tag:theconversation.com,2011:/africa/topics/nanosciences-27539/articlesnanosciences – The Conversation2022-01-17T14:25:25Ztag:theconversation.com,2011:article/1748592022-01-17T14:25:25Z2022-01-17T14:25:25ZVaccins ARN messager : les nanoparticules font partie intégrante de notre quotidien et il ne faut pas en avoir peur<figure><img src="https://images.theconversation.com/files/440921/original/file-20220114-23-om7h0q.jpg?ixlib=rb-1.1.0&rect=4%2C0%2C991%2C663&q=45&auto=format&w=496&fit=clip" /><figcaption><span class="caption">Nous interagissons chaque jour et de multiples façons avec les nanoparticules.</span> <span class="attribution"><span class="source">Shutterstock</span></span></figcaption></figure><p>Soyons honnêtes : il existe de nombreux contextes où la taille compte, et dans certains cas, petitesse est gage d’efficacité. Cependant, les objets de taille infime, comme les nanoparticules, suscitent parfois l’incompréhension.</p>
<p>Ces derniers mois, bien des gens ont eu des conversations difficiles avec des amis et des parents qui hésitaient à recevoir le vaccin contre la Covid-19. Dans certains cas, cette hésitation s’expliquait par la croyance qu’<a href="https://ca.style.yahoo.com/covid-19-vaccine-nanotechnology-microchip-theories-214017318.html">il faut se méfier des vaccins parce qu’ils contiennent des nanoparticules</a>. En effet, dans les vaccins à ARN messager contre la Covid-19, ce sont des nanoparticules de lipides – appelées liposomes – <a href="https://theconversation.com/what-happens-when-the-covid-19-vaccines-enter-the-body-a-road-map-for-kids-and-grown-ups-164624">qui transportent la molécule d’ARN messager</a>.</p>
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<img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/413613/original/file-20210728-25-1gbj1jy.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=237&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/413613/original/file-20210728-25-1gbj1jy.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=600&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/413613/original/file-20210728-25-1gbj1jy.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=600&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/413613/original/file-20210728-25-1gbj1jy.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=600&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/413613/original/file-20210728-25-1gbj1jy.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=754&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/413613/original/file-20210728-25-1gbj1jy.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=754&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/413613/original/file-20210728-25-1gbj1jy.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=754&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px">
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<span class="attribution"><a class="source" href="https://theconversation.com/ca-fr/topics/confiance-dans-les-vaccins-au-canada-107062">Cliquez ici pour lire d’autres articles de notre série sur les vaccins</a></span>
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<h2>Les nanoparticules des vaccins à ARN messager</h2>
<p>Ces liposomes servent au <a href="https://www.ted.com/talks/kaitlyn_sadtler_and_elizabeth_wayne_how_the_covid_19_vaccines_were_created_so_quickly">transport des protéines de matrice du virus</a> vers les endroits où elles peuvent interagir avec le système immunitaire et déclencher la production d’anticorps. Leur petite taille leur permet de faire ce travail rapidement et efficacement.</p>
<p>Les liposomes sont de minuscules gouttelettes de graisse qui imitent les membranes de nos cellules. Cela permet aux particules non seulement de se rendre vers leur destination dans notre corps sans déclencher de réaction immunitaire, mais aussi de fusionner avec nos cellules qui peuvent ensuite absorber la molécule d’ARN messager et synthétiser la protéine pour laquelle elle code. Une fois la livraison accomplie, les nanoparticules de lipides sont décomposées par l’organisme, comme tout autre lipide.</p>
<p>Cette technologie est le résultat de nombreuses années d’efforts concertés de la communauté scientifique. Des nanoparticules de ce type pourraient servir au transport de toutes sortes d’autres substances médicamenteuses, dont <a href="https://theconversation.com/3-mrna-vaccines-researchers-are-working-on-that-arent-covid-157858">d’autres vaccins</a>, mais aussi à des <a href="https://doi.org/10.1124/pr.115.012070">traitements prometteurs contre le cancer</a>.</p>
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À lire aussi :
<a href="https://theconversation.com/covid-19-voici-comment-fonctionnent-les-vaccins-a-arnm-de-pfizer-et-moderna-150494">Covid-19 : voici comment fonctionnent les vaccins à ARNm de Pfizer et Moderna</a>
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<p>En tant que scientifiques qui conçoivent des nanoparticules, nous espérions que nos proches, à tout le moins, auraient davantage confiance en notre travail. Heureusement, ils sont maintenant pleinement vaccinés, mais l’hésitation vaccinale engendrée par le caractère nouveau des nanoparticules et de la nanotechnologie nous inquiète.</p>
<p>Avec la hausse des cas de Covid-19 due au variant Omicron, les efforts s’accentuent partout dans le monde afin de répondre à l’hésitation à l’égard du vaccin, notamment par la diffusion d’information sur les nanoparticules. Les termes <em>nanoparticules</em> et <em>nanotechnologie</em> peuvent être mystérieux pour bien des gens, mais les êtres humains interagissent avec des nanoparticules depuis des millénaires, et chacun d’entre nous est quotidiennement en contact avec des produits issus de cette nanotechnologie.</p>
<h2>Nanoparticules</h2>
<p>L’un des auteurs – Keroles Riad – réalise une production à grande échelle de nanoparticules en <a href="https://www.concordia.ca/cunews/offices/vprgs/sgs/public-scholars-20/2021/03/16/i-set-things-on-fire-intentionally.htm">mettant littéralement le feu à des produits chimiques</a> (c’est très satisfaisant !). Ce processus – appelé pyrolyse par projection à la flamme – permet de produire des nanoparticules spéciales, les <a href="https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsomega.0c06227">boîtes quantiques</a>, qui sont utilisées dans les batteries au lithium et les dispositifs indicateurs de gaz. Or, la nanotechnologie trouve des usages dans tous les aspects de notre vie de tous les jours, ayant par exemple des retombées pour notre vin, notre estomac et notre climat.</p>
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<p>Les nanoparticules des vaccins à ARN messager ne sont pas les premières nanoparticules à servir pour des applications en santé. Par exemple, la coauteure Sylvie Ouellette synthétise actuellement des nanodisques de lipides <a href="https://www.youtube.com/watch?v=YYBmI_cfRQQ">dans son laboratoire</a>. Le processus consiste à décomposer la couche de lipides de la bactérie E. coli en petits morceaux afin d’étudier les protéines qu’elle contient, comme si elles étaient encore dans leur environnement naturel. Ces protéines étant impliquées dans la résistance aux antibiotiques, les nanodisques de lipides constituent un outil important de lutte contre les infections.</p>
<p>Mme Ouellette s’est également penchée sur les <a href="https://doi.org/10.1038/s41598-017-10872-3">nanoparticules d’or</a> pour évaluer leur utilité dans le diagnostic et le traitement du cancer ainsi que d’autres pathologies.</p>
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À lire aussi :
<a href="https://theconversation.com/un-peu-dor-dans-vos-bijoux-de-famille-les-nanotechnologies-au-service-de-la-contraception-masculine-174507">Un peu d’or dans vos bijoux de famille : les nanotechnologies au service de la contraception masculine</a>
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<p>Les nanoparticules sont employées depuis des décennies. Au quatrième siècle, en Chine, <a href="https://doi.org/10.1016/j.culher.2012.02.001">elles étaient produites au moyen de flammes et utilisées comme encres</a>.</p>
<p>Par ailleurs, depuis des milliers d’années, les <a href="https://doi.org/10.1166/jbn.2011.1205">nanoparticules d’or sont au cœur de l’Ayurveda</a>, pratique médicinale traditionnelle indienne. Bien qu’on ne sache pas encore si ces nanoparticules d’or ont en soi des propriétés curatives, la méthode par laquelle elles sont synthétisées a pavé la voie à leur utilisation en médecine moderne. Elles sont maintenant étudiées en tant que <a href="https://doi.org/10.1021/acs.molpharmaceut.8b00810">véhicules permettant de transporter des composants médicalement actifs vers les tissus ou cellules impliquées dans diverses maladies comme le cancer</a>.</p>
<h2>À quoi correspond un nanomètre ?</h2>
<p>« Nano » vient d’un <a href="https://nanoscience.ch/en/about-us/nanosciences/what-does-nano-mean/">mot grec signifiant « nain »</a>, c’est-à-dire « très petit ». Un nanomètre est 70 000 fois plus petit que l’épaisseur d’un cheveu humain. Les nanoparticules ont une taille se situant entre un et quelques centaines de nanomètres. Si on coupe un bloc de bois en morceaux qui mesurent environ 0,0000001 centimètre (un nanomètre), on obtient des nanoparticules.</p>
<p>Il peut exister des nanoparticules de presque toutes les substances, du métal à la graisse. Les nanoparticules peuvent se former naturellement ou être produites par inadvertance ; elles peuvent également être synthétisées dans des laboratoires de recherche ou industriels.</p>
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<img alt="Une ligne de récipients contenant des poudres de différentes couleurs" src="https://images.theconversation.com/files/438370/original/file-20211219-13-1ecv083.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/438370/original/file-20211219-13-1ecv083.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=107&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/438370/original/file-20211219-13-1ecv083.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=107&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/438370/original/file-20211219-13-1ecv083.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=107&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/438370/original/file-20211219-13-1ecv083.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=134&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/438370/original/file-20211219-13-1ecv083.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=134&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/438370/original/file-20211219-13-1ecv083.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=134&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px">
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<span class="caption">Boîtes quantiques d’oxyde de cuivre de différentes couleurs dans le laboratoire de Keroles Riad.</span>
<span class="attribution"><span class="source">(Andrew Kingsley Jeyaraj)</span>, <span class="license">Author provided</span></span>
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<p>L’une des nanoparticules les plus répandues aujourd’hui est sans doute le <a href="https://www.mdpi.com/2073-4360/13/4/538/htm">noir de carbone</a>, utilisé pour renforcer nos pneus de voiture et améliorer leur résistance à l’usure – en <a href="https://www.alliedmarketresearch.com/carbon-black-market">2018, ce produit représentait une industrie de 17,5 milliards de dollars</a>. Nous peignons les murs de nos maisons avec des <a href="https://coatings.specialchem.com/selection-guide/complete-guide-on-titanium-dioxide">nanoparticules de dioxyde de titane</a>. Les pilules que nous avalons pour traiter nos maux de tête ou des maladies graves sont généralement <a href="https://tdma.info/the-crucial-role-of-titanium-dioxide-in-modern-pharmaceuticals/">recouvertes de nanoparticules de silice ou de titane</a>.</p>
<p>Plus récemment, les fabricants de plusieurs marques de crème antivieillissement vantent l’efficacité accrue que conféreraient à ces produits des <a href="https://www.taylorfrancis.com/chapters/edit/10.1201/9780429291470-7/liposomes-cosmetics-guy-vanlerberghe">composés actifs présents dans les liposomes</a> – nanoparticules de graisse du même type que celles qui entrent dans la composition des vaccins à ARN messager contre la Covid-19.</p>
<p>Bref, les nanoparticules sont extrêmement variées et ont une énorme incidence. Certaines ne sont en outre pas bénéfiques. Par exemple, les <a href="https://dx.doi.org/10.7554%2FeLife.09623">particules nanométriques de suie que les fumeurs de cigarettes</a> inhalent sont très nocives pour les poumons.</p>
<p>D’autres types de nanoparticules de suie sont libérées dans l’atmosphère par la combustion du carburant qui sert à propulser les avions et les navires de charge – celles-ci constituent les troisièmes principales substances responsables de la crise climatique. Toutefois, contrairement à d’autres gaz à effet de serre, la <a href="https://carleton.ca/eptl/research/">suie ne séjourne dans l’atmosphère que quelques semaines</a> (le dioxyde de carbone y demeure des centaines d’années). Par conséquent, si nous arrêtions d’émettre de la suie dès aujourd’hui, les bienfaits en seraient immédiats.</p>
<p>Les nanoparticules ont des usages bénéfiques, mais elles suscitent parfois craintes ou méfiance. Comme nous l’avons fait en conversant avec les membres de notre propre famille, aider les gens à comprendre que les nanoparticules font partie de notre quotidien peut aider à dissiper ces peurs.</p>
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<p><em>Vous avez une question sur les vaccins Covid-19 ? Envoyez-nous un courriel à l’adresse <a href="mailto:ca-vaccination@theconversation.com">ca-vaccination@theconversation.com</a> et des experts répondront à vos questions dans les prochains articles.</em></p><img src="https://counter.theconversation.com/content/174859/count.gif" alt="La Conversation" width="1" height="1" />
<p class="fine-print"><em><span>Les auteurs ne travaillent pas, ne conseillent pas, ne possèdent pas de parts, ne reçoivent pas de fonds d'une organisation qui pourrait tirer profit de cet article, et n'ont déclaré aucune autre affiliation que leur organisme de recherche.</span></em></p>Les humains interagissent avec les nanoparticules depuis des millénaires, et nous utilisons quotidiennement des dispositifs basés sur les nanotechnologies.Keroles Riad, Postdoctoral fellow, Chemical and Materials Engineering, Concordia UniversitySylvie Ouellette, PhD Candidate, Chemistry/Biochemistry, Concordia UniversityLicensed as Creative Commons – attribution, no derivatives.tag:theconversation.com,2011:article/1648142021-08-03T19:40:50Z2021-08-03T19:40:50ZNanomatériaux : pourquoi proposer de s’en passer ?<figure><img src="https://images.theconversation.com/files/413133/original/file-20210726-24-15bb8mu.jpg?ixlib=rb-1.1.0&rect=32%2C0%2C3600%2C2376&q=45&auto=format&w=496&fit=clip" /><figcaption><span class="caption">Il est désormais interdit en France et en Europe d’utiliser du dioxyde de titane nanométrique dans l’industrie alimentaire (comme blanchissants ou pour rendre les produits brillants notamment).</span> <span class="attribution"><a class="source" href="https://unsplash.com/photos/_qS0EQGn6qg">Sharon McCutcheon, Unsplash</a>, <a class="license" href="http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">CC BY</a></span></figcaption></figure><p>Crèmes solaires avec des nanoparticules de dioxyde de titane, chaussettes antibactériennes à base de nanoargent : les produits commerciaux contenant des nanomatériaux sont aujourd’hui fréquents dans le secteur cosmétique, l’agroalimentaire, l’industrie chimique ou le transport. Les risques pour la santé humaine que représentent ces produits ne sont pas toujours connus et restent difficiles à évaluer.</p>
<p>Dès 2006, l’Anses a commencé à évaluer les risques que peuvent représenter les nanomatériaux <a href="https://www.anses.fr/fr/content/les-nanomat%C3%A9riaux">pour la santé humaine et pour l’environnement</a>. Dans son <a href="https://www.anses.fr/fr/system/files/AP2008et0005Ra.pdf">expertise</a> de 2010 s’intéressant plus particulièrement à la santé du consommateur et de l’environnement, une des premières étapes visait à recenser les nanomatériaux disponibles sur le marché et à identifier les produits finis qui les contenaient.</p>
<p>L’exercice fut complexe car aucun recensement officiel ne contenait ces informations : c’est le croisement de plusieurs sources de données et l’interrogation directe des industriels et metteurs sur le marché qui a permis d’en lister une partie. À partir de cette liste, quatre types de produits ont été fléchés, notamment les crèmes solaires qui contiennent du dioxyde de titane nanométrique et les chaussettes dans lesquelles on introduit du nanoargent pour ses propriétés antibactériennes.</p>
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<img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/413132/original/file-20210726-17-anrqv5.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/413132/original/file-20210726-17-anrqv5.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=400&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/413132/original/file-20210726-17-anrqv5.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=400&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/413132/original/file-20210726-17-anrqv5.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=400&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/413132/original/file-20210726-17-anrqv5.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=503&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/413132/original/file-20210726-17-anrqv5.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=503&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/413132/original/file-20210726-17-anrqv5.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=503&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px">
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<span class="caption">Il existe des chaussettes antibactériennes utilisant les propriétés de nanoparticules d’argent (effet inhibiteur de croissance ou létal pour les micoorganismes). Outre l’exposition humaine, le lavage tend à relâcher les particules dans l’environnement.</span>
<span class="attribution"><a class="source" href="https://unsplash.com/photos/XMg8GBzNmgA">Nick Page/Unsplash</a>, <a class="license" href="http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">CC BY</a></span>
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<p>Ces produits ont fait l’objet d’études approfondies et les conclusions de l’Anses étaient claires : d’après les données qui étaient à sa disposition, les risques pour la santé humaine que présentaient ces produits ne pouvaient être écartés.</p>
<h2>Dans quels produits sont utilisées les nanoparticules ?</h2>
<p>Plusieurs initiatives ont depuis été mises en place pour améliorer les connaissances sur ces nanoparticules, les méthodes pour les mesurer, les différentes voies par lesquelles nous y sommes exposés et les dangers qu’elles représentent.</p>
<p>Parmi elles, la <a href="https://www.anses.fr/fr/system/files/ANSES-Rapport_final_CRD_ISJPS_R-Nanos_dec2020.pdf">loi Grenelle 2 votée en 2012</a> est venue instaurer une déclaration obligatoire des nanomatériaux, pour leurs producteurs, importateurs et distributeurs en France. Ce dispositif de déclaration qui a le mérite d’exister est cependant incomplet car les produits finis et leurs marques ne sont malheureusement pas visés.</p>
<p>Le recueil annuel de données via ce dispositif a néanmoins permis de dresser un état de l’art de l’utilisation et de la présence de ces « objets » sur le territoire français. C’est grâce à ce dernier, le <a href="https://www.actu-environnement.com/ae/dossiers/nanomateriaux/reglementation-nanos.php">premier de ce type en Europe</a>, que l’on sait par exemple que plus de 400 000 tonnes de nanomatériaux sont produites et importées en France chaque année, une quantité loin d’être négligeable. Les secteurs dans lesquels ils sont utilisés sont extrêmement variés : alimentaire, agriculture, cosmétique, bâtiment, transport, plastiques, caoutchouc, peintures ou industrie chimique plus largement.</p>
<p>Cependant, d’après notre <a href="https://www.anses.fr/fr/content/nanomat%C3%A9riaux-evaluation-du-dispositif-national-de-d%C3%A9claration-r-nano">évaluation récente</a> la qualité des données déposées par les déclarants est mauvaise et le dispositif est encore trop souple, il doit impérativement être consolidé. En effet, si les données sur les noms des substances à l’état nanoparticulaire sont correctes, celles permettant de les caractériser, et donc utiles à l’évaluation des dangers qu’elles pourraient représenter pour la santé, ne sont globalement pas renseignées… ou souvent erronées.</p>
<p>Suite à cette évaluation, l’Anses a donc tiré la sonnette d’alarme <a href="https://www.lemonde.fr/planete/article/2020/12/01/donnees-absentes-ou-erronees-l-impossible-evaluation-des-risques-lies-aux-nanomateriaux_6061711_3244.html">à la fin de l’année 2020</a>.</p>
<p>À ce jour, plus d’une décennie après la première évaluation de l’Anses sur les produits finis, la question des risques que ces nanomatériaux représentent pour la santé n’est pas résolue.</p>
<h2>Quels sont leurs effets ?</h2>
<p>Si on ne sait pas toujours comment nous sommes exposés aux nanomatériaux, certains travaux se sont attachés à évaluer les problèmes qu’ils posent pour la santé et l’environnement.</p>
<p>L’Anses a par exemple beaucoup travaillé <a href="https://www.anses.fr/fr/content/dioxyde-de-titane">sur le dioxyde de titane</a> utilisé en tant qu’additif alimentaire en examinant les données de différentes études montrant, chez l’animal, sa capacité à entraîner des lésions colorectales précancéreuses. Par la suite, la France <a href="https://www.legifrance.gouv.fr/loda/id/JORFTEXT000038410047/,2019">a interdit</a> l’utilisation de denrées contenant l’additif E 171 (dioxyde de titane nanométrique). Et ce n’est que <a href="https://www.efsa.europa.eu/fr/news/titanium-dioxide-e171-no-longer-considered-safe-when-used-food-additive">très récemment</a>, en 2021, que l’Agence Européenne des Aliments a finalement considéré qu’au regard de tous les éléments fournis, le E 171 ne pouvait plus être considéré comme sûr en tant qu’additif alimentaire.</p>
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<img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/413131/original/file-20210726-13-1mvxnjt.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/413131/original/file-20210726-13-1mvxnjt.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=417&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/413131/original/file-20210726-13-1mvxnjt.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=417&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/413131/original/file-20210726-13-1mvxnjt.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=417&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/413131/original/file-20210726-13-1mvxnjt.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=525&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/413131/original/file-20210726-13-1mvxnjt.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=525&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/413131/original/file-20210726-13-1mvxnjt.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=525&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px">
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<span class="caption">Depuis de nombreuses années, les fabricants mettent des particules minérales de tailles nanométriques d’oxyde de titane et/ou d’oxyde de zinc dans les crèmes solaires, afin d’en augmenter l’indice de protection. Elles atténuent les rayonnements UV par une combinaison d’absorption et de diffusion de la lumière.</span>
<span class="attribution"><a class="source" href="https://www.flickr.com/photos/jb912/8940223769/">Jeffrey, Flickr</a>, <a class="license" href="http://creativecommons.org/licenses/by-nd/4.0/">CC BY-ND</a></span>
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<p>Les études poussées sont menées sur les nanomatériaux pour lesquels il existe des alertes de danger émanant de la littérature scientifique, mais les autres ?</p>
<p>Une des grandes difficultés réside dans le fait qu’il est impossible d’élargir des conclusions obtenues pour un nanomatériau à l’ensemble des nanomatériaux de la même nature chimique. En effet, dès lors qu’un paramètre varie (la taille par exemple, ou encore la façon dont les nanomatériaux sont enrobés ou recouverts), même faiblement, les nanomatériaux deviennent des objets différents dont les dangers peuvent aussi différer. Il apparaît inconcevable d’attendre que des conclusions soient émises pour l’ensemble des nanomatériaux et toutes leurs formes. C’est pour cette raison que des approches alternatives ont vu le jour, et font toujours l’objet de développement, comme le <a href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2452074819300916">groupement des nanomatériaux</a> en fonction de leurs propriétés physico-chimiques ou de la façon dont ils interagissent avec le corps humain.</p>
<h2>Quelle est l’utilité des nanomatériaux ?</h2>
<p>Mais en attendant les recherches et les approches alternatives, et dans ce contexte de fortes incertitudes, la question de l’utilité des nanomatériaux se pose clairement.</p>
<p>Dès ses <a href="https://www.anses.fr/fr/system/files/AP2008et0005Ra.pdf">conclusions de 2010</a>, en raison des incertitudes qui persistent sur les risques que ces objets peuvent représenter lorsqu’ils sont insérés dans des produits de la vie courante, l’Anses recommandait de limiter l’exposition des personnes aux nanomatériaux.</p>
<p>Comment faire pour que l’exposition des consommateurs, mais aussi des travailleurs, diminue réellement ? Un étiquetage sur tous les produits visant à indiquer la présence de nanomatériaux n’apparaît pas satisfaisant. En effet, il n’empêche pas l’exposition des travailleurs et ne ferait que reporter sur le consommateur le choix de s’exposer, ou non, à une substance dont le danger n’est pas pleinement connu. Ceci ne permet pas non plus de prévenir la dispersion des nanomatériaux dans l’environnement lors de l’utilisation du produit les contenant ou au moment de sa fin de vie (recyclage).</p>
<p>Concrètement, l’Anses recommande l’utilisation de produits dépourvus de nanomatériaux et rappelle qu’il faut favoriser les produits sûrs, sans nanomatériaux et qui sont équivalents en termes de fonction et d’efficacité.</p>
<p>Parce que la sécurité des produits disponibles sur le marché est de la responsabilité de leur producteur d’après le <a href="https://www.economie.gouv.fr/dgccrf/Publications/Vie-pratique/Fiches-pratiques/obligation-generale-de-securite">Code de la consommation</a>, il faudrait exiger de ces derniers des produits dépourvus de nanomatériaux dès lors que leur innocuité n’a pu être démontrée. Dans cette lignée, des travaux voient peu à peu le jour sur la notion d’utilité collective et la Commission européenne <a href="https://ec.europa.eu/commission/presscorner/detail/fr/ip_20_1839">s’y penche également</a> : il s’agit de s’assurer que lorsque les nanomatériaux sont utilisés, les bénéfices sont sans aucun doute bien plus grands que les risques qu’ils peuvent faire peser sur les personnes et l’environnement.</p><img src="https://counter.theconversation.com/content/164814/count.gif" alt="The Conversation" width="1" height="1" />
<p class="fine-print"><em><span>Aurelie Niaudet ne travaille pas, ne conseille pas, ne possède pas de parts, ne reçoit pas de fonds d'une organisation qui pourrait tirer profit de cet article, et n'a déclaré aucune autre affiliation que son organisme de recherche.</span></em></p>Plus de 400 000 tonnes de nanomatériaux sont produites et importées en France chaque année. Mais ces objets constituent aujourd’hui encore des défis scientifiques importants d’évaluation des risques.Aurelie Niaudet, Adjointe au sein de l'unité d'évaluation des risques liés aux agents physiques, Agence nationale de sécurité sanitaire de l’alimentation, de l’environnement et du travail (Anses)Licensed as Creative Commons – attribution, no derivatives.tag:theconversation.com,2011:article/1528392021-03-09T20:10:41Z2021-03-09T20:10:41ZQuels messages codés portent les ailes des papillons ?<figure><img src="https://images.theconversation.com/files/388496/original/file-20210309-17-h6xari.png?ixlib=rb-1.1.0&rect=21%2C96%2C1767%2C647&q=45&auto=format&w=496&fit=clip" /><figcaption><span class="caption">Chez _Morpho rhetenor_, les couleurs servent à communiquer au sein de l’espèce : la femelle, jaune et brune, reconnaît le mâle par sa livrée chatoyante et iridescente.</span> <span class="attribution"><span class="source">Serge Berthier</span>, <a class="license" href="http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/">CC BY-NC-ND</a></span></figcaption></figure><p>Si vous avez un jour la chance de vous promener au cœur de la forêt amazonienne, vous verrez forcément cet éphémère <a href="https://books.google.fr/books?hl=en&lr=&id=ryixebsrr00C&oi=fnd&pg=PA13">flash bleu iridescent</a> qui traverse le sous-bois. Vous venez d’admirer le vol du Morpho !</p>
<p>Dans le vert profond de la forêt et le rouge de la terre, on ne voit que ça. Pourquoi ce papillon parfaitement comestible a-t-il choisi de s’exhiber ainsi ? Dans ce cas précis, il s’agit d’un mâle qui signale sa présence à sa discrète compagne, cachée au sommet de la canopée. Chez les papillons, et particulièrement dans cet environnement chaud et humide, les signaux colorés constituent un des vecteurs de communication intra (au sein d’une même espèce) et interspécifique (envers d’autres espèces, proies ou prédateurs) les plus importants. C’est un jeu complexe où chacun envoie des messages à tout le monde, des informations véridiques, mais aussi trompeuses – des fake news, dirait-on aujourd’hui.</p>
<p>L’interprétation de ces jeux subtils a été apportée par les savants explorateurs du XIX<sup>e</sup> siècle. Ceux-ci apportèrent beaucoup d’eau au moulin de Charles Darwin, leur contemporain, qui élaborait alors sa théorie de l’évolution des espèces. Ces jeux colorés sont en effet une magnifique illustration de l’évolution et de la sélection naturelle. Ces savants, <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Henry_Walter_Bates">Henry Walter Bates</a>, <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Alfred_Russel_Wallace">Alfred Russell Wallace</a>, <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Fritz_M%C3%BCller_(biologiste)">Fritz Müeller</a>, pour ne citer que les plus célèbres, ont parcouru l’Amazonie ou les forêts du Sud-est asiatique en tous sens et ont percé les secrets de ces échanges. Un classement des couleurs se met lentement en place, non pas en fonction de leur origine – nous verrons cela plus loin – mais de leur fonction.</p>
<h2>Une classification des couleurs</h2>
<p>On distingue deux grandes catégories de couleurs, qui valent tout aussi bien pour les animaux que les plantes : les couleurs cryptiques, destinées au camouflage, et les <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Apos%C3%A9matisme">couleurs « sématiques »</a>, qui délivrent un message. Les messages des couleurs sématiques peuvent être vrais ou faux, destinés aux partenaires ou aux prédateurs.</p>
<figure class="align-center ">
<img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/388485/original/file-20210309-21-16oc0c1.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/388485/original/file-20210309-21-16oc0c1.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=510&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/388485/original/file-20210309-21-16oc0c1.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=510&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/388485/original/file-20210309-21-16oc0c1.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=510&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/388485/original/file-20210309-21-16oc0c1.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=641&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/388485/original/file-20210309-21-16oc0c1.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=641&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/388485/original/file-20210309-21-16oc0c1.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=641&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px">
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<span class="caption">Couleurs et motifs criptiques de <em>Biston strataria</em> (Hufnagel, 1767).</span>
<span class="attribution"><span class="source">Serge Berthier</span>, <a class="license" href="http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/">CC BY-NC-ND</a></span>
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</figure>
<p>Les <a href="https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/mmnz.20020780210">messages intraspécifiques</a>, entre mâles et femelles où parfois entre insectes du même sexe, affichent leur appartenance à l’espèce et leur genre (les dimorphismes sexuels, les différences d’aspect sont courants et souvent impressionnants chez les papillons). Les messages interspécifiques s’adressent aux prédateurs et signalent le danger qu’il y aurait à attaquer. C’est chez ces derniers que les mimétismes se sont développés. Ils prennent le nom de leurs inventeurs.</p>
<h2>Se déguiser en animal non comestible ou dangereux : « j’ai l’air dangereux, mais c’est un faux »</h2>
<p>Le <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89volution_du_mim%C3%A9tisme_chez_les_insectes#Le_mim%C3%A9tisme_Bat%C3%A9sien">mimétisme « batésien »</a>, mis en évidence par Henry Walter Bates, est certainement la plus spectaculaire des stratégies défensives des lépidoptères. Elle consiste en l’usurpation par un papillon comestible (le mime) de la livrée sématique – la couleur, les motifs – mais aussi des attitudes de vol d’un insecte non comestible (le modèle), quelle qu’en soit la cause : toxicité, goût désagréable ou venin. Les guêpes (Hyménoptères) par exemple, avec leur abdomen rayé noir et jaune, sont couramment copiées par les lépidoptères. S’il assure une relative immunité au mime, cet insecte qui se drape au fil de l’évolution de couleurs qui ne sont pas les siennes initialement, le mimétisme batésien met l’espèce modèle en danger.</p>
<figure class="align-center zoomable">
<a href="https://images.theconversation.com/files/388486/original/file-20210309-23-4ep7dq.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=1000&fit=clip"><img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/388486/original/file-20210309-23-4ep7dq.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/388486/original/file-20210309-23-4ep7dq.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=268&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/388486/original/file-20210309-23-4ep7dq.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=268&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/388486/original/file-20210309-23-4ep7dq.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=268&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/388486/original/file-20210309-23-4ep7dq.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=337&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/388486/original/file-20210309-23-4ep7dq.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=337&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/388486/original/file-20210309-23-4ep7dq.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=337&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px"></a>
