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Edito
Les mathématiques ne sont-elles qu'une description du réel ?
Le calcul et le concept de nombre sont bien antérieurs aux premières grandes civilisations puisque de nombreux os d'animaux, présentant plusieurs encoches et remontant à la fin du paléolithique, ont été découverts dans le monde. Les os d'Ishango, découverts dans l'actuelle République Démocratique du Congo en 1950, datent de 22 000 ans et sont considérés comme les plus anciens outils mathématiques de l’humanité, si l'on tient compte de la répartition et de l'espacement des encoches sur trois colonnes, qui permettent d'effectuer des opérations arithmétiques élémentaires. Apparue il y a plus de 5000 ans, la numération mésopotamienne est un système de numération en base soixante qui a perduré et évolué pendant 2000 ans, avant d'être repris par les civilisations grecques et arabes pour permettre l'écriture des nombres en astronomie.
A partir du VIème siècle avant J.C, les mathématiques grecques vont réussir à s'affranchir du domaine pratique pour explorer celui de l'abstraction. Les mathématiques deviennent une branche de la philosophie et il ne suffit plus d'appliquer, il faut également démontrer et convaincre. C'est l'âge d'or des mathématiques grecques, avec des personnages légendaires, comme ces grandes figures de ces nouvelles mathématiques que sont Thalès (-625 – -547), Pythagore (-580 – -490), Hippocrate (-470 – -410), puis Euclide (-325— -265). Les chiffres que nous connaissons correspondent à un système d’écriture décimale dite positionnelle, où un nombre est représenté dans un système de base 10 selon une notation positionnelle. L'Occident a emprunté cet ingénieux système d’écriture, à partir du Xème siècle à la civilisation arabe, qui l'a elle même héritée d’une numération décimale indienne beaucoup plus ancienne, la numération Brahmi, apparue au 3ème siècle avant notre ère.
A partir de 1545, Cardano, puis Bombelli furent les premiers mathématiciens à imaginer l’existence de racines carrées de nombres négatifs. Les nombres complexes ou imaginaires étaient nés. Il fallut cependant attendre 1831 pour que les nombres imaginaires, rebaptisés nombres complexes imaginés par Gauss, commencent à être vraiment acceptés par la communauté des mathématiciens.
Le grand mathématicien français Alain Connes souligne avec force que le statut épistémologique des mathématiques a été changé à tout jamais par le théorème d'incomplétude du logicien suisse Gödel, formulé en 1931. Alain Connes rappelle en effet que ce théorème fondamental ne dit pas, comme on l'affirme souvent, que, dans un système d'axiomes, il y aura toujours une proposition indécidable, dont on ne peut pas savoir si elle est vraie ou fausse. Ce théorème dit qu’il y a aura toujours une proposition vraie qui ne sera pas démontrable dans le système, ce qui est beaucoup plus dérangeant et nous oblige à reconsidérer complètement la nature même des mathématiques, qui ne peut plus se limiter à un simple outil de description logique du réel. Utilisant une analogie judiciaire, Alain Connes montre que, si certains faits sont démontrables devant un tribunal, ils sont automatiquement vrais. Mais l'inverse n'est pas vrai : un fait peut être vrai sans être démontrable à l'intérieur du tribunal. Le théorème de Gödel nous a donc appris à distinguer entre ce qui est démontrable, dans le système déductif dans lequel on travaille, et la réalité. Grâce à ce théorème génial, on sait maintenant que la plupart des énoncés vrais sont non démontrables. Pour Alain Connes, la seule façon de penser cette nouvelle vision intrinsèquement inachevée des mathématiques est d'adopter une position platonicienne qui suppose l'existence d'une “réalité mathématique archaïque ou primitive”, qui résiste à l’exploration, se révèle progressivement cohérente et se situe hors de l'espace et du temps, dans une sorte d'éternité totalement indépendante de l'esprit humain.
Alain Connes se dit persuadé, non sans de puissants arguments (qu'il développe dans plusieurs ouvrages, dont "Matière à penser", un dialogue avec Jean-Pierre Changeux) qu’on découvrira un jour que la réalité matérielle se situe en fait à l’intérieur de la réalité mathématique. Alain Connes considère que la vraie compréhension du monde physique extérieur passera par notre capacité à comprendre notre place à l’intérieur du monde mathématique. Ce chercheur est convaincu que la structure du réel pourrait être fondamentalement bien plus simple qu'on ne l'imagine, ce qui n'est pas incompatible avec le caractère inépuisable de l’information contenue à la fois dans les systèmes physiques et les énoncés mathématiques. Pour étayer sa thèse, Alain Connes souligne que les théories de la gravitation de Newton, tout comme la relativité générale ou la mécanique quantique, expliquent des phénomènes extrêmement complexes avec des lois qui sont pourtant d’une étonnante simplicité.
Et il faut bien reconnaître que plusieurs avancées mathématiques et physiques récentes semblent renforcer sensiblement cette étrange convergence conceptuelle mais aussi matérielle entre mathématiques et physique. Une équipe internationale a ainsi montré récemment que la théorie quantique a besoin des nombres complexes pour fonctionner correctement. Certes, Erwin Schrödinger, l'un des pères de la physique quantique (découvreur de la fonction d'onde) fut le premier à introduire les nombres complexes dans la théorie quantique dans son équation d'onde. Mais pour lui, les nombres complexes n’étaient qu’un outil pratique, rien de plus. Sauf que cette récente étude conduite par Miguel Navascués, professeur à l’Institut d’optique quantique et d’information quantique (IQOQI) de Vienne, a prouvé le contraire en imaginant un dispositif expérimental composé de trois parties connectées par deux sources de particules où la prédiction de la théorie quantique complexe standard ne peut pas être exprimée par un biais physique. Cette avancée majeure confirme très solidement que les nombres imaginaires sont bien plus qu'un artifice de calcul pour le fonctionnement de la théorie quantique, car sans eux, cette théorie se vide de sa substance et perd son pouvoir prédictif.
