RTFlash n°1200 : Le son et la lumière vont r évolutionner la biologie et la médecine

L’équipe du Docteur Thanh Nho Do (Ecole supérieure d’ingénierie de Sydney) a développé une minuscule bio-imprimante 3D flexible, qui peut être insérée dans le corps, tel un endoscope, pour imprimer directement des biomatériaux à la surface des organes et tissus internes - y compris l’intestin, l’estomac ou le cœur. Cette preuve de concept, baptisée F3DB (pour flexible 3D bioprinter), comprend une tête d’impression à haut degré de liberté, montée sur l’extrémité d’un bras robotique long et flexible en forme de serpent. L’ensemble est contrôlé à distance selon une architecture maître-esclave.

Actuellement, il n’existe sur le marché aucun dispositif capable de réaliser une bio-impression 3D in situ sur des tissus ou organes internes éloignés de la surface de la peau. Quelques preuves de concept ont été présentées, mais se sont avérées relativement rigides et/ou encombrantes, donc peu adaptées à des cibles difficiles d’accès. « Ce système offre la possibilité de reconstruire avec précision des plaies tridimensionnelles à l’intérieur du corps, telles que des lésions de la paroi gastrique ou des lésions et maladies à l’intérieur du côlon », résume le Docteur Do. Grâce à son corps flexible, le prototype est capable d’imprimer des biomatériaux multicouches de différentes tailles et formes, même dans les zones confinées et les plus difficiles d’accès du corps. Les mouvements du bras robotique - qui peut être fabriqué à la longueur souhaitée - sont contrôlés via un système hydraulique.

Composée de muscles artificiels souples, la tête d’impression peut se déplacer dans trois directions. Elle peut être programmée pour imprimer des formes prédéterminées, ou bien être actionnée manuellement dans des cas plus complexes. Un contrôleur basé sur l’apprentissage automatique a été intégré pour faciliter le processus. De plus, le F3DB permet l’impression multisite : une fois la première tâche terminée, le bras robotique est redirigé vers d’autres endroits où il peut enchaîner d’autres tâches d’impression. « Grâce à cette fonctionnalité, la zone d’impression peut être étendue pour couvrir des surfaces entières d’organes ou de tissus internes, ce qui est irréalisable avec les dispositifs de bio-impression in vivo ex istants », soulignent les chercheurs..

L’approche est en outre peu invasive : la cible peut être atteinte via de petites incisions cutanées ou via les orifices naturels. Le plus petit prototype mis au point par l’équipe a un diamètre similaire à celui des endoscopes thérapeutiques commerciaux (environ 11-13 mm), ce qui est suffisamment petit pour être inséré dans le tractus gastro-intestinal ; les chercheurs affirment qu’il pourrait être encore plus petit.

Le F3DB devrait donc surmonter efficacement plusieurs obstacles majeurs face aux technologies de bio-impression 3D existantes : il élimine le besoin d’incubation in vitro de matériaux vivants pour la maturation avant l’implantation chirurgicale ; il évite les décalages d’interface entre les biomatériaux imprimés et les surfaces cibles ; il permet une intervention peu invasive. L’équipe estime qu’avec un développement plus poussé, d’ici cinq à sept ans, la technologie pourrait être utilisée par les professionnels de la santé.

Les chercheurs ont testé leur dispositif à l’intérieur d’un côlon artificiel, ainsi que l’impression 3D d’une variété de matériaux de différentes formes sur la surface d’un rein de porc. Les expériences ont montré que les cellules n’étaient pas affectées par le processus, la majorité d’entre elles étant vivantes après l’impression. Elles ont continué à se développer normalement : une semaine après l’impression, leur nombre avait quadruplé.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

Advanced Science

Des chercheurs utilisent des ondes sonores et des hologrammes pour fabriquer de petites formes en 3D : une “impression” 3D très rapide (mais coûteuse en puissance de calcul). L’idée de développer des organes ou des tissus pour une utilisation médicale peut sembler être de la science-fiction – et en effet, la chose est incroyablement difficile. Les technologies d’impression 3D ont montré un énorme potentiel en ce qui concerne la biofabrication, mais le processus est extrêmement lent, et endommage souvent le tissu avec lequel il travaille. Des chercheurs allemands pourraient avoir trouvé une solution : utiliser des hologrammes et des ondes sonores pour assembler rapidement de la matière en 3D.

Le procédé utilise la pression acoustique pour modeler des microsphères de gel de silice et d’autres matériaux dans des formes 3D complexes. Arriver à ce résultat n’est pas simple. L’équipe a d’abord dû apprendre à créer des formes holographiques complexes en plusieurs couches, formées à partir du son plutôt que la lumière, ce qui demande une énorme quantité de puissance de calcul. « La numérisation d’un objet 3D entier en champs holographiques ultrasons est très gourmande en calculs et nous a obligés à mettre au point une nouvelle routine de calcul », déclarait l’un des chercheurs à FastCompany.

Une fois un hologramme terminé, cependant, celui-ci peut être utilisé pour mouler des matériaux très divers. Les formes que l’équipe est parvenue à sortir ne sont pas très grandes - un peu moins de 2,5 cm pour la plus grande -, mais peuvent être très complexes. Plus impressionnant encore, le processus de fabrication est très rapide : dans une vidéo incluse dans leur publication, on peut voir un cube réalisé à partir d’un liquide trouble à base microsphères de gel de silice. Quelques instants plus tard, cette mixture se condense dans la forme d’une hélice.