<figcaption>
<span class="caption">Mimétisme batésien : à gauche le Monarque <em>Danaus chrysippus</em> (non comestible) et l’un de ses très nombreux mimes, <em>Hippolimnas missipus</em>, comestible.</span>
<span class="attribution"><span class="source">Serge Berthier</span>, <a class="license" href="http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/">CC BY-NC-ND</a></span>
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</figure>
<p>L’efficacité du mimétisme batésien est d’autant plus importante que la population mimétique est faible au regard de celle mimée. En effet, l’apprentissage du prédateur s’effectue par une succession de réussites (capturer et manger des insectes comestibles) et d’échecs (insectes non comestibles), une trop forte proportion des insectes-mimes annulerait l’effet d’avertissement des couleurs sématiques des insectes-modèles. De ce point de vue, le mimétisme batésien peut être considéré comme un parasitisme auquel le modèle peut tenter d’échapper en modifiant sa livrée. On peut alors assister à une évolution parallèle du mime et du modèle, ce dernier tendant à s’éloigner le plus possible du premier qui, ainsi mis en danger, tente de le rattraper.</p>
<h2>Quand des espèces toxiques se copient les unes les autres : « ceci n’est pas ma couleur, mais je suis vraiment dangereux »</h2>
<figure class="align-right zoomable">
<a href="https://images.theconversation.com/files/388489/original/file-20210309-23-1o96u6h.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=1000&fit=clip"><img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/388489/original/file-20210309-23-1o96u6h.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=237&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/388489/original/file-20210309-23-1o96u6h.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=690&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/388489/original/file-20210309-23-1o96u6h.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=690&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/388489/original/file-20210309-23-1o96u6h.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=690&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/388489/original/file-20210309-23-1o96u6h.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=867&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/388489/original/file-20210309-23-1o96u6h.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=867&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/388489/original/file-20210309-23-1o96u6h.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=867&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px"></a>
<figcaption>
<span class="caption">Mimétisme müllérien : Deux espèces toxiques se partageant ma même niche écologiques : <em>Itulia hilione</em> en haut et <em>Thyridia confusa</em> en bas.</span>
<span class="attribution"><span class="source">Serge Berthier</span>, <a class="license" href="http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/">CC BY-NC-ND</a></span>
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</figure>
<p>Les espèces réellement « protégées », car elles sont non comestibles ou dangereuses, et présentant des couleurs sématiques, ne sont pas <em>ipso facto</em> à l’abri des prédateurs. Le danger pour elles, bien réel, survient durant l’apprentissage du prédateur qui, pour associer un désagrément à un signal avertissant, doit y avoir goûté de nombreuses fois. Ce risque d’erreur, souvent fatale pour le papillon, sera d’autant plus faible que le message sera clair et non ambigu. Le message doit être fort – les couleurs sématiques sont voyantes, mais elles ne doivent pas se présenter en trop grand nombre.</p>
<p>Ainsi les espèces protégées ont-elles intérêt à offrir une livrée identique aux yeux des prédateurs. Elles se partagent ainsi les pertes dues aux erreurs d’apprentissage des prédateurs et accélèrent ce dernier. Ce type d’associations, dites « müllériennes » et décrites par Fritz Mueller, est un cas limite de mimétisme, puisque tout le monde copiant tout le monde, il n’y a plus de mime ni de modèle bien défini. Et on comprend dès lors que tout intrus comestible dans l’association, par le fait du hasard ou d’un mimétisme batésien, réduit la portée du message.</p>
<h2>Curieuses associations de couleurs</h2>
<p>On peut souvent observer des papillons très bien camouflés au repos, mais qui exhibent des couleurs très voyantes lorsqu’ils décollent. C’est une autre stratégie.</p>
<figure class="align-center zoomable">
<a href="https://images.theconversation.com/files/388490/original/file-20210309-17-1xtoi2q.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=1000&fit=clip"><img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/388490/original/file-20210309-17-1xtoi2q.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/388490/original/file-20210309-17-1xtoi2q.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=398&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/388490/original/file-20210309-17-1xtoi2q.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=398&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/388490/original/file-20210309-17-1xtoi2q.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=398&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/388490/original/file-20210309-17-1xtoi2q.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=501&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/388490/original/file-20210309-17-1xtoi2q.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=501&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/388490/original/file-20210309-17-1xtoi2q.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=501&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px"></a>
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<span class="caption">Association criptique/sématique, dite association « guillominéenne » chez <em>Catacolia ilia</em>. Les ailes antérieures, exposées au repos sont criptiques ; les ailes postérieures, visibles en vol, sont sématiques.</span>
<span class="attribution"><span class="source">Serge Berthier</span>, <a class="license" href="http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/">CC BY-NC-ND</a></span>
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</figure>
<p>Les couleurs agissent au gré des mouvements des ailes. Le message est à chercher dans la dynamique de leur apparition ou disparition ! Par exemple, les colorations « éclairs », où un papillon camouflé révèle brusquement les couleurs vives de ses ailes postérieures en décollant, provoquent un instant d’indécision chez l’attaquant. À l’inverse, le prédateur peut être d’abord attiré par un signal visuel fort d’un papillon en vol, et ne plus voir sa proie qui devient invisible lorsqu’elle est au repos. En ce cas, le prédateur, éternellement frustré, finit par associer la couleur non plus à une proie, mais à une absence de proie ! Il finira par ne plus être attiré par cette couleur. Ces phénomènes sont appelés <a href="https://www.persee.fr/issue/bsef_0037-928x_1985_num_90_1">« associations guillauminéennes »</a>, du nom de l’entomologiste Guillemin.</p>
<h2>Se draper de couleurs pour se tenir chaud</h2>
<p>Les couleurs ont une autre fonction, non pas liée cette fois à leur aspect visuel, mais à l’origine pigmentaire de certaines d’entre elles. Les pigments absorbent une partie du spectre solaire pour ne laisser voir que l’autre (un pigment rouge absorbe toutes les longueurs d’onde du violet au jaune). Cette lumière absorbée et donc l’énergie qu’elle transporte sont généralement converties en chaleur. Les couleurs interviennent donc aussi dans l’équilibre thermodynamique des papillons qui sont des organismes « exothermes », qui puisent une grande partie de leur énergie… du soleil. </p>
<hr>
<p><em>L’<a href="http://www.cite-sciences.fr/fr/au-programme/expos-permanentes/les-expositions/bio-inspiree/">exposition permanente « Bio-inspirée », à la Cité des sciences et de l’industrie</a> permet de mieux comprendre les mécanismes mis en jeu par le vivant et dont s’inspirent les scientifiques.</em></p><img src="https://counter.theconversation.com/content/152839/count.gif" alt="The Conversation" width="1" height="1" />
<p class="fine-print"><em><span>Serge Berthier a reçu des financements de l'ANR (Agence Nationale de la Recherche) et du HFSP (Human Frontier Science Program).</span></em></p>Certains papillons empruntent l’apparence d’autres espèces pour défier les prédateurs. D’autres utilisent leurs couleurs pour attirer les partenaires. Pas si éloignés des humains, en somme.Serge Berthier, Professeur en physique, Sorbonne UniversitéLicensed as Creative Commons – attribution, no derivatives.tag:theconversation.com,2011:article/1547762021-02-11T20:30:14Z2021-02-11T20:30:14ZLes nanotechnologies contre la Covid-19<figure><img src="https://images.theconversation.com/files/383861/original/file-20210211-21-1c0g7i9.jpg?ixlib=rb-1.1.0&rect=4%2C0%2C2976%2C1999&q=45&auto=format&w=496&fit=clip" /><figcaption><span class="caption">Microscope à force atomique. </span> <span class="attribution"><a class="source" href="https://www.flickr.com/photos/brookhavenlab/11055110476/in/photolist-hQUkc3-93PmT-k4fEML-nYeEad-ePo3mb-QjWo5z-s7sHEq-QjWj6T-LV8ERE-RyGgFk-RyGgyg-RyGhgP-LR5q1x-RyGgSx-RyGgKP-RyGi2X-RyGhVp-RyGhGi-RyGicr-RyGiAH-RyGj3z-RyGjaZ-EQHMuR-scmt5r-ebEhRL-pZmxNx-LR5q4t-LwyaGu-2hswDjt-83QznQ-RHnyrk-fkMcVg-EpySxN-4VEBje-238D9Bi-4VEBic-fpJkHK-scdpFs-67tAwo-stCTHE-26eFePe-83Ma9F-PE8kF6-fpJkHP-fpYAEW-91SzR-dbahB4-fpJkGx-fpJkGK-fpYAEm">Brookhaven National Laboratory Suivre / Flickr</a></span></figcaption></figure><p>Dans le contexte actuel de crise sanitaire, les technologies à l’échelle du nanomètre (nanotechnologies) peuvent être utilisées pour combattre le virus. Elles recèlent un énorme potentiel dans le diagnostic, le traitement et la prévention de la Covid-19.</p>
<p>Les nanotechnologies peuvent aider à lutter contre la Covid-19 grâce à différentes approches : l’observation des virus à l’aide d’instruments dont la résolution est adaptée à la taille du virus et la suppression de la contamination virale.</p>
<p>En particulier par :</p>
<ul>
<li><p>La conception d’équipements de protection individuelle (EPI) sûrs contre les infections pour améliorer la sécurité des travailleurs de la santé et la mise au point de désinfectants antiviraux et de revêtements de surface efficaces, capables d’inactiver le virus et d’empêcher sa propagation.</p></li>
<li><p>La conception de nanocapteurs hautement spécifiques et sensibles pour identifier rapidement l’infection ou la réponse immunologique.</p></li>
<li><p>Le développement de nouveaux médicaments, avec une activité améliorée, une toxicité diminuée et une libération prolongée, ainsi que des tissus ciblés, par exemple, vers les poumons.</p></li>
<li><p>La mise au point d’une vaccination à base de nanotechnologie pour stimuler les réponses immunitaires humorales et cellulaires.</p></li>
</ul>
<h2>Utiliser les nanotechnologies pour la détection des virus et le diagnostic</h2>
<p>On a du mal à s’imaginer comment il est possible de visualiser ces virus. Tout d’abord il existe en physique un instrument qui est bien utile pour aller sonder les objets de tailles nanométriques c’est le <a href="https://culturesciences.chimie.ens.fr/thematiques/chimie-analytique/la-microscopie-a-force-atomique-pour-l-observation-de-molecules-avec">microscope à force atomique</a> (Atomic Force Microscope).</p>
<p>Le principe repose sur une pointe en silicium de hauteur 7 à 15 nanomètres (nm) de hauteur qui permet de balayer la surface en contact. 1 nm correspond à 1 mètre divisé par 1 milliard et 1 milliard correspond à compter pendant 30 ans toutes les secondes. Les déplacements sont mesurés avec un laser qui se réfléchit sur la surface de la pointe et qui mesure les variations de topographies à l’aide d’une photodiode dont la surface est divisée en 4 quadrants. Les informations sont ensuite traitées par l’électronique pour reconstituer une image. Une autre utilisation de ce microscope consiste à appuyer sur la surface et regarder comment la pointe s’enfonce dans le matériau. On mesure de cette façon la force qu’il faut pour appuyer. Cette information permet d’obtenir la dureté du matériau.</p>
<p><a href="https://www.researchgate.net/publication/344296856_Topography_spike_dynamics_and_nanomechanics_of_individual_native_SARS-CoV-2_virions">Des mesures à l’AFM</a> du virion SARS-CoV-2 ont été faites. Le virion est la particule virale composée d’un acide nucléique et d’une enveloppe de protection, il présente en surface une brosse dynamique en raison de la flexibilité et du mouvement rapide des protéines en pointe. Ces virions sont très souples et capables de se remettre de perturbations mécaniques importantes. La surface du virion devient progressivement dénudée de pointes lors de l’exposition thermique. La mesure à l’AFM du virion donne une hauteur de 62 nm. Le nombre de pointes qui couvre la surface est d’environ 61 (350 pour le virus de la grippe) mais ce nombre est variable au cours du processus de maturation dans la cellule infectée et ils sont surtout très dynamiques. Leur hauteur est d’environ 13 nm et ils sont séparés de 21 nm.</p>
<p>Un autre type d’instrument utilisant la nanotechnologie sont les plates-formes de biocapteurs fondées sur la résonance plasmonique de surface (SPR) (celle qui donne la couleur des vitraux des cathédrales). Cette technique optique très sensible détecte les changements d’indice de réfraction se produisant à l’interface d’une fine couche d’un métal de quelques nanomètres d’épaisseur, permettant de surveiller les interactions biochimiques en temps réel. Le capteur est capable de mesurer tout changement d’indices sur la surface de la couche métallique sur des hauteurs de quelques nanomètres.</p>
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<figcaption><span class="caption">Le Plasmon de Surface/Clément Chauvin.</span></figcaption>
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<p>Sur la base des performances réussies des biocapteurs à base de SPR, un dispositif amélioré a été <a href="https://chemistry-europe.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/cbic.202000744">récemment rapporté</a> pour le SARS-CoV-2. Des variations d’indice de réfraction de quelques dizaines de millionièmes ont pu être détectées. D’autres biocapteurs sur un principe similaire de résonance plasmonique et en utilisant l’échauffement de particules métalliques en surface ont pu obtenir une limite de détection inférieure jusqu’à une concentration de 0,22 pico-Mole.</p>
<h2>Désinfection de surfaces et équipements de protection individuels</h2>
<p><a href="https://www.thelancet.com/journals/lanmic/article/PIIS2666-5247(20)30003-3/fulltext">Les résultats expérimentaux</a> récemment publiés sur la stabilité du SARS-CoV-2 ont montré une plus grande persistance sur les surfaces lisses par rapport aux surfaces poreuses : 2 jours sur l’acier inoxydable acier et 3 jours sur une surface en plastique. Par contre, aucun virus infectieux n’a été récupéré après 3 heures d’incubation sur des papiers d’impression et de soie, et après un jour sur carton, et 2 jours sur tissu. Il a <a href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3754157/">été de plus montré</a> que l’effet de la porosité de la surface avec des pores de quelques nanomètres soit un facteur.</p>
<p>La désactivation plus rapide observée sur les matériaux poreux pourrait être liée à une dessiccation plus rapide du virus, car l’eau condensée peut être évacuée du virus vers la surface poreuse environnante. De plus, les surfaces fibrées peuvent également comprimer mécaniquement les gouttelettes de séchage et potentiellement déformer et endommager les particules virales à l’intérieur.</p>
<p>La recherche de matériaux capables de tuer les bactéries et les virus par contact est cruciale pour éviter la propagation des contagions. Les polymères peuvent être dotés de propriétés antimicrobiennes par ajout d’agents biocides conduisant à des surfaces stériles permanentes. Les surfaces en argent ou en cuivre sont aussi bien connues depuis l’antiquité égyptienne pour leurs activités antibactériennes et antivirales. Un mécanisme clé de ces métaux est la libération lente de cations Cu2+ et Ag+ à la surface, ce qui peut endommager la membrane et les nucléotides des virus. Il a été récemment montré les propriétés antibactériennes et antivirales de surfaces nanostructurées en aluminium inspirées de l’architecture des ailes d’insectes.</p>
<p>La question de l’infection aérienne via la circulation du SARS-CoV-2 dans les aérosols en particulier dans les lieux publics et les WC. La nanotechnologie permet de fabriquer des nanoparticules de cuivre ou d’argent et également de les incorporer sur les surfaces, les textiles des équipements de protection (EPI) et les filtres à air et à eau pour l’inactivation in situ d’agents pathogènes filtrés, en minimisant ainsi le risque de manipulation du filtre tout en limitant leur transmission dans l’environnement.</p>
<p>La virucidité des nanoparticules dépend d’abord de leurs propriétés physiques telles que la petite taille, la surface spécifique élevée et la charge de surface, qui permettent la pénétration de la membrane, une forte absorption de la charge antivirale et la liaison, respectivement. Deuxièmement, elles possèdent des propriétés biomimétiques importantes pour se lier aux particules virales ou aux cellules hôtes. Les nanoparticules peuvent aussi encapsuler des actifs antiviraux et libérer la charge utile au site souhaité, ce qui améliore le dosage, la biodisponibilité, le temps de circulation et la stabilité du médicament.</p>
<p>Comme les filtres à air, les membranes de traitement de l’eau jouent un rôle important dans la désinfection des effluents hospitaliers et de l’eau potable contaminés par des bactéries et des virus. Les systèmes de filtrage avancés peuvent contenir des nanoparticules métalliques antimicrobiennes avec des métaux de transition (Ag, Cu, CuO, Zn, Fe (II), etc.) mais aussi d’autres nanomatériaux carbonés tels que les charbons actifs, les ‘carbon quantum dots (CQD)’ (quelques dizaines de nanomètres), les nanodiamants (ND), les nanotubes de carbone à parois multiples ou à paroi unique (MWCNT ou SWCNT), le graphène et l’oxyde de graphène (GO).</p>
<p>Les semi-conducteurs constituent une classe intéressante de matériaux pour la lutte contre les infections virales, car ils peuvent produire des radicaux tueurs de virus par interaction avec la lumière. Ce processus est communément appelé inhibition photodynamique (PDI) des virus et autres microbes et est activé à la fois par des nanoparticules semi-conductrices inorganiques et des composés photosensibilisants organiques (PS). Ces interactions peuvent potentiellement endommager les composants des virus tels que la membrane, les protéines et l’ADN/ARN.</p>
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<figcaption><span class="caption">La thérapie photodynamique expliquée par des fruits et des légumes/Epinoia Prod.</span></figcaption>
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<p>Les photosensibilisateurs inorganiques tels que les nanoparticules semiconductrices sous forme d’oxyde métallique TiO2, ZnO, SnO2, ZnO2, ZrO2, les quantum dots CdS et CdSe/ZnS (QD) présentent de fortes propriétés photocatalytiques avec des effets biocides sur les germes, les bactéries, les champignons et les virus. Les applications cibles de ces composés sont doubles : désinfection des eaux usées et imprégnation des surfaces solides et textiles pour l’autoassainissement.</p>
<p>La nanotechnologie est un outil multidisciplinaire puissant qui propose des stratégies susceptibles de contribuer fortement à la promotion de projets de recherche à travers le monde contre cette maladie infectieuse mortelle qui est le Covid-19.</p><img src="https://counter.theconversation.com/content/154776/count.gif" alt="The Conversation" width="1" height="1" />
<p class="fine-print"><em><span>Régis Barille a reçu des financements de Campus France. </span></em></p>Travailler à cette échelle permet d’observer le virus à l’atome près, ou d’imaginer des masques plus efficaces.Régis Barille, Professeur en physique à l'université d'Angers, Université d'AngersLicensed as Creative Commons – attribution, no derivatives.tag:theconversation.com,2011:article/1528362021-01-14T19:50:34Z2021-01-14T19:50:34ZD’où viennent les merveilleuses couleurs des papillons ?<figure><img src="https://images.theconversation.com/files/378034/original/file-20210111-17-a9gc4i.jpg?ixlib=rb-1.1.0&rect=22%2C0%2C3792%2C2539&q=45&auto=format&w=496&fit=clip" /><figcaption><span class="caption">_Polyommatus icarus (Lycaenidae)_ obtient sa belle couleur bleu-pâle par diffusion.</span> <span class="attribution"><a class="source" href="https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Polyommatus_icarus_-_Burgenland.jpg">spacebirdy, Wikipédia</a>, <a class="license" href="http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/">CC BY-SA</a></span></figcaption></figure><p>Dans de nombreuses civilisations, la Nature est plutôt source de matières premières que d’inspiration, mais, sous la double contrainte de notre expansion démographique et de l’épuisement des ressources, les choses commencent à changer. Exploiter les richesses naturelles de manière plus vertueuse, plus respectueuse de la planète et résiliente – c’est très précisément ainsi que fonctionne spontanément la nature.</p>
<p>Alors que nous utilisons l’ensemble des éléments chimiques existant, la nature n’en utilise pratiquement que six : les CHNOPS (carbone, hydrogène, azote, oxygène, phosphore, soufre). Et pourtant, quelle efficacité dans ses réalisations ! La nature nous montre une autre manière de procéder. La bio-inspiration fait aujourd’hui partie des pistes de recherche très actives pour assurer notre futur sur terre. Une <a href="http://www.cite-sciences.fr/fr/au-programme/expos-permanentes/les-expositions/bio-inspiree/">exposition permanente à la cité des Sciences et de l’industrie</a> présente les fondements de cette démarche et des exemples de réalisation dans tous les domaines.</p>
<p>La couleur, une composante universelle de notre environnement, en est un très bel exemple. Les papillons nous montrent la voie !</p>
<p>La couleur n’est pas une grandeur physique mesurable, mais une impression créée par le cerveau sous l’effet de différents signaux visuels. Personne, y compris au sein d’une même espèce, ne perçoit les couleurs de la même manière et il faut, quand on imagine les réactions de papillons à leurs propres couleurs, se méfier de tout anthropocentrisme. Par exemple, beaucoup d’espèces animales <a href="https://askabiologist.asu.edu/les-couleurs-que-les-animaux-voient">voient en noir et blanc</a>, et ceux qui voient en couleur ne voient pas la même chose que nous. Les insectes par exemple voient peu le rouge, mais sont sensibles aux ultraviolets.</p>
<h2>Des pigments dans les écailles</h2>
<p>Les pigments sont des molécules qui absorbent une partie du spectre visible pour ne laisser voir que l’autre partie. Un pigment qui absorbe le bleu et le violet par exemple ne réfléchira que les autres couleurs qui composent la lumière blanche, et apparaîtra plutôt rouge.</p>
<p>Les pigments assurent l’immense majorité des couleurs « chaudes » (du rouge au jaune). Plus une molécule est grande, plus les longueurs d’onde qu’elle peut absorber sont grandes. Pour faire du bleu (petite longueur d’onde), il faut absorber le rouge (grande longueur d’onde), donc de grandes molécules. Ce qui explique que les pigments bleus soient <a href="https://www.intechopen.com/books/photonic-crystals-introduction-applications-and-theory/how-nature-produces-blue-colors">rares dans la nature</a> et difficiles à synthétiser. Chez les papillons, on n’en trouve que chez de très rares espèces, comme les <em>Graphium</em> et certains <em>Nymphalidae</em>.</p>
<figure class="align-center ">
<img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/378516/original/file-20210113-15-12injrl.JPG?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/378516/original/file-20210113-15-12injrl.JPG?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=356&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/378516/original/file-20210113-15-12injrl.JPG?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=356&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/378516/original/file-20210113-15-12injrl.JPG?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=356&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/378516/original/file-20210113-15-12injrl.JPG?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=448&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/378516/original/file-20210113-15-12injrl.JPG?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=448&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/378516/original/file-20210113-15-12injrl.JPG?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=448&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px">
<figcaption>
<span class="caption"><em>Nessaea batesii</em>, un <em>Nymphalidae</em>, est un des rares papillons présentant un bleu d’origine pigmentaire sur les ailes antérieures. Il s’agit probablement d’une ptérobiline, un pigment biliaire.</span>
<span class="attribution"><span class="source">Serge Berthier</span>, <a class="license" href="http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/">CC BY-NC-ND</a></span>
</figcaption>
</figure>
<p>L’énergie absorbée par les pigments est convertie majoritairement en chaleur. Ils participent donc aussi à la régulation thermique des papillons (qui se chauffent à l’énergie solaire).</p>
<p>L’origine des pigments est multiple : les <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/M%C3%A9lanine">mélanines</a> (noires à jaunes) sont par exemple synthétisées par l’organisme lui-même, alors que d’autres sont issues des plantes nourricières des chenilles et participent à la coloration de l’<a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Imago">« imago »</a> après la mue. Certains pigments sont toxiques et protègent l’insecte contre les prédateurs – ce sont les couleurs dites <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Apos%C3%A9matisme">« aposématiques »</a>.</p>
<h2>Émettre de la lumière</h2>
<p>Les lucioles et les vers luisants émettent de la lumière à la suite d’une réaction chimique bien connue, la <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Bioluminescence">« bioluminescence »</a>. Les papillons, eux, émettent de la lumière par « fluorescence » : certaines de leurs <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Fluorochrome">molécules</a> émettent de la lumière visible sous des ultraviolets.</p>
<figure class="align-center ">
<img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/378073/original/file-20210111-21-3310zb.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/378073/original/file-20210111-21-3310zb.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=185&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/378073/original/file-20210111-21-3310zb.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=185&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/378073/original/file-20210111-21-3310zb.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=185&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/378073/original/file-20210111-21-3310zb.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=232&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/378073/original/file-20210111-21-3310zb.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=232&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/378073/original/file-20210111-21-3310zb.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=232&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px">
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<span class="caption">Les ailes postérieures du grand papillon des Philippines <em>Troides magellanus</em> fluorescent dans le vert-jaune. Cet effet s’ajoute à une impressionnante iridescence visible à forte incidence.</span>
<span class="attribution"><span class="source">@Serge Berthier</span>, <a class="license" href="http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/">CC BY-NC-ND</a></span>
</figcaption>
</figure>
<p>L’efficacité de la fluorescence est <a href="https://www.belin-editeur.com/lumiere-et-luminescence-2e-edition">généralement faible</a>, mais c’est suffisant chez quelques espèces de papillons pour modifier leur apparence sous l’effet des UV solaires, par exemple chez le <em>Morpho sulkowskyi</em>, mythique papillon bleu d’Amazonie, ou le <em>Troides magellanus</em> des Philippines.</p>
<h2>Des nanostructures pour des effets d’optique colorés</h2>
<p>Les couleurs structurales, également appelées « couleurs physiques », sont créées par divers phénomènes optiques. Ce sont par exemple les <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Interf%C3%A9rence">interférences de film mince</a>, comme celles que l’on observe sur une flaque d’huile sur un sol mouillé par exemple. De tels empilements de couches se trouvent chez de nombreux insectes, mais aussi sur des plumes (paon, gorge de pigeon) et des écailles de poisson (Ablette).</p>
<figure class="align-center ">
<img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/378036/original/file-20210111-19-1ugur12.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/378036/original/file-20210111-19-1ugur12.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=433&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/378036/original/file-20210111-19-1ugur12.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=433&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/378036/original/file-20210111-19-1ugur12.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=433&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/378036/original/file-20210111-19-1ugur12.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=544&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/378036/original/file-20210111-19-1ugur12.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=544&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/378036/original/file-20210111-19-1ugur12.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=544&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px">
<figcaption>
<span class="caption"><em>Papilio Neophilus olivencius</em>. Ses écailles contiennent des structures photoniques en trois dimensions.</span>
<span class="attribution"><span class="source">Serge Berthier</span>, <a class="license" href="http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/">CC BY-NC-ND</a></span>
</figcaption>
</figure>
<p>Les couleurs physiques peuvent également provenir de la <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Diffraction">diffraction</a> par des réseaux de trait très rapprochés, comme sur un CD, ou la <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Diffusion_des_ondes">diffusion</a> par de très petites particules, responsable du bleu du ciel, ou de nos yeux.</p>
<p>Les couleurs structurales ne sont pas liées à l’absorption (pigment), mais à la séparation des longueurs d’onde. Elles sont créées par des structures photoniques, c’est-à-dire des architectures périodiques dont la période est de l’ordre de grandeur des longueurs d’onde de la lumière. Elles sont généralement très brillantes, directives et saturées ; mais si les nanostructures sont désordonnées, les couleurs sont plus mâtes, et peu saturées.</p>
<h2>Quand les Hommes utilisent les astuces des papillons</h2>
<p>Depuis l’aube de l’humanité, ce sont les pigments qui ont coloré notre vie. Inconvénient mineur : beaucoup ne sont pas très stables et se dégradent sous l’action de la lumière. Plus grave : certains, et de plus en plus, <a href="https://eur-lex.europa.eu/LexUriServ/LexUriServ.do?uri=OJ:L:2009:342:0059:0209:FR:PDF">sont considérés comme potentiellement cancérigènes</a>, ce qui en interdit certaines applications, en particulier en cosmétique.</p>
<p>L’idée de faire des couleurs sans pigments fait donc florès ! Mais ces nanostructures colorées ont aussi bien d’autres propriétés : antibactériennes (les bactéries ne peuvent s’y déplacer), <a href="https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rsta.2016.0191">superhydrophobes</a> (l’eau ne pénètre pas dans les structures : l’aile reste sèche), autonettoyantes. La nature est économe, et ici, multifonctionnelle.</p>
<figure class="align-center ">
<img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/378525/original/file-20210113-13-11xbsdz.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/378525/original/file-20210113-13-11xbsdz.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=315&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/378525/original/file-20210113-13-11xbsdz.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=315&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/378525/original/file-20210113-13-11xbsdz.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=315&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/378525/original/file-20210113-13-11xbsdz.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=396&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/378525/original/file-20210113-13-11xbsdz.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=396&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/378525/original/file-20210113-13-11xbsdz.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=396&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px">
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<span class="caption">Des nanostructures observées dans la nature inspirent les scientifiques. Ici, une aile de <em>Polyommatus Icarus (Lycaenidae)</em> vue au microscope. La membrane supérieure des écailles est constituée d’une structure spongieuse filaments de chitine extrêmement fins (100 nm) et entremêlés.</span>
<span class="attribution"><span class="source">Serge Berthier</span>, <a class="license" href="http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/">CC BY-NC-ND</a></span>
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</figure>
<p>Autant de caractéristiques que nous aimerions bien développer sur nos surfaces artificielles : vitres, tissus, capteurs solaires. Hormis les structures les plus simples comme l’empilement de couches minces (dans les traitements antireflets de nos optiques par exemple), nous ne savons pas les réaliser, et les structures naturelles constituent une infinie source d’inspiration. Sans chercher à les utiliser directement, on peut les étudier, comprendre leur fonctionnement et tenter de les reproduire. Par exemple, les structures inspirées des papillons se retrouvent ainsi <a href="http://transmaterial.net/">dans des fibres textiles</a>.</p>
<h2>Comment changer la couleur d’un objet</h2>
<p>Si les couleurs pigmentaires sont immuables, celles qui résultent d’une nanostructure dépendent de sa géométrie et de l’indice otique des matériaux qui la composent.</p>
<figure class="align-right zoomable">