Selon la thèse développée dans son essai, "Notre Univers mathématique", en 2014, le cosmologiste Max Tegmark avance l'hypothèse hardie que tout l’Univers, y compris l'espèce humaine, fait partie d’une structure mathématique. Toute matière est constituée de particules comme la masse, le spin, et ces propriétés sont purement mathématiques. Tegmark affirme : « Si vous acceptez l’idée que l’espace lui-même et tout ce qu’il contient, n’ont pas du tout de propriétés à part les propriétés mathématiques alors, l’idée que tout est mathématique devient recevable et même évidente ». Et force est de constater que l'ordre qui prévaut dans la nature semble donner raison à Tegmark. La phyllotaxie qui est l’étude de l’ordre d'implantation des feuilles ou rameaux sur la tige d’une plante, d’un fruit, d’une fleur, a par exemple montré que la célèbre suite de Fibonacci (1175-1250), une suite de nombres entiers dont chaque terme successif représente la somme des deux termes précédents, et qui commence par 0 puis 1, permettait de prédire que l’ordre d’implantation des fleurs de l’artichaut, des écailles de l’ananas ou des piquants d’un cactus, à partir de l’angle de l’implantation de deux éléments successifs, correspond au rapport entre deux nombres successifs de la suite. Cette célèbre suite, on le sait, tend à se rapprocher (sans jamais l'atteindre), du fameux « nombre d'or », noté « φ », dont la valeur exacte est de (1+√5)/2, soit environ 1,6180339887, un nombre considéré par les Grecs comme le symbole de l’harmonie et de la proportion parfaite, tant dans la nature que dans les réalisations architecturales…
De plus, beaucoup de phénomènes physiques ont été prédits ou expliqués grâce aux mathématiques, qu'il s'agisse de l’orbite d’une planète, de l’existence de la planète Neptune ou du fameux Boson de Higgs qui a révolutionné la physique des particules. En 2015, le chercheur Tamar Friedmann, de l'Université de Rochester (États-Unis), et son collègue Carl Hagen, ont découvert que le fameux nombre irrationnel Pi, qui exprime le rapport constant de la circonférence d’un cercle à son diamètre, est de manière surprenante également présent dans un atome d'hydrogène, avec les niveaux énergétiques auxquels les électrons peuvent se situer par rapport au noyau. « Notre découverte réunit de façon élégante la physique et les mathématiques et je suis surpris de constater qu'une formule purement mathématique du XVIIe siècle caractérise un système physique qui n'a été découvert que 300 ans plus tard », a déclaré M. Friedmann. Ces scientifiques ont réalisé cette découverte en étudiant les trajectoires des électrons sur les différents niveaux énergétiques. Ils ont constaté que plus l'électron était éloigné du noyau, plus son orbite ressemblait à un cercle parfait. Selon ces chercheurs, la mise en évidence de la réalité physique du nombre Pi affirme l'existence de liens entre le monde abstrait des mathématiques et le monde réel de la physique. L'ensemble de ces surprenantes mais indéniables correspondances entre le monde réel de la physique et le monde abstrait des mathématiques fait dire à Max Tegmark « qu'il il existe une élégante simplicité et beauté dans la nature, telle qu’elle est révélée à notre cerveau par des formes ou des lois mathématiques » (Voir Physics World).
Enfin, dans le domaine cosmologique, actuellement en pleine effervescence, avec ce débat sur la vitesse réelle d’expansion de l'Univers et sur la réalité de la matière noire, les mathématiques ont également « pris le pouvoir » pour expliquer de manière convaincante certaines observations ou conforter certaines théories. Pour résoudre le problème de la singularité qui selon le modèle du Big Bang est à l'origine de l'Univers, Stephen Hawking et James Hartle ont proposé une hypothèse d'un univers sans bords, où la singularité initiale serait absente. Cette hypothèse repose sur l'idée que le temps, près de l'origine, est un temps imaginaire qui cède la place à l'espace de telle manière qu'il n'y a plus que de l'espace, et pas de temps. Selon cette troublante théorie de Hartle-Hawking, l'Univers n'aurait donc pas d'origine, ou de "commencement", et n'aurait pas de limites initiales, ni dans le temps, ni dans l'espace. Dans le cadre de cette théorie, l’écoulement du temps, sa "flèche" ne serait plus irréversible et ce temps imaginaire pourrait indifféremment s'écouler dans le sens de l'expansion de l'univers, ou dans le sens de sa contraction, avant que ne se produise une nouvelle phase d'expansion d'où émergerait la flèche du temps telle que nous la connaissons et la mesurons.
Évoquons enfin la théorie en 2019 du Docteur Melvin Vopson, de l’Université de Portsmouth. Ce scientifique a proposé un nouveau principe d'information dynamique, basé sur l'équivalence entre masse, énergie et information. Il a par ailleurs suggéré que l’information a une masse et que toutes les particules élémentaires stockent des informations sur elles-mêmes (Voir University of Portsmouth). Selon cette théorie, comme l’entropie totale de l’Univers doit être constante, l’augmentation de l’entropie physique doit obligatoirement être compensée par une diminution de l’entropie de l’information. Ce chercheur souligne que « la minimisation de l’information suppose une optimisation du contenu de l’information, assimilable à une compression des données en informatique ». Si notre Univers est une simulation informatique, comme le suggère le Docteur Vopson, et si l'information a une masse, il devient alors possible de détecter, sous forme de photons, des bits d'information contenus dans une particule, en montant un dispositif expérimental qui provoque des collisions entre particules et antiparticules.
A l'instar des particules, qui ont une double réalité irréductible, corpusculaire et ondulatoire, le réel et tout notre Univers pourraient donc bien avoir également une double réalité, physique et matérielle, d'une part, mathématique et informationnelle, d'autre part, ces deux dimensions fondamentales étant consubstantielles, bien que distinctes, ce qui confirmerait de manière éclatante l'intuition de Pythagore qui pensait, il y a 2600 ans, que « Les nombres sont l'essence et le principe des choses »...
René TRÉGOUËT
Sénateur honoraire
Fondateur du Groupe de Prospective du Sénat
e-mail : tregouet@gmail.com
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Des ingénieurs de l’EPFL sont parvenus à exécuter une opération logique en connectant deux puces qui utilisent des ions, plutôt que des électrons, pour traiter les données. Il s’agit d’une avancée vers le calcul neuromorphique (c’est-à-dire qui s’inspire du cerveau) basé sur la nanofluidique. La mémoire, autrement dit la capacité à stocker des informations de manière facilement accessible, est une opération essentielle pour les ordinateurs et le cerveau humain. La grande différence réside dans le fait que le traitement de l’information par le cerveau implique d’effectuer des calculs directement sur des données stockées, alors que l’ordinateur fait transiter les données entre une unité de mémoire et une unité centrale (UC). Cette séparation inefficace (le goulot d’étranglement de von Neumann) contribue à augmenter le coût énergétique des ordinateurs.
Depuis les années 1970, les scientifiques travaillent sur le concept de “memristance” ou résistance mémoire. Il s’agit d’un composant électronique qui peut à la fois calculer et stocker des données de la même manière qu’une synapse. Mais Aleksandra Radenovic, chercheuse au Laboratoire de biologie à l’échelle nanométrique (LBEN) de la Faculté des sciences et techniques de l’ingénieur de l’EPFL, a jeté son dévolu sur quelque chose d’encore plus ambitieux : un dispositif memristif nanofluidique fonctionnel qui repose sur les ions, plutôt que les électrons et leurs homologues de charge opposée (les trous). Une telle approche permettrait d’imiter plus fidèlement la façon dont le cerveau traite les informations, qui est nettement plus efficace sur le plan énergétique. « Les memristances ont déjà servi à créer des réseaux neuronaux électroniques, mais notre objectif est de concevoir un réseau neuronal nanofluidique qui tire parti des changements des concentrations ioniques, à l’instar des organismes vivants », déclare Aleksandra Radenovi
« Nous avons conçu un nouveau dispositif nanofluidique pour les applications de mémoire qui est beaucoup plus évolutif et performant que ses prédécesseurs », affirme Théo Emmerich, chercheur postdoctoral au LBEN. « Pour la première fois, nous avons pu connecter deux “synapses artificielles” de ce type, ouvrant ainsi la voie à la conception de matériel liquide inspiré du cerveau ».
Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash
EPFL
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Matière et Energie
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Ce nouveau matériau s'appelle l'oobleck et pourrait bien révolutionner l'électronique. Il est fait à partir de fécule de maïs et d'eau. Ce dernier est l'exemple le plus simple de fluide non-newtonien et se présente sous la forme d'une pâte épaisse qui se renforce quand on le frappe et redevient liquide par la suite. Des chercheurs de l'Université de Californie à Merced (UCM) ont mis au point un matériau électronique aux caractéristiques physiques étonnantes, se rapprochant de l'oobleck. Il n'est pas aussi résistant que le carbure de silicium amorphe, mais il pourrait radicalement transformer notre approche des technologies portables. Cette recherche s'est effectuée sous la direction de Di Wu, postdoctorant en science des matériaux, et de Yue (Jessica) Wang. Plutôt que de se rompre, les films polymères développés à Merced se déforment et s'étirent. Diwu explique : « Ces polymères sont très prometteurs ». Elle continue en expliquant que leur objectif est de les rendre « plus légers, moins chers et plus intelligents ».
Le secret de ce matériau réside dans une composition assez sophistiquée, qui combine quatre polymères différents. L'un d'entre eux est le PEDOT:PSS, ajouté en petite quantité (10 %) dans le mélange. Celui-ci est un polymère déjà largement utilisé pour fabriquer écrans tactiles, diodes électroluminescentes organiques (OLED) ou cellules photovoltaïques organiques. Cette structure complexe permet à celui-ci d'absorber l'énergie des impacts sans se briser. Des nanoparticules de 1,3-propanediamine rentrent également dans la composition, qui le rendent encore plus performant, et facilitent une déformation encore plus prononcée face aux impacts tout en renforçant la résistance interne de la structure.
Ces films polymères d'un nouveau genre pourraient trouver des utilisations dans une multitude de secteurs, allant de l'industrie à la médecine, en passant par les loisirs et la sécurité. L'équipe menée par Wang travaille également sur une autre version de ce matériau, compatible avec les imprimantes 3D. La chercheuse est très enthousiaste : « Les applications potentielles sont nombreuses, et nous avons hâte d'explorer toutes les opportunités que cette propriété innovante offre ».
Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash
Ars Technica
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Espace et Cosmologie
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La réaction nucléaire pour aider à la propulsion des fusées n'est pas un concept nouveau. Des premiers essais ont été menés dès les années 60 par l'Union soviétique. Mais la technologie a ensuite été mise de côté pendant de longues années. Longtemps boudée, elle n'a pourtant jamais été aussi actuelle. La société américaine RocketStar est parvenue à démontrer l'efficacité de son moteur FireStar Drive. Cette unité de propulsion électrique se veut révolutionnaire pour l'industrie aérospatiale. Notamment en intégrant une réaction nucléaire au sein de son échappement.
Pour fonctionner, le moteur à réaction à plasma de RocketStar utilise de l'eau et du bore. Tout commence par une ionisation de la vapeur d'eau, générée par de l'électricité. Cela va arracher des protons aux molécules d'eau et les projeter à grande vitesse. Ces particules élémentaires vont entrer en collision avec des atomes de bore, créant une réaction de fusion nucléaire aneutronique (où la partie d'énergie libérée sous forme de neutrons est minime). Cette réaction transforme les atomes de bore en une forme d'atome de carbone à haute énergie: le carbone 12, note New Atlas.
Fortement instable, le carbone 12 se désintègre presque instantanément en particules alpha et en un noyau de béryllium qui se décompose lui aussi pour donner de nouvelles particules alpha. C'est leur présence au sein de l'échappement du moteur de RocketStar qui permet d'améliorer de 50 % la poussée de leur propulseur par rapport à une version n'intégrant pas de réaction nucléaire.
« RocketStar ne s'est pas contenté d'améliorer progressivement un système de propulsion, mais a fait un bond en avant en appliquant un nouveau concept, créant une réaction de fusion-fission dans l'échappement », commente Adam Hecht, professeur d'ingénierie nucléaire à l'université du Nouveau-Mexique, dans un communiqué. « Il s'agit d'une période passionnante pour le développement technologique, et j'attends avec impatience leurs futures innovations ». Pour sa part, Chris Craddock, le président de RocketStar s'est félicité des bons résultats des premiers essais de son moteur FireStar Drive. Il rappelle d'ailleurs que l'idée initiale du projet a été rédigée sur une serviette de table, se disant enthousiaste à l'idée d'améliorer encore son propulseur grâce à la réaction nucléaire.
Le moteur à réaction à plasma doit subir une nouvelle batterie de tests au sol dans le courant de l'année. Une démonstration dans l'espace est prévue en février 2025. Le FireStar Drive sera alors utilisé en tant que charge utile sur le vaisseau spatial Barry-2 de la société Rogue Space System, qui espère pouvoir s'en servir à l'avenir pour ses futures missions.
Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash
ATI
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Santé, Médecine et Sciences du Vivant
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Pour diagnostiquer le cancer du côlon en cas de symptômes évocateurs ou de dépistage, les médecins ont recours à la coloscopie et à la biopsie. Toutefois, il s’agit de procédures invasives qui ne sont pas sans risque (notamment en cas d’infection). De plus, cela ne donne qu’un aperçu incomplet de ce qui se passe dans le corps du patient. En mars dernier, consacré justement à la prévention et au dépistage du cancer colorectal, des chercheurs écossais ont dévoilé un nouvel outil de diagnostic et de suivi.
Pour cette étude publiée dans Clinical Cancer Research le 17 mars, l’Université de Glasgow a utilisé la tomographie par émission de positons (TEP), une technique d’imagerie médicale pratiquée par les spécialistes en médecine nucléaire utilisée pour détecter et visualiser les processus biologiques et physiologiques dans le corps humain en trois dimensions. Grâce aux émissions produites par les positons radioactifs injectés en intraveineuse au préalable, on peut ainsi notamment étudier l’activité métabolique ou moléculaire d’un organe. Ici, cette technologie a permis d’imager entièrement les entrailles de patients afin de les examiner et d’étudier les tumeurs sans recours à une chirurgie pour prélever de tissu tumoral dans le but de conduire des investigations plus poussées.