D’autres expérimentations ont permis de réaliser des formes via des cellules myoblastes de souris et l’auteur principal de l’étude, Kai Melde, expliquait à FastCompany que la technologie a le potentiel pour être utilisé, dans le futur, pour la bio-impression. « L’ultrason est doux et non toxique pour les cellules », expliquait-il. « Et l’assemblage à distance, sans contact, permet de garder l’ensemble stérile et les cellules en bon état ». L’étude explore aussi l’idée d’utiliser cette technologie pour une livraison de médicaments ciblée et du prototypage rapide. Pour l’heure, cependant, il s’agit là d’une preuve de faisabilité très intéressante pour un assemblage d’objets 3D très rapide et une alternative potentielle bien pl us rapide pour l’impression 3D.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

24 matins

La technologie solaire thermique est une méthode prometteuse de collecte d’énergie respectueuse de l’environnement qui pourrait contribuer à résoudre la crise énergétique liée aux combustibles fossiles. Cette technologie transforme la lumière du soleil en énergie thermique, mais il est difficile de supprimer la dissipation d’énergie tout en maintenant une absorption élevée. Les collecteurs d’énergie solaire existants, qui reposent sur la micro- ou la nano-ingénierie, ne sont pas suffisamment évolutifs et flexibles. Il faudra donc trouver une nouvelle stratégie pour capturer la lumière solaire de manière performante tout en simplifiant la fabrication et en réduisant les coûts.

Des chercheurs de l’Université de Harbin, de l’Université de Zhejiang, de l’Institut d’optique de Changchun et de l’Université nationale de Singapour ont conçu un capteur solaire doté de capacités de conversion énergétique améliorées. Le dispositif utilise un motif quasi-périodique à l’échelle nanométrique – ce qui signifie que la majeure partie de celui-ci est un motif alternatif et cohérent, tandis que la partie restante contient des défauts aléatoires (contrairement à une structure nanofabriquée) qui n’affectent pas ses performances. En fait, l’assouplissement des exigences strictes relatives à la périodicité de la structure augmente considérablement l’évolutivité du dispositif.

Le processus de fabrication fait appel à des nanoparticules auto-assemblées, qui forment une structure matérielle organisée en fonction de leurs interactions avec les particules voisines, sans aucune instruction externe. L’énergie thermique captée par le dispositif peut être transformée en électricité grâce à des matériaux thermoélectriques. « L’énergie solaire est transférée sous forme d’onde électromagnétique dans une large gamme de fréquences », a déclaré l’auteur Ying Li de l’Université de Zhejiang. « Un bon capteur solaire-thermique doit pouvoir absorber l’onde et devenir chaud, convertissant ainsi l’énergie solaire en énergie thermique. Ce processus nécessite une absorption élevée (100 % est parfai t), et un capteur solaire doit également supprimer son rayonnement thermique pour préserver l’énergie thermique, ce qui nécessite une faible émissivité thermique (zéro signifie aucun rayonnement) ».

Pour atteindre ces objectifs, un moissonneur est généralement un système doté d’une structure nanophotonique périodique. Mais la flexibilité et l’évolutivité de ces modules peuvent être limitées en raison de la rigidité du motif et des coûts de fabrication élevés. « Contrairement aux stratégies précédentes, notre structure nanophotonique quasi-périodique est auto-assemblée par des nanoparticules d’oxyde de fer (Fe3O4), plutôt que par une nanofabrication lourde et coûteuse », a déclaré Li.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

AIP

Des scientifiques de l’EPFL ont augmenté le rendement de conversion de puissance des cellules photovoltaïques à pigment photosensible en le poussant au-delà de 15 % à la lumière directe du soleil et 30 % à la lumière ambiante.

Les cellules photovoltaïques mésoscopiques à pigment photosensible (DSC) ont été inventées en 1998 par Brian O’Regan et Michael Grätzel, professeur à l'EPFL, prenant le nom du dernier nommé pour devenir les fameuses cellules "Grätzel". Les DSC convertissent la lumière en électricité au moyen de photosensibilisateurs ; ces pigments absorbent la lumière et injectent des électrons dans un réseau de nanocristaux d’oxyde, lesquels sont ensuite collectés sous forme de courant électrique.

Dans les DSC, des photosensibilisateurs sont attachés ("adsorbés") à la surface de films de dioxyde de titane nanocristallin mésoporeux qui sont imbibés d’électrolytes à activité redox ou à un matériau solide de transport de charges, la structure entière visant à générer de l’électricité en déplaçant les électrons du photosensibilisateur vers une sortie électrique, comme un appareil ou une unité de stockage.

Les DSC sont transparentes, peuvent être fabriquées dans de multiples couleurs dans une optique de réduction des coûts et sont déjà intégrées dans des puits de lumière, des serres et des façades en verre, comme celles du SwissTech Convention Center. De plus, des versions flexibles ultralégères des DSC sont à présent vendues à grande échelle dans le commerce pour l’alimentation électrique d’appareillages électroniques portables tels que des écouteurs ou des liseuses, ainsi que dans le domaine de l’Internet des Objets, en utilisant la lumière ambiante.

De récents progrès dans le domaine des photosensibilisateurs et d’autres composants des DSC ont permis d’améliorer les performances de ces dernières, tant à la lumière directe du soleil qu’à la lumière ambiante. Mais la clé pour améliorer l’efficacité des DSC réside dans la compréhension et le contrôle de l’assemblage des molécules pigmentaires sur la surface des films de nanoparticules de dioxyde de titane favorisant la génération de la charge électrique.

L’une des méthodes est celle de la cosensibilisation, une technique de fabrication chimique qui produit des DSC avec deux pigments différents – voire plus – présentant une absorption optique complémentaire. La cosensibilisation a porté le rendement de conversion de puissance des DSC à des valeurs record, cette méthode présentant potentiellement l’avantage de pouvoir combiner des pigments capables d’absorber la lumière sur l’intégralité du spectre. Toutefois, la cosensibilisation s’est aussi révélée inefficace dans certains cas, car la recherche des combinaisons judicieuses de pigments capables d’absorber une grande quantité de lumière et d’offrir un rendement de conversion de puissance maximum requiert un énorme travail de conception, de synthèse et de criblage moléculaire.