<a href="https://images.theconversation.com/files/378522/original/file-20210113-19-6ow22o.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=1000&fit=clip"><img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/378522/original/file-20210113-19-6ow22o.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=237&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/378522/original/file-20210113-19-6ow22o.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=758&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/378522/original/file-20210113-19-6ow22o.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=758&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/378522/original/file-20210113-19-6ow22o.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=758&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/378522/original/file-20210113-19-6ow22o.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=952&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/378522/original/file-20210113-19-6ow22o.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=952&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/378522/original/file-20210113-19-6ow22o.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=952&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px"></a>
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<span class="caption">En remplaçant l’air par un fluide autour d’un <em>Morpho</em>, on peut le faire changer de couleur. C’est l’indice des structures solide/air, <em>n</em>, qui est modifié.</span>
<span class="attribution"><span class="source">Serge Berthier</span>, <a class="license" href="http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/">CC BY-NC-ND</a></span>
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<p>Un changement d’orientation de la nanostructure modifie sa géométrie (une inclinaison suffit à modifier les épaisseurs traversées par la lumière) et crée de l’iridescence, une couleur qui varie selon le point de vue ou l’incidence de la lumière. On retrouve cette technique dans de nombreuses peintures de luxe pour les bateaux ou les automobiles.</p>
<p>Le changement d’indice est facilement réalisable dans des structures solide/air. Les changements de couleur sont drastiques et la technique est utilisée dans des détecteurs de vapeur. Une vapeur, même en trace, qui pénètre une structure photonique induit un changement de teinte mesurable et spécifique de la molécule.</p>
<h2>Des idées pour nos écrans ?</h2>
<p>Dans les écrans digitaux actuels de nos télévisions ou de nos smartphones, des pixels colorés rouges, vert et bleu, bloquent ou laissent passer sous l’effet d’un courant électrique les rayons lumineux d’une source placée à l’arrière. Cette source représente la plus grosse consommatrice d’énergie du dispositif. Il est possible de s’en passer en <a href="https://issuu.com/infopro/docs/it937">utilisant, comme les papillons, des pixels interférentiels</a> qui réfléchissent ou pas la lumière extérieure. Chaque pixel se comporte comme une écaille de papillon dont on peut faire varier l’épaisseur à l’aide du courant électrique. En absence de courant électrique, un pixel bleu par exemple a une épaisseur produisant des interférences constructives dans le bleu ; au passage d’un courant, l’épaisseur diminue et les interférences deviennent destructives pour cette couleur.</p>
<hr>
<p><em>Pour en savoir plus sur les nanostructures élaborées par le vivant, voir le livre de Serge Berthier, <a href="https://www.belin-editeur.com/comment-fait-le-gecko-pour-marcher-au-plafond">« Comment fait le gecko pour marcher au plafond »</a>, Belin Éditeur (2016)</em>.</p><img src="https://counter.theconversation.com/content/152836/count.gif" alt="The Conversation" width="1" height="1" />
<p class="fine-print"><em><span>Serge Berthier a reçu des financements de ANR Agence Nationale de la Recherche), HFSP (Human Frontier Science Program). </span></em></p>Les couleurs des papillons sont magnifiques, et leurs origines intéressent les chercheurs. Certaines utilisent des nanostructures dont on peut se « bioinspirer ».Serge Berthier, Professeur en physique, Sorbonne UniversitéLicensed as Creative Commons – attribution, no derivatives.tag:theconversation.com,2011:article/1295682020-01-20T20:44:14Z2020-01-20T20:44:14ZLes neurotechnologies sous l’œil de la nouvelle loi de bioéthique<figure><img src="https://images.theconversation.com/files/310950/original/file-20200120-69551-mbk66f.jpg?ixlib=rb-1.1.0&rect=2%2C0%2C947%2C718&q=45&auto=format&w=496&fit=clip" /><figcaption><span class="caption">Notre cerveau est-il une somme de nos données ?</span> <span class="attribution"><a class="source" href="https://www.flickr.com/photos/142299342@N06/32794069243">affen ajlfe / Flickr</a>, <a class="license" href="http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/">CC BY-SA</a></span></figcaption></figure><p>Les sénateurs examinent à partir d’aujourd’hui la proposition de loi bioéthique, texte voté en première lecture par l’Assemblée nationale en octobre 2019. <a href="http://www.assemblee-nationale.fr/15/ta/ta0343.asp">Ce projet de loi</a> apporte des éléments nouveaux dans l’encadrement des recherches dans plusieurs domaines innovants de la biomédecine dont celui des neurotechnnologies qui est en plein essor.</p>
<p>L’article 12 en particulier précise que :</p>
<blockquote>
<p>« Les techniques d’enregistrement de l’activité cérébrale ne peuvent être employées qu’à des fins médicales ou de recherche scientifique, ou dans le cadre d’expertises judiciaires, à l’exclusion, dans ce cadre, de l’imagerie cérébrale fonctionnelle. »</p>
</blockquote>
<p>Il faut souligner que comparativement au précédent article de la loi de 2011 (<a href="https://www.legifrance.gouv.fr/affichCodeArticle.do?cidTexte=LEGITEXT000006070721&idArticle=LEGIARTI000024324450">article 16-14 du code civil</a>) réglementant spécifiquement l’usage des techniques d’imagerie cérébrale, le champ d’application du nouvel article 12 est élargi à l’ensemble des techniques d’enregistrement de l’activité cérébrale. De plus, il est complété par l’article 13 qui « confère au ministre chargé de la santé le pouvoir d’interdire, après avis de la Haute autorité de santé, tout dispositif de neuromodulation qui présenterait un danger grave ou une suspicion de danger grave pour la santé humaine ». Le terme de neuromodulation fait référence aux nouveaux dispositifs de stimulation électrique ou magnétique capables de modifier l’activité du cerveau chez des patients et chez des personnes saines.</p>
<p>Une vigilance éthique accrue s’impose en effet face au développement spectaculaire des technologies de manipulations cérébrales qui dépassent désormais le cadre de la médecine avec des applications commerciales destinées à la population en bonne santé.</p>
<h2>Les neurotechnologies : pour le meilleur et pour le pire ?</h2>
<p>Un pas immense dans la connaissance du cerveau a été franchi grâce aux techniques d’imagerie cérébrale par IRM qui ont révélé les extraordinaires propriétés de plasticité du cerveau humain. Au cours des apprentissages et des expériences vécues, on peut voir se modifier la structure et le fonctionnement du cerveau. Rien n’est jamais figé dans nos cerveaux, quels que soient les âges de la vie. Les connexions se réorganisent en permanence dans le temps et dans l’espace, selon notre histoire propre.</p>
<p><a href="https://www.editions-lepommier.fr/nos-cerveaux-resteront-ils-humains">La découverte de la plasticité cérébrale</a> a ouvert la voie à la possibilité d’agir directement sur le cerveau pour le réparer, en utilisant des outils technologiques pour créer de nouveaux circuits de neurones qui vont prendre le relais des circuits défaillants. Par exemple dans la maladie de Parkinson, l’implantation d’électrodes à l’intérieur du cerveau permet de lutter efficacement contre les tremblements et d’améliorer la <a href="https://www.ccne-ethique.fr/sites/default/files/publications/ccne.avis_ndeg122.pdf">qualité de vie des patients</a>. Chez les personnes paralysées, des <a href="https://www.thelancet.com/journals/laneur/article/PIIS1474-4422(19)30321-7/fulltext">microprocesseurs enregistrent les ondes cérébrales</a>, ce qui leur permet de contrôler un exosquelette ou un curseur sur un écran d’ordinateur, et d’interagir ainsi avec le monde extérieur. D’autres techniques utilisent des stimulations électriques ou magnétiques à la surface du crâne. Ces procédés, qui ont l’avantage d’être non invasifs, sont prometteurs dans des troubles neurologiques et psychiatriques pour lesquels les traitements pharmacologiques sont peu ou pas efficaces : hallucinations, dépression majeure, douleurs intraitables.</p>
<p>Si l’efficacité des neurotechnologies est avérée pour pallier les déficits des fonctions sensorielles et motrices, leur utilisation pour l’amélioration des troubles cognitifs, comme dans la maladie d’Alzheimer, est une perspective lointaine vu la complexité du fonctionnement mental. Dans l’état actuel des recherches sur la compensation des déficits cognitifs, les <a href="https://www.thelancet.com/journals/laneur/article/PIIS1474-4422(19)30321-7/fulltext">résultats publiés dans les revues scientifiques</a> sont peu probants et restent préliminaires.</p>
<p>De nombreuses interrogations restent en suspend sur l’usage des neurotechnologies. Quelles conséquences peuvent-elles avoir sur le fonctionnement du cerveau à long terme ? Dès que l’on touche au cerveau avec des implants et des stimulations électriques ou magnétiques, même à travers le crane, un risque non négligeable est de provoquer des courants épileptiques qui peuvent détériorer les neurones. Les stimulations peuvent aussi altérer le fonctionnement normal du cerveau, ses capacités de plasticité, et porter atteinte à l’autonomie du patient en interférant avec ses pensées, ses émotions, son libre arbitre. On est loin de disposer du recul nécessaire pour évaluer les bénéfices par rapport aux risques d’effets secondaires indésirables, non seulement dans le cadre thérapeutique et encore moins dans l’utilisation des neurotechnologies chez des personnes en bonne santé.</p>
<h2>Les promesses des neurotechnologies : pour qui ? pour quoi ?</h2>
<p>Passer de la réparation à l’augmentation des fonctions cérébrales ne va de soi, contrairement aux discours des géants du numérique (GAFAM : Google, Amazon, Facebook, Apple et Microsoft) qui prônent les bienfaits des neurotechnologies pour maîtriser nos cerveaux, vaincre les maladies mentales et doper les capacités intellectuelles.</p>
<p><a href="https://www.lesechos.fr/tech-medias/hightech/ray-kurzweil-icone-de-lamerique-transhumaniste-1019463">Raymond Kurzweil</a>, théoricien du transhumanisme et directeur de l’ingénierie chez Google déclarait en 2016 :</p>
<blockquote>
<p>« Nous utiliserons des nanorobots intracérébraux branchés sur nos neurones pour nous connecter à Internet vers 2035 […] On pourra transférer notre mémoire et notre conscience dans des microprocesseurs dès 2045. »</p>
</blockquote>
<p>Si les GAFAM investissent des millions de dollars dans les neurotechnologies ce n’est pas seulement pour mettre au point des capteurs d’ondes cérébrales à des fins médicales mais aussi pour développer des applications pour le grand public, avec pour corollaire de nouvelles infrastructures de <em>cloud</em> pour stocker les données cérébrales et les croiser avec d’autres données personnelles qu’ils se chargeront d’exploiter. C’est déjà le cas aux États-Unis où Google gère les données de santé de millions d’individus grâce à un partenariat avec Ascension, le deuxième réseau de santé américain. En France, le gouvernement a émis le projet de <a href="https://www.lemonde.fr/idees/article/2019/12/10/l-exploitation-de-donnees-de-sante-sur-une-plate-forme-de-microsoft-expose-a-des-risques-multiples_6022274_3232.html">confier à Microsoft</a> la collecte des données issues des hôpitaux, pharmacies, dossier médical, centres de recherche, suscitant l’inquiétude les professionnels de santé sur les risques de passer des accords avec le privé alors que le secteur public en a la compétence.</p>
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À lire aussi :
<a href="https://theconversation.com/nos-cerveaux-resteront-ils-humains-111471">Nos cerveaux resteront-ils humains ?</a>
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<p>Un champ d’application des neurotechnologies potentiellement très lucratif est celui des <em>thérapies du bien-être</em>. Des start-up développent des casques munis d’électrodes pour enregistrer l’électroencéphalogramme et permettre à l’utilisateur de contrôler son activité cérébrale pour réguler ses états d’anxiété, ses cycles de sommeil, ses humeurs. On trouve aussi des casques destinés à capter les émotions positives pour déguster des vins, des mets gastronomiques, choisir un parfum, etc. Ces dispositifs sont en vente libre sur Internet (à partir de 300 dollars) bien qu’aucune validation de leur efficacité n’ait été apportée par des méthodes scientifiques rigoureuses. En France, la commercialisation de ces casques n’est pas autorisée. Mais pour combien de temps encore ?</p>
<p>Il faut souligner que ces technologies d’enregistrement des ondes cérébrales avec des électrodes placées sur le crâne n’ont rien de nouveau. On sait depuis plus de 50 ans que les ondes de fréquence alpha sont associées à la détente et les ondes beta à la vigilance. Ce qui est nouveau, c’est les possibilités de traiter ces données en temps réel par des applications sur smartphone. Chaque type d’onde cérébrale est traduite en signaux sonores ou visuels qui renseignent l’utilisateur sur ses états mentaux pour l’aider à les réguler, contrôler sa concentration, gérer lui-même son stress ou son endormissement. Plus besoin de yoga ! L’industrie de la communication mobile ne s’y est pas trompée. Apple et Samsung incorporent déjà des neurogadgets dans leurs nouveaux smartphones pour lire les activités cérébrales.</p>
<h2>La surveillance des cerveaux</h2>
<p>Au delà des usages de santé et de bien-être personnel, d’autres applications des neurotechnologies ont pour finalité de surveiller les états mentaux dans la vie quotidienne pour les contrôler en cas de défaillance.</p>
<p>De nombreuses marques de voiture proposent différentes technologies pour détecter la fatigue grâce à des capteurs des mouvements du volant, de la position de la tête et aussi des yeux. Le système <em>Eye trak</em> permet d’analyser le nystagmus (mouvements des globes oculaires pour balayer le champ visuel) qui est un indice de l’état de vigilance du conducteur. On peut s’attendre à ce que dans un futur proche ces systèmes de détection soient complétés par des capteurs d’ondes cérébrales et généralisés à tous les types de transport.</p>
<p>En chine, la surveillance des cerveaux s’insinue dans la vie quotidienne, à l’école et au travail. C’est le cas d’une école primaire près de Shanghai où les élèves sont <a href="https://www.youtube.com/watch ?v=JMLsHI8aV0g">équipés de casques</a> pour détecter leur attention en classe. Les données sont directement envoyées au professeur pour repérer les élèves indisciplinés et aussi aux parents soucieux de la réussite de leurs enfants. Dans une usine à Hangzhou, les quarante mille ouvriers portent des casques munis de capteurs pour détecter les ondes cérébrales associées à des états émotionnels qui <a href="https://siecledigital.fr/2018/05/02/casques-chine-surveille-ondes-cerebrales-emotions-employes/">perturbent la concentration</a>. Les bénéfices de l’entreprise auraient augmenté significativement grâce à la réaffectation des individus distraits ou stressés dans d’autres postes de la chaîne de production. En l’absence de réglementation, les employeurs ne peuvent être qu’encouragés à utiliser les neurotechnologies pour augmenter leurs profits, d’autant que les ouvriers sont le plus souvent dans une position trop faible pour dire non. On est passé un cran au-dessus des simples caméras de surveillance. Les Chinois inaugurent un monde de contrôle généralisé des cerveaux.</p>
<h2>La protection des données cérébrales : un enjeu majeur de bioéthique</h2>
<p>Le développement des neurotechnologies appelle à une vigilance éthique spécifique face au risque de porter atteinte à l’intégrité psychique des personnes et d’entraver la liberté de penser. Ce risque particulier de manipulation de la personne humaine demeure en grande partie ignoré sur le plan juridique. En 2017 des chercheurs l’Institut d’éthique biomédicale de l’Université de Bâle, ont appelé à formuler des lois qui instituent de nouveaux droits humains destinés à <a href="https://lsspjournal.biomedcentral.com/articles/10.1186/s40504-017-0050-1">protéger « la vie privée mentale et la liberté de l’esprit »</a> pour relever les défis posés par les neurosciences et les neurotechnologies. </p>
<p>Ce sujet est au premier plan des <a href="http://www.oecd.org/fr/sti/tech-emergentes/recommandation-innovation-responsable-dans-le-domaine-des-neurotechnologies.htm">recommandations publiées en 2019 par l’OCDE</a> (Organisation internationale de Coopération et de Développement Économique) pour aider les pouvoirs publics et les entreprises à répondre aux questions éthiques, juridiques et sociétales posées par les nouvelles neurotechnologies. Une autre préoccupation majeure concerne l’exploitation sans consentement éclairé des données cérébrales collectées dans le cadre médical, de la vie privée ou de la surveillance de la population. Les données cérébrales font parti intégrante des données personnelles et doivent être protégées face au risque d’être utilisées par les entreprises du numérique, les publicitaires, les sociétés d’assurance ou la police.</p>
<p>C’est dans ce contexte que s’inscrivent les articles 12 et 13 du projet de loi de bioéthique qui définit les conditions d’utilisation non seulement des techniques d’IRM mais aussi de l’ensemble des techniques d’enregistrement des activités cérébrales sur lesquelles reposent les développements présents et futurs des neurotechnologies. Le projet de loi anticipe les dérives possibles de l’exploitation des données cérébrales en limitant leur utilisation au domaine médicale et à la recherche scientifique. Quand l’enjeu est de respecter les droits humains et de préserver l’autonomie et la liberté de penser, un encadrement juridique s’impose, à l’instar des législations internationales pour protéger le génome humain contre les manipulations pouvant nuire aux générations futures.</p><img src="https://counter.theconversation.com/content/129568/count.gif" alt="The Conversation" width="1" height="1" />
<p class="fine-print"><em><span>Catherine Vidal ne travaille pas, ne conseille pas, ne possède pas de parts, ne reçoit pas de fonds d'une organisation qui pourrait tirer profit de cet article, et n'a déclaré aucune autre affiliation que son organisme de recherche.</span></em></p>Si l’on parle beaucoup des sujets de PMA quand on évoque la nouvelle loi bioéthique, d’autres sujets sont également très importants.Catherine Vidal, Neurobiologiste, membre du Comité d’éthique de l’Inserm, InsermLicensed as Creative Commons – attribution, no derivatives.tag:theconversation.com,2011:article/1094752019-03-16T15:19:13Z2019-03-16T15:19:13ZDes nanoparticules de fer pour dépolluer les sols<figure><img src="https://images.theconversation.com/files/264138/original/file-20190315-28505-8uj7t6.jpg?ixlib=rb-1.1.0&rect=1%2C10%2C957%2C656&q=45&auto=format&w=496&fit=clip" /><figcaption><span class="caption">Les chantiers du Grand Paris, comme la construction de la ligne 15 du métro, exigent de dépolluer d'anciens sites industriels. Selon la Direction régionale et interdépartementale de l’environnement et de l’énergie (Driee) d’Île-de-France, 5.000 hectares de sols seraient pollués dans l’agglomération parisienne, à cause de l’héritage industriel très important de la région.</span> <span class="attribution"><a class="source" href="https://www.facebook.com/GrandParisExpress/photos/bc.AbqwuN9AjJoru5XbFKRu2RXt1XVrQpYy-RmKKRhEIA02A4uMcNqK5le-JWaFd3B1PsNT7V1qZFMTaaVP6BHDV79tOeLFRBR4OOxhO5yeTs_iKoYVxSTFMiVceBAJ8t0_95h5R8T19OhYmCWH804xl2jP/457400924384361/?type=1&opaqueCursor=AbpvIf_gEOQod0QBw1SpxFz4TwCSJ7bQ-kI1TMpWjkZ-ukNVWYtbF1SOzaEB6DgrI5ayFvpzkPWLS8VzQ5mrqL6GgCQzZVImaYTiElWbvy1cL0GmezAXEsNmf4SaCJAHw4O7mTSeB_F5a1-ZXf0W5Q8Mg7uIQSIpsAl37iRxjCzesDNswAWTn7xVUSX_5ibvoLLWcDgdxPfSKDYAvKeok_EnAm7t7lGjhVj_B_WRNC-9c546BjEXwVEa7E3jHQ--6k_RmRvy2jWxe86TTdEcpG6cTMAzo2WWObsbyvboz1JNA6QbcVpUimK8hpQPbupXNmxqze9dIQBfmZP07gDHgRZ-McJoEPK8deQzs2f-_b59TVsNLuvsNUnM2y9SurvDWDVPKxg4WbSvX6QSZ95D_cQst8Ayr_I0-O7jrOXYsGiFgOo1gCRquGFgH19pkkIh8x4&theater">Grand Paris Express/Facebook</a></span></figcaption></figure><p>Dans les territoires à forte tradition industrielle – par exemple en France, la Lorraine, le Nord-Pas-de-Calais, l’Île-de-France et la région lyonnaise –, les mutations économiques ont conduit à la fermeture de nombreuses usines. Ces sites abandonnés laissent derrière eux de vastes surfaces souvent touchées par la pollution des sols et des nappes souterraines. Suivant les situations, les polluants peuvent être des hydrocarbures pétroliers, des solvants chlorés (comme le trichloroéthène) et/ou des métaux comme le plomb, le zinc, le cadmium, etc.</p>
<p>Au cœur des grandes villes, la forte pression foncière a incité à une dépollution rapide des sols et à des projets de réaménagement. C’est le cas, par exemple, du Stade de France à Saint-Denis, construit sur le terrain d’une <a href="https://www.anteagroup.fr/fr/projets/dpollution-du-sous-sol-du-stade-de-france">ancienne usine à gaz</a>, ou du <a href="http://www.rhone-alpes.ademe.fr/sites/default/files/files/DI/territoire_villes_durables/Exemples_LyonConfluence.pdf">quartier Lyon Confluences</a>, autrefois dédié à des activités industrielles et logistiques.</p>
<p>Dans les zones moins convoitées, hors des grandes agglomérations, ces lieux sont souvent délaissés. En France, on recense début 2019 près de 7 000 sites pollués ou potentiellement pollués, répertoriés dans la <a href="https://basol.developpement-durable.gouv.fr/">base Basol</a>, publiée par le ministère de la Transition écologique et solidaire. Une autre base de données, <a href="http://www.georisques.gouv.fr/dossiers/inventaire-historique-des-sites-industriels-et-activites-de-service-basias#/">Basias</a>, établit l’inventaire historique des sites industriels et activités de service pouvant donner lieu à des sites pollués.</p>
<p>Mais comment dépollue-t-on les sols et les nappes souterraines ?</p>
<h2>Isoler ou détruire la pollution</h2>
<p>Différentes techniques existent pour dépolluer les sols et les nappes, grâce à des traitements basés sur des principes physiques, chimiques ou biologiques. Il s’agit d’isoler la pollution (par exemple, par excavation et stockage en centre spécialisé) ou de la détruire par voie thermique (en chauffant la terre aux alentours de 500 °C pour « décrocher » les hydrocarbures qui se retrouvent dans les gaz, eux-mêmes traités à plus haute température), par action biologique ou encore par injection de produits chimiques.</p>
<p>Ces traitements sont <a href="http://www.selecdepol.fr/">mis en œuvre</a> in situ, c’est-à-dire sans excavation de terre, ou après excavation, sur le site même ou dans un centre de traitement spécialisé.</p>
<p>Le choix d’une technique ou d’un ensemble de techniques dépend de la nature et de l’étendue des pollutions, de la géologie et de l’hydrogéologie du site, des délais, des coûts, etc. Ces décisions impliquent de nombreux acteurs, comme les propriétaires du site, les responsables de la pollution, les pouvoirs publics, les <a href="http://upds.org">entreprises de dépollution</a>, les citoyens. Les traitements biologiques, l’excavation des sols suivie du stockage des terres et le pompage des eaux de nappes sont aujourd’hui les plus utilisés.</p>
<h2>Des techniques très coûteuses</h2>
<p>Les coûts de la dépollution demeurent encore très élevés : il devient donc essentiel de développer des procédés de remédiation (thermiques, chimiques ou biologiques, pour isoler ou détruire les polluants) qui soient efficaces, sûrs, optimisés et économiquement viables. </p>
<p>Selon une étude réalisée pour l’Ademe en 2010, le marché de la dépollution était de <a href="https://www.ademe.fr/expertises/sols-pollues/chiffres-cles-observation">470 millions d’euros</a>.</p>
<p>Il est difficile de connaître le nombre de sites dépollués par an sur les centaines de milliers d’hectares recensés en France. Un traitement dure de quelques semaines à quelques années, suivant la nature et l’étendue de la pollution et suivant les techniques choisies : une technique « intensive » comme l’excavation et le stockage est relativement rapide (quelques semaines), tandis que les procédés d’injection de produits chimiques ou les traitements biologiques peuvent durer des mois, voire des années.</p>
<p><div data-react-class="Tweet" data-react-props="{"tweetId":"1103391532109971459"}"></div></p>
<p>La taille des sites est très variable : depuis la station essence jusqu’aux anciennes grandes usines chimiques, métallurgiques, etc. Les prix vont de quelques centaines de milliers à plusieurs millions d’euros.</p>
<h2>La nanoremédiation, une innovation prometteuse</h2>
<p>Dans le monde entier, des équipes de recherche tentent de mieux comprendre les mécanismes en jeu, dans les sols et les nappes, pour faire émerger des traitements efficaces et innovants. Parmi elles, le <a href="http://gisfi.univ-lorraine.fr">Gisfi</a> (ou Groupement d’intérêt scientifique sur les friches industrielles) implique des chercheurs de différentes disciplines sur les questions liées à l’observation de ces écosystèmes particuliers et aux procédés de dépollution innovants.</p>
<p>Certains nouveaux procédés sont déjà opérationnels, comme ceux basés sur la nanoremédiation : il s’agit d’utiliser des nanoparticules – c’est-à-dire des particules ultrafines – de diamètre 100 000 fois inférieur à celui d’un cheveu, pour les injecter dans un sol ou une nappe souterraine. Grâce à leur petite taille et leur très grande réactivité, elles vont pouvoir dégrader ou immobiliser les polluants.</p>
<p>De nombreux nanomatériaux ont été étudiés à cette fin. À l’heure actuelle, les nanoparticules de fer sont les plus utilisées. Elles permettent de décontaminer des eaux et des sols chargés en composés chlorés, qui figurent parmi les polluants les plus répandus. Elles sont aussi efficaces pour le chrome, en réduisant l’une de ses formes particulièrement toxiques.</p>
<p>Ces particules agissent par voie chimique, en contribuant à la déchloration des molécules, et par voie biologique. Le fer réagit non seulement avec le polluant, mais aussi avec l’eau du sol ou de la nappe, ce qui produit un environnement pauvre en dioxygène (O<sub>2</sub>) et riche en dihydrogène (H<sub>2</sub>). Le déficit en dioxygène autorise l’action de familles de micro-organismes dits anaérobie (fonctionnant en l’absence de dioxygène), qui contribuent à « enlever » un par un les atomes de chlore portés par le polluant. Dans d’autres cas, les particules de fer ne dégradent pas les polluants, mais les fixent sur leur surface, et donc les immobilisent.</p>
<p>Elles peuvent être injectées dans les nappes et mélangées à des sols, jusqu’à des profondeurs d’une douzaine de mètres, en utilisant des engins permettant l’injection de ces nanoparticules en suspension dans l’eau et le malaxage avec la terre. Ce procédé permet dans certains cas de venir à bout de la quasi-totalité de la pollution.</p>
<p><div data-react-class="Tweet" data-react-props="{"tweetId":"871827991466319873"}"></div></p>
<h2>Des doutes sur la toxicité des nanoparticules</h2>
<p>Bien que cette technologie émergente semble au premier abord constituer un progrès évident en matière de remédiation des sites contaminés, en raison de l’efficacité liée à l’emploi de particules ultrafines (très réactives), son utilisation inquiète en raison de la possible toxicité des nanoparticules pour certains organismes et dans certains contextes.</p>
<p>Les risques potentiels qu’elle présente pour la santé et pour les écosystèmes ne sont pas encore complètement élucidés. Les nanoparticules, lorsqu’elles restent bien séparées les unes des autres, sont suffisamment petites pour risquer de traverser la barrière cutanée et <a href="http://www.inrs.fr/risques/nanomateriaux/ce-qu-il-faut-retenir.html">pénétrer dans certains organes</a>.</p>
<p>De nombreuses études cherchent actuellement à préciser les risques, d’autant plus que les nanoparticules sont présentes dans de nombreux produits de la vie quotidienne, notamment alimentaires ou cosmétiques. Dans le cadre de la dépollution, il importe surtout de mettre en place les mesures de protection nécessaires, comme pour l’usage de tout produit chimique.</p>
<p>De nombreux enjeux socio-économiques sont également reliés à l’utilisation de nanomatériaux pour la remédiation des sites contaminés : ces nouvelles techniques permettent aux entreprises de la dépollution d’élargir leur offre et génèrent de nouvelles activités. Afin de prévenir tout impact négatif de cette méthode, il est indispensable de poursuivre des évaluations appropriées, incluant des tests de démonstration à l’échelle pilote d’un écosystème reconstitué.</p>
<figure class="align-right zoomable">
<a href="https://images.theconversation.com/files/256606/original/file-20190131-108351-1d4nizx.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=1000&fit=clip"><img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/256606/original/file-20190131-108351-1d4nizx.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=237&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/256606/original/file-20190131-108351-1d4nizx.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=384&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/256606/original/file-20190131-108351-1d4nizx.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=384&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/256606/original/file-20190131-108351-1d4nizx.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=384&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/256606/original/file-20190131-108351-1d4nizx.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=483&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/256606/original/file-20190131-108351-1d4nizx.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=483&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/256606/original/file-20190131-108351-1d4nizx.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=483&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px"></a>
<figcaption>
<span class="caption">Traitement d’un sol contaminé aux solvants chlorés par injection de nanoparticules de fer zérovalent.</span>
<span class="attribution"><span class="source">Soléo Services</span></span>
</figcaption>
</figure>
<h2>Des barrières à lever, mais un potentiel considérable</h2>
<p>Dans ce contexte, le Gisfi, la <a href="https://www.grandest.fr">région Grand Est</a> et quatre partenaires européens (Finlande, Grèce, Hongrie et Italie) espèrent promouvoir ces procédés de remédiation innovants, en particulier la nanoremédiation, comme un levier potentiel pour répondre aux problèmes environnementaux et économiques de la gestion des sites contaminés.</p>
<p>L’utilisation du procédé étant freinée par un manque de connaissances et retour d’expérience, un projet <a href="http://www.interregeurope.eu/tania/">baptisé Tania</a> a été lancé par le consortium. Il réunit les établissements institutionnels locaux (les régions), les acteurs de la recherche et de l’innovation des domaines de l’environnement et de la remédiation afin de répondre aux questions qui subsistent en la matière.</p>
<p>Si les nanomatériaux sont d’ores et déjà utilisés pour la dépollution de sols et des nappes, il demeure encore des connaissances à acquérir et des développements technologiques à proposer (pour mieux les injecter notamment). Il reste également des barrières à franchir <a href="https://www.ecologique-solidaire.gouv.fr/sites-et-sols-pollues">d’ordre réglementaire</a> et concernant l’acceptabilité de ces techniques par les entreprises, les clients, les élus et le public.</p><img src="https://counter.theconversation.com/content/109475/count.gif" alt="The Conversation" width="1" height="1" />
<p class="fine-print"><em><span>Dans le cadre de ses recherches au sein du Gisfi et le projet Tania, Noële Enjelvin a reçu des financements de l’Union européenne. </span></em></p><p class="fine-print"><em><span>Jean-Louis Morel a reçu pour ses recherches sur les procédés de remédiation des sites et sols pollués dans le cadre du laboratoire « Sols et environnement » et le Gisfi, des financements d’organismes publics (ANR, Ademe, ex-région Lorraine, Europe) et privés (ArcelorMittal). </span></em></p><p class="fine-print"><em><span>Marie-Odile Simonnot a reçu pour ses recherches sur les procédés de remédiation des sites et sols pollués des financements d’organismes publics (ANR, Ademe, ex-région Lorraine, Europe) et privés (Soléo-Services, ICF Environnement). </span></em></p>Les méthodes de dépollution des sols utilisées aujourd’hui demeurent très coûteuses. De nouvelles techniques prometteuses basées sur les nanoparticules sont en cours de développement.Noële Enjelvin, Directrice du Gisfi, Université de LorraineJean-Louis Morel, Professeur de biologie pour l’environnement, laboratoire sols et environnement, Université de Lorraine, INRA, Université de LorraineMarie-Odile Simonnot, Professeure en génie des procédés, Université de LorraineLicensed as Creative Commons – attribution, no derivatives.tag:theconversation.com,2011:article/1084812018-12-17T20:55:27Z2018-12-17T20:55:27ZNanoparticules dans les médicaments : comment assurer le contrôle qualité<figure><img src="https://images.theconversation.com/files/250958/original/file-20181217-181905-vbdr39.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=496&fit=clip" /><figcaption><span class="caption">Illustration nanoparticules d'or</span> <span class="attribution"><span class="source">iran daily</span>, <a class="license" href="http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">CC BY</a></span></figcaption></figure><p>La dimension « nano », celle du milliardième de mètre, a investi l’industrie et nos vies quotidiennes. Les nanoparticules, objets qu’il faut imaginer comme un assemblage d’atomes, sont de plus en plus utilisées en électronique, en agroalimentaire, en cosmétique et aussi dans le domaine pharmaceutique pour la fabrication de médicaments.</p>
<p>Une norme, ISO TS 27687, rédigée par l’organisation internationale de normalisation, définit ce qu’est une particule « nano » : entre 1 et 100 nanomètres. Pour donner une idée, la différence de taille entre un homme et une nanoparticule correspond à la différence entre la planète Terre et une orange. Il est aussi important de souligner que cette échelle de taille correspond également à celle de la plupart des virus : le virus de la grippe est par exemple assimilable à une sphère d’environ 100 nm.</p>
<figure class="align-center ">
<img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/250294/original/file-20181212-110240-1hdz7j.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/250294/original/file-20181212-110240-1hdz7j.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=327&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/250294/original/file-20181212-110240-1hdz7j.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=327&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/250294/original/file-20181212-110240-1hdz7j.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=327&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/250294/original/file-20181212-110240-1hdz7j.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=411&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/250294/original/file-20181212-110240-1hdz7j.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=411&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/250294/original/file-20181212-110240-1hdz7j.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=411&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px">
