lu pour vous numéro 103

Détails

" Lu pour vous " n° 103*

Sommaire:

  • Images & Son : La révolution des lunettes connectées
  • Actualités - Chimie : du roseau dans les batteries
  • Santé - neurologie : on a compris comment une protéine provoque Parkinson
  • Science & futur : un prototype de désalinisateur universel d'eau de mer arrive à tirer son énergie de la houle
  • Science & futur : Les premières fruits et légumes cultivés sous l'eau. (Ligurie, Italie)
  • Le cœur stimulé : la miniaturisation révolutionne le pacemaker
  • Technologies innovantes : l'impression en 3D au service de la santé

Images & Son : La révolution des lunettes connectées.

lpv1031Voir la réalité autrement, c’est -à- dire augmentée d’informations, de perceptions, de géolocalisation. Telle est l’ambition des lunettes connectées, Google Glass en tête. A la clé ? L’invention d’un rapport au monde totalement inédit, dont les contours restent cependant encore à définir.

Un concentré de technologies désormais matures.

Pour prendre la mesure de ce bouleversement annoncé, il faut regarder au-delà des Google Glass : les lunettes connectées de la firme de Mountain View ne sont que les éclaireuses d’une ère nouvelle qui n’attend plus que son public. Ainsi, d’autres lunettes s’abreuvent aux mêmes technologies et visent plus loin. Prenez les Space Glasses de la société Meta. Ce qu’elles offrent aux yeux apparaît directement dans le champ visuel, via un afficheur transparent tenant lieu de verre. De surcroît, elles intègrent une seconde caméra captant l’infrarouge, qui facilite la localisation dans l’espace des objets et des mains. Steven Feiner, conseiller scientifique de cette société, imagine une foule d’applications destinées à un large public, exploitant à fond le potentiel de la réalité augmentée. « Pensez d’abord à la maintenance, la réparation, la construction, la cuisine.... explique ce chercheur de l’université Columbia (New-York), un des pères de la réalité augmentée. Il y a ensuite le tourisme, et plus généralement l’information concernant des lieux dans lesquels il sera possible de faire revivre des événements passés, historiques ou culturelles.

 

Comment expliquer ce raz-de-marée ? Simple : toutes les technologies nécessaires arrivent aujourd’hui à maturité, à des prix raisonnables. Puissance de calcul équivalent à celle d’un ordinateur portable dernier cri, mémoire de plusieurs giga-octets, enregistrement vidéo en haute définition, communication sans fil, localisation par satellite, mesure du mouvement de la tête en temps réel... Tout cela se loge désormais dans les branches des lunettes ( voir infographie) . De quoi offrir au grand public les « couches » de réalité virtuelle que seuls les militaires et les industriels pouvaient jusqu’ici expérimenter.

lpv1032Les chercheurs explorent toutes les pistes pour rendre le port des lunettes plus performant et plus naturel. Sans oublier les travaux sur la teinte des verres pour mieux faire respecter les informations s’y affichant. Avec, en toile de fond, l’ambition d’adapter les lunettes aux porteurs de verres correcteurs, par traitement numérique de l’image ou en superposant correction et afficheurs.

Reste à savoir si le don de double vue réel-virtuel s’imposera comme allant de soi. Même pour les spécialistes de la réalité augmentée, il est difficile de faire des pronostics. Et ils se montrent prudents. » Je pense que les Google Glass se rendront utiles surtout pour des usages industriels spécifiques, avance Elisabeth Mynatt, directrice de l’Institute for People and Technology (université Georgia Tech, Atlkanta) et référence en matière d’interaction homme-machine. Dans des situations contraignantes comme l’inspection, la maintenance ou même la sécurité publique, l’accès à des informations contextualisées avec un effort minimum est un atout formidable. »

Toutefois, des questions restent en suspens. Le problème clé étant, comme le souligne Elisabeth Mynatt, « celui de l’attention de l’utilisateur. Comment décider ce qu’il faut afficher dans sa vue et quand, sans que cela détourne son attention ? C’est un problème très difficile à résoudre, surtout dans une logique grand public, relevant de l’intelligence artificielle... » Ni Google ni les autres entreprises préparant l’ère de la réalité augmentée ne prétendent l’avoir résolu. Surtout si l’on songe que conduire en téléphonant présente un risque... Comme ne sont pas résolues les questions éthiques et juridiques. Personne ne peut voir l’avenir qui se dessine. Même avec des lunettes high-tech.