Des scientifiques des groupes de Grätzel and Anders Hagfeldt à l’EPFL ont à présent développé une méthode permettant d’améliorer l’assemblage de deux nouvelles molécules pigmentaires photosensibilisantes et d’accroître la performance photovoltaïque des DSC. Ensemble, ces nouveaux photosensibilisateurs peuvent récolter une grande quantité de lumière sur l’intégralité du domaine visible. La nouvelle technique mise au point implique la pré-adsorption d’une monocouche d’un dérivé de l’acide hydroxamique sur la surface de dioxyde de titane nanocristallin mésoporeux. Cela a pour effet de ralentir l’adsorption des deux photosensibilisateurs et de permettre ainsi la formation d’une couche dense et bien ordonnée de photosensibilisateur sur la surface d’oxyde de titane.

Grâce à cette approche, l’équipe a pu développer des DSC offrant pour la première fois un rendement de conversion de puissance de 15,2 % à la lumière du soleil simulée standard, avec une stabilité opérationnelle à long terme testée de plus de 500 heures. L’augmentation de la surface active de 2,8 cm2 a permis d’obtenir un rendement de conversion de puissance situé entre 28,4 % et 30,2 % sur une large plage d’intensités de lumière ambiante et ce, avec une excellente stabilité.

Les auteurs expliquent : « Nos découvertes ouvrent la voie à un accès aisé à des DSC hautes performances et ouvrent des perspectives prometteuses pour des applications telles que le remplacement de l’alimentation réseau et par batterie d’appareils électroniques de faible puissance utilisant la lumière ambiante comme source d’énergie ».

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

EPFL

La pollution plastique ne cesse d’augmenter d’année en année et le recyclage ne représente qu’une part minime du volume total. Un rapport de l’OCDE paru en février 2022 indique que nos sociétés engendrent aujourd’hui deux fois plus de déchets plastiques qu’il y a vingt ans. Sur les 353 millions de tonnes de plastiques produits en 2019, à peine 9 % ont été recyclés. Pour ne rien arranger, certains plastiques très abondants offrent des possibilités de recyclage mécanique et chimique limitées et coûteuses. C’est le cas notamment du polyéthylène téréphtalate (PET) qui sert à la fabrication d’une multitude d’objets du quotidien tels que les bouteilles. C’est en cela que l’annonce faite par une équipe de l’Agency for Science, Technology and Research (A*STAR) de Singapour ouvre des perspectives prometteuses.

Ces chercheurs sont parvenus à mettre au point un électrolyte solide pour batterie lithium-ion à partir de PET provenant de bouteilles en plastiques usagées. Ils affirment être les premiers à avoir conçu un prototype fonctionnel. C’est ce que l’on appelle un surcyclage (en anglais upcycling), qui permet de réutiliser les matériaux en leur donnant une utilité ou une valeur supérieure à celle qu’ils avaient initialement. Dans le cas présent, l’équipe de l’A*STAR s’est intéressée au polyéthylène téréphtalate en raison des propriétés mécaniques et des liaisons chimiques faciles à modifier pour créer de nouveaux polymères. « Les plastiques PET offrent un grand potentiel pour le recyclage en raison de leur infrastructure de collecte des déchets bien étab lie et de leurs flux de déchets relativement simples », argumentent les chercheurs.

Les électrolytes solides sont l’une des prochaines grandes évolutions attendues sur les batteries lithium. Comparés aux électrolytes liquides actuels, ils offrent de nombreux avantages en termes de risques de fuite, de surchauffe, de déformation et d’incendie en cas de choc. Au cours de leur expérimentation, les chercheurs de l’A*STAR ont évalué les performances d’un électrolyte polymère PET solide et sous forme de gel. Dans ce dernier cas de figure, la conductivité à température ambiante s’est avérée équivalente à celle de batteries lithium-ion du commerce contenant des électrolytes liquides. Un prototype de batterie à électrolyte PET a supporté 150 cycles de charge/décharge. On est encore loin d’un produit viable pour un usage courant intensif, mais il s’agit tout de même d’ une avancée porteuse d’un réel potentiel.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

Phys.org

En plus de stocker du carbone, les arbres en zones sèches fournissent de nombreux services écosystémiques indispensables à l’environnement et aux populations locales. Très dispersés, leur étude à grande échelle est compliquée. C’est pourquoi une collaboration pilotée par la Nasa et l’Université de Copenhague, impliquant INRAE, le CEA et le CNRS, a mis au point une méthode de suivi combinant images satellitaires de très haute résolution et intelligence artificielle. Cette innovation a permis d’estimer les caractéristiques de plus de 9,9 milliards d’arbres situés en Afrique subsaharienne, ainsi que leur quantité de carbone stockée, évaluée à 0,84 milliard de tonnes.

Les arbres situés en zones sèches stockent du carbone, fournissent des services écosystémiques précieux et soutiennent les moyens de subsistance des populations locales en fournissant du bois, une protection contre l’érosion et la dégradation du sol, de l’ombre, et en contribuant à la biodiversité… Connaître leur distribution, leurs stocks de carbone, leur densité, est essentiel pour la protection écologique, l’atténuation du changement climatique et la restauration des écosystèmes des zones sèches. Mais ces informations sont mal connues car ces arbres poussent de manière isolée et ont une densité et une taille très variable.