L’injection de ce que l’on appelle le ‘traceur’ réalisée lors de la tomographie permet en effet de visualiser précisément les zones d’un organe où les cellules semblent plus actives que la normale. Cela pourrait ainsi permettre aux patients de recevoir le meilleur traitement pour leur cancer. On parle alors de médecine de précision : un domaine médical en pleine expansion en oncologie où l’utilisation de nouvelles technologies permet d’identifier une stratégie thérapeutique qui conviendra à chaque profil de patient. Cette technique permettrait ainsi d’avoir une vision claire de l’arsenal thérapeutique possible et d’examiner la tumeur dans son ensemble.
Comme l’affirme le Docteur David Lewis, le principal auteur de ces travaux : « la médecine de précision pourrait potentiellement révolutionner le diagnostic et le traitement du cancer. Toutefois, le développement de techniques de diagnostic précises, instructives et sans inconfort pour le patient est crucial pour son succès. La tomographie par émission de positons offre une alternative prometteuse ». De plus, cette méthode aurait un avantage supplémentaire. L’équipe écossaise pense en effet que cette technique pourrait également permettre de surveiller le développement et l’évolution des tumeurs. Il devient ainsi possible de suivre la progression du cancer et l’impact du traitement pendant toute sa durée, fonctionnant ainsi comme un dispositif de contrôle clair.
Au cours de leurs recherches, les scientifiques ont pu se baser sur les informations génétiques jusqu’alors connues sur le cancer colorectal pour identifier les caractéristiques propres de chaque tumeur en employant la TEP. Ils ont par ailleurs découvert que l’utilisation de plusieurs traceurs au lieu d’un seul au cours de l’imagerie permettrait de faire la distinction entre différents types de cancers colorectaux chez les souris en se basant sur leurs gènes. Or, les patients peuvent développer des mutations variées de leur cancer et les mutations de gènes tels que le gène KRAS, APC ou encore TGFB affichent toutes une signature très différente qu’il est possible de reconnaître à l’imagerie.
Les chercheurs pensent donc que l’identification du type de cancer, en se basant visuellement avec cette technique sur la signature des mutations en question, laisse entrevoir la possibilité de mettre au point une approche thérapeutique plus personnalisée et rapide en fonction des besoins de chaque patient et de leur cancer, avec à la clé un meilleur pronostic de survie et de rémission.
Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash
Ealing Times
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Des chercheurs britanniques de l'Université de Leeds ont mis au jour une nouvelle cible potentielle pour traiter la pathologie neurodégénérative : le gène PDE4B. L’enzyme PDE4B, encodé chez l’humain par le gène éponyme, participe à la régulation de toute une gamme de processus cellulaires liés par exemple aux hormones ou aux neurotransmetteurs.
En se basant sur des travaux antérieurs qui avaient identifié le gène PDE4B comme un facteur de risque d’Alzheimer, les chercheurs des Universités de Leeds et de Lancaster, au Royaume-Uni, ont voulu savoir si l’inhibition de l’activité de PDE4B était susceptible de protéger contre la maladie et, à terme, être à la base d’un nouveau traitement. Dans cette optique, ils ont génétiquement réduit (de seulement 27 %) l’activité de PDE4B chez des modèles de souris qui avaient des plaques amyloïdes dans le cerveau, une caractéristique pathologique clé de la maladie d’Alzheimer.
Résultat, en les confrontant à des tests de labyrinthe, les chercheurs ont constaté des "déficits de mémoire" chez les rongeurs atteints d’Alzheimer – sans surprise – mais pas chez les rongeurs malades dont l’activité de PDE4B avait été inhibée, peut-on lire dans un communiqué. À l'aide de l'imagerie cérébrale fonctionnelle, l'équipe a également observé que le métabolisme du glucose, la principale source d'énergie dans le cerveau, était "altéré" chez les souris malades d’Alzheimer (comme celui observé chez les patients atteints de la maladie), mais que celles avec une activité PDE4B réduite montraient « des niveaux sains de métabolisme du glucose dans le cerveau ».
Afin de mieux comprendre les mécanismes à l’œuvre, les scientifiques ont ensuite examiné les niveaux d’expression des gènes et des protéines dans le cerveau. Même différence : si l’inflammation était “accrue” dans le cerveau des souris malades d’Alzheimer (comme c’est le cas chez les humains), elle était “plus faible” chez les souris avec le gène PDE4B modifié. « Bien que ces rongeurs ne montrent aucune diminution du nombre de plaques amyloïdes dans le cerveau, cela a eu un profond effet protecteur sur la mémoire et le métabolisme du glucose chez les souris malades. Ce qui suggère qu’elle pourrait protéger contre les troubles cognitifs non seulement de la maladie d'Alzheimer, mais aussi d'autres formes de démence, comme la maladie de Huntington », affirment les auteurs de l’étude. Et de conclure : « Ces résultats offrent un réel espoir pour le développement de nouveaux traitements ».
Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash
Nature
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L'Institut Paoli-Calmettes (IPC) mène un essai thérapeutique innovant avec le G-EYEÒ, un coloscope déplissant mieux les haustrations coliques à l’aide d’un ballon distal. Ce nouveau dispositif pourrait également augmenter le taux de détection de polypes. Le G-EYEÒ, endoscope de dernière génération permet le traitement endoscopique du tractus gastro-intestinal. Il déplie les haustrations coliques à l’aide d’un ballon distal intégré. Son insufflation au retrait de l’endoscope permet de mieux centrer l’image, de mieux déplisser la paroi.
Autre système d’aide à la détection en temps réel des polypes du côlon et du rectum, le GeniusTM Medtronic est en routine à l’IPC depuis 2020. Cet équipement utilise l’intelligence artificielle pour signaler automatiquement en temps réel les polypes colorectaux au gastroentérologue.
Cet appareil assiste le gastroentérologue lors de la réalisation de coloscopies en détectant automatiquement en temps réel les lésions telles que les polypes et les adénomes. Cet assistant virtuel augmente la précision de la détection de polypes grâce à l’intelligence artificielle. La sensibilité du système avoisine les 100 %.
Cet équipement est un système qui, couplé à un endoscope, permet d’analyser le flux vidéo et de reconnaître en temps réel le type de polype à partir de sa forme, de sa couleur et de sa vascularisation. Basé sur l’intelligence artificielle, ce système projette en temps réel une fenêtre active pendant les procédures de coloscopie pour identifier les anomalies en lien avec les polypes colorectaux. Toute anomalie est signalée par l’affichage d’une case verte dans la zone à considérer.
Le médecin peut ainsi se concentrer sur la zone de l’intestin concernée, placer les marqueurs et prélever un échantillon de tissu si besoin, ou procéder à l’ablation totale de la zone. Cet assistant virtuel vise à aider le gastroentérologue à détecter des polypes qui pourraient passer inaperçus, y compris les polypes plans, difficiles à détecter. C’est un marqueur visuel qui joue le rôle de second observateur hyper vigilant.
Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash
IPC
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Des scientifiques américains de la Northwestern University ont utilisé des bactéries pour décomposer le dioxyde de carbone (CO2) rejeté afin de créer des produits chimiques industriels bénéfiques. Ces scientifiques ont choisi, conçu et amélioré une souche bactérienne, puis ont montré sa capacité à transformer le CO2 en acétone et isopropanol (IPA).
En plus d’éliminer les gaz à effet de serre de l’air, ce nouveau procédé de fermentation gazeuse n’utilise pas de combustibles fossiles, qui sont normalement nécessaires pour produire de l’acétone et de l’IPA. Après avoir effectué une analyse du cycle de vie, les chercheurs ont découvert que le système à carbone négatif pourrait réduire les émissions de gaz à effet de serre de 160 % par rapport aux méthodes traditionnelles s’il était largement adopté. « En exploitant notre capacité à nous associer à la biologie pour fabriquer ce qui est nécessaire, où et quand il le faut, sur une base durable et renouvelable, nous pouvons commencer à tirer parti du CO2 disponible pour transformer la bioéconomie », indique Michael Jewett, co-auteur principal de l’étude.
Les produits chimiques industriels essentiels, l’IPA et l’acétone, se trouvent pratiquement partout, avec un marché mondial combiné atteignant 10 milliards de dollars. Largement utilisé comme antiseptique et désinfectant, l’IPA est à la base de l’une des deux formules de désinfectant suggérées par l’Organisation mondiale de la santé, qui sont très efficaces pour détruire le virus SARS-CoV-2. Alors que l’acétone est un solvant pour de nombreux plastiques et fibres synthétiques, les outils de nettoyage, la résine de polyester diluant et le dissolvant pour vernis à ongles. Bien que ces produits chimiques soient extrêmement précieux, ils sont produits à partir de ressources fossiles, ce qui entraîne des émissions de CO2 qui contribuent au réchauffement climatique.
Pour produire ces produits chimiques de manière plus durable, l’équipe a créé une nouvelle méthode de fermentation gazeuse. Les scientifiques ont utilisé des outils de biologie artificielle pour reprogrammer la bactérie afin qu’elle fermente le CO2 pour créer de l’IPA et de l’acétone. Les équipes pensent que les souches modifiées et le processus de fermentation seront étendus à une échelle industrielle. Le procédé pourrait également être appliqué pour formuler des procédés simplifiés pour produire d’autres produits chimiques utiles.
Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash
Nature
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Les dommages au nerf optique, qui peuvent conduire à une cécité totale et irréversible, sont un challenge pour la recherche médicale, car il est très difficile de réparer un nerf endommagé. Plusieurs approches sont envisagées, mais encore balbutiantes. Des chercheurs de l'Université du Connecticut ont montré qu'il est possible de stimuler la régénération du nerf optique via l’utilisation d’un facteur de régénération, une protéine. Appelée facteur nucléaire érythroïde 3, ou Nfe3, cette protéine est unique aux nerfs provenant de la rétine. Les auteurs de cette étude précisent qu’ils soupçonnaient cette protéine de jouer un rôle spécifique dans la croissance nerveuse, et qu’ils pourraient peut-être l’exploiter pour faire repousser un nerf lésé après une blessure.
Ici, des expérimentations ont été menées chez des souris adultes dont le nerf optique était lésé, et chez qui la production de la protéine Nfe3 a été boostée à l’aide d’une thérapie génique. Comme espéré par les scientifiques, les fibres nerveuses des nerfs optiques lésés ont commencé à repousser de façon significative, et aussi bien que les meilleurs facteurs de régénération testés jusqu’alors.
Mais là où ce facteur de régénération est novateur, c’est parce qu’il n’a pas les inconvénients des autres, qui ont tendance à provoquer une inflammation ou entraîner l’apparition de tumeur. « Cela ouvre un tout nouveau domaine de recherche. Cela pourrait aider [la recherche sur] le glaucome et d’autres types de lésions nerveuses », s’est réjoui Ephraim Trakhtenberg, le chercheur qui a dirigé l’étude.
La prochaine étape consistera à observer durant plusieurs mois les cellules nerveuses en cours de régénération, pour voir si elles finissent par se reconnecter au cerveau, étape essentielle pour recouvrir la vue. Alors seulement, Nfe3 pourra véritablement constituer un traitement potentiel et curatif des lésions du nerf optique. Les scientifiques précisent par ailleurs que cette protéine pourrait aussi s’avérer utile en préventif, pour stopper, sinon freiner, la perte de la vision présente dans certaines maladies affectant la rétine. Reste également à savoir si ce facteur ne pourrait pas être également utilisé dans la régénération d’autres types de lésions nerveuses.
Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash
Medical Xpress
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Les microscopes optiques sont essentiels en recherche biomédicale, fournissant des informations sur la structure et le fonctionnement d’échantillons biologiques de manière non invasive. Cependant, leurs performances sont limitées lorsque les échantillons sont trop épais. Par exemple, un microscope conventionnel ne parvient pas à produire des images nettes au-delà de quelques centaines de microns de profondeur dans les tissus biologiques. En effet, l’hétérogénéité du milieu dans lequel se propage la lumière induit des distorsions de l’onde lumineuse, appelées aberrations, qui dégradent significativement la résolution et le contraste de l’image.
L'optique adaptative regroupe des techniques optiques permettant de corriger ces aberrations. Cependant, leur mise en œuvre pratique est souvent complexe. En effet, pour corriger les aberrations, il est nécessaire de les mesurer avec précision au préalable, ce qui n’est possible que dans des configurations d’imagerie bien spécifiques et uniquement pour certains types d’échantillons. Des physiciens et physiciennes de l’Institut des Nanosciences de Paris (INSP, CNRS / Sorbonne Université), en collaboration avec l’Université de Glasgow, le Laboratoire Kastler Brossel (LKB, CNRS / Collège de France / ENS-PSL / Sorbonne Université) et l’Université de Cambridge, ont proposé une nouvelle approche qui permet d’estimer directement les aberrations pour pouvoir les corriger plus efficacement.
Cette technique repose sur une propriété quantique, l’intrication. Dans un microscope, la lumière interagit avec l'objet que l'on souhaite observer avant de former une image sur la caméra. En présence d'aberrations, la propagation de la lumière est perturbée, conduisant à une image floue et de mauvaise qualité. En considérant la lumière non pas comme une onde, mais comme un flux de particules, ce phénomène peut être interprété comme si les photons étaient déviés dans des directions aléatoires au cours de leur propagation.