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Source : SCIENCE ET VIE, Hors-série : spécial high-tech, M05416, par Léo Agret

Actualités – Chimie : du roseau dans les batteries.

lpv1034Dans les anodes des batteries lithium-ion, prédominantes dans l’électronique portable, le silicium est un matériau attractif car ses performances théoriques sont dix fois supérieures à celle du graphite aujourd’hui utilisé. Toutefois, les procédés de fabrication compétitifs de silicium nanostructuré, nécessaire à la réalisation de ces anodes, manquent.

Pour pallier cette difficulté, une équipe sino-allemande propose la transformation de simples feuilles de roseaux en ce matériau

(1) J. Liu et al, Angew. Chem. Int, Ed dol ; 10.1002/anie. 201503150, 2015.

 

 

Santé – neurologie : on a compris comment une protéine provoque Parkinson.

lpv1035C’est en se repliant de façon anormale qu’une protéine déclenche l’apparition de cette grave maladie neurologique.

Sous forme d’hélice, elle est inoffensive. Mais parfois, pour des raisons encore inconnues, elle se métamorphose, devenant pathologique. Et forme des « pâtes », autrement dit de longs « spaghettis » ou de plats « linguine »... Cette protéine appelée alpha-synucléine, naturellement présente dans le cerveau, intrigue depuis longtemps les spécialistes des maladies neurovégétatives. Mais ces derniers viennent de percer l’une de ses secrets, rapporte la revue Nature : sous forme de spaghetti, la protéine induit la maladie de Parkinson. Sous forme linguine elle provoque l’atrophie multi-systématisée (AMS), affection invalidante résultant d’une perte de neurones.

Pour démontrer ce résultat, des chercheurs de l’université catholique de Louvain (Belgique), de l’Institut de neurosciences à Gif-sur-Yvette (Essonne) et de l’université d’Anvers (Belgique) ont injecté sous ces deux formes la protéine dans le cerveau et le sang de rats, induisant l’une ou l’autre de ces deux maladies neurovégétatives.

lpv1036« Ces travaux constituent une véritable révolution conceptuelle », réagit Etienne Hirsch, directeur scientifique adjoint de l’Institut du cerveau et de la moelle (Paris). Car il n’y a désormais plus de doute : l’alpha-synucléine est bien l’agent causal de la maladie de Parkinson, dont souffrent 150 000 malades en France (6,5 millions dans le monde), avec 14 000 nouveaux cas par an. Formée de 140 acides aminés, la protéine est le constituant majeur des corps de Lewy, ces agrégats anormaux qui « signent » la maladie dans le cerveau. Ils ne peuvent être identifiés avec certitude qu’au moment d’une autopsie.

Ces travaux ont également prouvé que les agrégats sont présents dans le sang des animaux, poursuit le spécialiste. Ce qui signifie qu’ils peuvent franchir la barrière dite hématoencéphalique puisqu’on les retrouve dans le cerveau. » Une donnée qui ouvre une double perspective thérapeutique et diagnostique ».

Dans le premier cas, il s’agira de réussir à mettre au point des anticorps dirigés contre ces agrégats, afin d’empêcher ou de ralentir leur formation.

Dans le second, de se centrer sur la détection de la protéine pour repérer beaucoup plus précocement la maladie. Car « quand les symptômes classiques (tremblement, rigidité ...) apparaissent, 50% des neurones sont déjà détruits », précise le Pr Hirsch.

D’où l’idée de détecter l’alpha-synucléine dans le sang ou, mieux encore, la peau. Au printemps à Washington (Etats-Unis), lors du Congrès américain de neurologie, une équipe de l’université San Luis Potosi de Mexico, qui travaille sur la mise au point d’un test cutané, a en effet rapporté avoir découvert une concentration plus élevée d’alpha-synucléine dans la peau des malades parkinsoniens par rapport à celle du groupe témoin.

Source : Science et Avenir, N° 822, août 2015, signée Sylvie Riou-Milliot.

Science & futur : un prototype de désalinisateur universel d’eau de mer arrive à tirer son énergie de la houle.

lpv1037Utiliser la houle pour dessaler l’eau de mer, telle est l’idée de la start-up américaine Saros. Un pendule fixé sur des flotteurs oscille avec le mouvement des vagues, activant un système de pompage. L’eau de mer est filtrée une première fois puis compressée à 55 bars contre une membrane, qui élimine le sel marin. L’eau purifiée est ensuite acheminée à terre par un tuyau. Autonome en énergie, le dispositif pourrait intéresser les régions côtières ou l’accès à l’eau potable est difficile. Un premier modèle dessalant 720l/jour devrait être mis sur le marché dans un an et demi.