Les techniques de surveillance des écosystèmes forestiers à l’échelle globale actuellement utilisées ne disposent pas d’une résolution suffisante pour reconnaître directement ces arbres sur les images. Par conséquence, s’il existe des études à un niveau très local pour les zones arides, à plus grande échelle les informations sont dérivées de cartes mondiales, qui n’ont pas été bien validées pour ces zones.

Afin de pouvoir analyser chaque arbre individuellement, les scientifiques ont donc dû développer une méthode combinant intelligence artificielle (IA) associée au calcul haute performance, imagerie à haute résolution spatiale (50 cm) et données de terrain. Ces données de terrain ont permis de calibrer les paramètres de structure des arbres (hauteur, surface de la couronne, biomasse, etc.). Les chercheurs ont ainsi analysé plus de 300 000 images satellites d’Afrique subsaharienne (région semi-aride au nord de l'Equateur) et identifié plus de 9,9 milliards d’arbres. Ils ont alors attribué, pour chaque arbre, le stock de carbone associé à chacune de ses composantes (bois, feuilles, racines), ainsi que sa densité, sa couverture, sa taille et sa masse.

Selon Pierre Hiernaux, chercheur français travaillant pour la Nasa et consultant pour Pastorialisme Conseil, qui a apporté les données sur les arbres nécessaires à l’étude, « la haute résolution spatiale (50 cm) combinée à l’IA et aux mesures sur le terrain, utilisée dans cette étude, est la clé de l'amélioration des inventaires d'arbres dans les zones sèches. La disponibilité sans cesse croissante d'images satellitaires à très haute résolution rendra possible l’évaluation des réservoirs de carbone et de leur dynamique au niveau de chaque arbre à une échelle globale ».

Les stocks de carbone des arbres individuels varient entre 63 kg en moyenne par arbre dans la zone aride à 98 kg dans la zone subhumide (zone dotée d’un climat intermédiaire entre semi-aride et humide). Le carbone de la totalité des arbres identifiés dans ces zones d’Afrique subsaharienne est donc de 0,84 milliard de tonnes. Pour comparaison, les stocks de la forêt en France métropolitaine représentent 2,4 milliards de tonnes. Si ce chiffre peut paraître faible, les comparaisons avec des simulations numériques de modèles de végétation ont révélé que la densité et les stocks de carbone des arbres isolés en zone aride sont surestimés par la plupart des modèles utilisés dans les simulations du climat.

Pour Jean-Pierre Wigneron, chercheur INRAE de l’unité Interactions sol plantes atmosphère et coauteur de l’étude, « cette étude est exceptionnelle car elle est pionnière dans un type d’approche qui va révolutionner le suivi des arbres et des forêts à l’échelle de notre planète : à court terme il va devenir possible de cartographier les arbres de la planète depuis le centre de l’Amazonie jusqu’à nos cours d’école.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

CNRS

Une équipe de recherche du MUSC Hollings Cancer Center a créé ce que les membres de l’équipe pensent être parmi les premières petites molécules conçues pour stimuler les cellules immunitaires pour combattre le cancer. Plus important encore, ces composés inhibent une enzyme spécifique qui n’a pas été ciblée avec de petites molécules pour le traitement du cancer.

Les petites molécules sont, littéralement, petites. Elles sont des centaines de fois plus petites que les anticorps monoclonaux actuellement utilisés en thérapie, et aussi structurellement, beaucoup plus simples. En raison de leur faible masse moléculaire, elles sont beaucoup plus susceptibles de pénétrer dans les cellules. L’aspirine, par exemple, est un médicament à petite molécule.

L’équipe du laboratoire du chercheur Hollings Patrick Woster, Ph.D., décrit ses découvertes dans un article publié dans RSC Sciences Chimiques. La boursière postdoctorale Catherine Mills, Ph.D., a déclaré qu’elle souhaitait rechercher de nouvelles thérapies potentielles pour le neuroblastome, une tumeur pédiatrique grave et souvent mortelle. Le projet de recherche qui en a résulté a fait l’objet de sa thèse de doctorat. Mills a expliqué que la petite molécule créée par l’équipe a le potentiel d’être un jour une thérapie adjuvante, une thérapie qui renforce les effets d’un autre traitement, pour d’autres cancers en plus du neuroblastome.

« Le blocage de PD1 a été un succès massif lorsque les patients y répondent bien », a-t-elle déclaré. « Mais le problème est qu’un si petit sous-ensemble de patients répond. Avec un agent adjuvant à petite molécule, il se peut que nous puissions améliorer le nombre de patients qui répondent au traitement ».

On espère également que cette nouvelle petite molécule pourrait aider à réduire la résistance qui peut se développer aux anticorps monoclonaux, ce qui les rend finalement inefficaces. Les patients atteints de neuroblastomes à haut risque sont particulièrement susceptibles de constater que leur cancer devient résistant aux médicaments existants.

On s’intéresse de plus en plus au développement de petites molécules pour les traitements anticancéreux basés sur le système immunitaire. Les thérapies ciblées sont souvent de petites molécules, mais il n’existe pas de petites molécules approuvées pour une utilisation en immunothérapie. Au cours de la dernière année, d’autres chercheurs ont mis au point de petites molécules conçues pour inhiber les protéines qui empêchent le système immunitaire d’attaquer les cellules cancéreuses. La petite molécule développée par l’équipe Hollings inhibe l’activité enzymatique du CD38, une protéine immunomodulatrice présente sur les cellules immunitaires tueuses naturelles (NK) ainsi que sur d’autres types de cellules immunitaires.

Les scientifiques ont déjà créé des anticorps monoclonaux qui se lient au CD38, qui est particulièrement élevé dans les cancers comme le myélome multiple. Ces anticorps monoclonaux se lient aux cellules cancéreuses, ce qui provoque leur destruction par le système immunitaire du patient. Mais CD38 a une double fonction, a expliqué Woster, et son équipe cible la deuxième fonction, qui est de fabriquer de l’adénosine. L’adénosine, à des niveaux élevés, atténue la réponse immunitaire du corps.

