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RTFLASH Recherche & Technologie
NUMERO 887
Lettre gratuite hebdomadaire d’informations scientifiques et technologiques
Créée par René Trégouët rapporteur de la Recherche et Président/fondateur du Groupe de Prospective du Sénat
Edition du 17 Février 2017
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Egalement dans ce numéro
TIC
Fujitsu présente un système d’authentification inédit
Avenir
Renault Trucks imprime ses moteurs en 3D métal
Matière
De nouvelles batteries Lithium-Ion incombustibles
Vivant
Une seule séance d'exercice agit comme un anti-inflammatoire
Le larynx artificiel franchit une étape décisive
Un régime alimentaire pour freiner la maladie de Parkinson ?
Une nouvelle stratégie thérapeutique contre la maladie d'Alzheimer
Une nouvelle technique pour accélérer la recherche en génétique
Des vaccins plus efficaces grâce aux faisceaux d’électrons à basse énergie
Restauration de la vue grâce aux cellules iPS chez des souris
Une molécule qui tue tous les agents pathogènes ?
Comprendre les facteurs génétiques de l'agressivité du cancer du pancréas
Edito
Le moteur à explosion : un bicentenaire qui se porte bien !



On le sait peu mais le premier brevet concernant un moteur à explosion remonte à …210 ans. C’est en effet en 1807, cinq ans avant la toute première locomotive à vapeur et alors que Napoléon remporte la sanglante victoire d’Eylau contre l’armée russe, que fut déposé par le Suisse François Isaac de Rivaz le brevet du premier moteur à explosion, également nommé moteur à combustion interne. En 1860, L’ingénieur belge Étienne Lenoir met au point un moteur à deux temps. Celui-ci, bien que fonctionnant au gaz d'éclairage, intègre un nouvel élément déterminant : une bougie électrique qui produit l'étincelle nécessaire à l'explosion du gaz.

Deux ans plus tard, en 1862, l'ingénieur français Alphonse Beau de Rochas dépose un brevet sur le cycle théorique d'un moteur à quatre temps, transformant l'énergie thermique en énergie mécanique. Mais à la fin du XIXème siècle, ce sont surtout les inventeurs et ingénieurs allemands, comme Gottlieb Daimler, Wilhelm Maybach et Nikolaus August Otto qui développent des moteurs légers et performants. Cette effervescence technique aboutira en 1867 au premier moteur à quatre temps tout à fait accompli (1867) qui sera rapidement amélioré et commercialisé en Europe dés1876.

Le 12 février 1884, le Français Édouard Delamare-Deboutteville dépose le premier brevet concernant une automobile. Il s'agit d'un véhicule de transport équipé d'une banquette avant et d'une plate-forme arrière, il est équipé de quatre roues, d'un moteur bicylindre horizontal fonctionnant au gaz de pétrole, d'une transmission aux roues arrière par chaîne, d'un arbre de transmission et d'un différentiel. Le 28 février 1892, l’ingénieur allemand Rudolf Diesel dépose devant l’Office impérial de Berlin le brevet d’un moteur dont la pression de fonctionnement est assez élevée pour que l’allumage s’effectue spontanément.

En 1900, Diesel présente son premier moteur commercialisé à l'occasion de l’Exposition universelle de Paris. Ce moteur a une cylindrée de 1 960 cm3 tournant à 172 tr/min et développe une puissance de 14,7 kW. Grâce à l’invention en 1924 de la pompe à injection par le Français Lucien-Eugène Inchauspé (1867-1930), le moteur diesel devient vraiment performant et les premières voitures particulières à moteur Diesel, fabriquées par Mercedes et Peugeot, arrivent sur le marché à la veille de la seconde guerre mondiale.

La suite est connue : de 1939 à nos jours, le nombre total de véhicules en circulation dans l’Hexagone explose, passant de moins de deux millions à 39 millions, dont 6,5 millions de camions et de véhicules utilitaires. Pourtant, fait remarquable, grâce à des moteurs de plus en plus performants et économes, et en dépit de cet accroissement continu du parc d’automobiles et de camions, la consommation globale de carburants (essence et diesel) a diminué de 7 % en 15 ans, passant de 51,3 à 47,7 milliards de m3 par an. Il faut également souligner que, particularité unique en Europe, les deux tiers des véhicules qui sillonnent notre pays sont équipés de moteurs diesel.