Si les photons sont intriqués, ce qui implique qu'ils ont des directions de propagation fortement corrélées, ces déviations entraînent une perte de leurs corrélations. En détectant les photons un par un à l'aide d'une caméra très sensible, il est possible de mesurer la diminution des corrélations et donc de quantifier les aberrations. Un algorithme d'optique adaptative utilise ensuite cette mesure pour restaurer les corrélations entre les photons, permettant ainsi de retrouver une image nette sur la caméra. Les chercheurs ont par exemple appliqué cette technique dans un microscope à transmission plein champ pour imager une tête d'abeille en présence d'aberrations.
Réaliser des images détaillées de l'intérieur d'organismes, d'organes et de tissus entiers représente le rêve de longue date des biologistes et des médecins, qui permettrait d’observer le mouvement des cellules, les neurones en action, ou même d’effectuer des diagnostics médicaux in vivo sans recourir à la chirurgie. Bien que l'optique adaptative permette déjà d'explorer certaines profondeurs de tissus, ces techniques restent aujourd'hui très limitées en pratique. En exploitant l'intrication quantique, les chercheurs repoussent ces limites et ouvrent la voie à la microscopie optique de profondeur sans fluorescence.
Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash
CNRS
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Des scientifiques de l’EPFL de Lausanne ont réalisé une avancée dans la recherche sur le cancer en créant des côlons miniatures cultivés en laboratoire qui peuvent reproduire fidèlement le développement de tumeurs colorectales. Cette approche offre de nouvelles perspectives pour étudier la maladie et tester des traitements. Pour mieux comprendre les cancers, il est crucial de développer des modèles plus sophistiqués et plus réalistes pour étudier la formation des tumeurs. En effet, les modèles animaux ne permettent pas de suivi en temps réel et les méthodes traditionnelles de culture cellulaire ne reproduisent pas les interactions complexes des facteurs impliqués dans le développement des tumeurs.
Même les modèles plus récents et plus avancés pour l’étude du cancer tels que les organoïdes – de minuscules versions d’organes cultivés en laboratoire – ne reproduisent pas fidèlement les comportements cellulaires ni l’architecture tissulaire observés dans les vraies tumeurs. Cette lacune nous empêche de comprendre les processus complexes à l’origine de la formation et de la progression des tumeurs ainsi que leurs réponses aux traitements. Des modèles plus sophistiqués sont donc nécessaires pour reproduire avec précision la complexité des cancers. En combinant des techniques de microfabrication et d’ingénierie tissulaire, des scientifiques ont développé un nouveau modèle de tissus miniatures de côlon capable de simuler fidèlement et à l’extérieur du corps le processus complexe de la tumorigenèse. Cette avancée scientifique majeure permet l’obtention de tumeurs très similaires à celles que l’on trouve in vivo.
Les côlons miniatures sont complexes d’un point de vue topobiologique. Cela signifie qu’ils reproduisent non seulement la structure physique du tissu du côlon -un lumen en forme de tube avec des cryptes caractéristiques- mais aussi la diversité cellulaire observée in vivo à l’état sain et à l’état pathologique. Une autre caractéristique importante des côlons miniatures est qu’ils peuvent être amenés à développer des tumeurs "à volonté" et dans des zones ciblées – un avantage considérable pour la recherche sur le cancer. Les chercheuses et chercheurs ont pu activer des oncogènes inductible à l’aide de l’"optogénétique". Cette technique de pointe utilise la lumière pour contrôler des processus biologiques tels que l’expression des gènes.
En intégrant un système sensible à la lumière bleue dans les côlons miniatures, les chercheuses et chercheurs leur ont donc fait subir des mutations oncogéniques contrôlées, ce qui permet de suivre l’évolution de la tumeur avec un niveau de détail sans précédent. Cette approche optogénétique a permis aux scientifiques de provoquer des changements ciblés dans des populations cellulaires spécifiques à l’intérieur des côlons miniatures, reproduisant ainsi l’apparition localisée du cancer colorectal dans l’organisme. « Nous avons utilisé la lumière pour déclencher la tumorigenèse en activant des mutations de facteurs oncogènes de manière spatio-temporelle dans des organoïdes épithéliaux du côlon sains et issus de la bio-ingénierie », déclare Matthias Lütolf, qui est également le directeur fondateur du nouvel Institut de biologie humaine de Roche. « Cela permet d’observer la formation des tumeurs en temps réel et d’effectuer des analyses très détaillées d’un processus qu’il est très difficile d’étudier chez la souris ».
La possibilité de déclencher ces changements génétiques à l’aide de la lumière dans les tissus de côlon miniatures permet non seulement une activation plus précise et contrôlée des oncogènes, mais aussi de disposer d’un outil efficace pour étudier les processus dynamiques du développement tumoral et la réponse cellulaire à ces mutations en temps réel. Cette utilisation innovante de l’optogénétique ouvre de nouvelles voies pour décortiquer les mécanismes moléculaires et cellulaires du cancer. En manipulant les conditions génétiques et environnementales, les chercheuses et chercheurs ont également pu reproduire et observer divers comportements tumoraux dans les côlons miniatures. Ils ont même pu identifier des facteurs clés influençant la progression du cancer – par exemple l’association de la protéine GPX2 aux caractéristiques des cellules souches et à la croissance tumorale. Cette recherche révolutionnaire offre un nouvel outil pour explorer les mécanismes à l’origine du cancer colorectal et tester des thérapies potentielles, en particulier lorsqu’elle est appliquée à des tissus provenant de patientes et patients humains.
Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash
EPFL
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Des chercheurs de la Mayo Clinic ont montré, avec l’aide de l’intelligence artificielle (IA), un lien entre l'isolement social et l’âge biologique. De nombreuses études ont montré les effets directs et indirects de l’isolement social sur la santé. Cette nouvelle recherche montre que la solitude et l’isolement constituent un facteur de mode de vie important pour la longévité en bonne santé au même titre que d’autres, comme le sommeil, l’exercice ou l’alimentation. L’analyse, menée par IA, conclut en effet que les personnes socialement isolées sont plus susceptibles de présenter les signes d’un âge biologique plus avancé que leurs homologues du même âge mieux entourés.
L’étude a cherché à préciser le rôle du contact social dans le vieillissement biologique, à partir d’un indice "des liens sociaux" et les écarts d’âge biologiques évalués par électrocardiogramme et analysés par l’IA (AI-ECG). Cette analyse a été effectuée sur les données de plus de 280.000 participants ayant reçu des soins ambulatoires entre 2019 et 2022 qui ont renseigné leurs déterminants sociaux de santé. Ce modèle dit "AI-ECG" a été développé à la Mayo Clinic pour estimer l’âge biologique, en regard de l’âge chronologique. De précédentes recherches ont montré que la prédiction de l’âge par AI-ECG permet une bonne évaluation de l’âge biologique du cœur. Un écart d’âge positif indique un vieillissement biologique accéléré, tandis qu’une valeur négative suggère un vieillissement biologique plus lent.