L’équipe a examiné une bibliothèque de composés accessible au public pour rechercher de petites molécules susceptibles de cibler l’activité enzymatique de CD38. Après avoir identifié un candidat, l’équipe a ensuite examiné ses caractéristiques structurelles et les a affinées pour créer un nouveau composé qui cible CD38 et stimule la prolifération des cellules NK.

« Vous prenez les cellules immunitaires, et elles sont dans un état où elles ne font que traîner, ne faisant vraiment rien », a-t-elle déclaré. « Et vous leur donnez essentiellement un entraîneur personnel. À la fin de cette transformation, vous devriez avoir des cellules immunitaires gonflées. Elles devraient être prêtes à partir et à vraiment donner un coup de poing en termes d’activité anticancéreuse ».

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

Ma clinique

Une étude menée à l’Université d’Otago, Nouvelle Zélande, révèle que seulement 6 minutes d'exercice intense pourraient suffire à retarder l'apparition de la maladie d'Alzheimer. Ces travaux, publiés dans le Journal of Physiology, confirment qu’il n’y a pas de durée minimum ou d’âge limite pour bénéficier des avantages cognitifs de la pratique d'exercices.

6 minutes d'exercice d’intensité élevée pourraient ainsi prolonger la durée de vie en bonne santé d'un cerveau sain et retarder l'apparition de troubles neurodégénératifs, tels que la maladie d'Alzheimer et la maladie de Parkinson. L’étude révèle qu’une séance d’activité, courte mais intense, augmente la production d'une protéine spécialisée essentielle à la formation, à l'apprentissage et à la mémoire du cerveau, ce qui induit cet effet protecteur contre le déclin cognitif lié à l'âge. Réduire la prévalence des démences fait partie des priorités en Santé publique, avec le vieillissement des populations et en regard de l’absence de médicaments réellement curatifs.

Booster, par l’exercice, la protéine spécialisée appelée facteur neurotrophique dérivé du cerveau (BDNF) favorise la neuroplasticité ou capacité du cerveau à développer de nouvelles connexions ainsi que la survie des neurones. Des études menées chez l‘animal ont montré que l'augmentation des niveaux de BDNF encourage la formation et le stockage des souvenirs, améliore l'apprentissage et plus globalement, les performances cognitives.

Les qualités neuroprotectrices du BDNF sont de mieux en mieux documentées par la recherche sur le vieillissement. Ainsi, l'auteur principal, le chercheur Travis Gibbons de l'Université d'Otago rappelle que « le BDNF s'est révélé très prometteur chez des animaux modèles, cependant ce pouvoir protecteur du BDNF n’a pas encore pu être exploité sous forme de médicament chez l'Homme ».

Il est donc urgent de développer des approches non pharmacologiques permettant de préserver la capacité du cerveau à produire naturellement le BDNF et favoriser ainsi un vieillissement en bonne santé cognitive.

Le jeûne et l'exercice pourraient être à l’origine de la production de BDNF, selon ces travaux qui ont porté sur 12 participants physiquement actifs, 6 hommes et 6 femmes âgés de 18 à 56 ans. L’expérience montre qu’un exercice bref mais vigoureux est le moyen le plus efficace d'augmenter le BDNF par rapport à une journée de jeûne avec ou sans exercice léger ; avec une telle pratique de l’exercice, quotidienne, courte et intense, les niveaux de BDNF augmentent de 4 à 5 fois (396 pg L-1 à 1 170 pg L-1) par rapport au jeûne qui n’induit, en fait, aucun changement dans la concentration de BDNF, ou même par rapport à une activité prolongée qui n’induit qu’une légère augmentation de la concentration de BDNF (336 pg L-1 à 390 pg L-1).

La cause de ces effets reste mal comprise cependant, les chercheurs font l’hypothèse d’un changement de métabolisme du glucose, dans le cerveau, soit un changement de substrat cérébral ou source de carburant préférée pour assurer ses besoins énergétiques. La transition du cerveau de la consommation de glucose au lactate initie des voies qui entraînent cette augmentation des niveaux de BDNF dans le sang.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

JOP

La démence à corps de Lewy (DCL) est la seconde démence neurodégénérative la plus fréquente après la maladie d'Alzheimer. Elle se caractérise par des dépôts anormaux d’une protéine appelée alpha-synucléine, qui se forment à l’intérieur des cellules cérébrales. La pathologie peut être difficile à diagnostiquer, car les patients présentent des symptômes similaires à ceux des maladies d'Alzheimer et de Parkinson : confusion, pertes de mémoire, altérations des mouvements, hallucinations visuelles.

Les causes du développement de cette maladie restent mal connues. Une équipe de l’école de médecine de l’Université de Nagoya (Japon) a fait une avancée sur ce point. Elle a identifié trois bactéries intestinales qui joueraient un rôle dans cette pathologie. Les chercheurs japonais ont analysé les micro-organismes dans l'intestin des patients atteints de DCL, de la maladie de Parkinson et du trouble du comportement en sommeil paradoxal. Ils ont découvert un lien entre trois bactéries intestinales – appelées Collinsella, Ruminococcus et Bifidobacterium – et la démence.

Dans les détails, l’équipe a constaté une augmentation des Ruminococcus et des Collinsella ainsi qu’une diminution de Bifidobacterium. « C'était différent des patients atteints de la maladie de Parkinson, dont les niveaux n'ont pas changé. À l'avenir, en utilisant ces connaissances, les médecins pourront peut-être analyser les bactéries présentes dans le tube digestif d'une personne pour distinguer la DCL de la maladie de Parkinson », estiment les scientifiques dans leur communiqué.