Aujourd’hui, la réduction des émissions de gaz à effet de serre dans le secteur des transports est devenue un enjeu majeur et une condition incontournable pour atteindre les objectifs énergétiques et climatiques définis à la fois au niveau européen et international et fixés par l'Accord mondial de Paris sur le climat en décembre 2015. L'enjeu est d'autant plus important pour la France que les transports représentent 29 % des émissions en 2015, soit 130 millions de tonnes de CO2 (MtCO2), dont plus de la moitié pour les véhicules particuliers. En outre, sous l’effet de l’augmentation du parc, les émissions globales dues aux transports routiers ont augmenté de près de 10 % au cours des 25 dernières années.

Certes, les voitures électriques et hydrides (moins de 200 000 au total en France), pourraient représenter, selon les dernières prévisions, 20 % du parc européen de véhicules en 2030. Mais cette montée en puissance ne suffira pas à nous mettre sur la trajectoire de réduction très ambitieuse de nos émissions de GES que nous devons atteindre : - 40 % d’ici 2030 (par rapport à 1990) et - 75 % d’ici 2050. Pour parvenir à tenir ces nouveaux engagements en matière environnementale et climatique, l’Union européenne va donc très probablement adopter, d’ici la fin de l’année, une nouvelle norme draconienne de consommation pour les véhicules thermiques : 2 l/100km pour des véhicules neufs vendus à partir 2030 et 50 grammes de CO2 par km (gCO2/km).

Dans un tel contexte politique, on comprend mieux pourquoi tous les grands constructeurs redoublent d’efforts pour développer des nouveaux moteurs à la fois plus performants, moins polluants et moins gourmands en carburant. En août 2016, le constructeur japonais Nissan-Mitsubishi a annoncé qu’il serait le premier à commercialiser un moteur à compression variable. Après plus de 20 ans de développement, ce nouveau moteur révolutionnaire a été présenté à l’occasion du dernier Mondial de l’automobile de Paris.

Baptisé VC-T (Variable Compression – Turbocharged), ce moteur possède la capacité d’augmenter ou d’abaisser la course des pistons, ce qui permettra au moteur d’avoir un taux de compression variable pouvant passer de 8:1 à 14:1. Cet avantage décisif lui confère une puissance accrue, ainsi que 25 % d’autonomie supplémentaire. Le premier moteur à jouir de cette technologie sera un bloc à quatre cylindres de 2,0 litres turbocompressé. Il équipera dès 2018 la prochaine génération de l’Infiniti QX50.

En octobre 2016, une firme israélienne, Aquarius Engines, a pour sa part présenté un étonnant moteur développé par deux ingénieurs, Shaul Yaakoby et Gal Fridman. Selon cette entreprise israélienne, ce nouveau type de moteur pourrait révolutionner l'industrie automobile. Aquarius Engines affirme que son moteur est beaucoup moins cher à fabriquer que les moteurs classiques et qu’il offre de surcroît une autonomie-record de de 1600 km avec un seul plein.

Présenté comme une véritable innovation de rupture, ce moteur ne compte qu’une vingtaine de pièces. Mais surtout, au lieu de recourir à plusieurs pistons à poussée verticale, il n’utilise qu’un seul piston à poussée latérale qui se déplace entre deux chambres de combustion, sans vilebrequins, ni bielles. Résultat : ce moteur, qui a été testé par la société d'ingénierie allemande FEV, serait deux fois plus performant qu’un moteur traditionnel. Selon son inventeur, Gal Fridman, "Ce moteur a les plus faibles émissions (de CO2) et le meilleur rapport puissance-poids." De nombreux constructeurs automobiles s’intéressent à ce nouveau moteur, notamment Peugeot. Ce moteur pouvant également produire un courant électrique par le biais d'un aimant se déplaçant à l'intérieur d'une bobine électromagnétique, il pourrait également être utilisée pour rendre beaucoup plus performantes et moins chères les voitures hybrides de prochaine génération.

En novembre dernier, le chinois Qoros a également présenté un moteur révolutionnaire. Ce moteur QamFree possède un couple de 320 Nm et une puissance de 240 ch, le tout pour une consommation réduite. Au lieu d’utiliser une culasse, dont la distribution actionne les soupapes par le biais d'arbres à cames, ce moteur utilise un système pneumatique, ce qui lui permet d’être allégé de 20kg. De par sa conception, ce moteur permet également de combiner de manière optimale la vitesse, l’amplitude et le moment de chaque soupape, ce qui en fait un moteur à la fois puissant, souple, sobre et peu polluant.  