Source : Science et Vie, n° 1176, septembre 2015, signé L.T.

Science & futur : Les premières fruits et légumes cultivés sous l’eau. (Ligurie Italie).

lpv1038Et si l’on faisait pousser des plantes terrestres sous l’eau ? Voilà le curieux défi que Sergio Gamberini, président de la société italienne Ocean Reef, à décider de relever.

Depuis quatre ans, il perfectionne ce jardin de Nemo : « Les graines que nous testons cet été lèvent 48 heures après le semis, bien plus vite que sur terre », affirme-t-il. Trois plates-formes fixées à 8m de profondeur supportent des jardinières remplies de basilic, de salades, de fraisiers.... Les cultures sont abritées sous des cloches remplies d’air, qui laissent pénétrer la lumière. L’air se renouvelle grâce à la photosynthèse des plantes et à l’air expiré par les plongeurs qui viennent régulièrement inspecter l’installation. L’eau de surface, qui affleure au pied des pots, s’évapore puis se condense naturellement, et est absorbée par les plantes. Cette année, de nouveaux capteurs équipent les cloches, permettant de relever des données telles que le taux d’oxygène ou d’humidité. « Nous mesurons l’évolution naturelle du système sans intervention particulière de notre part », explique Luca Gamberini, responsable marketing. L’objectif ? Connaître les conditions de croissance des plantes et rendre l’expérience reproductible. Car Segio Gamberini espère nourrir ainsi des populations dans les zones littorales arides, ou les terres sont difficiles à exploiter.

Source : Science et Vie, n° 1176, septembre 2015, signé N.P.

 

Le cœur stimulé : la miniaturisation révolutionne le pacemaker.

lpv1039Le fonctionnement du pacemaker est simple : l’appareil surveille les battements du cœur et, en cas de ralentissement dangereux, déclenche une stimulation électrique pour relancer les contractions.

Mais les trois millions de personnes équipées dans le monde le savent, les pacemakers utilisés jusqu’à présent sont assez encombrants. Le boîtier central mesure plus de 5 centimètres. Une fois implanté sous la peau au niveau pectoral, il faut relier à deux longues électrodes qui traversent la paroi de la veine cave pour amener leur sonde dans l’une des cavités du cœur, ventricule droit ou oreillette gauche, ou les deux, afin d’y délivrer les stimulations électriques salvatrices.

Surtout, « cette extériorisation peut entraîner des complications infectieuses au niveau du boîtier et, plus encore, de la sonde, qui est le véritable maillon faible du dispositif : elle peut boucher les veines, se casser ou s’infecter », explique Pierre Bordachar, de l’unité de stimulation et défibrillation cardiaque du CHU de Bordeaux. Le risque va de 1 à 4% suivant les complications, plus ou moins graves. Le système bien qu’éprouvé, est donc loin d’être pleinement satisfaisant.

Dès le début, les médecins ont d’ailleurs rêvé de mettre l’intégralité du pacemaker..... à l’intérieur du cœur, sous la forme d’une simple petite capsule. Sans jamais y parvenir, faute de technologie adéquate. Et voilà que deux premiers appareils sont enfin en phase de test : le Micra, développé par Medtronic, et le Nanostim, mis au point par St. Jude Medical.

« La miniaturisation est une véritable rupture technologique », se félicite Pierre Bordachar, qui teste actuellement le Micra. Pour la première fois, la pose d’un pacemaker peut se faire sans ouvrir. A l’aide de longs cathéters, les cardiologues suivent un chemin naturel qui mène d’une petite incision de l’artère fémorale, située dans l’aine, jusqu’à l’intérieur du cœur, le tout sous anesthésie locale. Une fois dans l’organe, il ne leur reste plus qu’à libérer l’appareil.

lpv1039 1De taille (environ 3 cm) et de forme comparables, les deux mini stimulateurs se posent uniquement à l’intérieur du ventricule droit.

La différence entre les deux systèmes ? Le Micra » s’accroche « dans le cœur grâce à des petits crochets : le Nanostim, lui, se visse.

Concernant le Micra, comment les scientifiques prévoient-ils de retirer l’appareil crocheté dans le cœur en cas de problème, ou tout simplement en fin de vie de la pile, au bout d’une dizaine d’années ?

« D’abord, estime Pierre Bordachar, la nécessité d’extraire ces mini-appareils sera bien moindre qu’avec les pacemakers à boîtier et à sondes. » Et quand il sera en fin de vie, le dispositif est pensé pour... être laissé dans le tissu cardiaque. « Il est même possible d’en mettre un deuxième, voire plus », poursuit le médecin.