<figcaption>
<span class="caption">Illustration de la dimension nanométrique.</span>
<span class="attribution"><span class="source">Auteur</span>, <span class="license">Author provided</span></span>
</figcaption>
</figure>
<h2>« Super-pouvoirs »</h2>
<p>Actuellement, la discussion porte sur la balance à faire entre les potentialités que peuvent offrir de tels objets et le principe de précaution qu’il serait utile d’appliquer pour les utiliser. En quoi sont-ils problématiques ? Leurs « super-pouvoirs », en relation avec leurs caractères physico-chimiques particuliers liés à leur taille, peuvent inquiéter. La science en sait-elle assez sur les nanoparticules pour garantir leur innocuité ?</p>
<p>Le cas se pose notamment pour les médicaments. Dans le domaine pharmaceutique extrêmement contrôlé, les produits commercialisés passent par un processus réglementaire relativement long qui permet de sécuriser leur usage et de prouver leur intérêt par rapport à ce qui existe déjà sur le marché. Pour chaque matière première pharmaceutique (on les appelle des ingrédients), il existe une monographie spécifique. Celle-ci établit sa définition exacte, c’est-à-dire son identification sans équivoque, évalue sa qualité comprenant pureté et limitation des impuretés.</p>
<p>À l’échelle nanométrique, les propriétés développées par la matière sont complètement différentes, et ouvrent de nouvelles perspectives, notamment dans le domaine pharmaceutique. Les nanoparticules y sont utilisées :</p>
<ul>
<li><p>Soit comme excipient, par exemple le dioxyde de titane utilisé pour enrober des comprimés ;</p></li>
<li><p>Soit comme principe actif, par exemple des nanoparticules à base de fer injectées dans l’organisme dans le domaine de l’imagerie pour faciliter le diagnostic en augmentant le contraste de l’image obtenue ;</p></li>
<li><p>Soit comme un transporteur de molécule active, par exemple une molécule anti-cancéreuse fixée sur la particule et véhiculée dans l’organisme. Nos travaux de recherche ont montré dans ce sens qu’une seule nanoparticule pouvait porter jusqu’à 7 500 molécules ayant une activité thérapeutique.</p></li>
</ul>
<p>Dans les deux derniers cas, l’intérêt de l’utilisation des nanoparticules repose sur leurs propriétés remarquables. Par exemple, ces nano-objets ont ainsi montré une augmentation de l’efficacité par rapport à la thérapeutique existante, d’autres, une diminution de l’apparition d’effets secondaires par rapport à la molécule usuelle pour une efficacité au moins identique.</p>
<p>Mais l’utilisation des nanoparticules comme potentiels nouveaux outils thérapeutiques, en lien avec leur impact mal connu sur le corps humain, rend nécessaire un contrôle strict de ces dernières. Au même titre que des médicaments « classiques », tout nano-objet devrait subir un contrôle strict avant son utilisation. Or, à ce jour, il n’existe pas de monographie spécifique pour les nanoparticules.</p>
<p>Les études les utilisant dans un cadre pharmaceutique se concentrent sur quatre grands paramètres structurels :</p>
<ul>
<li><p>La forme et/ou la taille de l’objet, qui se fait la plupart du temps grâce à de puissants microscopes électroniques capables d’atteindre une résolution suffisante.</p></li>
<li><p>La formation d’agglomérats dans l’échantillon directement liée au point précédent.</p></li>
<li><p>La charge de surface (l’objet est-il chargé positivement ou négativement) qui peut être évaluée lorsque la nanoparticule est soumise à un courant électrique.</p></li>
<li><p>La composition chimique de la nanoparticule en elle-même. Être sûr de l’absence d’éléments contaminants qui peuvent venir modifier ses propriétés.</p></li>
</ul>
<h2>Normes de qualité</h2>
<p>Ces étapes sont nécessaires mais encore très insuffisantes pour qualifier les nanoparticules utilisées en santé de « matières premières pharmaceutiques ».</p>
<p>La grande diversité des nano-objets utilisés en recherche et disponibles sur le marché rend difficile la définition d’une norme internationale.</p>
<figure class="align-left ">
<img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/250295/original/file-20181212-110246-squdqx.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=237&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/250295/original/file-20181212-110246-squdqx.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=556&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/250295/original/file-20181212-110246-squdqx.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=556&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/250295/original/file-20181212-110246-squdqx.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=556&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/250295/original/file-20181212-110246-squdqx.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=699&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/250295/original/file-20181212-110246-squdqx.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=699&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/250295/original/file-20181212-110246-squdqx.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=699&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px">
<figcaption>
<span class="caption">Photographie en microscopie électronique de nanoparticule d’or de 5 nm.</span>
<span class="attribution"><span class="source">Auteur</span>, <span class="license">Author provided</span></span>
</figcaption>
</figure>
<p>Cependant, grâce à des méthodes spécifiques développées au laboratoire, nous avons défini des normes de qualité selon des critères proches de ceux imposés par la réglementation pharmaceutique internationale. Ces méthodes permettent, en complément des paramètres classiques cités précédemment, de déterminer précisément la pureté ainsi que les impuretés présentes dans les lots de nanoparticules couramment utilisées.</p>
<p>Des études de lots commerciaux actuellement présentés comme « purs » (trois fournisseurs différents) montrent des écarts significatifs vis-à-vis des données accompagnant les échantillons ainsi qu’une stabilité bien inférieure à celle annoncée (un mois au lieu d’un an). Devant l’essor de l’utilisation des nanoparticules à visée pharmaceutique, il nous a paru urgent et nécessaire de sensibiliser la communauté scientifique quant à l’importance de disposer de nano-objets de qualité parfaitement définie et répondant à des normes internationales qu’il reste encore à définir.</p><img src="https://counter.theconversation.com/content/108481/count.gif" alt="The Conversation" width="1" height="1" />
<p class="fine-print"><em><span>Igor Clarot a reçu des financements de Région lorraine. </span></em></p><p class="fine-print"><em><span>Ariane Boudier a reçu des financements de La Région Lorraine. </span></em></p><p class="fine-print"><em><span>Arnaud Pallotta a reçu des financements de la Région Lorraine. </span></em></p>Les étonnantes propriétés de la matière à l’échelle nanométrique ouvrent des voies pour les thérapies et les médicaments. Mais les nanoparticules ne sont pas encore certifiées.Igor Clarot, Professeur en bioanalyse et métrologie du médicament, Université de LorraineAriane Boudier, Maître de Conférences, Université de LorraineArnaud Pallotta, Maitre de conférence - Faculté de pharmacie, Université de LorraineLicensed as Creative Commons – attribution, no derivatives.tag:theconversation.com,2011:article/1018322018-08-22T20:24:52Z2018-08-22T20:24:52ZLutter contre le cancer avec le ciblage moléculaire<figure><img src="https://images.theconversation.com/files/232642/original/file-20180820-30608-1b45tj7.jpg?ixlib=rb-1.1.0&rect=4%2C8%2C2944%2C2006&q=45&auto=format&w=496&fit=clip" /><figcaption><span class="caption">Comment réaliser une frappe chirurgicale pour lutter contre un cancer. </span> <span class="attribution"><span class="source">Rémi Malingrëy</span>, <span class="license">Author provided</span></span></figcaption></figure><p><em>Dans le cadre de l’année de la chimie de l’école à l’université, l’Université de Lorraine propose une série d’articles autour de cette « science de la transformation ». Sur le site de l’École nationale supérieure des industries chimiques (<a href="http://ensic.univ-lorraine.fr/">ENSIC</a>) de Nancy, des chercheurs du Laboratoire réactions et génie des procédés (<a href="http://lrgp-nancy.cnrs.fr/">LRGP</a>) et du Laboratoire de chimie physique macromoléculaire (<a href="http://lcpm.univ-lorraine.fr/">LCPM</a>) signent une première série de textes qui placent la chimie au cœur de l’innovation.</em></p>
<hr>
<p>La lutte contre le cancer est un problème de santé publique. Afin de détecter et détruire sélectivement ces cellules cancéreuses, les recherches s’intensifient pour trouver des thérapies plus ciblées ou utilisant des molécules plus spécifiques des cellules cancéreuses. C’est ce que l’on dénomme le <em>ciblage</em>.</p>
<h2>Comment cibler ?</h2>
<p>Le ciblage peut être défini comme une sorte de GPS amenant le médicament spécifiquement dans les cellules cancéreuses. Les molécules de ciblage permettent de viser la zone tumorale par deux voies qui sont nommés <em>ciblage passif</em> et <em>ciblage actif</em>.</p>
<figure class="align-center zoomable">
<a href="https://images.theconversation.com/files/232840/original/file-20180821-149481-19o4348.JPG?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=1000&fit=clip"><img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/232840/original/file-20180821-149481-19o4348.JPG?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/232840/original/file-20180821-149481-19o4348.JPG?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=151&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/232840/original/file-20180821-149481-19o4348.JPG?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=151&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/232840/original/file-20180821-149481-19o4348.JPG?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=151&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/232840/original/file-20180821-149481-19o4348.JPG?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=190&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/232840/original/file-20180821-149481-19o4348.JPG?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=190&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/232840/original/file-20180821-149481-19o4348.JPG?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=190&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px"></a>
<figcaption>
<span class="caption">Deux types de ciblage des cellules cancéreuses.</span>
<span class="attribution"><span class="source">Samir Acherar</span>, <span class="license">Author provided</span></span>
</figcaption>
</figure>
<p>Le ciblage passif utilise des nanoparticules (assemblages d’atomes ayant une taille nanométrique, 1 nanomètre est 1 000 millions de fois plus petit qu’un mètre) comme GPS. À l’inverse des cellules saines, la jonction entre les cellules cancéreuses n’est pas optimale et fait apparaître des porosités permettant une pénétration et une accumulation plus importante des nanoparticules dans la zone tumorale.</p>
<p>La voie active fait apparaître deux modes de ciblage (direct et indirect). Les cellules cancéreuses pour proliférer ont besoin de nutriments circulant dans les vaisseaux sanguins et développent pour se nourrir des néo-vaisseaux permettant à la tumeur de se relier à la circulation sanguine. Le ciblage actif indirect ou direct cible des récepteurs (protéines situées sur les néo-vaisseaux ou sur la tumeur, capable de fixer des molécules de ciblage) sur-exprimés sur les néo-vaisseaux (indirect) ou sur la tumeur (direct) (Figure 2).</p>
<figure class="align-center zoomable">
<a href="https://images.theconversation.com/files/232844/original/file-20180821-149481-1prsgxi.JPG?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=1000&fit=clip"><img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/232844/original/file-20180821-149481-1prsgxi.JPG?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/232844/original/file-20180821-149481-1prsgxi.JPG?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=138&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/232844/original/file-20180821-149481-1prsgxi.JPG?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=138&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/232844/original/file-20180821-149481-1prsgxi.JPG?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=138&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/232844/original/file-20180821-149481-1prsgxi.JPG?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=174&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/232844/original/file-20180821-149481-1prsgxi.JPG?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=174&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/232844/original/file-20180821-149481-1prsgxi.JPG?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=174&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px"></a>
<figcaption>
<span class="caption">Ciblage actif des cellules cancéreuses.</span>
<span class="attribution"><span class="source">Samir Acherar</span>, <span class="license">Author provided</span></span>
</figcaption>
</figure>
<h2>Cibler pour diagnostiquer</h2>
<p>L’imagerie médicale est l’un des principaux outils de diagnostic des cancers qui permet de visualiser les tumeurs et les éventuelles métastases. Différentes techniques existent plus ou moins précises : les principales sont l’échographie, qui utilise des ultra-sons, la radiographie et le scanner qui utilisent des rayons X, l’IRM basée sur l’action d’un champ magnétique, l’endoscopie qui se sert d’un tube optique muni d’un système d’éclairage, couplé à une caméra miniaturisée. Des techniques d’imagerie plus spécifiques utilisant des traceurs tels que la <a href="http://www.centreleonberard.fr/portals/0/documents/parcours_de_soins/examens/sor-tep.pdf">tomographie par emission de positon</a> (TEP) et l’imagerie de fluorescence permettent de faire de l’imagerie moléculaire.</p>
<p>La détection par fluorescence utilise la lumière émise par certaines molécules, appelées fluorophores lorsqu’elles sont excitées par de la lumière de longueur d’onde appropriée. Aujourd’hui, il existe en France <a href="https://www.lactualitechimique.org/La-therapie-photodynamique-etat-de-l-art-et-perspectives">quatre molécules</a> utilisées en clinique la fluorescéine sodique, le vert d’indocyanine, la protoporphyrine IX et le bleu de méthylène.</p>
<p>Pour améliorer l’efficacité du diagnostic, les recherches se tournent vers la mise au point de marqueurs fluorescents spécifiques qui vont en particulier cibler des récepteurs sur-exprimés par les cellules cancéreuses ou les néo-vaisseaux qui les entourent. Par exemple, une <a href="https://www.nature.com/articles/nm.2472">équipe de recherche néerlandaise</a> a montré dès 2011 que l’utilisation de la fluorescéine couplée à l’acide folique permettait une détection fine des métastases du cancer de l’ovaire dans le péritoine.</p>
<p>La recherche de nouveaux radiotraceurs (entités associant une molécule de ciblage et un isotope radioactif dont les rayonnements émis sont détectables par caméra TEP) pour une utilisation en imagerie TEP dans les services de médecine nucléaire est en plein essor. Les examens TEP donnent accès aux données de biodistribution (distribution biologique) du radiotraceur dans l’organisme.</p>
<p>Pour la visualisation de tumeurs cérébrales les examens TEP sont limités du fait de la fixation physiologique du cortex cérébral, gênant la visualisation des métastases cérébrales. La recherche de radiotraceurs spécifiques est primordiale, et les peptides sont des agents de ciblage de choix. <a href="https://twitter.com/Lorraine_LUE/status/1016950791314296833">Un projet collaboratif innovant soutenu par LUE</a>) (Lorraine Université d’Excellence) porte sur le développement de radiotraceurs spécifiques ciblant des récepteurs sur-exprimés dans les métastases cérébrales, tel que neuropiline-1 (NRP-1).</p>
<p><div data-react-class="Tweet" data-react-props="{"tweetId":"1016950791314296833"}"></div></p>
<p>L’association de l’imagerie TEP et de l’imagerie de fluorescence est une combinaison particulièrement appropriée. Les vecteurs biologiques radiomarqués et fluorescents peuvent être détectés à des concentrations extrêmement faibles et ainsi fournir des informations complémentaires. Une analyse non invasive du corps entier par TEP permet l’<a href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4958516/">accès à la distribution du radiotraceur dans le corps</a>.</p>
<h2>Cibler pour traiter</h2>
<p>Les techniques traditionnelles de traitement du cancer comme la chimiothérapie et radiothérapie ne sont pas sélectives des tissus cancéreux et détruisent aussi les tissus sains. De nouvelles avancées permettent d’améliorer le ciblage appelé thérapies ciblées.</p>
<p>Ainsi, la <a href="http://gestion.reseau-gte.org/_images/mediatheque/articles/pdf/GTE_Ren_Ten/Mediatheque/Patients%20Soignants%202017/2_radiotherapie%20interne%20vectorisee.pdf">radiothérapie interne vectorisé</a> via des agents de ciblage moléculaire utilise des isotopes radioactifs. Les traceurs développés dans le cadre du programme LUE pour le ciblage du récepteur NRP-1 pourront également être utilisés avec un <a href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4306729/">isotope permettant de traiter</a>.</p>
<p>La <a href="https://www.revmed.ch/RMS/2014/RMS-N-424/Nouvelle-lumiere-sur-la-therapie-photodynamique-cutanee">thérapie photodynamique</a> (PDT) en fait partie. Outre les applications cliniques, les recherches se tournent vers l’adressage des photosensibilisateurs (PSs). Un PS est une molécule qui, sous irradiation lumineuse, à la faculté de transférer son énergie d’excitation électronique à une autre molécule.</p>
<p>Nous développons des stratégies de ciblage vasculaire pour traiter des tumeurs primitives cérébrales de type <a href="https://www.passeportsante.net/fr/Maux/Problemes/Fiche.aspx?doc=glioblastome_pm">glioblastome</a>. Par imagerie IRM sur des souris, <a href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1549963415000131?via%3Dihub">nous avons démontré</a> la pertinence d’un ciblage du récepteur NRP-1 par combinaison d’un PS, d’une molécule de ciblage de type peptidique et de nanoparticules. Cette stratégie a permis la visualisation de la partie périphérique infiltrante (néo-vaisseaux) de tumeurs cérébrales de haut-grade (tumeurs cérébrales à évolution rapide associées à un faible taux de survie).</p>
<p>Nous travaillons également sur le traitement des métastases du cancer de l’ovaire. <a href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0968089605001422?via%3Dihub">Nous avons été les premiers</a>, dans le monde, à avoir couplé l’acide folique à un PS dans le but de faire de la PDT ciblant le récepteur à l’acide folique sur-exprimé sur les métastases.</p>
<p>Finalement dans nos projets en cours et futurs, nous développons de nouvelles stratégies en PDT visant à obtenir entre autres soit (1) des plates-formes théranostiques sélectives permettant d’associer un agent de diagnostic (imagerie IRM ou TEP), un agent thérapeutique (PS pour un traitement PDT) et une molécule de ciblage (peptides, acide folique) afin d’associer diagnostic et traitement PDT ciblé ou soit (2) des PSs pouvant être irradiés sous rayons X afin de traiter des tumeurs localisées plus profondément dans les tissus.</p><img src="https://counter.theconversation.com/content/101832/count.gif" alt="The Conversation" width="1" height="1" />
<p class="fine-print"><em><span>Samir Acherar a reçu des financements de l'Université de Lorraine et de la Région Grand-Est. Il est membre du Groupe Français des Peptides et des Protéines (GFPP) et de l'European Peptide Society (EPS). </span></em></p><p class="fine-print"><em><span>Charlotte Collet et Céline Frochot ne travaillent pas, ne conseillent pas, ne possèdent pas de parts, ne reçoivent pas de fonds d'une organisation qui pourrait tirer profit de cet article, et n'ont déclaré aucune autre affiliation que leur poste universitaire.</span></em></p>Pour soigner un cancer, l’idéal est de ne s’attaquer qu’aux cellules tumorales et non aux saines. C’est le but de la technique de ciblage moléculaire.Samir Acherar, Maitre de conférences Laboratoire de Chimie Physique Macromoléculaire (LCPM), Université de LorraineCéline Frochot, Directrice de recherche CNRS Laboratoire Réactions et Génie des Procédés, Université de LorraineCharlotte Collet, Research assistant, Université de LorraineLicensed as Creative Commons – attribution, no derivatives.tag:theconversation.com,2011:article/981682018-06-12T21:44:49Z2018-06-12T21:44:49ZMa thèse en BD : « Les bébéparticules »<figure><img src="https://images.theconversation.com/files/222826/original/file-20180612-112618-174esd7.JPG?ixlib=rb-1.1.0&rect=2%2C5%2C1729%2C844&q=45&auto=format&w=496&fit=clip" /><figcaption><span class="caption">La thèse de Zahra Manel Doumandji en BD.</span> <span class="attribution"><span class="source">Peb&Fox/Université de Lorraine</span>, <span class="license">Author provided</span></span></figcaption></figure><p><em>À l’occasion du concours « Ma thèse en 180 secondes 2018 », l’Université de Lorraine propose une adaptation en bande dessinée des travaux de recherche de ses 11 doctorants finalistes. Commandé au duo de dessinateurs <a href="https://www.facebook.com/pebfox/">Peb&Fox</a>, ce recueil porte un regard teinté d’humour sur une sélection de recherches qui reflètent la diversité des travaux réalisés par les laboratoires lorrains. Les vidéos des prestations des finalistes <a href="https://videos.univ-lorraine.fr/index.php?act=view&id=6010">sont disponibles en ligne</a>). Rendez-vous le 13 juin à Toulouse pour la finale nationale !</em></p>
<hr>
<p>Zahra Manel Doumandji est doctorante à l’<a href="http://ijl.univ-lorraine.fr">IJL</a> (Institut Jean Lamour (Université de Lorraine, CNRS). Son sujet de recherche s’intitule « Identification de marqueurs d’exposition et d’effet aux nanoparticules sur modèle in vitro murin ».</p>
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<h2>« Les bébéparticules »</h2>
<figure class="align-center ">
<img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/222825/original/file-20180612-112623-1i3dpc5.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/222825/original/file-20180612-112623-1i3dpc5.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=2927&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/222825/original/file-20180612-112623-1i3dpc5.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=2927&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/222825/original/file-20180612-112623-1i3dpc5.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=2927&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/222825/original/file-20180612-112623-1i3dpc5.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=3678&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/222825/original/file-20180612-112623-1i3dpc5.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=3678&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/222825/original/file-20180612-112623-1i3dpc5.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=3678&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px">
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<span class="caption">La thèse de Zahra Manel Doumandji en BD.</span>
<span class="attribution"><span class="source">Peb&Fox/Université de Lorraine</span>, <span class="license">Author provided</span></span>
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</figure><img src="https://counter.theconversation.com/content/98168/count.gif" alt="The Conversation" width="1" height="1" />
<p class="fine-print"><em><span>Zahra Manel Doumandji ne travaille pas, ne conseille pas, ne possède pas de parts, ne reçoit pas de fonds d'une organisation qui pourrait tirer profit de cet article, et n'a déclaré aucune autre affiliation que son organisme de recherche.</span></em></p>Imaginez une meute d’enfants enragés laissés seuls dans une maison… c’est à peu près l’effet que peuvent produire les nanoparticules sur nos cellules.Zahra Manel Doumandji, Doctorante , Université de LorraineLicensed as Creative Commons – attribution, no derivatives.tag:theconversation.com,2011:article/977302018-06-04T21:35:00Z2018-06-04T21:35:00ZMa thèse en BD : Ketchup, nanoparticules et modifications génétiques<figure><img src="https://images.theconversation.com/files/221562/original/file-20180604-175438-1yxlhdh.JPG?ixlib=rb-1.1.0&rect=3%2C1%2C1233%2C602&q=45&auto=format&w=496&fit=clip" /><figcaption><span class="caption">La thèse de Anaïs Kirsch en BD.</span> <span class="attribution"><span class="source">Peb&Fox/Université de Lorraine</span>, <span class="license">Author provided</span></span></figcaption></figure><p><em>À l’occasion du concours « Ma thèse en 180 secondes 2018 », l’Université de Lorraine propose une adaptation en bande-dessinée des travaux de recherche de ses 11 doctorants finalistes. Commandé au duo de dessinateurs <a href="https://www.facebook.com/pebfox/">Peb&Fox</a>, ce recueil porte un regard teinté d’humour sur une sélection de recherches qui reflètent la diversité des travaux réalisés par les laboratoires lorrains. Les vidéos des prestations des finalistes <a href="https://videos.univ-lorraine.fr/index.php?act=view&id=6010">sont disponibles en ligne</a>). Rendez-vous le 13 juin à Toulouse pour la finale nationale !</em></p>
<hr>
<p>Anaïs Kirsch est doctorante au <a href="http://www.cran.univ-lorraine.fr/">CRAN</a> (Centre de Recherche en Automatique de Nancy, (Université de Lorraine, CNRS). Son sujet de recherche s’intitule « Mécanismes moléculaires de la transformation cellulaire induite par une nanoparticule de silice dans les cellules Bhas 42 ».</p>
<h2>Un grain de sable dans nos cellules</h2>
<figure class="align-center ">
<img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/221536/original/file-20180604-175400-g7qvkf.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/221536/original/file-20180604-175400-g7qvkf.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=2927&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/221536/original/file-20180604-175400-g7qvkf.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=2927&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/221536/original/file-20180604-175400-g7qvkf.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=2927&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/221536/original/file-20180604-175400-g7qvkf.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=3678&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/221536/original/file-20180604-175400-g7qvkf.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=3678&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/221536/original/file-20180604-175400-g7qvkf.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=3678&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px">
<figcaption>
<span class="caption">La thèse de Anaïs Kirsch en BD.</span>
<span class="attribution"><span class="source">Peb&Fox/Université de Lorraine</span>, <span class="license">Author provided</span></span>
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</figure><img src="https://counter.theconversation.com/content/97730/count.gif" alt="The Conversation" width="1" height="1" />
<p class="fine-print"><em><span>Anaïs Kirsch réalise sa thèse en collaboration avec l'Institut national de recherche et de sécurité (INRS). </span></em></p>Vous prendrez bien un peu de nanoparticules avec vos frites ? Le ketchup contient des molécules de E551, peut être plus dangereux qu'on pouvait le penser…Anaïs Kirsch, Doctorante Biologie, Signaux et Systèmes en Cancérologie et Neurosciences, Université de LorraineLicensed as Creative Commons – attribution, no derivatives.tag:theconversation.com,2011:article/772182018-02-22T19:56:20Z2018-02-22T19:56:20ZLa vie au nanoscope<figure><img src="https://images.theconversation.com/files/207551/original/file-20180222-152360-1uz6s23.jpg?ixlib=rb-1.1.0&rect=0%2C84%2C1194%2C652&q=45&auto=format&w=496&fit=clip" /><figcaption><span class="caption">La nanoscopie de fluorescence brisant la limite de diffraction. Image comparative du cytosquelette cellulaire (réseau de filaments d'actine) obtenue au centre avec un nanoscope et à la périphérie en microscopie optique classique. </span> <span class="attribution"><span class="source">N. Bourg/CNRS/Univ. Paris Sud</span>, <span class="license">Author provided</span></span></figcaption></figure><p>Pour comprendre les processus pathologiques qui nous rendent malades, il faut pouvoir observer le très, très petit : être capable de distinguer l’architecture des cellules à l’échelle moléculaire permet de comprendre leur fonctionnement. La difficulté majeure : lorsque l’on observe des cellules de quelques microns (millionième de mètre) sous un microscope optique, nous n’arrivons pas à voir les molécules qui sont à l’intérieur car elles sont de taille nanométrique, un milliardième de mètre. Et nous n’avons pas accès à cette échelle.</p>
<p>Pourquoi ne peut on pas simplement faire comme dans les séries TV « scientifiques » américaines et zoomer à volonté les images jusqu’à voir les molécules ? Les propriétés de la lumière visible font que lorsque l’on tente d’observer une molécule nanométrique qui émet de la lumière, celle-ci produit une tâche sur la caméra de l’ordre du micromètre. Cette tâche résulte de la propagation de la lumière elle-même et ne peut donc être réduite. Zoomer revient alors à agrandir les taches et non à distinguer des détails plus fins. Pour les objets ayant une forte densité de molécules émettrices, ce qui est le cas des cellules, il est même impossible de distinguer les taches individuelles : celles-ci se superposent sur la caméra pour former l’image de l’objet.</p>
<p>Un phénomène analogue se produit lorsque l’on observe de loin une affiche de publicité ou un tableau pointilliste, les petits points du tramage ne peuvent être distingués. Chaque point produit sur la rétine une tache, les taches se chevauchent pour produire l’impression visuelle recherchée de l’ensemble du tableau. C’est pour cette raison qu’un microscope ne pourra jamais devenir un nanoscope… Du moins c’est ce que l’on croyait jusqu’à il y a environ 10 ans. Pour y parvenir, il aura fallu deux découvertes révolutionnaires qui ont chacune été récompensées par deux prix Nobels.</p>
<h2>Lumière moléculaire</h2>
<p>Tout d’abord, pour détecter les molécules biologiques comme les protéines, il faut qu’elles émettent de la lumière ce qui n’est pas le cas habituellement. Une idée simple est de leur attacher une petite molécule qui émette de la lumière. Certaines molécules dites fluorescentes possèdent justement cette propriété très particulière d’émettre une lumière de couleur différente de celle avec lesquelles elles sont éclairées. La fluorescence est particulièrement intéressante car en utilisant un filtre coloré on peut totalement masquer la lumière d’illumination et ne voir que la lumière de fluorescence sur un fond complètement noir. Aujourd’hui avec des caméras très sensibles, il est ainsi possible de voir une seule molécule en train de fluorescer.</p>
<figure class="align-center ">
<img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/204417/original/file-20180201-123862-297poy.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/204417/original/file-20180201-123862-297poy.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=600&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/204417/original/file-20180201-123862-297poy.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=600&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/204417/original/file-20180201-123862-297poy.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=600&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/204417/original/file-20180201-123862-297poy.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=754&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/204417/original/file-20180201-123862-297poy.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=754&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/204417/original/file-20180201-123862-297poy.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=754&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px">
<figcaption>
<span class="caption">Photo d’une méduse fluorescente <em>Aequorea victoria</em> (prise par Kevin Raskoff) et tubes contenant une palette multicolore des protéines fluorescentes (provenant du Laboratoire du Prix Nobel R.Y. Tsien).</span>
</figcaption>
</figure>
<p>Mais comment être sûr que cette « lumière moléculaire » est bien attachée à la molécule que l’on cherche à suivre dans la cellule ? Ce n’est pas simple et la découverte qui a permis de résoudre ce casse-tête a été récompensée par un <a href="http://www.ipubli.inserm.fr/bitstream/handle/10608/6325/MS_2008_11_987.html?sequence=4">prix Nobel en 2008</a>. Certaines méduses sont naturellement fluorescentes. Quand on les éclaire dans le bleu, elles émettent du vert. Elles fabriquent en fait une petite molécule qui est fluorescente. Il s’agit d’une petite protéine que l’on a surnommé protéine fluorescente verte. Aujourd’hui il est possible de modifier génétiquement tous les êtres vivants très facilement et d’insérer les gènes qui codent pour cette molécule. Ainsi, lorsque l’on veut comprendre le fonctionnement d’une cellule et suivre une protéine particulière synthétisée par cette cellule pour en comprendre le rôle, on modifie génétiquement la cellule pour introduire les gènes de cette petite protéine fluorescente avec ceux de la protéine à suivre. Lorsque la cellule va fabriquer cette dernière, elle lui accrochera automatiquement la protéine fluorescente qui servira alors d’émetteur de lumière et que l’on pourra suivre.</p>
<p>Il est donc possible d’accrocher une petite lampe moléculaire pour suivre spécifiquement, dans une cellule, les molécules que l’on veut, mais il faut encore pouvoir distinguer chaque point plutôt que des taches entremêlées… Si l’on pouvait « allumer » un seul point du tableau, ou quelques points suffisamment espacés, alors il serait possible de bien distinguer chaque tache séparément comme dans un ciel étoilé. Dans ce cas, bien que chaque tache soit étendue, de taille micrométrique, il serait possible de pointer précisément la position de leur centre, et donc la position de la molécule à l’origine de cette lumière. La capacité d’allumer et d’éteindre de façon contrôlée les molécules fluorescentes permet cette localisation nanométrique. C’est ce concept révolutionnaire qui a été récompensé par un autre <a href="https://www.youtube.com/watch?v=CYSVd2qTfAk">prix Nobel, en 2014</a>. Ainsi, les petites molécules fluorescentes sont activées successivement, leur centre est localisé individuellement pour reconstituer toute l’image à l’échelle nanométrique.</p>
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<iframe width="440" height="260" src="https://www.youtube.com/embed/bA8l_sGBtqc?wmode=transparent&start=0" frameborder="0" allowfullscreen=""></iframe>