Il faut enfin évoquer une autre avancée tout à fait remarquable, issue de la Formule1, qui devrait donner au moteur thermique un nouvel élan : le moteur à préchambre. Depuis les origines, le moteur à essence est intrinsèquement plus propre et puissant que le diesel mais il souffre d’une limitation de puissance inhérente à sa conception car il ne peut pas fonctionner avec un mélange air-essence pauvre. En outre, le taux de compression maximal de ce type de moteur – déterminant son efficacité thermodynamique - est inférieur à celui d'un moteur diesel car il ne peut plus fonctionner correctement au-delà d'un certain niveau de pression, à cause du phénomène de détonation spontané du mélange air-essence qui risque de détruire le moteur.

Mais ce nouveau type de moteur parvient à supprimer ces deux obstacles technologiques en ayant recours à une préchambre de combustion comme dispositif de diffusion de l'allumage du mélange. La préchambre de combustion permet d’utiliser quelques gouttelettes d'essence dosées précisément par un injecteur pour obtenir le rapport air-essence optimal à l’aide d’une bougie classique. Grâce à ce saut technologique, le mélange air-essence peut être considérablement appauvri : de 14,7 g, la proportion d'air peut monter à presque 40 pour 1 g d'essence. On obtient, in fine, un moteur aux caractéristiques remarquables, dont le rendement peut atteindre 45 %, contre 35 % pour les moteurs conventionnels et 42 % pour les moteurs diesel les plus récents. Cet excellent rendement permet par ailleurs de réduire la consommation d’un tiers, tout en diminuant sensiblement les émissions d'oxydes d'azote (NOx), un polluant automobile très néfaste pour la santé dont les émissions globales peinent à diminuer depuis 20 ans.

A la lumière de ces remarquables avancées, on peut dire sans exagérer que le bon vieux moteur à explosion est véritablement en train de connaître une révolution technologique qui va lui donner un nouveau souffle et lui permettre d’atteindre au cours de ces 10 prochaines années une efficacité, une fiabilité et une sobriété que l’on aurait à peine pu imaginer il y a seulement une génération. Grâce aux progrès combinés dans les matériaux composites et dans la modélisation informatique, il n’est à présent plus utopique d’imaginer des voitures thermiques qui atteindront les objectifs très ambitieux définis au niveau européen en matière énergétique et environnementale et ne consommeront pas plus de 2 litres aux 100 km en 2030.   

Si ces véhicules intègrent en outre l’hybridation et utilisent de nouvelles générations de carburants issus de sources naturelles renouvelables (comme le bois, les algues ou peut-être demain le CO2), on peut alors construire un scénario dans lequel il deviendra possible de produire en masse des voitures combinant une très grande sobriété, une autonomie record et une très faible empreinte environnementale, le tout pour un prix probablement beaucoup plus attractif que celui des véhicules tout électriques, sans parler des voitures à pile à combustible.

Sachant qu’il y aura au moins un milliard et demi de véhicules en circulation dans le monde d’ici 20 ans, il faut bien comprendre que si nous voulons viser l’efficacité énergétique tout en réduisant massivement la pollution et les émissions de gaz à effet de serre liées au transport, il est préférable d’avoir un parc automobile mondial où coexisteront voitures thermiques à très basse consommation, voitures hybrides de nouvelle génération et voitures entièrement électriques, plutôt que de tout miser sur le véhicule tout électrique, sachant que ce dernier n’offrira pas avant longtemps, à prix comparable, les mêmes performances et la même autonomie que celles des voitures qui vont bénéficier rapidement de ces nouveaux moteurs thermiques d’une extrême efficacité.  

S’agissant de cette question si essentielle pour notre avenir de la transition énergétique et environnementale dans le secteur des transports, nous ne devons pas nous enfermer dans une vision dogmatique et idéologique de l’avenir qui ignore les réalités économiques, mais au contraire apprendre à intégrer et à combiner de manière pragmatique et intelligente les ruptures technologiques en cours pour parvenir à réconcilier définitivement l’usage de la voiture individuelle et la lutte contre la pollution et le changement climatique.

René TRÉGOUËT

Sénateur honoraire

Fondateur du Groupe de Prospective du Sénat


TIC
Information et Communication
Fujitsu présente un système d’authentification inédit
Mercredi, 15/02/2017 - 21:19

Fujitsu a annoncé le développement du premier système d’authentification basé sur la reconnaissance du réseau sanguin de la paume de la main, un projet innovant qui s’inspire des nouvelles méthodes d’identification basées sur les caractéristiques biologiques propres à un individu.