De plus, les niveaux du couple de bactéries Ruminococcus et Collinsella (impliqué dans la régulation du mouvement) étaient plus élevés chez les personnes atteintes de la DCL par rapport à celles touchées par la maladie de Parkinson. Cet élément pourrait expliquer pourquoi les patients DCL ont des troubles du mouvement plus tardifs par rapport aux malades de Parkinson.

« La présence de bactéries intestinales uniques à la DCL peut expliquer pourquoi certains patients développent la maladie de Parkinson et d'autres développent d'abord la démence à corps de Lewy », a expliqué le professeur Kinji Ohno qui a participé aux travaux. Il ajoute : « Si un patient atteint de la maladie de Parkinson développe une démence un an après l'apparition des symptômes moteurs, il reçoit un diagnostic de démence à corps de Lewy. Cependant, nous ne pouvons actuellement pas prédire si un patient atteint de la maladie de Parkinson deviendra un patient DCL. Le microbiome intestinal aidera à identifier de tels malades ».

En plus de faciliter le diagnostic des maladies neurodégénératives, cette découverte peut aussi ouvrir la porte à de nouveaux traitements. « L'administration de couples de Ruminococcus et de Collinsella chez les patients atteints de la maladie de Parkinson devrait retarder la neuro-inflammation de la substance noire », a ajouté le professeur Ohno. « Une intervention thérapeutique pour augmenter Bifidobacterium peut retarder l'apparition et la progression de la démence à corps de Lewy et réduire le dysfonctionnement cognitif ».

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

Science Daily

Les électrodes implantées dans le cerveau peuvent déjà atténuer certains symptômes neurologiques, et ils ouvrent la voie à des traitements prometteurs pour la maladie de Parkinson ou Alzheimer. Seul obstacle : la liaison entre le circuit électronique et les tissus biologiques. La bioélectronique classique s'appuie sur une conception fixe et statique qui complique son intégration aux systèmes de signaux biologiques vivants. En clair, l'électronique et les tissus vivants ne sont pas compatibles !

Pour remédier à cette incompatibilité, des scientifiques des universités de Linköping, Lund et Göteborg, ont mis au point une méthode permettant de créer de manière dynamique des matériaux conducteurs souples sans substrat dans l'environnement biologique. Grâce à cette méthode, il est possible de créer des matériaux mous, sans substrat et électroniquement conducteurs dans les tissus vivants. Pour cela, ils ont injecté un gel composé d'enzymes utilisés comme "molécules d'assemblage" pour faire pousser des électrodes dans les tissus biologiques, en l'occurrence de poissons-zèbres et de sangsues médicinales, mais aussi dans des échantillons d'aliments (bœuf, porc, poulet).

Plus précisément, ce gel comprend une oxydase pour générer du peroxyde d'hydrogène in situ, une peroxydase pour catalyser la polymérisation oxydative, un monomère conjugué hydrosoluble, un polyélectrolyte avec des contre-ions pour la réticulation covalente et un tensioactif pour la stabilisation. Avec ce cocktail, les auteurs ont pu induire la polymérisation et la gélification subséquente dans différents environnements tissulaires.

Prometteurs, voire révolutionnaires, leurs résultats pourraient conduire à la formation de circuits électroniques entièrement intégrés dans des organismes vivants. « Le contact avec les substances du corps modifie la structure du gel et le rend électriquement conducteur, ce qu'il n'est pas avant l'injection. En fonction du tissu, nous pouvons également ajuster la composition du gel pour déclencher le processus électrique », explique Xenofon Strakosas, chercheur au LOE et à l'Université de Lund.

Les substances chimiques endogènes produites par l'organisme suffisent à provoquer le développement des électrodes et, contrairement aux autres expériences du même genre, il n'est pas nécessaire de procéder à des modifications génétiques ou d'utiliser des signaux externes comme la lumière ou l'électricité. Ces mêmes scientifiques ont également démontré que cette méthode pouvait cibler le matériau conducteur électronique sur des sous-structures biologiques spécifiques, créant ainsi des interfaces de stimulation nerveuse appropriées.

Pour leur expérience, les chercheurs ont ainsi réussi à former des électrodes dans le cerveau, le cœur et la nageoire caudale de poissons-zèbres, ainsi qu'autour du tissu nerveux de sangsues médicinales. Ce qui signifie, qu'à terme, il pourrait être possible de créer des circuits électroniques entièrement intégrés à l'intérieur des organismes biologiques.

Mieux encore, la formation d'électrodes à l'intérieur des tissus n'a eu aucun effet sur les animaux, pas plus que le gel qui a été injecté. « En apportant des modifications intelligentes à la chimie, nous avons pu mettre au point des électrodes acceptées par le tissu cérébral et le système immunitaire. Le poisson-zèbre est un excellent modèle pour étudier les électrodes organiques dans le cerveau », conclut le professeur Roger Olsson de la faculté de médecine de l'Université de Lund.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

Science

Il y a une quinzaine d’années, Christophe Lamaze, chef de l’équipe Mécanique et dynamique membranaires de la signalisation intracellulaire (CNRS/ Inserm) à l’Institut Curie, a décidé d’étudier de près le récepteur aux interférons (IFNAR) et la voie de signalisation JAK/STAT. Les interférons et cette voie sont essentiels dans de nombreuses pathologies, qu’il s’agisse du cancer, de maladies auto-immunes ou virales, expose le chercheur. Les immunologistes s’y intéressaient donc, mais pas les biologistes cellulaires.