L’analyse révèle que les participants avec un score d’interactions sociales plus élevé ont aussi un écart d’âge AI-ECG plus faible, quels que soient le sexe et le groupe d’âge ; ce score d’interactions sociales influence de manière significative le risque de mortalité : alors qu’au cours du suivi de 2 ans, environ 5 % des participants sont décédés, les participants à faible score d’interactions sociales sont ceux qui présentent le risque de décès le plus élevé ; à nouveau, des disparités en matière de santé sont observées, les participants des groupes les plus vulnérables présentant des écarts d’âge positifs plus élevés.
L’étude met ainsi en évidence, sur un large ensemble de données, l’interaction critique entre l’isolement social, la santé et le vieillissement. L’isolement social combiné aux conditions démographiques et médicales est un facteur de mode de vie et de risque important de vieillissement.
D’ici 25 ans, le nombre de cas de démence devrait tripler. Avec le vieillissement de la population mondiale, le nombre de personnes atteintes de démence passera ainsi de 50 millions actuellement à 152 millions d’ici à 2050, estime l’Organisation mondiale de la Santé. Dans le cadre d’une récente étude, des scientifiques ont voulu mettre en évidence la relation entre la composition du sang et les risques de démence. Yvonne Nolan, professeure de neurosciences à l’University College Cork et titulaire d’un doctorat, et l’étudiant Sebastian Dohm-Hansen Allard, assurent que le cerveau pourrait commencer à évoluer à un rythme différent avec les années. Pendant certaines périodes, comme l’enfance ou la vieillesse, l’évolution est plus rapide. Et cette évolution serait notamment liée à la composition du sang. Cette modification impacterait alors l’arrivée de certaines maladies.
« Comment pouvons-nous détecter les changements sans avoir à faire passer à tout le monde un scanner cérébral coûteux ? Il s’avère que le contenu du sang peut provoquer le vieillissement du cerveau. Avec le temps, nos cellules et nos organes se détériorent lentement, et le système immunitaire peut réagir en démarrant le processus d’inflammation », ont expliqué les auteurs. Avant d’ajouter : « Des molécules inflammatoires peuvent alors se retrouver dans la circulation sanguine, se frayer un chemin jusqu’au cerveau, interférer avec son fonctionnement normal et éventuellement altérer la cognition ».
« Le vieillissement moyen pourrait avoir plus de conséquences sur la santé future de notre cerveau que nous ne le pensons », expliquent les auteurs. Avant de conclure : « Le tic-tac précipité de l’horloge pourrait être ralenti de l’extérieur du cerveau. Par exemple, l’exercice physique confère certains de ses effets bénéfiques au cerveau par l’intermédiaire de messagers véhiculés par le sang. Ceux-ci peuvent s’opposer aux effets du temps ».
Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash
UCC
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Des chercheurs de l'Université de Californie à Riverside ont développé un nouveau type de vaccin basé sur l'ARN, qui promet une efficacité contre une variété de souches virales, tout en étant sûr, même pour les bébés et les personnes immunodéprimées. Chaque année, les scientifiques tentent de deviner les souches de virus les plus répandues pour concocter un vaccin efficace. Mais avec cette nouvelle approche, cela pourrait devenir obsolète. Au lieu de cibler des souches spécifiques, ce vaccin vise une partie du génome viral commune à toutes les souches d'un virus donné.
Les vaccins traditionnels reposent sur l'utilisation de versions affaiblies ou inactivées du virus pour stimuler la réponse immunitaire du corps. En revanche, ce nouveau vaccin exploite une voie différente en utilisant des petites molécules d'ARN. Ces "ARN interférents", ou ARNi, sont naturellement produits par l'organisme pour lutter contre les infections virales. En affaiblissant les virus et en empêchant leur capacité à bloquer la réponse ARNi, ce vaccin renforce efficacement le système immunitaire pour lutter contre les infections virales.
Les chercheurs ont testé cette stratégie sur des souris, démontrant une protection efficace contre le virus Nodamura pendant au moins trois mois, même chez les nouveau-nés. Cette méthode offre un espoir pour la création d'un vaccin universel contre une gamme de virus, y compris ceux responsables de maladies telles que la dengue, le SARS et la COVID.
Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash
UCR
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Des chercheurs de l'Université d'Oxford travaillent sur la mise au point d'un véritable vaccin préventif (à distinguer des vaccins dits thérapeutiques qui ne préviennent pas la maladie) contre le cancer du poumon. Comme le précise Tim Elliott, professeur d'immuno-oncologie à l'Université d'Oxford : « Le cancer est une maladie de notre propre corps et il est difficile pour le système immunitaire de faire la distinction entre ce qui est normal et ce qui est cancéreux. Amener le système immunitaire à reconnaître et à combattre le cancer constitue aujourd’hui l’un des plus grands défis de la recherche ».
Et c’est ce à quoi se sont attachés les chercheurs du projet LunVax : les cellules cancéreuses du poumon semblent différentes des cellules normales en raison de la présence de protéines spécifiques appelées néoantigènes. Les néoantigènes apparaissent à la surface de la cellule en raison de mutations cancérigènes dans l'ADN de la cellule. Le vaccin LungVax portera un brin d'ADN qui entraîne le système immunitaire à reconnaître ces néoantigènes sur les cellules pulmonaires anormales et donc à tuer ces cellules et stopper le cancer du poumon.
La technologie est la même que celle utilisée pour les vaccins anticovid d’Astrazeneca, déjà développés avec l’Université d’Oxford. Il ne s’agit pas d’un vaccin à ARN messager mais d’un vaccin plus classique avec un adénovirus de chimpanzé inoffensif contenant une protéine qui va stimuler le système immunitaire. Dans cette étude, les scientifiques veulent démontrer que ce vaccin réussit à déclencher une réponse immunitaire. Si ces travaux aboutissent, un essai clinique serait enclenché et si les résultats sont prometteurs, le vaccin pourrait alors être étendu à des essais plus vastes destinés aux personnes présentant un risque élevé de cancer du poumon. Cela pourrait inclure les personnes âgées de 55 à 74 ans qui fument actuellement ou ont déjà fumé et qui sont actuellement admissibles à des dépistages du cancer du poumon, tels qu'ils sont en place dans certaines régions du Royaume-Uni.
Car la principale vocation de ce vaccin est préventive. Professeur d'oncologie à l'université d'Oxford et fondatrice du projet LungVax, le professeur Sarah Blagden a déclaré : « Nous développons un vaccin pour stopper la formation du cancer du poumon chez les personnes à haut risque ». Selon le professeur Tim Elliott, « le vaccin pourrait couvrir environ 90 % de tous les cancers du poumon, sur la base de nos modèles informatiques et de recherches antérieures (…). LungVax ne remplacera pas l'arrêt du tabac comme meilleur moyen de réduire votre risque de cancer du poumon. Mais cela pourrait offrir une voie viable pour empêcher l’apparition de certains des cancers les plus précoces ».