Fujitsu a annoncé travailler sur le développement d’une solution d’authentification pour terminaux mobiles type smartphones et tablettes totalement inédite. En effet, le mécanisme repose sur la reconnaissance d’une caractéristique biologique propre à l’utilisateur : l’agencement des vaisseaux sanguins dans la paume de la main.

La technologie utilise le phénomène optique de la diffraction afin d’analyser une surface suffisamment large à partir d’un capteur de taille très réduite (le système entier fait 8 mm de large). La dimension de ce système en est le principal challenge, au niveau commercial, puisqu’un calibre trop volumineux le rendrait incompatible avec des appareils type smartphones, par exemple.

De plus en plus de fabricants du secteur et d’utilisateurs s’interrogent sur la fiabilité des mots de passe et codes PIN, c’est-à-dire les méthodes d’authentification que l’on peut qualifier de « classiques ». De manière générale, les spécialistes en sécurité de l’information remettent en cause ces méthodes qui sont de plus en plus considérées comme insuffisantes et trop aisément contournables.

Cette nouvelle technologie développée par Fujitsu Laboratories pourrait apporter une réponse à ce problème et offrir une protection individualisée de l’accès aux terminaux mobiles en tout genre qui peuplent désormais notre quotidien.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

Fujitsu

^ Haut
Avenir
Nanotechnologies et Robotique
Renault Trucks imprime ses moteurs en 3D métal
Mercredi, 15/02/2017 - 21:05

A Lyon, dans le bureau d’études moteur de Renault Trucks, les ingénieurs travaillent sur un nouveau procédé de fabrication des pièces : l’impression 3D métal. Cette technique de fabrication a permis de concevoir un prototype de moteur DTI 5 quatre cylindres Euro 6.

« Le but de ce projet est de démontrer l’impact positif de la fabrication additive métallique sur la taille et la masse du moteur », détaille Damien Lemasson, chef de projet chez Renault Trucks. « Ce procédé nous a permis de diminuer de 25 %, soit 120 kg, le poids d’un moteur quatre cylindres. » Le moteur complet a été conçu de manière virtuelle. Certaines pièces du moteur (culbuteurs et supports de culbuteurs) ont été réalisées par impression 3D métal puis testées avec succès sur un moteur Euro 6 pendant 600 heures.

L’impression 3D permet de réaliser des formes complexes et ainsi d’optimiser le dimensionnement des pièces et de réduire le nombre d’opérations d’assemblage, donc le nombre de composants d’un moteur. Pour le moteur DTI 5, ce nombre a été réduit de 25 %, soit 200 pièces en moins selon Renault Trucks. Le constructeur de poids lourds espère que ce procédé sera utilisé, à court terme, pour des applications spécifiques ou des petites séries. Pour le moment, les ingénieurs cherchent à augmenter la fonctionnalité des pièces et leurs performances.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

Industrie & Technologies

^ Haut
Matière
Matière et Energie
De nouvelles batteries Lithium-Ion incombustibles
Mercredi, 15/02/2017 - 21:31

Dans les batteries lithium-Ion actuelles, on trouve sur deux côtés opposés de la batterie l’anode, qui représente le pôle négatif, et la cathode qui représente le pôle positif. Pour séparer les deux pôles, on trouve un film plastique, tel que du polyéthylène. Or, c’est précisément ce film qui peut accélérer la combustion de la batterie. Des chercheurs de l’université américaine de Stanford ont donc eu l’idée de remplacer ce film par un autre matériau que du polyéthylène.

Plus précisément, il s’agit d’un mélange d’un autre polymère plastique, PVDF-HFP (Polyfluorure de vinylidène) combiné avec des fibres de TPP (Phosphate de triphényle). Ce dernier est un retardateur de flamme couramment utilisé et joue donc ici le rôle d’extincteur, au sein même de la batterie. Dans le cas où la batterie est en feu, la membrane se consume à environ 160 degrés. Cela relâche alors le phosphate de triphényle, qui permet alors chimiquement d’éteindre le début d’incendie. Les premiers tests de cette nouvelle batterie ont été concluants et celle-ci pourrait être commercialisée à l'horizon 2020.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

Science Advances

^ Haut
Vivant
Santé, Médecine et Sciences du Vivant
Une seule séance d'exercice agit comme un anti-inflammatoire
Mercredi, 15/02/2017 - 21:25

Selon une étude de l’Université de Californie – San Diego, une seule séance d’exercice modéré peut stimuler le système immunitaire et induire une réponse cellulaire anti-inflammatoire. "Chaque fois que nous pratiquons l’exercice, nous renforçons nos cellules immunitaires et améliorons notre résistance à l'inflammation", résume l’auteur principal de l’étude, Suzi Hong, du Département de psychiatrie et de médecine familiale de l’École de médecine de l’UC San Diego.