<figcaption><span class="caption">Formation d’une image de nanoscopie du cytosquelette cellulaire. À gauche : taches émises par des molécules fluorescentes activées successivement à partir desquelles sont localisées les positions des molécules avec une précision nanométrique. À droite : Reconstruction de l’image nanoscopique obtenue par l’accumulation des différentes positions des molécules fluorescentes. Crédits : Nicolas Bourg, ISMO, Orsay, France.</span></figcaption>
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<h2>Nanoscope</h2>
<p>Le microscope devient alors un nanoscope. Dans les cellules, l’architecture de la vie peut se dévoiler. On observe comment le <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Cytosquelette">cytosquelette</a> des cellules constitué d’un enchevêtrement de nanofilament aide les cellules à se multiplier, comment les médicaments pénètrent dans les bactéries pour les détruire, comment les cellules immunitaires ont développé des pieds nanométriques pour se mouvoir, comment les neurones élaborent des échafaudages pour construire leurs axones… L’ensemble de ces tableaux permet de mieux comprendre les mécanismes du vivant.</p>
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<img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/204415/original/file-20180201-123859-7i7x9f.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/204415/original/file-20180201-123859-7i7x9f.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=195&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/204415/original/file-20180201-123859-7i7x9f.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=195&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/204415/original/file-20180201-123859-7i7x9f.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=195&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/204415/original/file-20180201-123859-7i7x9f.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=245&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/204415/original/file-20180201-123859-7i7x9f.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=245&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/204415/original/file-20180201-123859-7i7x9f.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=245&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px">
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<span class="caption">Image de fluorescence d’un réseau de microtubules, élément du cytosquelette cellulaire : image de microscopie standard (gauche), image nanoscopique 2D (milieu) et image nanoscopique 3D, l’élévation étant représentée par un code couleur.</span>
<span class="attribution"><span class="source">N. Bourg/CNRS/Univ. Paris Sud</span></span>
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<p>On pourrait penser que ces prouesses restent à ce jour confinées à la recherche fondamentale dans des laboratoires de biologie. Il n’en est rien, la nanoscopie a déjà trouvé des applications pouvant permettre de nouveaux diagnostics médicaux et en particulier des diagnostics individualisés au niveau du patient. L’Université de Wurtzbourg en Allemagne vient ainsi de lancer un <a href="https://www.biozentrum.uni-wuerzburg.de/super-resolution/home/center-for-personalized-molecular-immunotherapy/">centre d’immunothérapie personnalisée</a> où l’observation à l’échelle nanoscopique des récepteurs des cellules cancéreuses permet d’évaluer le traitement le plus adéquat, augmentant ainsi l’efficacité et réduisant les effets indésirables. La nanoscopie pourrait bien devenir la clef du diagnostic médical adapté à chaque patient.</p>
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<img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/202296/original/file-20180117-53314-hzk3rx.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=237&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/202296/original/file-20180117-53314-hzk3rx.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=121&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/202296/original/file-20180117-53314-hzk3rx.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=121&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/202296/original/file-20180117-53314-hzk3rx.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=121&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/202296/original/file-20180117-53314-hzk3rx.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=152&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/202296/original/file-20180117-53314-hzk3rx.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=152&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/202296/original/file-20180117-53314-hzk3rx.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=152&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px">
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<p><em>Créé en 2007, Axa Research Fund soutient plus de 500 projets à travers le monde portés par des chercheurs de 51 nationalités. Pour en savoir plus sur le travail d’Emmanuel Fort, rendez-vous sur le site du <a href="https://www.axa-research.org/fr/projets/emmanuel-fort">Axa Research Fund</a>.</em></p><img src="https://counter.theconversation.com/content/77218/count.gif" alt="The Conversation" width="1" height="1" />
<p class="fine-print"><em><span>Emmanuel Fort est membre fondateur de la start up Abbelight. Il a reçu des financements de la Région Ile de France, de l'Agence Nationale pour la Recherche, de l'ESPCI et du Fonds Axa pour la Recherche.</span></em></p><p class="fine-print"><em><span>Sandrine Lévêque-Fort est membre fondateur de la startup Abbelight. Elle a reçu des financements de la Région Ile de France, de l'Agence Nationale pour la Recherche et du CNRS. Elle est directrice adjointe du GDR CNRS ImaBio qui anime la communauté de la microscopie pour la biologie.</span></em></p>Pour traquer les maladies jusqu’au cœur des cellules, il faut pouvoir y discerner les mouvements des molécules. Un incroyable outil, le nanoscope, fruit des recherches de deux Nobels, le permet.Emmanuel Fort, Professeur de ESPCI Paris, Chaire AXA imagerie biomédicale, membre de l'Institut Langevin, spécialiste de l'interaction onde-matière, ESPCI Paris Sandrine Leveque-Fort, Chercheuse CNRS en physique, Université Paris-SaclayLicensed as Creative Commons – attribution, no derivatives.tag:theconversation.com,2011:article/865792017-11-02T20:51:19Z2017-11-02T20:51:19ZL’or sous la loupe des scientifiques : une aventure nanométrique<figure><img src="https://images.theconversation.com/files/192627/original/file-20171031-18686-1h3tqf1.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=496&fit=clip" /><figcaption><span class="caption">Solutions de couleurs différentes contenant des nanoparticules d'or.</span> <span class="attribution"><span class="source">Aleksandar Kondinski/Wikipedia</span>, <a class="license" href="http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/">CC BY-SA</a></span></figcaption></figure><figure class="align-left ">
<img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/190355/original/file-20171016-21959-51ycka.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=237&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/190355/original/file-20171016-21959-51ycka.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=600&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/190355/original/file-20171016-21959-51ycka.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=600&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/190355/original/file-20171016-21959-51ycka.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=600&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/190355/original/file-20171016-21959-51ycka.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=754&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/190355/original/file-20171016-21959-51ycka.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=754&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/190355/original/file-20171016-21959-51ycka.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=754&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px">
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<p><em>Les auteurs de cet article seront présents au <a href="http://leforum.cnrs.fr/">Forum du CNRS 2017</a> dont The Conversation France est partenaire.</em></p>
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<p>Depuis toujours l’or n’a cessé de fasciner l’homme : sa couleur jaune dorée, sa rareté ou encore son caractère inaltérable lui ont donné à nos yeux une valeur inégalée. Mais depuis quelques années, il est aussi sous la loupe des scientifiques qui explorent ses propriétés nanométriques.</p>
<p>En effet, les petits grains d’or sous forme de nanoparticules, de taille allant typiquement de 1 à 100 <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Nanom%C3%A8tre">nanomètres</a> (nm), possèdent des propriétés qui diffèrent considérablement du comportement de l’or massif. Ainsi, l’or nanométrique change de couleur et de comportement et acquiert des propriétés physiques et chimiques inattendues.</p>
<p>Les apparences colorées de l’or ont intéressé les scientifiques, et avant eux les alchimistes du Moyen-Âge. Cependant c’est à <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Michael_Faraday">Michael Faraday</a> que l’on doit d’avoir établi en 1857 le lien entre la taille des particules et la couleur de l’or colloïdal. Par la suite, l’or a été quelque peu négligé par les scientifiques avant de refaire parler de lui dans les années 1980 quand on lui découvrit des propriétés catalytiques.</p>
<p>Aujourd’hui, l’engouement pour les nanoparticules d’or est favorisé par les progrès faits dans notre compréhension de ces matériaux, de leur synthèse et propriétés physiques ainsi que leur potentiel applicatif en catalyse, en détection chimique et biologique, dans le traitement du cancer, en tant que marqueurs pour la microscopie électronique à transmission (TEM) ou à effet Tunnel (STM) ainsi que dans divers domaines de la photonique et de l’électronique.</p>
<h2>Nano-optique</h2>
<p>L’interaction très particulière de la lumière avec les nanoparticules d’or leur confère une apparence colorée bien différente de la couleur d’un lingot d’or pur. Les nanoparticules d’or sphériques de 20 nm de diamètre sont rouge-rubis car elles piègent les longueurs d’onde vertes (on perçoit donc la couleur complémentaire du rouge). Si au lieu de nanosphères, on fabrique des nano-bâtonnets de taille semblable, leur couleur prend une teinte bleutée ou violette. C’est une conséquence d’un effet de confinement de l’onde électromagnétique dans ces nano-objets métalliques.</p>
<p>Ce domaine de la nano-optique est passionnant car il permet de « sculpter » les ondes lumineuses sur des distances bien plus petites que la longueur d’onde de la lumière, ce qui semblait une gageure il y a quelques années. Les chercheurs ont appris à jouer avec les formes de nano-objets pour contrôler ainsi les ondes électromagnétiques à des échelles sub-longueur d’onde : ce sont des sphères, des triangles, des nano-étoiles, des nano-oursins et chacune de ces formes a une couleur différente. Tout ce domaine nouveau s’appelle la <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Plasmon">plasmonique</a> et il trouve des ramifications non seulement en optique, mais aussi en réactivité chimique et surtout dans le domaine médical.</p>
<h2>Nano-réservoirs d’or à électron</h2>
<p>Les nanoparticules intéressent aussi le domaine de l’électronique, qui d’ailleurs est le premier débouché industriel pour les producteurs d’or. Les technologies de la microélectronique ont développé l’art de contrôler les courants électriques pour transmettre des signaux binaires et donc de l’information. C’est le cœur du fonctionnement de nos ordinateurs et nos smartphones. La clé des évolutions futures résident dans notre capacité à miniaturiser toutes ces fonctions de traitement de l’information.</p>
<p>Dans cette course technologique, les nanoparticules apparaissent comme des conducteurs ultimes en termes de taille. Et plus passionnant encore, les nano-courants électriques qu’ils véhiculent adoptent de nouveaux comportements. Ce sont des comportements quantiques où les particules sont des « nano-réservoirs » à électrons, si petits qu’ils permettent de contrôler un courant électrique, électron par électron. Ainsi, il peut être envisagé une électronique avec les plus faibles courants imaginables, comme une miniaturisation ultime.</p>
<h2>Catalyseurs de réactions chimiques</h2>
<p>D’une manière générale, la réactivité des nanoparticules vis-à-vis de réactions chimiques provient de leur très grande surface utile par rapport à leur volume. En effet, la conséquence la plus significative de la diminution de la taille des particules est l’augmentation du rapport surface/volume. Cette hausse de la fraction des atomes en surface (voir la figure ci-dessous) s’accompagne par des changements structuraux significatifs qui affectent directement la réactivité.</p>
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<img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/192876/original/file-20171101-19850-1hp5r5t.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/192876/original/file-20171101-19850-1hp5r5t.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=209&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/192876/original/file-20171101-19850-1hp5r5t.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=209&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/192876/original/file-20171101-19850-1hp5r5t.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=209&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/192876/original/file-20171101-19850-1hp5r5t.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=263&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/192876/original/file-20171101-19850-1hp5r5t.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=263&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/192876/original/file-20171101-19850-1hp5r5t.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=263&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px">
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<span class="caption">Rapport taille-effet.</span>
<span class="attribution"><span class="source">Schéma fourni par les chercheurs</span>, <a class="license" href="http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">CC BY</a></span>
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<p>Par exemple, la distance entre les atomes d’or dans la nanoparticule peut diminuer jusqu’à 15 % par rapport à l’or massif. De même, plus les nanoparticules sont petites plus on y trouve des atomes « sous-coordinées » instables : Ce sont des atomes situés sur les sommets et les bords des nanoparticules et qui ont la particularité d’avoir perdu plusieurs atomes proches voisins (le nombre de proches voisins dans le volume étant de 12 atomes).</p>
<p>Les études théoriques indiquent que les atomes sous-coordinées sont le siège de la réactivité chimique accrue et sont donc les sites préférentiels pour l’<a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Adsorption">adsorption</a> des molécules réactives telles que le monoxyde de carbone (CO), le dihydrogène (H2), le dioxygène (O2), etc. À la différence d’autres métaux, la nature <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/M%C3%A9tal_noble">noble</a> de l’or empêche une forte adhésion de ces molécules sur la surface et leur permet d’interagir et se transformer. C’est le <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Liaison_chimique">caractère modéré de cette liaison</a> qui est à la base de la réactivité surprenante des catalyseurs à base d’or dans l’oxydation de CO (CO + ½O2= CO<sub>2</sub>) à basse température, entre 25 et 70 °C. Une réaction qu’aucun autre métal n’est capable de catalyser à de telles températures. Une raison de plus de penser que la ruée vers l’or est encore loin d’être terminée dans les laboratoires.</p><img src="https://counter.theconversation.com/content/86579/count.gif" alt="The Conversation" width="1" height="1" />
<p class="fine-print"><em><span>Hazar Guesmi est membre du bureau de direction du GDR "or-Nano" soutenu par le CNRS</span></em></p><p class="fine-print"><em><span>Olivier Pluchery dirige le GDR "Or-Nano" soutenu par le CNRS. </span></em></p>L’or fait briller les yeux des chercheurs, sous sa forme nanométrique qui permet des avancées en optique, en électronique, en chimie ou en médecine.Hazar Guesmi, Chercheuse en science des matériaux à l'Institut Charles Gerhardt, Centre national de la recherche scientifique (CNRS)Olivier Pluchery, Professeur de Physique, Institut des NanoSciences de Paris, Sorbonne UniversitéLicensed as Creative Commons – attribution, no derivatives.tag:theconversation.com,2011:article/863752017-11-01T22:54:09Z2017-11-01T22:54:09ZAprès les paradis fiscaux, les « paradis » des essais cliniques ?<figure><img src="https://images.theconversation.com/files/192705/original/file-20171031-18725-x4wntr.jpg?ixlib=rb-1.1.0&rect=12%2C464%2C4013%2C2275&q=45&auto=format&w=496&fit=clip" /><figcaption><span class="caption">Le phénomène de délocalisation des expérimentations de futurs médicaments dans les pays à plus bas coûts va croissant. </span> <span class="attribution"><a class="source" href="https://www.shutterstock.com/fr/image-photo/defocused-blur-donation-blood-room-blurred-745249921?src=iwkY1NFED19VU2t0grnE_Q-1-41">Shutterstock</a></span></figcaption></figure><p>Le cœur artificiel mis au point par <a href="https://www.carmatsa.com/fr/">Carmat</a> vient d’être implanté chez un patient au Kazakhstan. Selon le communiqué de l’entreprise française diffusé le 23 octobre, l’essai commencé en France s’est en effet poursuivi dans une <a href="https://www.lequotidiendumedecin.fr/actualites/breve/2017/10/24/carmat-annonce-une-premiere-implantation-de-son-coeur-artificiel-au-kazakhstan_851669">clinique de la capitale de l’ancienne république soviétique</a>, Astana.</p>
<p>Carmat a ensuite annoncé, le 30 octobre, avoir obtenu le feu vert pour implanter son dispositif à la place de l’organe déficient chez des patients dans une clinique de Prague, en République tchèque, et avoir fait des demandes similaires <a href="http://lexpansion.lexpress.fr/actualites/1/actualite-economique/coeur-artificiel-carmat-implante-son-etude-a-prague_1956210.html">« dans quatre autres pays »</a>, sans préciser lesquels.</p>
<p>Dans sa communication, Carmat n’a pas précisé les raisons pour lesquelles elle s’est tournée vers l’étranger, et vers le Kazakhstan en particulier. Interrogée <a href="http://www.latribune.fr/entreprises-finance/industrie/chimie-pharmacie/pourquoi-carmat-internationalise-ses-essais-cliniques-756154.html">par le quotidien économique La Tribune</a>, la société cotée en bourse reconnaît que les essais cliniques pourraient ainsi être « potentiellement » terminés plus vite en étant moins coûteux, tout en assurant que « ce n’est pas le but ». De son côté, le site médical <a href="https://www.pourquoidocteur.fr/Articles/Question-d-actu/23257-Kazakhstan-choix-surprenant-coeur-artificiel-Carmat">Pourquoi Docteur</a> indique : « Carmat n’a pas souhaité répondre à nos questions sur le choix spécifique du Kazakhstan ». Et la journaliste de partager ses réflexions : « Pourquoi ne pas faire ces essais en France ? Est-ce lié à une contrainte réglementaire trop forte ? »</p>
<p>Si les modalités d’expérimentation du cœur artificiel interrogent, c’est que, à l’échelle mondiale, une dynamique de délocalisation des essais cliniques vers des pays dits à moindre coût est actuellement à l’œuvre. Initié depuis plusieurs années maintenant, ce mouvement concerne particulièrement la Chine, l’Inde, la Russie et les pays de l’ex-Union soviétique. J’analyse ce phénomène et ses implications dans un chapitre de mon livre <a href="http://www.editionsliber.com/catalogue.php?p=812"><em>La nanosanté, la médecine à l’heure des nanotechnologies</em></a> qui vient d’être publié aux Éditions Liber.</p>
<h2>Un essai clinique commencé aux États-Unis, poursuivi en Russie et en Ukraine</h2>
<p>Désormais, un même essai clinique se déroule bien souvent dans plusieurs zones géographiques. Le cas du Crlx101, une nouvelle approche pour combattre le cancer mise au point par la compagnie américaine de nanopharmaceutique Cerulean, en témoigne. L’étude de phase 1 a été réalisée aux États-Unis, et l’étude de phase 2, en Russie et en Ukraine, comme indiqué <a href="https://clinicaltrials.gov/">sur le site du gouvernement américain consacré aux essais cliniques</a>. Il n’est plus rare de voir une phase d’essai réalisée dans plus de cinq pays à la fois, sur différents continents.</p>
<p>À date, c’est encore dans les pays occidentaux que l’on mène le plus d’essais cliniques. Selon un <a href="http://web.mit.edu/biology/sinskey/www/Thiers08.pdf">article publié dans la revue <em>Nature</em></a> portant sur l’année 2007, les pays qui en effectuaient alors le plus étaient les États-Unis, suivis – de loin – par l’Allemagne, la France et le Canada. Cependant, comme le montrait le même article, le nombre des sites <em>offshore</em> suivait une courbe exponentielle. La Chine et la Russie étaient les pays qui connaissaient le développement le plus fort, suivis de l’Argentine, de la République tchèque, de la Hongrie et du Mexique.</p>
<p>En raison de la souplesse de sa législation sur les cellules souches, la Chine est particulièrement engagée dans des essais en médecine régénératrice. C’est également le cas de plusieurs autres pays comme l’Inde, Taïwan ou la Pologne.</p>
<h2>Souvent le seul moyen d’avoir accès à des soins</h2>
<p>Outre l’importante population et la diversité ethnique de ces pays, qui permettent une généralisation plus grande des résultats cliniques, d’autres facteurs d’ordre sociologique expliquent ce mouvement de délocalisation. Dans ces pays, les essais cliniques sont souvent le seul moyen d’avoir accès à des soins de santé pour les couches sociales les plus pauvres. Les essais sont considérés comme faisant partie intégrante des soins de santé depuis que, dans les années 1990, les États ont massivement adopté des politiques réformatrices d’inspiration néolibérale et privatisé le système de santé, en réduisant considérablement l’accès.</p>
<p>C’est le cas de presque tous les pays de l’ex-Union soviétique, dont le mode de développement économique a suivi les modèles prescrits par l’OCDE et le FMI. La Pologne et l’Ukraine, par exemple, ont adopté des politiques avantageuses pour les entreprises biomédicales.</p>
<p>En Chine, la politique de type maoïste a été entièrement dissoute lors du démembrement du système de santé national à la suite des réformes de 1978. Les réformes qui visaient à ouvrir la Chine à l’économie de marché ont eu pour conséquence de réduire l’accès aux soins pour les populations les plus pauvres, issues surtout des campagnes. Les réformes ont aussi permis aux hôpitaux chinois de réaliser des profits en légalisant des actes non cliniques comme le test et le développement de nouveaux médicaments ou technologies biomédicaux. À cela s’ajoute la fin du régime de salaire standardisé pour les médecins hospitaliers, remplacé par une prime calculée selon la rentabilité du professionnel. Plus ses actes non cliniques sont lucratifs, plus son salaire sera élevé. Il s’en est ensuivi qu’un certain nombre de médecins chinois a délaissé une part des traitements traditionnels pour se consacrer à des projets privés, particulièrement des essais cliniques.</p>
<h2>Moins de risques d’interférences entre médicaments chez ces patients</h2>
<p>Un autre facteur expliquant l’attractivité de ces pays est la sous-médicalisation des patients qui y sont recrutés. N’ayant pas eu ou ayant peu d’accès à d’autres formes de traitements, ces sujets ne présentent pas de risques d’interférences entre médicaments lors des essais. Cela augmente les chances d’obtenir des résultats démontrant une efficacité positive du produit et de voir les autorités sanitaires américaines, canadiennes ou françaises en valider la mise sur le marché.</p>
<p>L’anthropologue américaine Adriana Petryna souligne, <a href="https://press.princeton.edu/titles/8916.html">dans son livre <em>When Experiments Travel</em></a> (en français <em>Quand les expérimentations voyagent</em>, non traduit), que les compagnies trouvent dans cette non-accessibilité initiale aux soins une justification « éthique » à leur activité dans ces pays. Or, un tel argument doit être fortement nuancé car si le traitement a un quelconque effet positif sur l’état du patient, celui-ci n’aura plus accès au produit qu’il a contribué à développer une fois les tests cliniques terminés. Même si le produit en question devient disponible dans son pays, le patient sera le plus souvent dans l’incapacité financière d’y accéder.</p>
<h2>Les 15 pays les plus attractifs pour un essai clinique</h2>
<p>Le cabinet de conseil en stratégie A.T. Kearney a créé à l’intention de ses clients du secteur de la santé un index de 15 pays permettant d’évaluer les plus attractifs pour la réalisation d’un essai clinique. Dans <a href="https://www.atkearney.com/health/article?/a/make-your-move-taking-clinical-trials-to-the-best-location">son analyse non datée</a>, consultée le 25 octobre, le cabinet affirme que les entreprises ont tout intérêt à délocaliser leurs activités cliniques dans les pays dits à faibles coûts – en Asie, Europe de l’Est et Amérique latine. D’une part, parce qu’elles peuvent économiser de 30 % à 65 % de l’investissement en phase de tests par rapport à des essais réalisés sur leur territoire et, d’autre part, parce qu’elles peuvent mener des tests de phase 3 en six ou sept mois de moins.</p>
<p>Parmi les facteurs d’attractivité pris en compte dans cet index, les conditions de régulation occupent une place centrale. Ici, il n’est pas simplement question de la protection de la propriété intellectuelle, mais également des mesures juridiques encadrant les essais. L’un des facteurs importants de l’attractivité d’un site <em>offshore</em> est sa permissivité à cet égard. Plusieurs chercheurs que j’ai interrogés pour mon livre ont confirmé ce point, sous couvert d’anonymat. Un bio-ingénieur canadien m’a ainsi affirmé que </p>
<p>« beaucoup de sociétés font déjà leurs essais en Chine car l’aspect normatif y est beaucoup plus souple. L’absence de réelle politique de déontologie de la recherche en Chine fait que c’est plus facile de faire de la recherche là-bas, et aussi à moindre coût ».</p>
<h2>« On y fait la recherche que d’autres ne veulent pas faire »</h2>
<p>Un certain nombre de pays apparaissent ainsi comme de véritables « paradis » de la recherche, pour reprendre l’expression d’un chercheur en génie biochimique : </p>
<blockquote>
<p>« Il y a beaucoup d’interdits qui n’existent pas dans certaines zones géographiques. On y fait la recherche que d’autres ne veulent pas faire. Comme avec les paradis fiscaux, il y a des “paradis” de la recherche où les gens peuvent faire à peu près ce qu’ils veulent. Il y a plusieurs pays comme ça. » </p>
</blockquote>
<p>Avec la Chine, l’Europe de l’Est est également une région où on peut contourner certaines normes. Une chercheuse canadienne évoque le cas d’un collègue qui réalise des tests en Pologne, où il est plus facile d’obtenir des cellules souches.</p>
<p>Les conditions de cette délocalisation comportent un risque important de faire des populations de ces pays des cobayes humains. L’anthropologue Adriana Petryna évoque dans son livre un cas ne respectant pas les règles éthiques. Il concernait des tests précliniques où l’injection de nanoparticules expérimentales aurait été réalisée sur plusieurs groupes recrutés dans le sud de l’Inde pour en tester la toxicité initiale, avant les essais de phase 1.</p>
<p>À ce sujet, les témoignages de deux chercheurs canadiens interrogés au cours de mon enquête s’avèrent particulièrement troublants. Un scientifique spécialisé dans la vectorisation nanoparticulaire a ainsi été contacté par des chercheurs de l’armée chinoise pour tester sa nouvelle méthode d’administration de vaccin utilisant un virus pour convoyer des nanoparticules. Il n’en était qu’à un stade très expérimental de ses recherches : </p>
<blockquote>
<p>« Ils étaient prêts à faire des essais cliniques immédiatement sur leurs soldats. Je ne sais pas si cela se serait vraiment fait, mais au téléphone on me disait qu’ils étaient prêts à tester les échantillons. Du point de vue éthique, c’est inacceptable. [Ici] c’est un laboratoire universitaire. J’ai des collègues qui travaillent sur d’autres pathogènes. Je ne peux pas garantir un niveau de qualité GMP [<em>good manufacturing practice</em>, une bonne pratique de fabrication concernant les médicaments à usage humain], c’est absolument impossible. On ne peut injecter à des humains des produits comme ceux-là. On fait des essais sur les souris dans notre laboratoire, mais pas sur l’humain. »</p>
</blockquote>
<h2>En Chine, « un fonctionnement beaucoup plus souple »</h2>
<p>Le directeur d’un important laboratoire québécois a connu une expérience similaire. Des chercheurs d’un hôpital chinois l’ont contacté à la suite de la publication d’un article pour lui proposer de tester sa technologie de délivrance de médicaments utilisant les nanotechnologies : </p>
<blockquote>
<p>« À l’époque, il y a plusieurs années, on n’était pas prêt à faire des tests <em>in vivo</em> sur les humains. On avait fait quelques expériences sur un porc. Je leur ai expliqué que la technologie n’était pas au point. Mais cela ne semblait pas poser problème. Ils étaient prêts à tester notre technologie sur des patients en phase terminale. Ça donne une idée du fonctionnement là-bas, c’est beaucoup plus souple. »</p>
</blockquote>
<p>Les différentes sources citées plus haut rendent compte d’une dynamique de délocalisation des essais cliniques très active à l’échelle mondiale. Ce phénomène pose, <em>a minima</em>, la question du respect des normes scientifiques, juridiques et éthiques des essais cliniques et des règles encadrant la recherche biomédicale.</p><img src="https://counter.theconversation.com/content/86375/count.gif" alt="The Conversation" width="1" height="1" />
<p class="fine-print"><em><span>Mathieu Noury a reçu un financement du Fonds de recherche du Québec - Société et Culture. </span></em></p>Alors que le cœur artificiel de Carmat a été implanté chez un patient au Kazakhstan, la réalisation d’essais cliniques à l’étranger suscite des interrogations. Analyse de ces délocalisations.Mathieu Noury, Sociologue, conseiller à la recherche, Université du Québec en Abitibi-Témiscamingue (UQAT)Licensed as Creative Commons – attribution, no derivatives.tag:theconversation.com,2011:article/835532017-10-09T19:19:37Z2017-10-09T19:19:37ZQuelles compétences pour les nouveaux médiateurs scientifiques ?<figure><img src="https://images.theconversation.com/files/189349/original/file-20171009-6979-13zhzd7.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=496&fit=clip" /><figcaption><span class="caption">Montrer, démontrer…</span> <span class="attribution"><a class="source" href="https://visualhunt.com/f2/photo/7402015974/c575e25d9b/">RDECOM via VisualHunt </a>, <a class="license" href="http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">CC BY</a></span></figcaption></figure><figure class="align-right ">
<img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/183036/original/file-20170822-1066-js7jb1.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=237&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/183036/original/file-20170822-1066-js7jb1.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=282&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/183036/original/file-20170822-1066-js7jb1.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=282&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/183036/original/file-20170822-1066-js7jb1.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=282&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/183036/original/file-20170822-1066-js7jb1.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=355&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/183036/original/file-20170822-1066-js7jb1.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=355&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/183036/original/file-20170822-1066-js7jb1.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=355&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px">
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<span class="caption"></span>
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<p><em>Cet article est publié dans le cadre de la Fête de la Science 2017 dont The Conversation France est partenaire. Retrouvez tous les débats et les événements de votre région sur le site <a href="https://www.fetedelascience.fr">Fetedelascience.fr</a>.</em></p>
<hr>
<p>La vulgarisation « à la papa » où l’expert déverse son savoir sur un public béat et ignorant a du plomb dans l’aile. Certes, à l’occasion de la <a href="https://www.fetedelascience.fr">fête de la science</a>, vous pourrez sans doute assister à une traditionnelle conférence de chercheur. À côté de ce modèle de communication <em>top down</em> se développent d’autres formats, d’autres postures, d’autres pratiques que les professionnels du milieu ont l’habitude de désigner sous le vocable <a href="http://www.les-ernest.fr/vulgarisation-communication-et-mediation-scientifique/">« médiation scientifique »</a> (MS). Visite guidée d’un écosystème en pleine mutation.</p>
<h2>Nouveaux outils, nouveaux lieux</h2>
<p>L’écosystème de MS est bien évidemment transfiguré par l’ère du numérique, la surabondance d’information et la circulation des connaissances beaucoup plus agile et hétérogène qu’autrefois. Les <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Universite_de_tous_les_savoirs">longues conférences</a> côtoient désormais des formats de communication courts (rendus célèbres par les <a href="https://www.ted.com/">TED</a>) qui doivent leur réussite au web. Le médiateur scientifique se trouve lui même immergé dans une multitude de réseaux numériques, dont ses publics font partie. Ses activités de médiation ne peuvent pas se passer du « bourdonnement » des <a href="http://www.cafe-sciences.org/">blogs de sciences</a> et les <a href="http://forums.futura-sciences.com">forums de discussion</a>, les plateformes d’agrégation et remix de contenus, ou encore des <a href="https://www.consoglobe.com/science-participative-applis-cg">applications de science participative pour smartphones</a>.</p>
<h2>Des changements de posture</h2>
<p>OGM, bisphénol-A, nucléaire, nanotech… l’irruption des <a href="http://controverses.mines-paristech.fr/presentation/pourquoi-etudier-les-controverses/">controverses sociotechniques</a> dans le périmètre de la médiation scientifique a imposé un changement de posture. Un médiateur scientifique doit comprendre aussi bien la science que sa perception par le public. Le médiateur scientifique qui anime un <a href="https://theconversation.com/les-jeux-de-discussion-comprendre-et-se-comprendre-67322">jeu de discussion</a> du type <a href="http://www.playdecide.eu">PlayDecide</a> sur une controverse sociotechnique se doit de respecter et comprendre les convictions de ses publics. L’objectif d’une session PlayDecide n’est pas de convaincre que la science est belle et bonne mais d’aider chaque participant à : (i) clarifier pourquoi il pense ce qu’il pense sur la controverse (ii) mieux comprendre pourquoi d’autres peuvent avoir des opinions différentes sur la même controverse.</p>