Le Nanostim, lui, a été conçu « pour pouvoir être dévissé grâce à un cathéter spécifique », explique Pascal Defaye, responsable de l’unité de rythmologie du CHU de Grenoble, qui pilote en France les essais cliniques du modèle de St. Jude Medical. « Nous avons un recul de deux ans chez l’animal. Mais chez l’homme, nous ne connaissons pas le degré de fibrose (destruction des tissus) à long terme. Et c’est précisément cela qui permettra de savoir si on pourra l’enlever facilement... »

Avec les deux modèles, les équipes ont constaté un petit risque (moins de 1%) de perforation du ventricule à l’implantation, encore mal élucidé.

Mais les médecins sont confiants. « Pour l’instant, il n’y a pas eu de complication rédhibitoire », déclare Pierre Bardachar. Et maintenant, qui sera le premier sur le marché ?

Source : Science et Vie, n° 1176, septembre 2015, signé H.R.

Technologies innovantes : l'impression 3D au service de la santé

lpv1039 2L’impression en 3D connaît un formidable essor dans le domaine médical. De multiples applications existent déjà pour le patient et pour le professionnel de la santé. Mais il faudra encore patienter pour envisager d'imprimer un organe complet susceptible d'être greffé.

L’impression 3D est numérique et additive. Elle repose donc sur deux principes. D'une part, elle est piloté par un ordinateur, ce qui permet de réaliser des pièces uniques et sur mesure. D'autre part, elle fonctionne par ajout de matériel : l'imprimante ajoute couche après couche des matériaux jusqu' à former un objet en trois dimensions, contrairement à l'usinage d'une pièce qui repose sur l'élimination de matière (on part d'un bloc de matière que l’on taille jusqu'à obtenir la forme voulue). L'impression 3D peut utiliser comme« encres » des plastiques, des résines polymères, des céramiques, ou encore des métaux comme le titane.

La bio-impression consiste à utiliser du matériel vivant, le plus souvent des cellules, en lieu et place des encres. En utilisant une imprimante 3D, il est aujourd'hui possible d'obtenir r des tissus vivants complexes comme de la peau, du cartilage, et même du tissu hépatique. Pour cela, on utilise plusieurs toners (cartouche d'encre utilisée dans l'impression laser ou en bio-impression), renfermant différents types de cellules et de molécules, comme des protéines, indispensables à la cohésion des cellules entre elles.

Les premières applications en médecine.

Façonner des prothèses implantables sur mesure.

lpv1039 3Des chirurgiens ont déjà réussi à remplacer, chez des patients, l'os de la mâchoire, une partie du crâne ou même une vertèbre, avec des pièces en titane ou en résine. L'impression 3D a ainsi permis de créer une prothèse parfaitement adaptée à la morphologie de chaque patient. On songe déjà à l'utiliser pour fabriquer des plâtres sur mesure ou des prothèses (doigt, oreille, membre...) pour les amputés.

Fabriquer des répliques pour préparer des interventions complexes.

Une réplique de mâchoire en résine, matériau dont la densité est comparable à celle de l'os offre des sensations identiques aux chirurgiens, qui peuvent s'entraîner et préparer une intervention délicate.
Et demain, imprimer un organe ?

Cet horizon reste encore lointain. « Ce sont des organes complexes, qui renferment un nombre important de cellules à la nature et aux fonctions différentes. Et les interactions entre elles sont multiples. Sans compter qu'il faudrait aussi être capable de de fabriquer les vaisseaux sanguins qui irriguent ces organes, et les nerfs qui les font fonctionner, précise Fabien Guillemot. Pour toutes ces raisons, on ne peut envisager d'imprimer un organe fonctionnel avant dix, voire vingt ans. « Mais il reste optimiste : « La bio-impression fait l'objet d'investissement très importants, publics comme privés. Les machines vont certainement évoluer et de nouvelles opportunités vont émerger dans les années à venir.

Source : Recherche & Santé, n° 142, 1er trimestre 2015,

Réalisé avec la collaboration de Fabien Guillemot, pionnier de la bic-impression en France, avec son équipe lnserm « Bio-ingénierie tissulaire » { Bordeaux).

*Les articles qui figurent dans cette rubrique sont transmis à titre d'information scientifique et / ou Technique. Ils ne sont en aucun cas l'expression d'une prise de position de l'UDISS ou d'un jugement de valeur

   
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