Ces recherches montrent que le cerveau et le système nerveux sympathique – une voie qui intervient dans l’accélération du rythme cardiaque et dans l’augmentation de la pression artérielle, entre autres fonctions – sont activés pendant la pratique de l’exercice pour permettre au corps d’accomplir l’effort.

Certaines hormones, comme l’épinéphrine et la norépinéphrine, sont libérées dans la circulation sanguine et déclenchent les récepteurs adrénergiques, qui possèdent les cellules immunitaires. Ce processus induit des réponses immunitaires, qui comprennent la production de nombreuses cytokines dont l’une, TNF, est impliquée dans l’inflammation locale et systémique.

Les 47 participants à l’étude ont marché sur un tapis roulant à un niveau d’intensité adaptée à leur niveau de forme physique. Des prélèvements sanguins ont été effectués avant et immédiatement après la séance d’exercice de 20 minutes. Les chercheurs ont alors constaté que ces 20 minutes d’exercice modéré sur tapis roulant suffisaient à réduire de 5 % le nombre de cellules immunitaires produisant la TNF …

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

Science Direct

Le larynx artificiel franchit une étape décisive
Mercredi, 15/02/2017 - 21:12

Dans le cas de cancers sévères du larynx, les médecins peuvent décider de pratiquer une laryngectomie totale. Le patient a alors besoin d’une trachéotomie afin de pouvoir respirer correctement par un orifice créé au niveau du cou. Cette intervention lourde se traduit par la perte de la voix et de l’olfaction. Une longue rééducation permet au patient d’utiliser la voix œsophagienne mais cette technique est éprouvante.

Christian Debry, chercheur à l’Unité Inserm 1121 « Biomatériaux et Bioingénierie » et chef du service ORL et chirurgie cervico-faciale au CHU de Strasbourg Hautepierre et ses collaborateurs se sont attachés à développer pour ces patients un larynx artificiel. 6 patients ont été implantés à ce jour depuis 2012 mais n’ont pu conserver l’implant en raison de leur état de santé fragile. L’an dernier, les chercheurs de l’Inserm ont optimisé les traitements de surface des implants en développant un film antimicrobien pour éviter son rejet.

Un patient de 56 ans bénéficie de l’implant optimisé depuis plus de 18 mois. Aujourd’hui, il a retrouvé sa voix et son olfaction, supprimées par l’opération. Il est capable de se passer complétement de l’utilisation de l’orifice de trachéotomie pendant de longues périodes de jour comme de nuit. "C’est la première fois qu’un tel concept fait sa preuve", précise Christian Debry.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

Inserm

Un régime alimentaire pour freiner la maladie de Parkinson ?
Mercredi, 15/02/2017 - 20:48

Une étude de l'Université de Leicester (Grande-Bretagne) montre que les patients atteints de la maladie de Parkinson précoce pourraient tirer bénéfice d'une augmentation des apports de niacine (vitamine B3) dans l'alimentation.

La niacine ou vitamine B3 correspond à deux molécules : la niacine (acide nicotinique) et son amide, la nicotinamide. Elle est trouvée dans toute une variété d'aliments, dont certaines viandes et les noix. La nicotinamide riboside a déjà été remarquée pour son aptitude à améliorer le métabolisme et pour ses effets bénéfiques sur le fonctionnement des cellules souches.

La maladie de Parkinson se développe avec la mort des neurones dopaminergiques dans une zone du cerveau, la substance noire, en raison, principalement, de mitochondries, ces mini-usines cellulaires à énergie, en mauvaise santé. Ces mitochondries défectueuses libèrent des molécules toxiques qui endommagent leurs gènes et ces mutations dans les gènes tels que PINK1 empêchent les cellules d’éliminer les mitochondries défectueuses. Tous ces dommages mitochondriaux vont freiner la production d’un composé important pour la production d'énergie et la réparation de l'ADN, la co-enzyme NAD.

L’étude menée sur la mouche à fruits génétiquement modifiée avec le gène muté PINK1 pour imiter la maladie de parkinson, supplémentée avec la niacine, confirme que la niacine stimule les niveaux de composé NAD dans le corps, booste ainsi les mitochondries et tient la maladie de Parkinson à distance. Ainsi, les mouches ayant reçu la niacine ont beaucoup moins de mitochondries défectueuses et perdent beaucoup moins de neurones.