Les chercheurs de l'Université d'Oxford, du Francis Crick Institute et de l'University College London ont reçu un financement de 1,7 million de livres sterling de la structure publique Cancer Research UK et de la CRIS Cancer Foundation, une organisation de promotion de la recherche contre le cancer. Ce budget devrait couvrir les frais pour conduire l'étude et produire 3000 doses de vaccins.
Michelle Mitchell, directrice générale de Cancer Research UK, a déclaré : « La science qui a réussi à sortir le monde de la pandémie pourrait bientôt nous guider vers un avenir où les gens pourront vivre plus longtemps et mieux, sans craindre le cancer. Des projets comme LungVax constituent une étape importante vers un avenir passionnant, où le cancer sera beaucoup plus évitable. Nous sommes dans un âge d'or de la recherche et c'est l'un des nombreux projets qui, nous l'espérons, transformeront la survie au cancer du poumon ».
Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash
Oxford
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À Grenoble, des chercheurs d’une unité Inserm viennent de mettre à nu un mécanisme moléculaire qui permet aux cellules de cancer du sein de se déplacer et de conduire à la formation de métastases. Le cancer du sein est le plus fréquent et le plus meurtrier chez la femme. Si cette maladie atteint 60 000 nouvelles personnes chaque année en France, trois cancers du sein sur quatre sont guéris, notamment grâce à une prise en charge précoce permise par le dépistage. En effet, traité tôt, le cancer du sein guérit dans 9 cas sur 10. Cependant, 30 à 50 % des patients diagnostiqués de manière précoce développeront des métastases, beaucoup plus problématiques et mortelles.
En présence de métastases, la probabilité de réponse thérapeutique chute d’environ 50 % à chaque ligne de traitement. Dès lors, une grande majorité des décès liés au cancer du sein sont dus à une propagation métastatique de la maladie à des organes distants, tels que les poumons et les os. Pour y faire face, Nicolas Reynoird et son équipe de l’Institut pour l’avancée des biosciences, à Grenoble, ont décortiqué un des mécanismes moléculaires à l’origine de ces métastases. Les scientifiques ont ainsi identifié de nouvelles cibles thérapeutiques pour bloquer leur apparition. Une lueur d’espoir pour les 15 à 20 % des femmes atteintes d’un cancer du sein qui développent des formes métastatiques sans solution thérapeutique.
En observant des cellules de cancer du sein, l’équipe de Nicolas Reynoird a fait une découverte importante. Elle a détecté la présence anormale de SMYD2, une enzyme capable de modifier d’autres protéines par méthylation et d’affecter ainsi leurs fonctions. Pour comprendre le rôle de cette enzyme dans ce contexte, les chercheurs ont mis au point des modèles de souris génétiquement modifiées qui développent spontanément des cancers du sein et produisent ou non l’enzyme SMYD2. Aux premier abord, rien ne différencie les animaux : à la grande surprise des chercheurs, la présence ou l’absence de SMYD2 ne semble pas impacter l’initiation, la croissance ou la progression de la tumeur primaire.
Armés de patience, les scientifiques se sont cependant rendu compte que les souris qui ne produisent pas SMYD2 survivent plus longtemps et ne développent pas, ou très peu, de métastases. « Ce résultat nous a motivés à rechercher les molécules qui interagissent avec SMYD2 », explique Nicolas Reynoird. Les scientifiques ont alors décousu une cascade de réactions qui aboutissent à l’acquisition par les cellules de la capacité à migrer : l’enzyme SMYD2 cible et modifie la molécule BCAR3, qui peut ensuite recruter et focaliser des protéines nommées FMNL à des points précis de la cellule. Les FMNL remodèlent alors le cytosquelette des cellules, conduisant à des modifications de leur forme et facilitant la formation d’excroissances qui permettent aux cellules d’avancer. Finalement, SMYD2 est donc un activateur et un amplificateur de la motricité, de la migration et de l’invasion cellulaire, à l’origine des métastases du cancer du sein.
La bonne nouvelle, c’est qu’il est possible de bloquer l’action de SMYD2, et donc d’empêcher la propagation des cellules métastatiques via ce mécanisme. L’obstruction de la cascade de signalisation avec un inhibiteur administré par voie orale a un effet thérapeutique notoire chez la souris, qui limite drastiquement l’apparition de métastases. Ces découvertes offrent aux cliniciens une nouvelle clé pour ralentir la progression des cancers en traitant les tumeurs primaires avant qu’elles ne dégénèrent en métastases difficiles à contrôler.
Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash
Inserm
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Une équipe de biochimistes américains de l'université Washington de Seattle a inventé des milliers d’anticorps, « censés cibler spécifiquement le virus du Covid-19, de la grippe ou certains cancers ». Ces scientifiques ont utilisé un outil d'IA pour concevoir ces nouveaux anticorps
Normalement, les anticorps – molécule immunitaire de protéine visant à lutter contre la maladie – sont produits automatiquement par notre système immunitaire en présence d’un agent pathogène externe. Dès qu’un virus pénètre notre organisme, le système immunitaire déclenche les anticorps contre l’agresseur. Ces anticorps, en forme d’Y, s’accrochent avec leur bras à l’agent pathogène et avec leur corps à une cellule de défense du système immunitaire. De cette façon, ils agissent comme une colle et permettent à la cellule de défense d’attraper et d'éliminer le virus. Or, dans cette expérience, les biologistes ont inventé des milliers d’anticorps à partir de rien, seulement grâce aux analyses de l’IA.
Cet exploit, les biochimistes le doivent à leur propre IA, appelée RF-Diffusion. Celle-ci se base sur les mêmes fonctionnalités que Midjourney et DALL·E. Les algorithmes de RF-Diffusion se sont entraînés pour analyser des milliers de molécules réelles pour deviner la forme géométrique que prend un anticorps en fonction de sa formule chimique. Car pour qu’un anticorps puisse fonctionner dans l'organisme, il doit avoir une forme complémentaire à celle du virus ou de la bactérie présente dans le corps. Or, « le problème, c’est qu’il est très difficile de prédire, par le calcul théorique, la forme d’une molécule donnée », explique Hervé Poirier.
Pourtant, grâce à cette IA, le biophysicien informatique David Baker et le biochimiste informatique Joseph Watson, qui ont co-dirigé l’étude, ont pu concevoir des milliers d’anticorps qui « reconnaissent des régions spécifiques de plusieurs protéines bactériennes et virales – y compris celles que SRAS-CoV-2 et les virus de la grippe utilisent pour envahir les cellules – et une cible de médicament anticancéreux », détaille l'étude. Pour l’instant, les tests menés en laboratoire ont montré que seul un anticorps sur 100 a fonctionné comme espéré ; toutefois, les chercheurs restent confiants. En effet, il s’agit seulement d’une "démonstration de principe", d'autres travaux sont en cours.
Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash
Biorxiv
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