<p>Dans d’autres dispositifs, le rapport savant>profane, cher à la vulgarisation scientifique, peut même être complètement inversé. C’est le cas des <a href="http://ledome.info/index.php?page=page&id_manifestation=1820"><em>living lab</em></a>, où le public est convoqué pour ce qu’il sait, et c’est ce savoir qui intéresse les chercheurs.</p>
<h2>Un brouillage des frontières</h2>
<p>Ces changements de postures s’accompagnent d’un <a href="http://webtv.bpi.fr/fr/doc/12592/La+culture+scientifique+:+entre+production+et+partage+des+connaissances">brouillage des frontières</a> entre diffusion, pratique et création de connaissances.</p>
<p>Par exemple, les espaces de type <a href="https://theconversation.com/fab-lab-do-it-yourself-hackers-et-autres-open-source-76881"><em>fab lab</em></a> fleurissent dans les <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Centre_de_culture_scientifique,_technique_et_industrielle">centres de culture scientifique technique et industriels</a> (CCSTI). Diffusion et pratique de la culture scientifique sont indissociables dans ces lieux. Allez faire un tour à <a href="https://lacasemate.fr">La Casemate</a>, ou chez <a href="http://www.cap-sciences.net/au-programme/do-it-yourself">Cap Sciences</a> pour vous en convaincre.</p>
<p>D’autres dispositifs hybrident joyeusement diffusion et création des connaissances. En participant à un des multiples programmes de <a href="http://www.mnhn.fr/fr/participez/contribuez-sciences-participatives">sciences participatives</a> vous apprendrez des contenus scientifiques tout en faisant avancer la recherche. Dans le même esprit, <a href="https://dublin.sciencegallery.com/memory/">certaines expositions</a> dans des musées de sciences sont, en même temps, des lieux de partage et des lieux de création de connaissance grâce à des ateliers de collecte de données impliquant les visiteurs de l’exposition.</p>
<h2>Des nouveaux métiers</h2>
<p>À la périphérie de cet écosystème en pleine mutation apparaissent de nouveaux métiers reliés aux sciences et techniques et qui ont une composante « médiation ».</p>
<p>Pour ne donner que quelques exemples :</p>
<ul>
<li><p>les chercheurs mobilisent de plus en plus des outils et méthodes de recherche soulevant des enjeux éthiques et juridiques, tels que le big data, l’agrégation ou l’anonymisation des données. On assiste donc à une prolifération de <a href="https://www.youtube.com/watch?v=-hzuj_rpgrY"><em>ethics advisors</em></a> qui légitiment les projets de recherche et en expliquent les implications aux financeurs.</p></li>
<li><p>comme l’a <a href="http://www.liberation.fr/depeches/2017/09/26/ma-these-en-180-secondes-ou-comment-apprendre-a-communiquer_1598985">récemment souligné</a> Marie-Charlotte Morin, gagnante du premier concours <a href="http://mt180.fr">« Ma thèse en 180 secondes »</a> (qui se consacre désormais à la MS), la recherche de financements extérieurs occupe, pour le meilleur et pour le pire, une place croissante dans la vie des chercheurs ; naissent donc des <a href="https://www.whitehorne.nl/services/research-grant-applications/erc-research-grants">« consultants »</a> qui aident les chercheurs à être plus performants dans l’obtention de ces fonds (notamment le « Graal » d’une ERC <em>starting grant</em>), en les aidant à « raconter » leur projet de façon succincte et captivante devant un public de pairs.</p></li>
<li><p>enfin, notons la naissance de « responsables des relations science-société » au sein d’agences telles que l’<a href="https://www.andra.fr/pages/fr/menu1/l-andra/qui-sommes-nous-r/comite-ethique-et-societe-7450.html">ANDRA</a>, signe d’une meilleure prise en compte des enjeux sociétaux au sein de ces organisations à la fois « techniques » et de gouvernance.</p></li>
</ul>
<h2>Des formations adaptées</h2>
<p>L’écosystème change, les métiers qui y sont rattachés se reconfigurent et la formation des médiateurs scientifiques s’adapte.</p>
<p><a href="http://www.estim-mediation.fr">L'école de la médiation</a> se destine à la formation continue des médiateurs. Le <a href="https://cri-paris.org/du/mediation-scientifique-innovante/">diplôme universitaire Médiation scientifique innovante</a>, quant à lui, fournit à ses étudiants une boîte à outils adaptée aux dispositifs émergents de médiation.</p>
<p>De l’essor des formats courts, aux techniques et acteurs de la médiation sur le Web, des controverses sociotechniques à l’apprentissage de la médiation « face publique », en passant par les jeux de discussion, et les nouveaux dispositifs muséologiques. Rien de trop pour le développer les compétences des « nouveaux » médiateurs scientifiques.</p><img src="https://counter.theconversation.com/content/83553/count.gif" alt="The Conversation" width="1" height="1" />
<p class="fine-print"><em><span>Francesca Musiani coordonne l'unité d'enseignement 'Controverses socio-techniques' au sein du DU Médiation scientifique innovante. </span></em></p><p class="fine-print"><em><span>Jean-Marc Galan coordonne le diplôme universitaire Médiation scientifique innovante et l’offre de formation du think tank Traces.</span></em></p>À côté de la vulgarisation scientifique traditionnelle se développent d’autres pratiques sous le vocable médiation scientifique. Visite guidée d’un écosystème en pleine mutation.Francesca Musiani, Chargée de recherche, Institut des sciences de la communication du CNRS (ISCC), Centre national de la recherche scientifique (CNRS)Jean-Marc Galan, Chercheur au CNRS, ISCC, Centre national de la recherche scientifique (CNRS)Licensed as Creative Commons – attribution, no derivatives.tag:theconversation.com,2011:article/798762017-09-10T21:25:15Z2017-09-10T21:25:15ZCancer : des nanomédicaments pour cibler les tumeurs<figure><img src="https://images.theconversation.com/files/184244/original/file-20170831-2020-1p0dve5.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=496&fit=clip" /><figcaption><span class="caption">Délivrance de médicaments à l'aide de nanoparticules injectées dans la circulation sanguine du patient (illustration).</span> <span class="attribution"><a class="source" href="https://www.shutterstock.com/image-illustration/delivery-medicines-inside-polymer-nanoparticles-3d-668814349?src=uUPgYWqQ0aFQTxH6fl83Vw-1-24">Shutterstock</a></span></figcaption></figure><p>Les nanomédicaments et leur mode d’administration révolutionnaire, relevant de l’infiniment petit, <a href="http://www.lejdd.fr/societe/sciences/des-nanomedicaments-pour-soigner-les-cancer-3358973">font beaucoup parler d’eux</a>. Il ne s’agit plus, pour le patient, de recevoir le principe actif en avalant, par exemple, un comprimé. Cette fois, la molécule qui soigne est encapsulée dans une particule dont la taille est de l’ordre du milliardième de mètre, puis injectée au malade à l’aide d’une piqûre ou d’une perfusion.</p>
<p>Potentiellement, la nanomédecine pourrait concerner de nombreuses maladies. C’est cependant pour le cancer qu’elle est le plus avancée. Dans cette pathologie, 9 nanomédicaments sont déjà commercialisés à travers le monde, selon le recensement <a href="http://www.nature.com/nrc/journal/v17/n1/abs/nrc.2016.108.html?foxtrotcallback=true">publié en novembre 2016 dans la revue <em>Nature</em></a>. Des essais cliniques sont actuellement menés pour 15 autres produits, dont 5 ont atteint la phase III – c’est-à-dire qu’ils sont proches d’une mise sur le marché.</p>
<p>Ce type de traitement offre deux avantages majeurs dans la lutte contre le cancer. Plus ciblé, il lèse moins les tissus sains que les chimiothérapies et les rayonnements. Et pénétrant au cœur des cellules tumorales, le principe actif se montre plus efficace. Le problème qui reste à résoudre, aujourd’hui, est d’en acheminer la quantité maximum jusqu’aux cellules cancéreuses, c’est-à-dire d’en perdre le moins possible en route.</p>
<h2>Des traitements actuels toxiques pour les cellules saines</h2>
<p>Dans le cancer, le développement de nouveaux médicaments doit relever plusieurs défis de taille. En effet, les chimiothérapies et les rayonnements utilisés actuellement empêchent la prolifération des cellules cancéreuses mais induisent aussi une toxicité vis-à-vis des cellules saines. Pour cette raison, ces traitements doivent être dosés de manière raisonnable au détriment, parfois, de leur efficacité.</p>
<p>Par ailleurs, en cas de cancer avec métastases, plus de 90 % des patients voient leur traitement échouer à cause de l’apparition d’une <a href="http://www.mdpi.com/2072-6694/6/3/1769">résistance</a>. Autrement dit, le patrimoine génétique des cellules cancéreuses se modifie, leur permettant de s’opposer à l’action des anticancéreux.</p>
<p>La <a href="https://theconversation.com/fr/topics/nanosciences-27539">nanomédecine</a> doit permettre de surmonter bon nombre de ces obstacles. Elle consiste à transporter à l’intérieur du corps une molécule ayant des propriétés pharmacologiques grâce à une nanotechnologie (ou nanoparticule), c’est à dire des particules minuscules servant de véhicule. Elles sont constituées de matériaux inertes vis-à-vis de l’organisme. Ceux-ci sont généralement biodégradables. Dans ce cas, les produits issus de la dégradation sont excrétés par le corps humain – et <a href="https://www.letemps.ch/sciences/2017/04/06/nanoparticules-globalement-sures-dapres-experts">doivent être dénués de toxicité</a>.</p>
<h2>Des particules injectées dans le système sanguin</h2>
<p>Ces nanoparticules sont injectées dans le système sanguin du patient, via une perfusion par exemple. Les nanoparticules acheminent leur cargaison vers les cellules cancéreuses, ce qui évite la majorité des effets délétères que pourrait avoir le médicament sur les tissus sains. Par ailleurs, lorsqu’une substance active se présente sous la forme d’un nanomédicament, elle est encapsulée donc protégée contre la dégradation tout au long de son voyage dans l’organisme. Ces particules peuvent toutefois être reconnues comme étrangères par le système immunitaire, risquant alors d’être détruites dans des globules blancs appelés macrophages, notamment au niveau du foie.</p>
<p>Pour remédier à ce problème, les chercheurs procèdent à une simple modification de la surface des nanoparticules, ce qui permet de les rendre « furtives » vis-à-vis de nos défenses immunitaires. Celles-ci sont généralement qualifiées de <a href="http://www.lemonde.fr/festival/article/2014/06/11/savez-vous-ce-qu-est-un-nanomedicament_4436253_4415198.html">nanoparticules de deuxième génération</a>.</p>
<h2>Le passage à travers la paroi des vaisseaux sanguins facilité par leur petite taille</h2>
<p>Une fois les nanoparticules parvenues au voisinage de la tumeur, elles doivent encore franchir la paroi des vaisseaux sanguins servant à l’irriguer et à l’alimenter. Ces nouveaux vaisseaux sont heureusement plus perméables que les vaisseaux normaux. La toute petite dimension des particules leur permet de passer facilement, particulièrement lorsqu’elles circulent pendant longtemps dans le sang – augmentant ainsi leurs chances de rencontrer ces vaisseaux poreux.</p>
<p>Ainsi, la longévité de ces particules leur permet de s’accumuler au cœur même de la tumeur. Ces nanovéhicules pénètrent dans les cellules cancéreuses et y libèrent leur substance aux propriétés pharmacologiques.</p>
<p>En France, notre équipe de l’institut Galien relevant de l’université Paris-Sud (rattachée à Paris-Saclay) et du CNRS s’est intéressée à un cancer courant du foie, le carcinome hépatocellulaire résistant. Les chercheurs ont développé un nanomédicament contre cette pathologie, baptisé <a href="http://www.onxeo.com/fr/onxeo-announces-10th-positive-dsmb-recommendation-continue-livatag-relive-phase-iii-trial-hcc/">Livatag</a>. Il est actuellement en essai clinique de phase III. Ce médicament a récemment reçu de la FDA, l’autorité sanitaire des États-Unis, le statut « fast track », une procédure accélérée d’autorisation réservée aux traitements concernant une pathologie sévère ou mettant en jeu le pronostic vital des patients.</p>
<p>Les essais réalisés chez l’animal montrent que ce mode de délivrance spécifique du médicament réduit la toxicité et améliore l’efficacité pharmacologique. Un taux de survie de 88,9 % a été observé après 18 mois de traitement à base de nanomédicament, contre 54,5 % avec un traitement plus classique, <a href="https://www.onxeo.com/doxorubicine-transdrug-amelioration-significative-de-la-duree-de-survie-des-patients-atteints-dun-carcinome-hepatocellulaire-avance-dans-un-essai-clinique-de-phase-ii/">selon les résultats de l’essai</a>.</p>
<h2>Des têtes chercheuses pour guider les nanomédicaments vers les cellules cancéreuses</h2>
<p>Pour les chercheurs cependant, le Graal consiste à rendre le nanomédicament plus sélectif vis-à-vis des cellules cancéreuses pour le guider vers sa cible, tel un missile à tête chercheuse. Pour cela, comme l’ont montré les travaux de notre équipe, on peut ajouter à la surface des nanoparticules des molécules reconnaissant uniquement les cellules cancéreuses. Les chercheurs explorent cette piste de nanoparticules de troisième génération, avec comme objectif de <a href="https://www.futuremedicine.com/doi/full/10.2217/nnm-2016-5000">cibler des cellules souches cancéreuses</a> hautement résistantes à la chimiothérapie classique.</p>
<p>Une <a href="https://www.nature.com/articles/ncomms15678">autre approche</a>, développée là aussi par notre équipe, consiste à faire reconnaître les nanomédicaments par des molécules naturelles de l’organisme qui vont les conduire vers leur cible. <a href="http://www.lejdd.fr/societe/sciences/des-nanomedicaments-pour-soigner-les-cancer-3358973">Certaines nanoparticules lipidiques</a> permettent ce « co-voiturage ». Elles vont s’associer à des lipides du corps humain pour être guidées jusqu’aux cellules tumorales qui ont des récepteurs pour ces molécules.</p>
<p><a href="http://www.rfi.fr/emission/20161124-jusqu-iront-nano-medicaments-emission-partenariat-le-cnrs-le-musee-arts-metiers">Parmi les pistes de progrès</a>, les scientifiques tentent d’associer aux nanomédicaments des méthodes physiques permettant d’augmenter la vitesse et la quantité de médicament libérée au niveau de la tumeur. Ainsi, l’administration du médicament peut être déclenchée à distance <a href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0168365916308070">par l’émission d’ultrasons</a>.</p>
<h2>Chauffer la tumeur pour la détruire</h2>
<p>Les nanomédicaments sont aussi utilisés comme source de chaleur pour augmenter l’efficacité des traitements classiques de radiothérapie ou chimiothérapie. En effet, lorsque les cellules du corps sont exposées à des températures supérieures à la normale, des changements se produisent, les rendant plus sensibles aux effets des séances de rayons ou de l’administration d’une chimiothérapie.</p>
<p>En se basant sur ce concept, la société française Nanobiotix a conçu une nanoparticule baptisée <a href="http://www.nanobiotix.com/_fr/nanoxray/">NanoXray</a>, constituée d’<a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Oxyde_d%27hafnium(IV)">oxyde de hafnium</a>. Ce composé est capable d’émettre de nombreux électrons lorsqu’il reçoit des rayons X. Cela provoque un échauffement important et amplifie ainsi de façon importante l’efficacité de la radiothérapie sur une tumeur, réduisant la dose nécessaire de radiations.</p>
<p>C’est dans ce contexte porteur que le projet <a href="https://science.curie.fr/nanotherad-programme-idex-domaine-biologie-chimie-radiations-signalisation-cellulaire-cancer/">NanoTheRad</a>, regroupant l’Université Paris-Saclay, le CEA et l’Institut Curie, vient de commencer. Il consistera principalement à allier la radiothérapie avec des nanoparticules capables de rendre les tumeurs plus sensibles aux radiations, et d’évaluer dans un premier temps cette approche chez le petit animal. Ce programme, réunissant de nombreuses équipes y compris des médecins cliniciens, devrait déboucher sur des applications chez les patients d’ici quelques années.</p>
<hr>
<p><em>Cet article est publié en partenariat avec la <a href="https://www.universite-paris-saclay.fr/fr/ledition-de-luniversite-paris-saclay-4">revue L’Édition</a> de l’Université Paris-Saclay.</em></p><img src="https://counter.theconversation.com/content/79876/count.gif" alt="The Conversation" width="1" height="1" />
<p class="fine-print"><em><span>Elias Fattal a reçu des financements de ANR, ANSES, ARC, AFM, Fondation pour la Recherche en Santé Respiratoire, ERA-NET
Il est vice-président de l'association de Pharmacie Galénique Industrielle, membre de SF-Nano, Controlled Release Society.</span></em></p>La chimiothérapie et les rayonnements sont des traitements efficaces contre le cancer. Mais en les combinant avec des nanoparticules, il est possible de faire encore mieux.Elias Fattal, Professeur de pharmacie galénique, directeur de l'Institut Galien, Université Paris-SaclayLicensed as Creative Commons – attribution, no derivatives.tag:theconversation.com,2011:article/833372017-09-05T19:39:41Z2017-09-05T19:39:41ZBonbons, biscuits, médicaments : sachez éviter le dioxyde de titane<figure><img src="https://images.theconversation.com/files/184496/original/file-20170904-17971-1psfxk2.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=496&fit=clip" /><figcaption><span class="caption">Le dioxyde de titane est utilisé dans les sucreries, pour leur donner un aspect brillant, mais aussi dans les médicaments, pour rendre blancs les comprimés. </span> <span class="attribution"><a class="source" href="https://www.flickr.com/photos/destinysagent/1780291760/in/album-72157602743141416/">Steve Smith/Flickr</a></span></figcaption></figure><p>Les contrôles sur les aliments vont être renforcés pour vérifier s’ils contiennent l’additif E171 et ses nanoparticules de dioxyde de titane, dont les Français, pour la plupart, ignoraient tout avant l’été. Suite aux alertes lancées par des ONG, confirmées par les études <a href="http://www.60millions-mag.com/2017/08/24/des-nanoparticules-cachees-dans-nos-assiettes-11318">du magazine <em>60 millions de consommateurs</em></a>, le gouvernement a annoncé le 31 août davantage de tests <a href="http://www.francetvinfo.fr/sante/alimentation/nanoparticules-le-gouvernement-va-renforcer-les-controles-dans-les-aliments_2351039.html">sur la présence de ces nanoparticules.</a>. Ils se traduiront, en cas de résultat positif, par la mention « Nano » sur les étiquettes des produits. Un règlement européen impose en effet depuis 2013 la présence de cette information sur les emballages.</p>
<figure class="align-right zoomable">
<a href="https://images.theconversation.com/files/184539/original/file-20170904-31235-1fck1dr.JPG?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=1000&fit=clip"><img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/184539/original/file-20170904-31235-1fck1dr.JPG?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=237&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/184539/original/file-20170904-31235-1fck1dr.JPG?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=450&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/184539/original/file-20170904-31235-1fck1dr.JPG?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=450&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/184539/original/file-20170904-31235-1fck1dr.JPG?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=450&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/184539/original/file-20170904-31235-1fck1dr.JPG?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=566&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/184539/original/file-20170904-31235-1fck1dr.JPG?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=566&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/184539/original/file-20170904-31235-1fck1dr.JPG?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=566&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px"></a>
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<span class="caption">Dioxyde de titane broyé, vu au microscope.</span>
<span class="attribution"><a class="source" href="https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Dioxyde_de_titane_2.JPG">Epop/Wikimedia commons</a></span>
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<p>De quoi parle-t-on exactement ? Le dioxyde de titane, ou TiO<sub>2</sub>, est un sel naturel produit à partir de plusieurs minerais (anatase, ilménite, brookite et rutile), exploités dans différents pays comme le Brésil, la Chine, le Canada ou l’Australie. Obtenu après traitement chimique de ces minerais, il se présente sous la forme d’une poudre blanche très fine. On le retrouve dans de nombreux produits alimentaires comme les bonbons, les pâtisseries industrielles ou les plats cuisinés, où il est utilisé pour donner un aspect brillant. On le trouve aussi dans certains médicaments et dans des produits cosmétiques, où il a une fonction d’opacifiant blanc.</p>
<h2>Un additif classé « cancérigène possible »</h2>
<p>Quel est le problème ? Depuis plus de dix ans, le dioxyde de titane est suspecté par le Centre international de recherche sur le cancer (CIRC) d’être un <a href="http://www.lemonde.fr/sante/article/2017/01/20/alerte-sur-les-dangers-du-dioxyde-de-titane-un-additif-alimentaire-tres-courant_5066297_1651302.html#EjBgsj5Wxy0o5WU7.99">cancérigène possible pour l’homme</a>. Mais la chose n’étant pas absolument démontrée, il reste, à l’heure actuelle, autorisé.</p>
<p>Dans les aliments, le TiO2 peut être sous deux formes : micro ou nano particules, le plus souvent un mélange des deux. Une nanoparticule a une dimension comprise entre 1 et 100 nanomètres (milliardième de mètre) donc bien inférieure à celle d’une cellule humaine.</p>
<p>Sur le fond, le dioxyde de titane ne sert pas à grand-chose. Beaucoup d’industriels reconnaissent d’ailleurs que le TiO<sub>2</sub> ne présente aucun avantage tangible pour le consommateur. On peut donc se demander pourquoi l’on tarde autant à l’interdire. Son intérêt principal réside, en fait, dans son faible coût. Cela explique que sa production atteigne <a href="https://www.planetoscope.com/matieres-premieres/1321-consommation-mondiale-de-titane.html">plus de cinq millions de tonnes</a> par an à l’échelle mondiale.</p>
<h2>Identifier les aliments dans lesquels il est présent</h2>
<p>Que peuvent faire, alors, les consommateurs ? Dans l’attente d’une future réglementation, voire d’une interdiction, mieux vaut respecter le principe de précaution et s’abstenir de consommer du dioxyde de titane. Toute la question est de savoir… dans quels aliments il est présent. L’ONG Agir pour l’environnement a <a href="https://www.agirpourlenvironnement.org/DossierPresse_nanodioxydetitanebonbons_APE.pdf">enquêté à ce sujet</a> et l’a identifié dans des centaines de bonbons, parmi lesquels les chewing-gums Malabar ou les bonbons M&M’s, ainsi que dans 1 300 produits de consommation courante. La teneur significative en TiO<sub>2</sub> dans les aliments sucrés abondamment consommés par les enfants a été confirmée par l’enquête de <em>60 millions de consommateurs</em>.</p>
<p>Sa présence, <a href="https://www.quechoisir.org/dossier-de-presse-liste-des-additifs-alimentaires-n13659/">indiquée par le code</a> E171, peut se vérifier simplement en regardant l’étiquette du produit que l’on s’apprête à acheter.</p>
<p>Verra-t-on apparaître bientôt, en plus, une mention spécifique sur les emballages quand le dioxyde de titane est présent sous forme de nanoparticules ? Tout dépendra de <a href="https://www.ecologique-solidaire.gouv.fr/presence-dioxyde-titane-tio2-sous-forme-nanoparticules-dans-des-produits-alimentaires-gouvernement">la pression exercée par le gouvernement</a>.</p>
<h2>Du dioxyde de titane dans les peintures ou le dentifrice</h2>
<p>La présence du TiO<sub>2</sub> dans notre environnement ne se limite pas à l’agroalimentaire. Il est également employé comme support de pigment dans les peintures, le papier, les plastiques, les céramiques. On le retrouve dans de nombreux produits de cosmétologie, dont certains, comme le dentifrice, sont d’utilisation courante. Du fait de la capacité du dioxyde de titane à absorber les rayonnements ultraviolets, on en trouve également dans les produits solaires.</p>
<p>Au niveau pharmaceutique, enfin, la situation est encore plus préoccupante : le TiO<sub>2</sub> est présent dans plus de 4 000 médicaments actuellement commercialisés et abondamment prescrits. Le Doliprane, pour ne citer qu’un exemple, en fait partie. Dans les médicaments, comme dans la plupart des autres produits, le rôle du dioxyde de titane est essentiellement de rendre les produits plus blancs, donc moins inquiétants pour le patient. Une fonction esthétique, dont on pourrait se passer pour peu que les utilisateurs soit avertis du changement.</p>
<p>En attendant, on peut vérifier la présence du dioxyde de titane en lisant la notice du médicament. On le trouve effectivement dans beaucoup de pilules de couleur blanche. Mais il est évidemment aussi compliqué de se passer de bonbons que de changer de médicament !</p>
<h2>Des conséquences sur la santé à préciser</h2>
<p>Le dioxyde de titane peut être absorbé par voie digestive, en franchissant la paroi de l’intestin. Il peut aussi passer par voie cutanée ou respiratoire, ce qui doit alerter les personnels qui l’utilisent dans leur activité professionnelle. Brigitte Moreau, co-auteur de cet article, a d’ailleurs manipulé pendant plusieurs années de la poudre de dioxyde de titane dans un laboratoire pharmaceutique, sans en connaître les risques – heureusement de manière ponctuelle.</p>
<p>Les effets néfastes du dioxyde de titane sur la santé restent à préciser, dans la mesure où les nombreux essais de toxicité ont été réalisés sur des animaux. Les résultats sont souvent difficiles à transposer à l’homme.</p>
<p>Inhalé, le dioxyde de titane aurait un pouvoir inflammatoire et irritant aussi important que celui de la <a href="http://www.cancer-environnement.fr/400-Silice-et-risques-de-cancer.ce.aspx">silice</a> ou de l’amiante. De récents tests sur des rats et sur des cultures de cellules humaines ont mis en évidence une activité inflammatoire sur les poumons et le <a href="http://www.futura-sciences.com/sante/definitions/biologie-peritoine-6129/">péritoine</a>, entre autres, et donc un <a href="http://openyoureyes.over-blog.ch/-dioxyde-de-titane-une-bombe-%C3%A0-retardement">possible effet cancérogène</a>.</p>
<p>Sous forme de nanoparticules, le TiO<sub>2</sub> peut traverser les membranes cellulaires, et son fort pouvoir oxydant peut <a href="https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01320524/">endommager l’ADN des cellules</a> de façon irréversible. Du fait de leur taille nanométrique, ces particules peuvent, via la circulation sanguine, pénétrer dans des organes comme le foie ou le cerveau, alors que la plupart des substances toxiques sont habituellement arrêtées par les barrières physiologiques que constituent les <a href="http://www.vulgaris-medical.com/encyclopedie-medicale/epithelium">épithéliums</a>.</p>
<p>Ainsi, on se retrouve dans une situation qui ressemble fort à celle que l’on a vécue avec l’amiante. L’emploi de cette fibre n’a été interdit qu’en 1997, alors qu’on connaissait sa dangerosité depuis plus d’un siècle et qu’elle avait été classée comme cancérogène par le CIRC – bien tardivement – en 1973. Depuis ce scandale, le principe de précaution a gagné ses lettres de noblesse ; le problème posé par le dioxyde de titane est l’occasion, ou jamais, de l’appliquer.</p><img src="https://counter.theconversation.com/content/83337/count.gif" alt="The Conversation" width="1" height="1" />
<p class="fine-print"><em><span>Les auteurs ne travaillent pas, ne conseillent pas, ne possèdent pas de parts, ne reçoivent pas de fonds d'une organisation qui pourrait tirer profit de cet article, et n'ont déclaré aucune autre affiliation que leur organisme de recherche.</span></em></p>Beaucoup d’aliments contiennent du dioxyde de titane, une substance classée cancérigène possible. Une meilleure application de la réglementation doit permettre de repérer cet additif. Et de l’éviter.Gérard Tremblin, Professeur émérite de biologie végétale, Le Mans UniversitéBrigitte Veidl, assistant ingénieur biologie, Le Mans UniversitéLicensed as Creative Commons – attribution, no derivatives.tag:theconversation.com,2011:article/800522017-07-19T23:13:32Z2017-07-19T23:13:32ZDiagnostiquer un malade à son haleine sera bientôt possible<figure><img src="https://images.theconversation.com/files/177728/original/file-20170711-14415-etxsxp.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=496&fit=clip" /><figcaption><span class="caption">Un nez électronique s'est montré capable de reconnaître 17 maladies en analysant l'haleine des patients. </span> <span class="attribution"><a class="source" href="https://www.shutterstock.com/fr/image-photo/young-man-blows-off-his-hands-599520398?src=ZzuiiztZBcg8Qbh0mo_b-Q-4-98">Darkmediamotion/Shutterstock</a></span></figcaption></figure><figure class="align-right ">
<img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/183036/original/file-20170822-1066-js7jb1.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=237&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/183036/original/file-20170822-1066-js7jb1.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=282&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/183036/original/file-20170822-1066-js7jb1.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=282&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/183036/original/file-20170822-1066-js7jb1.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=282&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/183036/original/file-20170822-1066-js7jb1.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=355&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/183036/original/file-20170822-1066-js7jb1.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=355&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/183036/original/file-20170822-1066-js7jb1.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=355&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px">
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<p><em>Cet article est publié dans le cadre de la Fête de la Science 2017 dont The Conversation France est partenaire. Retrouvez tous les débats et les événements de votre région sur le site <a href="https://www.fetedelascience.fr">Fetedelascience.fr</a>.</em> </p>
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<p>L’idée de reconnaître des maladies <a href="https://theconversation.com/fr/topics/olfaction-28801">à l’odeur</a> n’est pas forcément prise au sérieux. Pourtant, les études convaincantes s’accumulent. Ces dernières années, la littérature scientifique a fourni des résultats forts prometteurs dans le diagnostic de maladies infectieuses, neurologiques, ou encore des cancers. Ces analyses sont réalisées à partir de prélèvements de patients comme leur haleine, leur sueur, leur urine, ou encore des cultures de cellules.</p>
<p>On utilise parfois <a href="http://www.20minutes.fr/sante/1971631-20161206-comment-animaux-aident-diagnostic-certaines-maladies-chez-humains">des animaux à l’odorat sensible</a> comme les <a href="https://www.youtube.com/watch?v=fAv2WR8UIJM">chiens</a> ou les rats. Mais le plus souvent, ce sont des capteurs électroniques qui servent à l’examen des molécules odorantes. Avec des résultats plutôt fiables, du moins en laboratoire.</p>
<p>Ces pratiques avaient jusqu’à maintenant suscité l’intérêt d’un cercle restreint de scientifiques et de médecins. Mais l’article publié en début d’année <a href="http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsnano.6b04930">par Morad Nakhleh, chercheur à Technion (Israel Institute of Technology) à Haïfa, et ses collègues</a>, pourrait bien accélérer les applications en médecine. Cette meta-analyse a permis de réunir les résultats d'expériences menées dans différents pays, utilisant toutes le nez électronique conçu par le Pr Hossam Haick, directeur du <a href="http://lnbd.technion.ac.il/">Laboratoire de dispositifs à base de nano-matériaux</a> (Laboratory for Nanomaterial-Based Devices) de Technion. </p>
<p>Pour la première fois, une collaboration internationale réunissait sur ce sujet 14 laboratoires dont, en France, l’unité Inserm Hypertension artérielle pulmonaire dirigée par le Pr Marc Humbert, de l’université Paris Sud. Le laboratoire du Technion a ainsi pu valider le principe d'un diagnostic olfactif de 17 pathologies majeures comme la maladie de Crohn ou le cancer des ovaires (voir la liste complète <a href="http://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/acsnano.6b04930">dans le tableau 1 de l’article</a>) par des « nez » électroniques.</p>
<h2>1 404 personnes ont « soufflé dans le ballon »</h2>
<figure class="align-left ">
<img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/177734/original/file-20170711-13192-4rlc40.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=237&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/177734/original/file-20170711-13192-4rlc40.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=365&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/177734/original/file-20170711-13192-4rlc40.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=365&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/177734/original/file-20170711-13192-4rlc40.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=365&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/177734/original/file-20170711-13192-4rlc40.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=458&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/177734/original/file-20170711-13192-4rlc40.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=458&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/177734/original/file-20170711-13192-4rlc40.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=458&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px">
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<span class="caption">L’éthylotest, utilisé pour la sécurité routière, mesure le taux d’éthanol dans l’air expiré.</span>
<span class="attribution"><a class="source" href="https://www.flickr.com/photos/komunews/8684229367/in/photolist-adXoR-4tcZis-4td52E-mBBmX5-4td44N-4td1Mm-4t91bX-4td1bW-4t8Z76-7nmDvX-4t8YRD-o69pKQ-4td595-5WfUfG-4td5qY-27Msyz-9xqeLM-4t92ev-5FNjYr-cg5Mkh-eeoWQx-cCeHaf-aeweDM-bsbrDe-5PT6DC-6ARhJy-4cqmyW-9CCZiH-3aifpR-bebEpa-bsaW3Z-8qkLee-9nrLu1-eeuF2G-d4ptBQ-5iptZz-2D1K93-r29f8z-4t8ZwT-5itKTL-dJF9Y-4AKiyq-oDPrSP-oWjDGT-oDQuxp-oDPxZZ-oWhNFq-oWhKWh-oDQiDw-zy16fP">Ashleigh Jackson/KOMU</a>, <a class="license" href="http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">CC BY</a></span>
</figcaption>
</figure>
<p>D’emblée, les chercheurs ont misé sur une vaste cohorte de sujets, répartie dans cinq pays. Neuf hôpitaux ont sollicité au total 591 personnes en bonne santé et 813 patients souffrant des 17 maladies, déjà identifiées chez eux. Le personnel soignant les a fait « souffler dans le ballon », un peu à la manière des contrôles pour l’alcool au volant. Leur haleine a été collectée dans des ballons en mylar, cette matière plastique résistante servant à fabriquer ceux à l’hélium pour les enfants.</p>