L'équipe de neuroscientifiques a ensuite examiné si l'arrêt biologique de l'appauvrissement en NAD permettrait de protéger les mouches de la maladie de Parkinson et constaté que la commutation génétique de cette fonction permet de maintenir les mitochondries en bonne santé et les neurones vivants, et de préserver la durée de vie des mouches. Des résultats qui confirment que la "NAD" disponible est essentielle pour maintenir les mitochondries en forme et pour freiner la maladie de Parkinson.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

Bio

Une nouvelle stratégie thérapeutique contre la maladie d'Alzheimer
Mardi, 14/02/2017 - 08:14

Une étude chinoise réalisée par des scientifiques de la Northwest A & F University (Yangling), souligne l’efficacité d’un composé de la chicorée, l’acide chicorique, contre "l’amyloïdogenèse" ou la production et l’aggrégation de protéine amyloïde, une protéine impliquée dans les troubles neurodégénératifs.

Selon ces travaux, la supplémentation en acide chicorique pourrait constituer une nouvelle voie thérapeutique prometteuse pour le traitement des maladies neuro-inflammatoires, dont la maladie d’Alzheimer.

Ces chercheurs ont montré que l’acide chicorique atténue la production d’amyloïde induite par les lipopolysaccharides en inhibant une voie de signalisation (NFκB) et permet ainsi de freiner le déclin cognitif. L’acide chicorique est présent dans la chicorée mais également dans certains légumes dont la laitue et certaines plantes dont Echinacea purpurea (ou l’échinacée pourpre : une plante à fleurs).

Il s’agit à présent de reproduire ce résultat chez l’Homme et de montrer que l'acide chicorique peut s'avérer bénéfique pour la mémoire : son processus d’action est en effet décrypté, il réduit fortement la production de protéines amyloïdes nocives caractéristiques de la maladie d’Alzheimer et d’autres formes de démences.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

FASEB

Une nouvelle technique pour accélérer la recherche en génétique
Mardi, 14/02/2017 - 08:06

Des scientifiques de l'EPFL ont développé une technique basée sur la microfluidique susceptible de changer la donne en génétique, en rendant la caractérisation des protéines de liaison d'ADN plus rapide, plus précise et plus efficace. Cet outil a déjà permis de déterminer les propriétés de liaison d'ADN de plus de 60 facteurs de transcription, dont neuf nouveaux facteurs.

Les mammifères – humains compris – ont entre 1300 et 2000 facteurs de transcription, dont beaucoup se combinent avec d'autres en « hétérodimères », de manière à lier les gènes et induire leur transcription en ARN. Les hétérodimères sont estimés entre 3 000 et 25 000.

En conséquence, le nombre de combinaisons peut être très élevé. Comprendre leurs propriétés de liaison d'ADN, ainsi que leur affinité et leur spécificité pour l'ADN, est un aspect-clé pour exploiter à l’avenir les facteurs de transcription à des fins biotechnologiques ou pharmaceutiques. Cette nouvelle technique, appelée SMiLE-seq,  peut fortement accélérer le processus. La technique utilise la microfluidique, permettant de contrôler de minuscules quantités de liquide dans des espaces aussi minuscules. La microfluidique devient un domaine d'excellence à l'EPFL, réunissant un grand nombre de domaines et de disciplines différents. SmiLE-seq attache de petites quantités du facteur de transcription dans un microcircuit pourvu de canaux de la taille du micromètre.

Une fois qu’ils sont fixés à la surface du dispositif, une grande bibliothèque d'ADN aléatoire est délicatement pompée dans celui-ci et coule sur les facteurs de transcription. Cela permet aux facteurs de transcription de reconnaître leurs séquences ADN correspondantes. Après cela, le complexe facteur de transcription-ADN est capturé en faisant descendre une touche actionnée par microfluidique, tandis que l'ADN qui n'est pas lié est lessivé.

Ensuite, l'ADN lié est retiré du dispositif et préparé en vue de son séquençage, afin d'identifier quelle partie a été capturée par les facteurs de transcription. Cette information est soumise à un logiciel spécialisé qui permet aux chercheurs de travailler sur les propriétés de liaison d'ADN des facteurs de transcription ou d'hétérodimères. En retour, cela aide à mieux prédire leurs profils de liaison d'ADN in vivo.

