depuis des décennies, de façon justifiée, des associations individuelles entre des maladies neurodégénératives et des virus spécifiques.
Pour appuyer ces recherches, Singleton et ses collègues ont proposé une approche différente, ratissant toutes les associations possibles en une seule étude. « Nos résultats soutiennent l’idée que les infections virales et l’inflammation associée dans le système nerveux peuvent être des facteurs de risque courants — et peut-être évitables — pour ces types de troubles [neurodégénératifs] », indique Singleton. Les résultats de cette étude fournissent plusieurs pièces clés permettant de compléter le puzzle des mécanismes de plusieurs troubles neurodégénératifs.
Les enquêtes effectuées dans le cadre de la nouvelle étude — détaillée dans la revue Neuron — incluaient les dossiers médicaux de 300 000 personnes, enregistrés dans la base de données biomédicales finlandaise FinnGen. Le protocole d’enquête consistait notamment à l’identification des personnes présentant l’un des 6 diagnostics de maladies neurodégénératives suivants : maladie d’Alzheimer, SLA, démence généralisée, SEP, maladie de Parkinson ou démence vasculaire. Ensuite, les enquêtes consistaient à déterminer si ces personnes avaient été antérieurement hospitalisées pour cause d’infection virale, les admissions dues à la COVID-19 n’étant pas incluses. Dans un deuxième temps, une seconde série d’enquêtes comparatives incluant 100 000 enregistrements de l’UKBiobank (la base de données biomédicale anglaise) a été effectuée.
La première série d’enquêtes a mis en lumière 45 associations significatives, tandis que la seconde a réduit ce nombre à 22. Parmi toutes les affections neurodégénératives, la démence généralisée était celle qui présentait le plus d’associations, étant notamment liée à six infections virales distinctes. Ces infections incluent par exemple l’encéphalite virale, les verrues virales, tous les types de grippes ainsi que la pneumonie virale. D’autre part, une association notable a également été relevée pour l’encéphalite virale et Alzheimer : les personnes ayant contracté cette infection seraient au moins 20 fois plus susceptibles de développer plus tard la maladie. En outre, la pneumonie est liée à plusieurs troubles, dont la démence, Parkinson et la SLA.
Il faut souligner que les infections virales ne concernent pas les simples rhumes, mais plutôt des cas modérés à graves nécessitant une hospitalisation ou du moins une prise en charge médicale. Selon l’équipe de recherche, 80 % des virus relevés dans l’étude peuvent franchir la barrière hématoencéphalique et déclencher une réponse immunitaire inflammatoire. Il faut cependant noter qu’aucun lien de cause à effet n’est mis en évidence.
Ces résultats suggèrent que certains vaccins pourraient réduire les risques de développer une maladie neurologique. Par ailleurs, une analyse plus approfondie concernant 16 des associations communes relevées dans les données FinnGen et UKBioBank, suggère que les risques induits par certains virus semblent s’atténuer avec le temps.
Cell
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Des chercheurs américains ont découvert que des espaces élargis dans le cerveau des nourrissons seraient associés à un risque plus élevé de développer des troubles du spectre autistique. Ces zones cérébrales sont appelées espaces périvasculaires. « Tout au long de la journée et de la nuit, le liquide céphalorachidien (LCR) circule dans de petits canaux remplis de liquide entourant les vaisseaux sanguins du cerveau, appelés espaces périvasculaires, pour éliminer la neuroinflammation et autres déchets neurologiques, développent les scientifiques de l’école de médecine de l’UNC aux États-Unis.
Une perturbation de ce processus vital peut entraîner un dysfonctionnement neurologique, un déclin cognitif ou des retards de développement. Toutes les six heures, le cerveau expulse du LCR qui traverse les espaces périvasculaires pour éliminer les protéines neuroinflammatoires potentiellement nocives, telles que la bêta-amyloïde. Ce processus est particulièrement efficace pendant la nuit. Donc un sommeil perturbé peut empêcher l’élimination totale du LCR des espaces périvasculaires, ce qui va entraîner leur élargissement. « Étant donné que l'autisme est étroitement lié aux problèmes de sommeil, nous étions dans une position unique pour examiner la dynamique du LCR et le sommeil », explique Dea Garic, co-autrice de l'étude.
Dans leur essai, les chercheurs ont analysé 870 IRM pour mesurer le volume excessif du LCR et les espaces périvasculaires élargis. Ces IRM ont été réalisées sur des bébés pendant leur sommeil à l'âge de 6, 12 et 24 mois. Ils ont constaté qu'un volume excessif de LCR à 6 mois était lié à une hypertrophie des espaces périvasculaires à 24 mois. 30 % des nourrissons qui ont développé plus tard un TSA avaient leurs espaces périvasculaires élargis à l’âge de 12 mois. « À l’âge de 24 mois, près de la moitié des nourrissons diagnostiqués autistes présentaient une hypertrophie des espaces périvasculaires », complètent les auteurs. Au total, les nourrissons présentant des espaces périvasculaires anormalement élargis avaient 2,2 fois plus de risques de développer un TSA, en comparaison aux autres.
Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash
JAMA
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Des chercheurs de l’Institut Neuro-X de l’École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) viennent de découvrir que les connexions neuronales entre les différentes régions du cerveau se font différemment chez l’homme et chez les autres mammifères. Alors que chez la souris et les autres primates, les connexions d’un neurone A à un neurone B dans une autre région du cerveau se font généralement via une seule voie, chez l’homme, elles empruntent plusieurs chemins pour relier ces deux neurones.
Cette découverte a été faite par l’équipe du neuroscientifique Enrico Amico, qui avait déjà révélé en 2021 que les connexions neuronales de chaque personne sont uniques, permettant de nous identifier comme avec nos empreintes digitales. Cette fois, les chercheurs ont comparé les connectomes (l’ensemble des connexions neuronales) d’humains, de macaques et de souris, notamment pour évaluer comment l’information se transmet d’une région à une autre du cerveau. Il s’agit souvent de connexion entre neurones qui ne sont pas voisins et qui doivent donc relayer leur message via des neurones intermédiaires. Les scientifiques ont analysé des IRM fonctionnelles (IRMf, qui permet de visualiser l’activité cérébrale) de 100 personnes en bonne santé, neuf macaques et dix jeunes souris en bonne santé (animaux non anesthésiés).
Ainsi, ils ont identifié les différentes voies neuronales possibles dans ces cerveaux. Ensuite, ils ont utilisé un modèle informatique qui estime la plausibilité de chacune de ces voies, en tenant compte du fait que l’information a tendance à se perdre à mesure qu’elle progresse dans les neurones d’une voie neuronale. Les chercheurs ont donc vérifié chacune des voies en mesurant l’activité neuronale le long de ces voies, pour estimer si l’information envoyée par le neurone A est bien celle reçue par le neurone B. Car si au cours du trajet, l’activité augmente au lieu de faiblir, il s’agit probablement d’un autre signal.
L’équipe de l’EPFL a identifié toutes les voies neuronales dans le cerveau de ces trois espèces, mettant en évidence une différence significative entre l’homme et les autres mammifères étudiés. Chez la souris et le macaque, la majorité de ces voies reliant deux neurones distants étaient uniques, c’est-à-dire que l’information transmise du neurone A au neurone B passait toujours par les mêmes neurones intermédiaires. Alors que chez l’humain, ces transmissions d’informations empruntaient plus souvent des chemins différents pour aller du neurone A au neurone B.
Ces voies parallèles impliquaient principalement des connexions entre les régions cérébrales impliquées dans les sens et l’attention et celles liées à la prise de décision et à l’introspection. Selon les auteurs, cette redondance neuronale pourrait représenter une forme plus complexe de transmission d’informations. « Ces chemins d’information parallèles pourraient permettre plusieurs représentations de la réalité et la capacité d’accomplir des fonctions abstraites, capacité propre à l’humain », souligne Aessandra Griffa, première auteure de l’étude. La multiplication des voies neuronales parallèles chez l’humain aurait pu être facilitée par l’hypertrophie rapide du cerveau au cours des derniers millions d’années chez notre espèce et nos plus proches ancêtres : notre cerveau a triplé de taille depuis nos ancêtres australopithèques (comme la célèbre Lucy, environ 4 millions d’années). Cet élargissement a entraîné une expansion très rapide des régions cérébrales impliquées dans la prise de décision et l’introspection, ce qui aurait multiplié les chemins menant à ces régions.
Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash
Nature
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Recherche |
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Recherche & Innovation, Technologies, Transports
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À seulement 24 et 25 ans, les deux étudiants Joseph Risson et Paul de Goÿs se sont lancés dans un projet de propulsion décarbonée. Proposant d’allier pile à combustible et turbopropulseur, ils viennent de décrocher une dotation d'un million d'euros et doivent créer leur start-up dans l'année. Joseph Risson et Paul de Goÿs ont obtenu une bourse d'un million d'euros de la Fondation Jean-Jacques et Félicia Lopez-Loreta pour développer leur projet de propulsion décarbonée.
Nombre d'entreprises, grands groupes comme deeptech, planchent sur la décarbonation de l’industrie aéronautique. Alors que les progrès sont encourageants, deux étudiants, l'un d'ISAE-SUPAERO et l'autre diplômé Polytech Lille, veulent ajouter leur pierre à l’édifice. Joseph Risson et Paul de Goÿs proposent d’hybrider deux technologies déjà bien connues : la pile à combustible et le turbopropulseur. D’un côté, une turbine à hydrogène et un moteur électrique, alimenté par une pile à combustible, font tourner l’hélice de l’avion. De l’autre, l’eau issue de cette même pile est injectée sous forme de vapeur dans la turbine et permet de gagner en puissance et en efficacité.
Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash
L'Usine Nouvelle
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