Or le sujet présentait un véritable défi : il existe 17 interférons capables d’induire différentes réponses cellulaires… en se liant pourtant tous au même récepteur. « Comment des clés différentes entrant dans la même serrure peuvent-elles mener à des chemins différents ? » La plupart des scientifiques qui ont cherché la réponse se sont concentrés sur la membrane cellulaire, mais Christophe Lamaze a eu une autre idée : entrer dans la cellule. Il avait en effet auparavant démontré, en étudiant le récepteur de l’EGF (epidermal growth factor), que la fixation d’un ligand à un récepteur membranaire ne suffit pas toujours à activer une voie de signalisation ; il faut parfois que les molécules pénètrent dans l’endo some, un compartiment membranaire à l’intérieur de la cellule.

En s’appuyant sur des techniques d’imagerie sophistiquées, comme la microscopie à fluorescence confocale à haute résolution et la microscopie FLIM-FRET, Christophe Lamaze et Cédric Blouin, chercheur de l’équipe, ainsi que leurs collègues de l’Inserm et des universités d’Osnabrück (Allemagne) et de Liverpool (Royaume-Uni) ont révélé que là encore, c’est dans l’endosome que tout se joue.

Dans la membrane cellulaire, l’IFNAR, couplé à une enzyme (ici TYK2), est associé à la protéine STAM, qui le rend inactif. Lorsque l’interféron alpha s’y lie, le récepteur, son enzyme et STAM pénètrent dans un domaine spécifique de l’endosome. Là, une autre protéine, nommée Hrs, se charge d’attirer à elle la protéine STAM, levant ainsi l’inhibition du récepteur. Celui-ci peut alors activer TYK2 et déclencher ainsi la voie de signalisation JAK/STAT.

En revanche, lorsqu’un interféron bêta se lie à l’IFNAR, celui-ci ne se rend pas dans la même zone de l’endosome et l’activation de la voie JAK/STAT ne dépend alors pas du même mécanisme. « Notre travail a porté sur l’IFNAR couplé. Or dans le cancer par exemple, ces voies de signalisation sont souvent hyper activées. Ces molécules qui agissent à l’intérieur de la cellule pourraient constituer une cible thérapeutique intéressante pour réduire leur activité », ajoute Christophe Lamaze.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

Institut Curie

Des chercheurs de l'Université Columbia (États-Unis) et d’universités parisiennes ont testé un nouvel appareil capable de réduire systématiquement la pression artérielle ambulatoire diurne de 8,5 points en moyenne chez les personnes d'âge moyen souffrant d'hypertension. L’appareil s’utilise dans une procédure ambulatoire appelée "dénervation rénale par ultrasons". Le dispositif est expérimental et n'a pas encore été approuvé par les autorités sanitaires américaines et françaises pour une utilisation en dehors des essais cliniques.

La recherche a regroupé les données de trois essais randomisés portant sur plus de 500 patients d'âge moyen présentant divers degrés d'hypertension et prenant plus ou moins de médicaments. Deux fois plus de patients ayant reçu la thérapie par ultrasons grâce à l’appareil ont atteint leur pression artérielle diurne cible (moins de 135/85 mmHg) par rapport aux autres patients des groupes témoins. « Le résultat était presque identique dans les différents groupes d'étude, ce qui montre définitivement que l'appareil peut abaisser la tension artérielle chez un large éventail de patients », déclare Ajay Kirtane, professeur de médecine à l'Université Columbia, qui a mené l’étude.

La procédure a été bien tolérée et la plupart des patients sont sortis de l'hôpital le jour même. Selon le Professeur Kirtane, des améliorations de la pression artérielle ont été observées seulement un mois après la procédure. Le traitement sera évalué par la Food and Drug administration, l’organisme chargé d’autoriser la commercialisation des médicaments aux États-Unis, dans les mois à venir.

Les chercheurs s'attendent à ce que le traitement puisse être proposé en complément d'un traitement médicamenteux et de changements de mode de vie pour les patients souffrant d'hypertension non contrôlée. « Une fois que l'appareil sera disponible, nous envisageons de le recommander aux patients qui ont d'abord essayé d'autres thérapies. L'espoir est qu'en contrôlant la pression artérielle, nous pourrions être en mesure de prévenir les lésions rénales et d'autres effets d'une pression artérielle incontrôlée », ajoute le Professeur Kirtane.

Habituellement, pour traiter l’hypertension, les médecins se concentrent sur les changements à apporter au mode de vie et au régime alimentaire, en recommandant par exemple la réduction de la consommation de sel ou la perte de poids, et prescrivent des médicaments pour abaisser la tension artérielle. Or, environ un tiers des patients hypertendus sont incapables de contrôler leur tension artérielle malgré ces interventions. Cependant, laisser la pression artérielle non contrôlée pendant trop longtemps peut entraîner une insuffisance cardiaque, des accidents vasculaires cérébraux (AVC), des crises cardiaques et des lésions rénales irréversibles.

« L'échographie rénale pourrait être proposée aux patients qui ne parviennent pas à contrôler leur tension artérielle après avoir essayé des changements de mode de vie et un traitement médicamenteux, avant que ces événements ne se produisent », explique le Professeur Kirtane. On pense que l'hypertension à l'âge moyen est causée en partie par des nerfs hyperactifs dans les reins, qui déclenchent une rétention d'eau et de sodium et libèrent des hormones qui peuvent augmenter la tension artérielle. Les médicaments antihypertenseurs agissent de différentes manières pour abaisser la tension artérielle, en dilatant les vaisseaux sanguins, en éliminant l'excès de liquide ou en bloquant les hormones qui augmentent la tension artérielle. Mais aucun de ces médicaments ne cible directement les nerfs rénaux. La thérapie par ultrasons, quant à elle, calme les nerfs hyperactifs dans l'artère rénale, perturbant les signaux qui conduisent à l'hypertension.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

EurekAlert

Une étude internationale dirigée par Lauren Hurwwitz (Centre d’étude du cancer de Rockville, Maryland), a montré que la prise fréquente de médicaments à base d’aspirine pourrait réduire le risque de développer un cancer des ovaires non mucineux, même chez les personnes les plus à risque génétiquement d’être touchées par cette maladie.