SmiLE-seq offre trois avantages principaux : d'abord, elle réduit la quantité de facteurs de transcription requis pour ce type d'expérience, puisqu'elle n'a besoin que de picogrammes de facteurs. Deuxièmement, elle accélère considérablement le processus, de plusieurs jours à moins d'une heure. Finalement, SmiLE-seq n'est ni limitée par la longueur de la séquence ADN-cible, ni biaisée par des interactions plus fortes d'affinités protéines-ADN.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

EPFL

Des vaccins plus efficaces grâce aux faisceaux d’électrons à basse énergie
Mardi, 14/02/2017 - 07:57

Plusieurs instituts de la société Fraunhofer se sont regroupés pour mettre au point une nouvelle manière de fabriquer des vaccins qui soit moins toxique, plus rapide et plus efficace.

De nombreuses maladies sont actuellement soignées par des vaccins issus d’agents infectieux inactivés dans lesquels les agents pathogènes des virus ont été désactivés chimiquement. Cependant, l’usage de substances chimiques pour produire ces vaccins, et en particulier du méthanal, présente de nombreux inconvénients qui pourraient être contournés grâce à la désactivation des agents pathogènes par un faisceau d’électrons à basse énergie.

Le méthanal est en effet toxique pour l’organisme et doit donc être dilué de manière significative afin de diminuer autant que possible les dangers qu’il représente. Ceci réduit son efficacité contre les agents pathogènes et requiert donc plus de temps avant que la totalité des agents infectieux soit éradiquée, ce qui représente une perte de temps désavantageuse pour l’industrie. Par ailleurs, le méthanal est susceptible de modifier les protéines du virus contre lequel l’organisme produira des anticorps, ce qui rend le vaccin moins efficace.

Les scientifiques de quatre instituts Fraunhofer, l’Institut de thérapie cellulaire et d’immunologie (IZI), l’Institut de génie des interfaces et de biotechnologie (IGB), l’Institut de technologie des faisceaux d’électrons et des plasmas (FEP) et l’Institut des systèmes de production et d’automatisation (IPA) se sont donc penchés sur la possibilité d’éliminer les agents infectieux par le biais d’un faisceau d’électrons à basse énergie. Des recherches avaient déjà été menées en ce sens mais l’utilisation de radiations était jusqu’à présent difficile à contrôler.

Par exemple, les rayonnements radioactifs nécessitent des mesures de sécurité très strictes et peuvent être difficilement mis en place dans des laboratoires pharmaceutiques traditionnels. L’utilisation d’un faisceau d’électrons à basse énergie garantit la faisabilité de cette technologie dans un laboratoire classique. Cette méthode présente de nombreux avantages par rapport au procédé chimique utilisé actuellement.

Sa toxicité est nulle, elle ne demande que quelques millisecondes pour éliminer les agents pathogènes (contre plusieurs jours, voire semaines pour le méthanal) et elle ne risque pas de modifier les protéines du virus contre lequel l’organisme devra fabriquer des anticorps, augmentant donc l’efficacité du vaccin. Les chercheurs ont ainsi pu démontrer que cette procédure fonctionne parfaitement puisqu’elle désactive tous les virus et offre une protection complète lors des tests initiaux sur des animaux.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

Fraunhofer

Restauration de la vue grâce aux cellules iPS chez des souris
Mardi, 14/02/2017 - 07:50

Il n'existe toujours pas de traitement pour les patients présentant un stade avancé de maladies de la rétine telles que la dégénérescence maculaire liée à l’âge (DMLA) ou la rétinite pigmentaire. Une perte irréversible d’une partie de la fonction visuelle voire l’aveuglement sont in fine le sort auquel doivent se résoudre les patients touchés par ces pathologies.

Seules quelques thérapies permettent de limiter la progression de la DMLA, mais lorsque celle-ci n’est pas encore à un stade trop avancé. L’équipe du Professeur Takahashi du RIKEN Center for Developmental Biology vient d’apporter de nouvelles preuves pour comprendre comment des tissus rétiniens dérivés des cellules iPS, implantés chez des souris atteintes de ces différentes pathologies, sont capables de se développer en photorécepteurs matures mais surtout d’être parfaitement fonctionnels. En effet, chez 50 % des souris présentant un stage avancé de dégénérescence rétinienne, la transplantation de tissu rétinien dérivé de cellules iPS a permis de restaurer une fonction visuelle.

Les chercheurs ont clairement réussi à mettre en évidence la présence de connexions entre les cellules implantées et celles avoisinantes ainsi que leur capacité à répondre aux stimuli lumineux et à transmettre le signal jusqu’au cerveau, propriété même des photorécepteurs. C’est à l’aide d’un micro-électrorétinogramme ex vivo que ces réponses ont été mesurées et que l’apport de cette transplantation a été caractérisé sur le plan fonctionnel.