<p>Deux types de pathologies avaient été sélectionnées. D’une part, des maladies sans aucun rapport entre elles, par exemple la pré-éclampsie – une hypertension artérielle durant la grossesse – et la maladie de Parkinson. Ces maladies présentent a priori peu ou pas de marqueurs biologiques communs. D’autre part, des affections touchant les mêmes organes, par exemple le cancer colorectal (le côlon et le rectum) et la maladie de Crohn (l’ensemble du tube digestif). Celles-ci pourraient posséder des marqueurs pathologiques communs et donc être plus difficiles à discriminer pour les médecins – d’où l’intérêt de pouvoir les distinguer par le diagnostic olfactif.</p>
<h2>Un ordinateur connecté au « nez »</h2>
<p>Le « nez » électronique ne ressemble en rien au nôtre. Il se compose d’un support conducteur de l’électricité – dans cette étude, des nanoparticules d’or – qu’on recouvre d’une couche ultramince d’un matériau synthétique. Celui-ci va <a href="http://www.larousse.fr/encyclopedie/divers/adsorption/18849">adsorber</a> (fixer temporairement en surface) les molécules volatiles et servir de senseur, c’est-à-dire de dispositif de détection. Il faut imaginer tout cela à l’échelle du micromètre (un millionième de mètre) ou même du nanomètre (un milliardième de mètre).</p>
<p>Lorsqu’on fait passer les molécules volatiles de l’haleine sur un tel dispositif, on observe des modifications du courant électrique dans le conducteur, différentes selon des molécules capturées. Pour améliorer les performances de ces détecteurs, on les regroupe en réseaux afin de pouvoir collecter un grand nombre de données pour un même échantillon d’air.</p>
<p>Tout l’enjeu consiste ensuite à analyser correctement ces signaux électriques de façon à bien mettre en évidence leur spécificité et à évacuer toute interférence. Le nez électronique est bio-inspiré, autrement dit copié sur le nez humain : comme notre propre système olfactif, un processus d’apprentissage lui est nécessaire pour reconnaître les odeurs caractéristiques des maladies. Des algorithmes de reconnaissance des odeurs ont donc été élaborés.</p>
<p>Les interférences à éliminer sont de plusieurs sortes. Le tabac laisse des traces fort perceptibles dans l’haleine – comme les proches des fumeurs peuvent le constater – et peut donc perturber le nez électronique. Nous exhalons également des substances particulières liées à notre âge ou à notre sexe qui pourraient, elles aussi, interférer. L’exploitation informatique des résultats a permis de s’affranchir de ces biais, en identifiant les signaux liés à ces facteurs et en faisant ressortir de manière nette les signatures spécifiques des pathologies.</p>
<p>Les chercheurs ont ensuite appliqué une seconde analyse statistique à ces signatures spécifiques. Et ils ont réussi, lors de tests en aveugle, à obtenir un diagnostic juste dans 86 % des cas en moyenne. Les résultats variaient d’une précision de 64 % dans les cas les plus difficiles à discriminer, par exemple distinguer le cancer gastrique de celui de la vessie, à 100 % pour les plus faciles, comme distinguer un cancer de la tête et du cou d’un cancer des poumons.</p>
<h2>L’analyse chimique confirme le diagnostic</h2>
<p>En dépit de cette avancée spectaculaire, l’équipe restait sur sa faim. D’une part, le nez électronique, malgré ses performances, est incapable d’identifier les composés volatils qu’il a « sentis ». Il n’en dresse en quelque sorte que le portrait-robot olfactif. D’autre part, comme des résultats précédents l’avaient déjà montré, des dizaines de composés organiques volatils se retrouvent aussi bien chez les personnes en bonne santé que chez les malades. Il fallait donc un outil complémentaire, capable d’affiner le portrait-robot…</p>
<p>Les chercheurs ont opté pour la méthode-reine pour les chimistes analytiques, qui s’appelle la <a href="http://www.eaglabs.fr/cm/gc-ms.html">GC-MS</a> (pour <em>gas chromatography-mass spectroscopy</em>), une chromatographie en phase gazeuse suivie d’une spectrométrie de masse. Cette technique est puissante car elle permet d’identifier et de quantifier chacun des composants chimiques d’un mélange. Le résultat s’est avéré très concluant : si aucun des composés volatils ne permet, à lui seul, de caractériser une maladie, la combinaison de seulement 13 composés suffit à distinguer les unes des autres les 17 maladies étudiées.</p>
<p>La GC-MS vient donc ajouter un support chimique analytique aux discriminations effectuées par le nez électronique. Cependant, les analyses sont plus longues et plus coûteuses qu’avec ce dernier, et elles nécessitent un personnel spécialisé.</p>
<h2>Encore du chemin à parcourir avant l’application en médecine</h2>
<p>Le nez électronique, donc, constitue une petite révolution dans le domaine du diagnostic médical. Bon marché, polyvalent, non invasif (sans effraction du corps), ce nez est un dispositif qu’un patient pourrait tout à fait utiliser à la maison, son médecin recevant les résultats via Internet ou un smartphone. Il permettra surtout une détection précoce, qui sera bénéfique aussi bien aux malades qu’à l’Assurance maladie.</p>
<p>Un nez électronique est déjà opérationnel dans l’hypertension artérielle pulmonaire (HTAP). Cette maladie mortelle n’est habituellement diagnostiquée qu’à un stade avancé et de façon invasive, par introduction d’une sonde dans une veine, jusqu’aux cavités droites du cœur. <a href="http://www.idf.inserm.fr/actualites/sur-la-piste-d-un-nez-electronique-pour-renifler-l-hypertension-arterielle-pulmonaire">La collaboration</a> entre l’unité Inserm Hypertension artérielle pulmonaire et l’unité de Technion dirigée par le Pr Hossam Haick a permis de montrer l’efficacité du procédé. Ce nez <a href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/24032390">détecte en effet l’HTAP avec une précision de 92 %</a>. Les chercheurs envisagent maintenant un essai clinique de validation, dans le cadre du Centre de référence de l’hypertension pulmonaire à l’Assistance publique – Hôpitaux de Paris (APHP).</p>
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<img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/177764/original/file-20170711-14452-bqs60q.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/177764/original/file-20170711-14452-bqs60q.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=450&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/177764/original/file-20170711-14452-bqs60q.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=450&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/177764/original/file-20170711-14452-bqs60q.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=450&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/177764/original/file-20170711-14452-bqs60q.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=566&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/177764/original/file-20170711-14452-bqs60q.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=566&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/177764/original/file-20170711-14452-bqs60q.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=566&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px">
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<span class="caption">Un nez électronique issu des travaux de l’équipe du Pr Hossam Haick, à Technion en Israël. Dans le futur, il suffira de souffler dans ce genre d’appareil pour obtenir une analyse de son état de santé.</span>
<span class="attribution"><span class="source">Hossam Haick</span>, <a class="license" href="http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">CC BY</a></span>
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</figure>
<p>Du chemin reste toutefois à parcourir avant de pouvoir appliquer le diagnostic olfactif dans la médecine de tous les jours. Il faudra évaluer la technique sur de plus larges populations, la standardiser, concevoir des certifications et des marquages CE (conformité européenne), mais aussi créer des banques d’odeurs de maladies. Durant l’Antiquité, les médecins n’avaient pas d’autre moyen que leur propre nez pour déterminer une maladie. Il était temps de voir cet organe, éclipsé par la prééminence des moyens lourds de diagnostic, enfin réhabilité par l’époque moderne !</p><img src="https://counter.theconversation.com/content/80052/count.gif" alt="The Conversation" width="1" height="1" />
<p class="fine-print"><em><span>Sylvia Cohen-kaminsky a reçu des financements de INSERM, AP-HP, Leg Poix/Chancellerie des Universités de Paris/Université Paris Sud</span></em></p><p class="fine-print"><em><span>Roland Salesse ne travaille pas, ne conseille pas, ne possède pas de parts, ne reçoit pas de fonds d'une organisation qui pourrait tirer profit de cet article, et n'a déclaré aucune autre affiliation que son organisme de recherche.</span></em></p>Un « nez » électronique s’est montré capable de reconnaître 17 maladies à partir de l’air exhalé par les patients. Mais la technique doit encore être standardisée.Roland Salesse, Ingénieur agronome, chargé de mission à la culture scientifique, Unité Inra de Neurobiologie de l'Olfaction, InraeSylvia Cohen-kaminsky, Immunologiste, directrice de Recherche, Université Paris-SaclayLicensed as Creative Commons – attribution, no derivatives.tag:theconversation.com,2011:article/760442017-06-28T18:39:44Z2017-06-28T18:39:44ZConvergence technologique : l’homme, la machine et la société<figure><img src="https://images.theconversation.com/files/165670/original/image-20170418-32723-13ka8ds.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=496&fit=clip" /><figcaption><span class="caption">Roboy, l'Université de Zürich, 27 février 2013.</span> <span class="attribution"><span class="source">Adrian Baer/Wikimedia</span></span></figcaption></figure><p>C’est en 2002 qu’a été évoqué pour la première fois le concept de convergence des domaines technologiques NBIC (nanotechnologie, biotechnologie, informatique, sciences cognitives), dans un <a href="http://www.wtec.org/ConvergingTechnologies/Report/NBIC_report.pdf">rapport</a> de près de 500 pages édité par la National Science Foundation (NSF) américaine. Détaillé, et argumenté, le rapport se félicitait alors du nécessaire rapprochement des connaissances scientifiques dans les domaines NBIC et il donnait la tonalité des différents programmes de R&D civils et militaires qui ont été menés depuis.</p>
<p>La dynamique de cette convergence peut être résumée par un schéma qui fait apparaître deux partitions. La première sépare le domaine de la physique à gauche, et de celui de la biologie à droite. La seconde distingue ce qui relève du hardware en haut, de ce qui se rapproche du software en bas. Quand les <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Nanotechnologie">nanotechnologies</a> manipulent les atomes, les biotechnologies s’appliquent aux gènes, l’informatique s’appuie sur les bits et les sciences cognitives sur les neurones biologiques.</p>
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<img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/165614/original/image-20170418-32716-utv31u.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/165614/original/image-20170418-32716-utv31u.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=410&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/165614/original/image-20170418-32716-utv31u.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=410&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/165614/original/image-20170418-32716-utv31u.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=410&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/165614/original/image-20170418-32716-utv31u.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=515&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/165614/original/image-20170418-32716-utv31u.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=515&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/165614/original/image-20170418-32716-utv31u.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=515&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px">
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<span class="caption">Convergence NBIC.</span>
<span class="attribution"><span class="source">Illustration fournie par l’auteur</span></span>
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<p>On retiendra qu’à l’intersection de l’informatique et des biotechnologies, se développent la nano-bio-informatique, les calculs sur l’ADN, le séquençage, l’étude des protéines (Proteomics). Tandis que l’intersection des biotechnologies et des nanotechnologies, elle, se concrétise dans la <a href="https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01364860/document">nano-bio-médecine</a>, les nano-bio-technologies, la biologie synthétique et la <a href="https://rm.coe.int/CoERMPublicCommonSearchServices/DisplayDCTMContent?documentId=0900001680307576">bio-photonique</a>. Les sciences cognitives rencontrent les nanotechnologies dans l’ingénierie neuromorphique, les environnements intelligents, les objets dédiés au développement cognitif. Enfin, les sciences de l’information et l’informatique collaborent avec les sciences cognitives dans les grands programmes de simulation du cerveau, dans la modélisation de la cyberconflictualité ou dans l’éducation personnalisée. L’étude de la convergence NBIC s’appuie sur la définition de métriques adaptées permettant d’évaluer sa vitesse et les distances séparant les domaines concernés.</p>
<p>Le concept de <a href="http://www.ntumems.net/about%20us/news/20150121/NBIC2_FinalReport.pdf">convergence CKTS</a>, lui, est apparu en 2009. Aujourd’hui, il se généralise et étend le périmètre de la convergence NBIC, en introduisant une dimension sociétale qui postule les bienfaits de la connaissance et de la technologie pour l’humanité. Ainsi quand la convergence NBIC se limite au constat du rapprochement des quatre disciplines scientifiques, la convergence CKTS s’inscrit au contraire dans une prise de position résolument solutionniste, proche de la pensée transhumaniste-singulariste. Et l’on notera qu’en 2013, la <a href="https://rm.coe.int/CoERMPublicCommonSearchServices/DisplayDCTMContent?documentId=0900001680307576">Commission européenne</a> a soutenu l’ensemble des projets favorisant la convergence des nanotechnologies, de la nano-biologie et des domaines de la santé en se positionnant dans une dynamique compatible avec celle de la convergence CKTS. Rappelons enfin que lorsqu’on évoque le modèle d’une économie de la connaissance, celui-ci repose sur la dynamique de la <a href="https://www.nsf.gov/crssprgm/nano/NNI_16-0706_Convergence%20spiral_Roco%20@Cambridge_web_50sl.pdf">convergence</a> CKTS qui utilise la connaissance et la technologie comme vecteurs de croissance.</p>
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<img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/165595/original/image-20170418-32705-16aotcr.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/165595/original/image-20170418-32705-16aotcr.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=411&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/165595/original/image-20170418-32705-16aotcr.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=411&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/165595/original/image-20170418-32705-16aotcr.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=411&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/165595/original/image-20170418-32705-16aotcr.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=517&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/165595/original/image-20170418-32705-16aotcr.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=517&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/165595/original/image-20170418-32705-16aotcr.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=517&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px">
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<span class="caption">Convergence CTKS.</span>
<span class="attribution"><span class="source">Illustration fournie par l'auteur</span></span>
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</figure>
<p>Dans sa définition, ce concept de convergence CKTS prend le parti du <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Techno-progressisme">techno-progressisme</a> qui n’envisage pas l’éventualité d’une utilisation de la connaissance et de la technologie sans bénéfice immédiat pour la société, ou pour une fraction de la société. Mais le courant techno-conservateur ne partage pas cet optimisme. Manipulations génétiques, bricolage du vivant et intelligence artificielle sont source de controverses, avec des positions parfois très tranchées de ceux qui ne voient en ces disciplines que des menaces pour la société et pour l’espèce humaine…</p>
<p>Autre style de convergence : celle qui porte le nom de matière-information, ou convergence M-I. Elle émerge d’une approche issue de la physique théorique et des boucles de rétroactions qui opèrent entre l’espace physique et l’espace informationnel. Elle établit le lien évolutif entre la matière, qui peut coder l’information, et cette information, qui devient ubiquitaire dans l’espace physique. Concrètement, des travaux de recherche sont menés pour réaliser des calculs au niveau atomique, et créer des espaces de mémoire à cette échelle. L’action de l’homme, elle, est portée en filigrane, tout en restant présente : c’est en effet lui qui supervise la puissance de calcul et le stockage de l’information. Notons que le concept de convergence M-I vient à rebours de l’évolution entropique (second principe) sans contredire cette loi thermodynamique…</p>
<figure class="align-center ">
<img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/165613/original/image-20170418-32716-1j0byyo.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/165613/original/image-20170418-32716-1j0byyo.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=424&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/165613/original/image-20170418-32716-1j0byyo.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=424&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/165613/original/image-20170418-32716-1j0byyo.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=424&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/165613/original/image-20170418-32716-1j0byyo.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=532&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/165613/original/image-20170418-32716-1j0byyo.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=532&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/165613/original/image-20170418-32716-1j0byyo.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=532&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px">
<figcaption>
<span class="caption">Convergence Matière-Information.</span>
<span class="attribution"><span class="source">Illustration fournie par l’auteur</span></span>
</figcaption>
</figure>
<p>Dernier domaine de convergence : la diffusion de l’intelligence artificielle sur les domaines d’expertise humaine (DIADEH). En 2016, l’intelligence artificielle (IA) a en effet surpassé l’homme dans plusieurs domaines jusque-là réservés à la seule sagacité humaine. Cette tendance de fond s’accélère, sans qu’il soit possible d’évaluer précisément ce que l’IA pourra prendre en charge d’ici à 2025. Mais la collection de trophées remportés récemment face à l’homme suscite des interrogations et des craintes chez les uns, des fantasmes chez les autres.</p>
<p>En 2016, le robot chirurgien STAR (Smart Tissue Autonomous Robot) est ainsi parvenu à opérer des intestins de porc de manière autonome avec une qualité d’intervention remarquable. Cette même année, une plateforme développée par Microsoft en collaboration avec la banque ING et l’Université de Delft a créé, via une impression 3D, un portrait humain à la manière de Rembrandt d’une rare intensité, après un processus d’apprentissage machine sur l’ensemble de l’œuvre du maître. Toujours en 2016, l’IA <a href="https://theconversation.com/faut-il-avoir-peur-dalphago-56376">AlphaGo a eu raison du champion mondial de jeu de Go</a>, Lee Sedol, en le battant à quatre reprises. Plus récemment, en janvier 2017, une seconde IA nommée Libratus et développée par une équipe de chercheurs de l’Université américaine Carnegie Mellon s’est illustrée au poker en battant quatre joueurs professionnels durant un tournoi. Enfin, on doit à DeepMind Google le développement d’une IA réalisant la lecture sur les lèvres avec un taux de réussite de 46,8 %, quand les meilleurs experts humains n’atteignent ne dépassent pas les 15 %…</p>
<p>Ces exemples donnant l’avantage à l’IA se sont multipliés en 2016, y compris dans des activités liées aux ressources humaines : par exemple, avec des analyseurs intelligents de CV, qui parviennent à en catégoriser de grands volumes, tout en restant pertinents sur le classement des candidatures. Quel est le pourcentage de métiers et de compétences qui seront demain transférés à l’IA au détriment de l’humain ? Les études prospectives menées par de grands cabinets de conseil américains avancent des chiffres variés, et parfois discutables. Et de fait, il est certainement impossible de mesurer la vitesse de transfert de la DIADEH et d’évaluer son périmètre de diffusion à l’horizon 2025.</p>
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<img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/165655/original/image-20170418-32700-hdma6b.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/165655/original/image-20170418-32700-hdma6b.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=683&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/165655/original/image-20170418-32700-hdma6b.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=683&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/165655/original/image-20170418-32700-hdma6b.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=683&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/165655/original/image-20170418-32700-hdma6b.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=858&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/165655/original/image-20170418-32700-hdma6b.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=858&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/165655/original/image-20170418-32700-hdma6b.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=858&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px">
<figcaption>
<span class="caption">La DIADEH.</span>
<span class="attribution"><span class="source">Illustration fournie par l’auteur</span></span>
</figcaption>
</figure>
<p>A priori, l’impact de la DIADEH sur l’activité humaine sera global, n’épargnant aucun secteur. Les effets économiques commencent à être tangibles et visibles. Entre autres, avec le remplacement d’équipes entières d’ingénieurs au Japon dans le domaine de l’assurance (calcul du risque) par des plateformes intelligentes de type IBM Watson. La production industrielle a été la première à exploiter la puissance de l’intelligence artificielle en remplaçant les opérateurs humains par des unités robotisées. La médecine et certaines de ses spécialités, comme la radiologie, s’apprêtent à subir les mêmes bouleversements : le praticien devra alors repositionner sa pratique, au contact de puissants systèmes produisant des diagnostics et des analyses prédictives. Les juristes, avocats, notaires, magistrats intégreront et exploiteront les apports de la DIADEH, tout comme les enseignants, les décideurs, les stratèges civils et militaires.</p>
<p>Pour conclure, ajoutons que dans de telles perspectives, le système éducatif tel que nous le connaissons devra chercher à former les élèves dans un objectif de complémentarité avec ce que l’IA sera capable de prendre en charge. Sans cette adaptation dans l’acquisition des connaissances et des compétences, l’objectif de la convergence CKTS ne pourra être atteint. Et dans ce cas, les effets de la DIADEH seront au contraire contre-productifs et destructeurs. Des équilibres subtils seront à inventer par l’homme, et ses IA…</p><img src="https://counter.theconversation.com/content/76044/count.gif" alt="The Conversation" width="1" height="1" />
<p class="fine-print"><em><span>Thierry Berthier ne travaille pas, ne conseille pas, ne possède pas de parts, ne reçoit pas de fonds d'une organisation qui pourrait tirer profit de cet article, et n'a déclaré aucune autre affiliation que son organisme de recherche.</span></em></p>Le concept de convergence technologique recouvre des définitions, et des réalités diverses. Plusieurs futurs sont possibles.Thierry Berthier, Maitre de conférences en mathématiques, cybersécurité et cyberdéfense, chaire de cyberdéfense Saint-Cyr, Université de LimogesLicensed as Creative Commons – attribution, no derivatives.tag:theconversation.com,2011:article/727712017-05-08T05:59:55Z2017-05-08T05:59:55ZDes nanoparticules d’or pour détruire les tumeurs<figure><img src="https://images.theconversation.com/files/167929/original/file-20170504-21620-e0b938.jpg?ixlib=rb-1.1.0&rect=0%2C4%2C712%2C439&q=45&auto=format&w=496&fit=clip" /><figcaption><span class="caption">Coupe d'une tumeur observée avec un microscope optique. Les deux formes blanches au pourtour marron sont des vaisseaux sanguins. A l'intérieur, des nanoparticules d’or s'accumulent contre leur paroi.</span> <span class="attribution"><span class="source">Mariana Varna-Pannerec (ESPCI)</span>, <span class="license">Author provided</span></span></figcaption></figure><p>L’or, matériau aux propriétés exceptionnelles, est utilisé pour créer des bijoux mais aussi – on le sait moins – pour <a href="https://theconversation.com/fr/topics/cancer-20834">combattre le cancer</a>. Plusieurs essais cliniques se déroulent actuellement aux Etats-Unis chez des patients traités à l'aide de nanoparticules d'or. </p>
<p>Sous sa forme naturelle, l’or est un métal jaune, inerte chimiquement et inoxydable, ce qui fait de lui un matériau noble qui ne se dégrade pas au cours du temps. Ces propriétés, alliées à sa facilité à être façonné, en font le matériau de choix des joailliers.</p>
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<span class="caption">La coupe de Lycurgue, coupe romaine du IVᵉ siècle. Lorsqu’elle est éclairée de l’intérieur, une belle couleur rubis apparaît, provenant des nanoparticules d’or et d’argent contenues dans le verre.</span>
<span class="attribution"><a class="source" href="http://britishmuseum.tumblr.com/post/120689869617/the-lycurgus-cup">Trustees of the British Museum</a></span>
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<figure class="align-left ">
<img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/168083/original/file-20170505-21007-17v3uey.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=237&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/168083/original/file-20170505-21007-17v3uey.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=931&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/168083/original/file-20170505-21007-17v3uey.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=931&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/168083/original/file-20170505-21007-17v3uey.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=931&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/168083/original/file-20170505-21007-17v3uey.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=1169&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/168083/original/file-20170505-21007-17v3uey.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=1169&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/168083/original/file-20170505-21007-17v3uey.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=1169&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px">
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<span class="caption">Ici la même coupe, sans éclairage intérieur.</span>
<span class="attribution"><a class="source" href="http://britishmuseum.tumblr.com/post/120689869617/the-lycurgus-cup">Trustees of the British Museum.</a>, <a class="license" href="http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/">CC BY-NC-SA</a></span>
</figcaption>
</figure>
<p>L’or possède d’autres propriétés remarquables <a href="https://theconversation.com/fr/topics/nanosciences-27539">à l’échelle nanométrique</a>, c’est à dire du milliardième de mètre. À cette échelle, les particules d’or prennent des couleurs variables, en fonction de leur forme et de leur taille. Cette propriété est utilisée depuis l’antiquité pour colorer les verres et les faïences en leur donnant par exemple une couleur rubis intense. Lorsque les nanoparticules d’or sont éclairées par une source lumineuse, les électrons de conduction du métal sont excités par l’onde lumineuse et se mettent à osciller. Cette oscillation est particulièrement intense pour une couleur particulière du spectre lumineux. On parle alors de résonance.</p>
<p>En changeant la forme ou la taille des nanoparticules, il est possible de choisir la fréquence de résonance pour laquelle l’interaction avec la lumière est maximale. Les nanoparticules se comportent alors comme de minuscules antennes très efficaces et, bien qu’extrêmement petites et diluées, elles sont pourtant à l’origine des couleurs vives de nombreux vitraux.</p>
<p>Une conséquence de cette interaction intense avec la lumière incidente est de provoquer un échauffement des nanoparticules. C’est cette propriété remarquable qui est à l’origine de l’utilisation des nanoparticules dans de <a href="https://theconversation.com/la-therapie-photodynamique-ou-comment-guerir-par-la-lumiere-67281">nouvelles thérapies contre le cancer</a>. Le principe est de détruire les tumeurs par photothermie, c’est-à-dire de chauffer localement les tumeurs « décorées » de nanoparticules d’or en les éclairant.</p>
<p>Dans ce mode de traitement, la première étape consiste à injecter les nanoparticules d’or dans le flux sanguin du patient par une injection intraveineuse. L’or étant biocompatible, il ne présente a priori pas de danger pour la santé aux concentrations utilisées en thérapie, comme montré <a href="https://link.springer.com/article/10.1007/s13404-013-0115-8">lors de nos travaux réalisés chez la souris</a>. S’agissant <a href="http://www.pnas.org/content/113/47/13318.abstract?sid=9ef8659f-a200-4263-9612-746a7aabc623">d’applications en cours d’évaluation</a>, les <a href="https://www.ill.eu/fr/presse-et-infos/presse/press-releases/les-nanoparticules-dor-considerees-par-lindustrie-pharmaceutique-comme-les-vecteurs-des-medicaments-de-lavenir-presentent-des-dangers-potentiels-reveles-par-les-neutrons-7062013/">interrogations ne sont cependant pas encore toutes levées</a>. Les nanoparticules d’or passent inaperçues pour le système de défense immunitaire. Leur taille nanométrique est typiquement cent fois plus petite que les cellules, ce qui leur permet de circuler librement dans le système sanguin et de pénétrer dans la tumeur.</p>
<p>Les nanoparticules doivent ensuite être concentrées au niveau des tumeurs. De nombreuses tumeurs sont très vascularisées – elles ont cette faculté de se doter d’un réseau de vaisseaux sanguins qui leur permet de croître. Profitant de cette voie d’accès, les nanoparticules s’accumulent naturellement à l’intérieur. Cet accroissement de la rétention au niveau des tumeurs est favorisé par une plus grande perméabilité des vaisseaux dont la structure est altérée au niveau des tumeurs.</p>
<figure class="align-center ">
<img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/167972/original/file-20170504-21608-9d8ee7.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/167972/original/file-20170504-21608-9d8ee7.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=192&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/167972/original/file-20170504-21608-9d8ee7.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=192&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/167972/original/file-20170504-21608-9d8ee7.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=192&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/167972/original/file-20170504-21608-9d8ee7.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=241&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/167972/original/file-20170504-21608-9d8ee7.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=241&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/167972/original/file-20170504-21608-9d8ee7.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=241&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px">
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<span class="caption">Les nanoparticules d’or sont injectées à une souris porteuse d’une tumeur. Cinq heures plus tard, des coupes de la tumeur sont observées avec un microscope optique (photo du milieu). On constate que les nanoparticules d’or « décorent » le bord des vaisseaux sanguins. La photo de droite est un zoom sur un vaisseau sanguin, en microscopie électronique. On distingue deux globules rouges et des nanoparticules d’or à l’intérieur du vaisseau. Les nanoparticules vont s’accumuler dans la tumeur et pourront ensuite être éclairées pour chauffer et détruire la tumeur.</span>
<span class="attribution"><span class="source">Mariana Varna-Pannerec (ESPCI)</span>, <span class="license">Author provided</span></span>
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</figure>
<p>Les tumeurs ainsi « décorées » de nanoparticules d’or sont alors éclairées pour être chauffées et détruites. À cette étape, il faut relever un double défi. La lumière doit pénétrer dans les tissus jusqu’à la tumeur, mais les tissus sains, eux, ne doivent pas chauffer. Le choix de sa fréquence est donc essentiel. Il est en effet nécessaire d’éclairer les nanoparticules à leur fréquence de résonance mais il est tout aussi nécessaire que les tissus sans nanoparticule n’absorbent pas cette lumière.</p>
<figure class="align-right ">
<img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/167908/original/file-20170504-20192-ufoj0y.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=237&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/167908/original/file-20170504-20192-ufoj0y.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=399&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/167908/original/file-20170504-20192-ufoj0y.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=399&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/167908/original/file-20170504-20192-ufoj0y.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=399&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/167908/original/file-20170504-20192-ufoj0y.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=501&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/167908/original/file-20170504-20192-ufoj0y.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=501&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/167908/original/file-20170504-20192-ufoj0y.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=501&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px">
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<span class="caption">Détail du tableau de Georges de la Tour, Saint Joseph charpentier (Musée du Louvre). La lumière se diffuse au travers de la main. Les tissus absorbent très peu le spectre lumineux dans le domaine du proche infrarouge.</span>
<span class="attribution"><a class="source" href="https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Saint-Joseph_charpentier_(202904424).jpg">Gautier Poupeau/Wikimedia commons</a>, <a class="license" href="http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">CC BY</a></span>