À noter : le terme “aspirine” est souvent utilisé à tort pour désigner n’importe quel médicament antidouleur. Cependant, l’aspirine est à différencier de l'ibuprofène et du paracétamol. Les scientifiques ont analysé 8 études menées par un consortium international sur la recherche contre le cancer de l'ovaire (le Ovarian Cancer Association Consortium, ou OCAC). Par “prise fréquente d’aspirine”, les chercheurs entendent une consommation quotidienne ou quasi-quotidienne de médicaments antalgiques à base d’aspirine (comme l’Aspegic ou l’Aspirine Upsa) pendant 6 mois ou plus.

Au total, plus de 11 000 patientes ont été incluses dans l’étude. Parmi elles, près de 5000 avaient un cancer de l'ovaire non mucineux, et plus de 6000 étaient des sujets témoins. 575 patientes souffrant d’un cancer et 1030 sujets témoins affirmaient prendre fréquemment de l’aspirine. Les scientifiques ont ainsi réalisé qu’une prise régulière de ce médicament pourrait permettre de réduire les risques de développer un cancer de l'ovaire de 13 %. La réduction du risque était par ailleurs plus élevée chez les femmes présentant une tumeur de l’endomètre à un stade avancé.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

JAMA

Une étude réalisée par des chercheurs des universités de Calgary et d'Exeter montre que prendre des suppléments de vitamine D éloigne la démence. Les chercheurs sont parvenus à cette conclusion après avoir analysé les dossiers de 12.388 personnes ayant intégré l’US National Alzheimer's Coordinating Central, l’une des plus importantes et anciennes bases de données sur la maladie d’Alzheimer. Les participants avaient un âge moyen de 71 ans et ne souffraient pas de démence lors de leur inscription. 37 % d’entre eux prenaient des suppléments de vitamine D.

L’équipe a découvert que la prise de vitamine D était associée à une vie, sans démence, plus longue. Elle a également trouvé que le nombre de diagnostics de démence était 40 % inférieur dans le groupe qui avalait régulièrement des suppléments. Le professeur Zahinoor Ismail de l'Université de Calgary et de l'Université d'Exeter, qui a dirigé la recherche, explique : « nous savons que la vitamine D a des effets sur le cerveau qui pourraient avoir des implications pour réduire la démence, mais jusqu'à présent, la recherche a donné des résultats contradictoires. Nos résultats donnent des informations clés sur les groupes qui pourraient être spécifiquement ciblés pour la supplémentation en vitamine D. Dans l'ensemble, nous avons trouvé des preuves sugg&ea cute;rant qu'une supplémentation plus précoce pourrait être particulièrement bénéfique, avant le début du déclin cognitif ».

Selon l’étude, la vitamine D protège toutes les populations de la démence. Toutefois, elle semble avoir un effet plus significatif chez les femmes que les hommes. « De même, les effets étaient plus importants chez les personnes ayant une cognition normale, par rapport à celles qui ont signalé des signes de troubles cognitifs légers – des modifications de la cognition qui ont été liées à un risque plus élevé de démence », écrivent les auteurs.

Les résultats des travaux montrent par ailleurs que la vitamine D est particulièrement bénéfique pour les personnes n'ayant pas le gène APOEe4. Ce dernier est connu pour entraîner chez ses porteurs un risque plus élevé d'Alzheimer. Les auteurs suggèrent que « les personnes porteuses du gène APOEe4 absorbent mieux la vitamine D dans leur intestin, ce qui pourrait réduire l'effet de la supplémentation ».

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

AD

Le système immunitaire humain est incroyablement polyvalent. Parmi ses nombreuses fonctions, l’une d’entre elles concerne les cellules T, connues pour leur rôle dans tout, de la lutte contre l’infection à la maîtrise de l’inflammation en passant par la destruction des tumeurs naissantes. Des chercheurs de la Harvard Medical School ont découvert, à leur grande surprise, qu’une classe de cellules T régulatrices (Tregs) fabriquées dans l’intestin jouait également un rôle dans la réparation des muscles blessés et la réparation des foies endommagés.

Ces scientifiques ont découvert que les microbes intestinaux alimentaient la production de Tregs, qui agissent comme des guérisseurs immunitaires et patrouillent dans l’organisme, répondant aux signaux de détresse provenant de sites de blessures éloignés. Les résultats, basés sur des expériences chez la souris, confirment d’autres travaux montrant à quel point le microbiote intestinal est important dans la régulation de diverses fonctions physiologiques au-delà de l’intestin. En outre, les résultats montrent que les cellules immunitaires intestinales peuvent avoir un spectre d’action beaucoup plus large pour contrer l’inflammation et guérir des dommages et lésions qui s’étendent au-delà des intestins.

« Nos observations indiquent que les microbes intestinaux entraînent la production d’une classe de cellules T régulatrices qui sortent constamment de l’intestin et agissent comme des sentinelles qui détectent les dommages sur des sites éloignés du corps, puis agissent comme des émissaires pour réparer ces dommages », a déclaré l’auteur principal de l’étude, Diane Mathis, professeur d’immunologie à l’Institut Blavatnik de HMS. Cette découverte ouvre de vastes perspectives sur l’exploitation du pouvoir des microbes intestinaux pour améliorer la récupération après une blessure.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

EurekAlert