Après quelques études complémentaires, les auteurs de l’étude ont annoncé que des essais cliniques chez l’homme pourront démarrer avec l’espoir d’observer des résultats similaires concernant l’amélioration de la fonction visuelle.

Toutefois, la rétine humaine ayant besoin de plus de temps que celle murine pour se doter de photorécepteurs matures, cinq à six mois d’attente seront nécessaires après la transplantation avant d’observer les premiers résultats sur la fonctionnalité de cette technique chez l’Homme.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

SCR

Une molécule qui tue tous les agents pathogènes ?
Mardi, 14/02/2017 - 07:44

Des chercheurs du géant informatique IBM, en association avec l’Institut de bioingénierie et de nanotechnologies de Singapour, ont développé une molécule qui serait capable, in vitro, de tuer tous les agents pathogènes existants. Elle aurait déjà été testée avec succès sur des parasites tels que Ebola, la grippe, l’herpès ou encore chikungunya. Les recherches n’ont pas été portées sur l’ADN ou l’ARN d’agents pathogènes. Les scientifiques se sont plutôt intéressés à l’enveloppe des virus, plus précisément aux protéines présentes à leur surface : les glycoprotéines, qui permettent aux virus de coller aux cellules saines et de les infecter.

La molécule mise au point par ces chercheurs va s’accrocher aux virus en utilisant des liaisons électrostatiques et leur ôter toute faculté d’infection des cellules saines. Pour protéger ces dernières, la molécule va alors s’interposer entre elles et les glycoprotéines. Afin de lutter davantage contre les virus, la macromolécule va également bloquer leur réplication dans l’organisme en réduisant leur acidité. Enfin, elle va guider les cellules immunitaires, en utilisant un sucre appelé mannose, vers les virus pour les détruire et pour améliorer la réponse immunitaire.

Les chercheurs restent toutefois prudents malgré les bons résultats obtenus. Les différents types de virus testés n’ont opposé aucune résistance aux attaques. Pour l’heure, la molécule a montré son efficacité in vitro.

Il va donc falloir évaluer son comportement dans des organismes animaux afin notamment de s’assurer qu’elle n’est pas toxique, avant d’envisager des tests chez l’homme. Il faut aussi comprendre que la macromolécule est plutôt un moyen de prévention car elle n’est efficace que sur un virus qui n’a pas encore contaminé une cellule. IBM espère produire d’ici 2018 à 2023 des sprays ou des lingettes désinfectantes, voire même des vaccins à base de la molécule créée.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

Macro

Comprendre les facteurs génétiques de l'agressivité du cancer du pancréas
Mardi, 14/02/2017 - 07:16

Selon des recherches menée par des chercheurs de la Vanderbilt University (Tennessee) en collaboration avec le Memorial Sloan Kettring Cancer Center et la Johns Hopkins University, le cancer du pancréas changerait de métabolisme au stade métastatique par rapport au primitif, ce qui expliquerait le caractère très agressif de ces tumeurs.

Ces travaux dirigés par le Professeur Oliver McDonald montrent que le mécanisme à l'œuvre dans la progression du cancer métastatique n'est pas le fait d'une accumulation de mutations génétiques,- comme c'est le cas pour le primitif -, mais d'une reprogrammation massive épigénétique, dont un métabolisme augmenté.

En analysant les biopsies de patients, les chercheurs ont constaté de très nombreux changements épigénétiques au sein des métastases par rapport au primitif et à la carcinose péritonéale, cette forme localisée intra-abdominale qui ne passe pas par une dissémination par voie sanguine. « Le plus gros de l'épigénome est reprogrammé juste au moment du stade métastatique », souligne Oliver McDonald.

En étudiant de plus près la reprogrammation sur le plan métabolique, les chercheurs ont découvert que les métastases consomment de plus grosses quantités de glucose et les destinent à alimenter la voie alternative des pentoses phosphates. Une enzyme en particulier, - la déhydrogénase phosphogluconate (PGD) -, s'est révélée être centrale, puisqu'elle transforme le glucose en métabolites directement utilisables pour la croissance tumorale.

Une piste thérapeutique se profile via l'inhibition de cette enzyme clef,- génétiquement ou pharmacologiquement -, ce qui, in vitro, a permis d'annuler l'ensemble de la reprogrammation épigénétique et des changements de l'expression génétique tumorale, sans altérer les cellules normales ou péritonéales. L'équipe est d'ores et déjà en train de développer des inhibiteurs de PGD plus sélectifs et plus puissants à tester en préclinique.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

Eurekalert

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