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</figure>
<p>Si dans le domaine visible du spectre lumineux (correspondant à l’ensemble des couleurs de l’arc en ciel), notre corps absorbe la lumière, il n’en est pas de même dans le proche infrarouge. Nous pouvons le constater simplement en plaçant notre main sur une lumière blanche intense. Seul le rouge, à la limite de l’infrarouge, parvient à traverser les tissus de la main.</p>
<p>Cette gamme du spectre dans le proche infrarouge est souvent désignée par le terme de « fenêtre thérapeutique », celle qui peut être utilisée dans un but de traitement médical. Dans le visible, c’est essentiellement l’hémoglobine qui absorbe cette lumière ; alors que plus loin dans l’infrarouge, c’est l’eau contenue dans notre corps.</p>
<h2>Des nanoparticules aux formes particulières</h2>
<p>En jouant sur la forme des nanoparticules, il est possible d’ajuster leur résonance pour cibler la fenêtre thérapeutique du proche infrarouge. Ceci est réalisé par exemple pour des nanoparticules formées d’un cœur de silice et d’une coquille d’or, pour des nano-bâtonnets d’or ou des nano-cages prenant la forme de cubes poreux. Des études pré-cliniques (chez l'animal) ont permis <a href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3473940/#b32">de tester l'efficacité et la sécurité des nanoparticules d'or</a> sous de nombreuses formes. </p>
<p>Dans la fenêtre thérapeutique du spectre, la lumière traverse notre corps mais celui-ci n’est pas totalement transparent. La lumière, qui finit par ressortir, est néanmoins fortement diffusée par les tissus. Il est par exemple impossible de voir les os de cette façon, alors qu’on le fait lors d’une radiographie. Il est également très difficile de focaliser un faisceau lumineux sur une tumeur depuis l’extérieur du corps, car celui-ci traverse des tissus avant de l’atteindre.</p>
<p>Aussi, il est courant (dans les expériences menées sur des animaux) d’éclairer les tumeurs au plus près, en introduisant à travers la peau une aiguille munie d’une fibre optique reliée à un laser infrarouge. L’intensité lumineuse est alors beaucoup plus grande localement.</p>
<h2>Des essais en cours dans les cancers de la tête et du cou</h2>
<p>Sous l’action de la lumière, les nanoparticules d’or chauffent et « cuisent » la tumeur, <a href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3808249/">détruisant les cellules cancéreuses à proximité</a>. Des études probantes ont été menées sur des modèles animaux, par exemple pour les cancers du <a href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3710584/">cerveau</a>, de la <a href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/18082199">prostate</a> et du <a href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2827658/">pancréas</a>. Des essais cliniques sont en cours aux Etats-Unis chez des patients touchés par des cancers de la tête et du cou réfractaires aux traitements classiques, du poumon et de la prostate, <a href="https://clinicaltrials.gov/ct2/results?term=aurolase&Search=Search">avec la thérapie AuroLase</a> (Nanospectra Bioscience).</p>
<p>Alternativement, les nanoparticules peuvent être utilisées non en tant qu’arme directe contre la tumeur mais en tant que transporteur (on parle d’un vecteur) pour y libérer des molécules une fois arrivées à destination, par exemple des médicaments. Cela nécessite un chauffage moins important. Cette vectorisation doit permettre de diminuer la toxicité des traitements en ciblant précisément les cellules cancéreuses.</p>
<h2>La stratégie du cheval de Troie</h2>
<p>Il est possible d’augmenter la pénétration des nanoparticules d’or dans les tumeurs, au-delà du simple effet d’accumulation passive. On les rend plus fonctionnelles en les recouvrant de molécules (anticorps) qui vont spécifiquement se fixer sur les cellules cancéreuses, dont elles reconnaissent des protéines présentes sur leur membrane. D’autres techniques alternatives adoptent la stratégie du « cheval de Troie ». Elles consistent à utiliser une sorte de globules blancs, les macrophages, que l’on remplit de nanoparticules d’or afin de pénétrer plus profondément dans les tumeurs.</p>
<p>La photothermie à partir de nanoparticules d’or représente une nouvelle thérapie prometteuse pour le traitement du cancer. Elle a commencé à être utilisée à titre expérimental chez des patients pour certains cancers spécifiques. De nombreuses recherches sont encore nécessaires avant de la proposer plus largement. Dans le futur, la technique devra cibler plus efficacement la tumeur et elle seule. Poussée par une recherche en pleine effervescence, cette thérapie devrait être disponible, en complément des thérapies existantes comme la radiothérapie ou la chimiothérapie, d’ici quelques années.</p>
<hr>
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<img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/202296/original/file-20180117-53314-hzk3rx.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=237&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/202296/original/file-20180117-53314-hzk3rx.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=121&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/202296/original/file-20180117-53314-hzk3rx.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=121&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/202296/original/file-20180117-53314-hzk3rx.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=121&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/202296/original/file-20180117-53314-hzk3rx.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=152&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/202296/original/file-20180117-53314-hzk3rx.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=152&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/202296/original/file-20180117-53314-hzk3rx.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=152&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px">
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<span class="caption"></span>
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<p><em>Créé en 2007, Axa Research Fund soutient plus de 500 projets à travers le monde portés par des chercheurs de 51 nationalités. Découvrez les travaux d’Emmanuel Fort et de sa chaire Axa ESPCI en imagerie biomédicale dans le cadre de l’<a href="https://www.axa-research.org/fr/projets/emmanuel-fort">Axa Research Fund</a>.</em></p><img src="https://counter.theconversation.com/content/72771/count.gif" alt="The Conversation" width="1" height="1" />
<p class="fine-print"><em><span>Emmanuel Fort a reçu des financements de AXA Research Fund.</span></em></p>De minuscules particules d’or sont injectées chez des patients touchés par un cancer, avant d’être éclairées au laser. Cette technique permet de chauffer les cellules cancéreuses et de les détruire.Emmanuel Fort, Professeur de ESPCI Paris, Chaire AXA imagerie biomédicale, membre de l'Institut Langevin, spécialiste de l'interaction onde-matière, ESPCI Paris Licensed as Creative Commons – attribution, no derivatives.tag:theconversation.com,2011:article/681192016-11-28T22:04:54Z2016-11-28T22:04:54ZArthrose : régénérer le cartilage du genou au lieu d'opérer<figure><img src="https://images.theconversation.com/files/147622/original/image-20161125-32031-jw6603.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=496&fit=clip" /><figcaption><span class="caption">Les chocs encaissés au cours de la pratique sportive intensive sont un facteur de risque dans le développement ultérieur de l'arthrose. </span> <span class="attribution"><a class="source" href="https://www.flickr.com/photos/enac-toulouse/6920968374/in/photolist-bxzLLW-bLuttP-bxzMEf-bLuu3k-bxzMcw-5TAoDU-9bti8N-brUFD3-kdY91Y-9grY5A-cB5oxA-9bqaYR-5TK56q-5TEUTn-5TKBvb-9bqb2z-kwMfWe-5CVMDX-bLutFx-bxzLQS-5Tw3Sr-bxzMKw-6DejfU-amgay1-r17USC-a4YgC3-a4VrgT-ayYE9t-bLutYn-bxzMkQ-bxzMru-bLuuuZ-bxzMos-DAFzRt-6k6pK2-E1VB24-EaaMZV-E7QGPf-bxzLYq-E7QGG1-DcLYxx-DAFzE6-bLutCx-bxzMgA-5UvV1e-EaaN2t-DcLYv8-DcLYDp-DcrBhf-DH3Zeo">Enac/Flickr</a></span></figcaption></figure><p>Régénérer les cartilages du genou ou de la hanche abîmés par l'arthrose, telle est l'ambition d'une équipe de biologistes et de spécialistes des biomatériaux que nous avons réunie à l'université de Lorraine. Cette maladie, très invalidante, ne dispose pas pour l'instant de médicaments efficaces. Tandis que s'ouvre à Paris, le 30 novembre, <a href="http://www.sofarthro.com/le-congres/congres-annuel-de-la-sfa">le congrès de la société française d'arthroscopie</a>, nous souhaitons attirer l'attention sur d'autres pistes que la chirurgie - fut-elle peu invasive comme celle-ci, <a href="https://www.vidal.fr/actualites/16225/arthrose_douloureuse_du_genou_quelle_place_pour_la_chirurgie_arthroscopique_meta_analyse/">pratiquée avec des instruments miniaturisés</a>. </p>
<p>Une nouvelle voie de recherche consiste à expédier dans les articulations, à l'intérieur même des cellules du cartilage, des substances permettant de réparer ce « tampon » protégeant les os. Et ce, grâce à de minuscules véhicules dont la taille se mesure <a href="https://theconversation.com/la-nano-imagerie-un-nouvel-outil-pour-la-medecine-moderne-57150">à l'échelle nanométrique</a>, soit le milliardième de mètre. Les chercheurs les ont baptisé des « nanocargos », par allusion aux bateaux de marchandises, eux-mêmes relevant de ce qu'on appelle désormais la « nanomédecine ». </p>
<p>Notre équipe a identifié une première molécule naturelle bénéfique pour la synthèse de nouveau cartilage, que nous cherchons à envoyer par « nanocargo ». Le défi consiste à trouver le modèle de navire qui la mènera à bon port. </p>
<h2>Une maladie favorisée par la sédentarité</h2>
<p>L’arthrose est une maladie qui touche environ 10 millions de personnes en France. Elle va représenter un coût de plus en plus importants pour la société du fait de l’allongement de la durée de vie et du nombre croissant de patients. En effet, les risques augmentent avec l’âge, mais aussi avec la surcharge pondérale et la sédentarité. Des traumatismes des articulations sont également un facteur favorisant. Dans les cas les plus sévères, l'arthrose aboutit à la destruction du cartilage, ce qui entrave la mobilité et cause des douleurs intenses. Elle peut nécessiter la pose d'une prothèse, qui constitue une intervention lourde. </p>
<p>Au sein de l’université, trois laboratoires incluant des biologistes, des spécialistes de l’ingénierie des biomatériaux et des spécialistes de la vectorisation (le transport ciblé de médicaments) se sont associés pour apporter des solutions dans cette maladie des articulations. Il s'agit du laboratoire <a href="http://www.imopa.cnrs.fr/">Ingénierie moléculaire et physiopathologie articulaire</a> (Imopa) auquel j'appartiens, du <a href="http://libio.univ-lorraine.fr/">Laboratoire d'ingénierie des biomolécules</a> (LIBio) de l’École nationale supérieure d'agronomie et des industries alimentaires (ENSAIA), et de <a href="http://ijl.univ-lorraine.fr">l'Institut Jean Lamour</a> (IJL), laboratoire de recherche en science des matériaux.</p>
<p>Pour mieux comprendre le problème et la manière dont nous cherchons à le résoudre, il faut embarquer dans le voyage virtuel que je vous propose à l'intérieur d'une articulation, ici celle du genou. Celle-ci est composée de cinq tissus essentiels : le tissu osseux, le tissu cartilagineux, la membrane synoviale, le liquide synovial et les tissus élastiques tels que les ligaments et les tendons (voir la figure 1). A l’âge adulte, le cartilage est un tissu très spécialisé qui n’est ni vascularisé, ni innervé. Son remodelage est lent et il est nourri par le liquide synovial. Il contient environ 2,5% de cellules éparses dans une matrice dense dont l’épaisseur varie en fonction des articulations. </p>
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<img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/147370/original/image-20161124-15351-14dfu6r.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/147370/original/image-20161124-15351-14dfu6r.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=513&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/147370/original/image-20161124-15351-14dfu6r.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=513&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/147370/original/image-20161124-15351-14dfu6r.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=513&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/147370/original/image-20161124-15351-14dfu6r.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=645&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/147370/original/image-20161124-15351-14dfu6r.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=645&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/147370/original/image-20161124-15351-14dfu6r.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=645&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px">
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<span class="caption">Figure 1: schéma de l’articulation du genou chez l’Homme, adapté de Drake, Richard L et al., 2015.
L’articulation se compose de cinq tissus essentiels : le tissu osseux, le tissu cartilagineux, la membrane synoviale, le liquide synovial et les tissus élastiques (ligaments et tendons).</span>
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<p>Cette matrice cartilagineuse, composée essentiellement de protéines de collagène, se comporte comme un tampon qui évite que les os se touchent. Elle agit à la façon d'une éponge retenant l'eau et s'écrase quand une pression s'exerce sur l'articulation - lors de la marche, par exemple, pour le genou. Cette matrice, chargée négativement, est en effet capable d’absorber beaucoup de molécules d’eau. Lorsqu'elle est dégradée, les os se touchent et c’est là que la douleur se fait sentir. Car les os, eux, sont innervés.</p>
<p>En résumé, le cartilage constitue un tissu élastique, résistant aux forces biomécaniques associées aux mouvements de l’articulation. Il permet d’assurer un bon glissement entre les pièces osseuses, amortit et répartit les pressions. Sa matrice est secrétée par un seul type de cellules, le chondrocyte. Et le chondrocyte, justement, est la destination finale que nous cherchons à atteindre avec nos nanocargos. </p>
<p>Le chondrocyte est l’usine où se fabrique la matrice du cartilage. Il assure un équilibre permanent entre la synthèse de nouveau cartilage et l'élimination du cartilage usé. Si le chondrocyte ne travaille plus ou mal, cela aboutit à l’arthrose. La synthèse, l’incorporation et la dégradation des protéines de la matrice sont toutes dirigées par les chondrocytes.</p>
<h2>Expédier un nanomédicament jusque dans le cartilage</h2>
<p>Nous avons pu mettre en évidence le rôle essentiel d’un ion, le pyrophosphate inorganique (ePPi), dans la capacité du chondrocyte à réaliser son travail correctement. Le défi consiste maintenant à apporter cet ion en quantité suffisante aux chondrocytes, en laboratoire déjà, et plus tard, dans le cartilage des patients. </p>
<p>Pour l'expédition, donc, de ces « nanomédicaments », nous cherchons actuellement des structures dans lesquels les encapsuler. Des véhicules capable, une fois injectés jusque dans les cartilages du genou, de franchir l'obstacle le plus redoutable, la traversée de la matrice. La plupart des tentatives effectuées jusqu'ici par des chercheurs avec des véhicules comme des virus ou des plasmides (fragment d'ADN) se sont en effet soldées par un échec. Les substances embarquées ont plutôt été transférées vers les tendons et la membrane synoviale que dans le cartilage et ses chondrocytes…</p>
<p>Notre idée, développée dans le cadre du Projet exploratoire premier soutien (Peps) Mirabelle mis en place par l'université, consiste à utiliser des nano-objets naturels, donc biocompatible et biodégradable, que nous détournons pour un usage thérapeutique. En effet, les cellules communiquent spontanément entre elles via des nano vésicules (appelées vésicules matricielles) de 200 nanomètres ou d'autres structures plus petites encore, les exosomes, de 20 nanomètres. Notre hypothèse est que le succès de l'opération dépendra de leur taille et de leur structure lipidique. Autrement dit, que des véhicules plus petits seront capables de traverser plus efficacement la matrice. Aussi nous recourrons actuellement à des véhicules de 100 nanomètres (voir la figure 2) issus de déchets organiques, et nous envisageons d'en tester de plus petits. </p>
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<img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/147372/original/image-20161124-15362-1vveklk.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/147372/original/image-20161124-15362-1vveklk.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=167&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/147372/original/image-20161124-15362-1vveklk.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=167&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/147372/original/image-20161124-15362-1vveklk.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=167&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/147372/original/image-20161124-15362-1vveklk.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=209&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/147372/original/image-20161124-15362-1vveklk.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=209&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/147372/original/image-20161124-15362-1vveklk.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=209&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px">
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<span class="caption">Figure 2 : principe d’extraction à partir d’agro-ressources et de fabrication de nano-objets, puis vérification de la dispersion en fonction de leur taille.</span>
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<p>Quand le nanocargo efficace sera trouvé, on peut imaginer que d’autres substances bénéfiques pour le cartilage soient acheminées par le même procédé. Et que l'articulation retrouve ainsi sa fonctionnalité.</p><img src="https://counter.theconversation.com/content/68119/count.gif" alt="The Conversation" width="1" height="1" />
<p class="fine-print"><em><span>Arnaud Bianchi a reçu des financements de Région Lorraine, Université de lorraine, PEPS mirabelle. </span></em></p>Quand les anti-douleurs ne suffisent plus, la chirurgie s’impose dans cette affection des articulations. Une piste se dessine, pour régénérer le cartilage en y expédiant des nanomédicaments.Arnaud Bianchi, Ingénieur de recherche (IR1) CNRS, Université de LorraineLicensed as Creative Commons – attribution, no derivatives.tag:theconversation.com,2011:article/621202016-07-11T04:41:30Z2016-07-11T04:41:30ZNanotechnologies : du laboratoire aux produits du quotidien<figure><img src="https://images.theconversation.com/files/129574/original/image-20160706-12732-vtgsld.png?ixlib=rb-1.1.0&rect=102%2C0%2C1675%2C585&q=45&auto=format&w=496&fit=clip" /><figcaption><span class="caption">« Tech it ! : The Game ».</span> <span class="attribution"><a class="source" href="http://www.grenoble-em.com/actualite-serious-game-tech-it-nouveau-jeu-de-role-pour-innover">GEM–CEA Leti</a>, <span class="license">Author provided</span></span></figcaption></figure><p>La saison 2016 de Wimbledon se termine. Si le tennis est ancré dans les traditions, il est également un terrain d’innovation. Ainsi, depuis 2015, Rafael Nadal joue avec une raquette connectée. Celle-ci intègre dans son manche des capteurs pour suivre et analyser son jeu et le partager avec sa communauté. Tous les amateurs peuvent également s’équiper simplement de ce dispositif aujourd’hui dans le commerce.</p>
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<figcaption><span class="caption">Babolat Play, ou quand la raquette devient connectée (France 3 Paris île-de-France)</span></figcaption>
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<h2>Capter, connecter, calculer, stocker</h2>
<p>Cette raquette contient notamment des capteurs inertiels tels que l’accéléromètre (qui mesure l’accélération d’un objet, détermine l’orientation de celui-ci, son inclinaison et sa vitesse de rotation), des capteurs de pression (qui déterminent la pression s’exerçant sur un point ou une surface) ainsi que l’électronique permettant de traiter le signal (l’information collectée) et de le transmettre à l’interface mobile (tel un téléphone portable). Ceci est un exemple typique de l’<a href="https://fr.Wikim%C3%A9dia.org/wiki/Internet_des_objets">Internet des objets</a> (<em>Internet of Things</em>, ou IoT) qui repose sur les fonctionnalités suivantes : capter, connecter, calculer et stocker.</p>
<h2>Miniaturisation</h2>
<p>Si l’Internet des objets est une réalité aujourd’hui, c’est grâce à la miniaturisation extrême des composants. Dès 1965, Gordon Moore, cofondateur de la société Intel, <a href="https://fr.Wikim%C3%A9dia.org/wiki/Loi_de_Moore">affirmait</a>que le nombre de transistors dans un circuit intégré allait doubler – à prix constant – tous les ans (ceci a été rectifié par la suite en portant à dix-huit mois le rythme de doublement). Cette loi a permis le développement de l’informatique, puis de la téléphonie mobile et aujourd’hui de l’Internet des objets. La miniaturisation des transistors s’inscrit dans ce que l’on appelle les <a href="https://fr.Wikim%C3%A9dia.org/wiki/Nanotechnologie">nanotechnologies</a> : des technologies conçues et fabriquées à l’échelle nanométrique <em>10<sup>-9</sup></em> m = 0,000 000 001 mètre, soit 1 000 fois plus petit qu’un cheveu humain.</p>
<h2>« Serious game »</h2>
<p>Dès le début des années 2000 on prévoyait le développement de fonctions et applications utilisant les nanotechnologies dans notre vie quotidienne. Numérique, mobilité, habitat, santé et bien-être, énergie, environnement, loisirs et culture, sécurité, alimentation, etc. <a href="http://www.entreprises.gouv.fr/files/files/directions_services/politique-et-enjeux/innovation/technologies-cles-2020/technologies-cles-2020.pdf">Tous les secteurs sont concernés</a>.</p>
<p>Aujourd’hui l’innovation est « tirée » par les usages. Le défi est donc pour les chercheurs, en partant de besoins d’utilisateurs, d’imaginer les produits et services de demain. Comment procéder ? Dans le cadre de l’<a href="http://www.irtnanoelec.fr/fr/">IRT Nanoelec</a>, une démarche originale de valorisation technologique a été mise en œuvre grâce à la <em>gamification</em> : <a href="http://www.grenoble-em.com/">Grenoble Ecole de Management</a> et le <a href="http://www-leti.cea.fr/">Leti, Institut de CEA Tech</a> ont intégré 75 technologies, 100 objets du quotidien représentant les différents secteurs d’activité et 20 utilisateurs potentiels dans le <a href="https://fr.Wikim%C3%A9dia.org/wiki/Jeu_s%C3%A9rieux"><em>serious game</em></a> <a href="http://gemingame.com/video/tech-it/">« Tech it ! »</a></p>
<h2>Des exemples</h2>
<p><strong>Le e-textile</strong></p>
<p>Le e-textile ou la transformation en textile intelligent. Certains de ces textiles disposent de matériaux métalliques ou semi-conducteurs tissés dans la fibre pour des applications dans le sport, la santé ou la traçabilité.</p>
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<figcaption><span class="caption">«Inventer demain : Le tissu intelligent» (8/60), Radio Television Suisse.</span></figcaption>
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<p><strong>Le système « tête haute » (<em>heads-up display</em>, ou HUD)</strong></p>
<p>Ce permet aux utilisateurs d’emmagasiner de l’information à travers des écrans sans se détourner de leur tâche. Il est notamment utilisé pour faciliter la conduite automobile.</p>
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<figcaption><span class="caption">Réalité augmentée voiture : navigation via l’affichage tête haute, Groupe PSA.</span></figcaption>
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<p><strong>La conductance cutanée (<em>electrodermal activity capture</em>)</strong></p>
<p>Cette technologie mesure les changements de conductivité de la peau. Lorsque vous transpirez, votre peau conduit l’électricité plus facilement que lorsque vous êtes au repos. Souvent employée en combinaison avec d’autres techniques de mesure, elle permet de prédire si une personne est nerveuse, stressée ou train de mentir (et inversement si elle est calme et en train de dormir). Cette technologie est fréquemment utilisée en psychologie et en recherche médicale.</p>
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<figcaption><span class="caption">« Stopsleep », video de démonstration produit prévention somnolence au volant.</span></figcaption>
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<h2>Le jeu comme levier d’innovation</h2>
<p>Le <em>serious game</em> lève les limites du monde réel et invite à découvrir de nouvelles fonctionnalités : en combinant les différentes technologies, en imaginant les dispositifs futurs, en bref défier les chercheurs pour toujours proposer des innovations au service de la société.</p><img src="https://counter.theconversation.com/content/62120/count.gif" alt="The Conversation" width="1" height="1" />
<p class="fine-print"><em><span>Hélène Michel a reçu des financements de IRT Nanoélec. </span></em></p><p class="fine-print"><em><span>Mathilde Costes-Majorel a reçu des financements de IRT Nanoelec.</span></em></p>Les applications des nanotechnologies arrivent sur le marché. Pour créer des produits et des services adaptés, on peut « mettre en jeu » ces technologies de rupture.Hélène Michel, Professeur - Serious Games & Innovation Management, Grenoble École de Management (GEM)Mathilde Costes-Majorel, VP Change Management, Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)Licensed as Creative Commons – attribution, no derivatives.tag:theconversation.com,2011:article/571502016-05-18T20:41:20Z2016-05-18T20:41:20ZLa nano-imagerie, un nouvel outil pour la médecine moderne<figure><img src="https://images.theconversation.com/files/122913/original/image-20160517-9487-8144h3.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=496&fit=clip" /><figcaption><span class="caption">Aux laboratoires Sandia, aux États-Unis, les nanotechnologies sont utilisées contre le cancer.</span> <span class="attribution"><a class="source" href="https://www.flickr.com/photos/sandialabs/6103804287">Sandia Labs/Flickr</a>, <a class="license" href="http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/">CC BY-NC-ND</a></span></figcaption></figure><p>Comment mieux soigner aujourd’hui des maladies complexes comme le cancer ? En parvenant à comprendre le corps humain à toutes les échelles, depuis la molécule (environ 1 nanomètre), la cellule (environ 10 micromètres), jusqu’à l’organisme tout entier. Il s’agit, en vue de cet objectif thérapeutique, d’établir des connexions depuis l’échelle sub-nanométrique vers le monde dit macroscopique, (celui à notre échelle), pour déterminer comment des événements moléculaires sont intégrés pour créer une réponse physiologique. En ce sens, c’est un défi pour la biologie moderne, mais qui pose aussi de nouvelles questions aux nanosciences.</p>
<p>Pour savoir, de façon suffisamment précise, comment un système vivant fonctionne, afin de pouvoir contrôler son comportement à l’aide par exemple d’une pharmacologie adaptée, il faut être capable de forger les concepts adaptés et de disposer de technologies efficaces.</p>
<p>Depuis le milieu du XX<sup>e</sup> siècle, la biologie s’est attachée à développer des outils analytiques puissants permettant de détecter des biomolécules d’intérêt, afin de compléter l’observation clinique au niveau de la cellule, du tissu ou de l’organisme. Cependant, les mécanismes reliant ces différentes échelles ont longtemps été difficiles à comprendre : pour les sonder, il faut pouvoir disposer d’outils permettant un suivi quantitatif dans le temps et l’espace des processus biologiques.</p>
<p>Une méthode de choix pour atteindre cet objectif est l’imagerie optique, notamment grâce à ses développements techniques les plus récents, tels que l’imagerie de super-résolution et l’utilisation de nano-objets pour l’observation de biomolécules individuelles ou la mesure d’une réponse cellulaire aux échelles nanométriques. Ces méthodes peuvent être rassemblées sous le nom générique de nano-imagerie biologique. Nous allons en détailler quelques-unes.</p>
<h2>Les nano-marqueurs</h2>
<p>L’imagerie biologique fait un grand usage de molécules fluorescentes permettant la détection de biomolécules cibles dans un environnement cellulaire ou tissulaire. Il peut s’agir de molécules organiques de synthèse ou de protéines fluorescentes, comme la GFP (Green Fluorescent Protein), qui peuvent être exprimées par l’organisme étudié.</p>
<p>Bien qu’elles soient très utilisées, ces molécules se dégradent rapidement sous illumination. En raison d’un phénomène appelé photoblanchiment, il est généralement impossible de les observer individuellement pendant des durées supérieures à quelques secondes. Cette propriété empêche le suivi de biomolécules individuelles pour des durées suffisantes, par exemple pour comprendre leur rôle dans l’accomplissement dans le temps et l’espace d’une réponse cellulaire.</p>
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<img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/122758/original/image-20160516-15904-a5pj79.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=237&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/122758/original/image-20160516-15904-a5pj79.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=984&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/122758/original/image-20160516-15904-a5pj79.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=984&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/122758/original/image-20160516-15904-a5pj79.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=984&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/122758/original/image-20160516-15904-a5pj79.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=1237&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/122758/original/image-20160516-15904-a5pj79.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=1237&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/122758/original/image-20160516-15904-a5pj79.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=1237&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px">
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<span class="caption">Neurone de rat en culture dont des récepteurs au GABA (un neurotransmetteur) sont marqués par des nanocristaux. La taille réelle du neurone est d’une dizaine de microns.</span>
<span class="attribution"><span class="source">Cédric Bouzigues</span>, <span class="license">Author provided</span></span>
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<p>Des nanoparticules, comme des nanocristaux semi-conducteurs, des nanoparticules de terres rares, ou des nanodiamants, ont alors été synthétisées et utilisées comme marqueurs biologiques depuis une quinzaine d’années. Ces nanoparticules ont en commun des propriétés optiques exceptionnelles, notamment l’absence de photoblanchiment. Elles ont ainsi ouvert la possibilité de suivre la dynamique de protéines individuelles dans une cellule vivante pendant des durées comparables aux temps nécessaires à l’établissement d’une réponse physiologique, généralement plusieurs minutes.</p>
<p>La reconstruction nanométrique de trajectoires de protéines individuelles a, par exemple, permis de mieux comprendre l’organisation de synapses neuronales au niveau moléculaire. De façon plus générale, l’imagerie biologique nanométrique permet d’identifier les connexions entre l’ échelle moléculaire et l’échelle microscopique, voire macroscopique, et donc de fournir des éléments de compréhension sur le fonctionnement global d’un système biologique.</p>
<h2>Les nano-senseurs</h2>
<p>Le simple marquage de biomolécules, permettant de révéler leur organisation dans la cellule ou les tissus, n’est pourtant pas suffisant pour comprendre comment le corps répond à une maladie. Il faut pour cela pouvoir suivre l’ensemble des mécanismes biochimiques, appelé signalisation cellulaire, apparaissant spécifiquement dans la cellule a en réponse à un signal extérieur.</p>
<p>Des nanoparticules luminescentes peuvent ainsi être utilisées comme nanosondes, détectant spécifiquement la présence d’espèces réactives dans le milieu cellulaire. Par exemple, certaines nanoparticules luminescentes réagissent à la présence de dérivés réactifs de l’oxygène, dont la concentration dans la cellule régule des phénomènes tels que le vieillissement, l’inflammation ou la progression de certaines tumeurs. L’imagerie de ces nanoparticules permet alors de réaliser une cartographie dynamique de la production de ces dérivés réactifs de l’oxygène avec une précision de l’ordre d’une dizaine de nanomètres.</p>
<p>Dans une perspective thérapeutique, la nano-imagerie quantitative pourra contribuer à la détection de l’apparition d’une pathologie et à l’évaluation locale et précise des effets d’un traitement pharmacologique.</p>
<h2>Le nano-diagnostic</h2>
<p>Un atout majeur supplémentaire des nanoparticules pour l’imagerie biologique est leur capacité de servir de plateforme pour produire plusieurs types de contrastes, permettant de faire de l’imagerie dite multimodale. Un même agent peut ainsi être utilisé pour réaliser simultanément des images suivant différentes techniques (luminescence, IRM, rayons X…) et obtenir des informations complémentaires en une seule séquence d’imagerie.</p>
<p>L’association d’une modalité d’imagerie moléculaire à une modalité d’imagerie fonctionnelle – l’IRM par exemple –, sensible à l’activité globale d’un organe ou un tissu, révélera la base moléculaire de l’évolution de la pathologie à l’échelle de l’organisme. Cet aspect est particulièrement prometteur pour l’utilisation de la nano-imagerie pour le diagnostic médical de pathologies complexes, telles que certaines tumeurs ou maladies inflammatoires.</p>
<p>Il sera alors envisageable de réaliser un véritable suivi d’un tissu cible, potentiellement atteint par la maladie. On pourra alors dresser son profil moléculaire, à partir duquel un traitement spécifique du patient pourra être pensé, administré et évalué. Cette méthode, qui utilise les nanocapteurs, introduit un changement de paradigme en médecine : le suivi individualisé se substituerait au diagnostic traditionnel.</p>
<p>Des nanoparticules peuvent enfin servir pour le transport et l’administration ciblée de traitements, par exemple sous forme de particules servant de plate-forme sur lesquelles une substance active peut être greffée et éventuellement délivrée par action de la lumière. L’association, appelée théranostique, sur un même objet du diagnostic quantitatif et de la thérapie sous forme d’administration contrôlée d’un médicament, sera un outil utile pour le contrôle fin d’une pathologie.</p>
<p>L’utilisation de nanoparticules pour l’imagerie biologique ouvre ainsi de nombreuses et riches perspectives pour des applications biomédicales. La nanoimagerie et de façon plus générale les nanotechnologies sont ainsi susceptibles de contribuer fortement à la révolution médicale des prochaines années, la médecine personnalisée.</p><img src="https://counter.theconversation.com/content/57150/count.gif" alt="The Conversation" width="1" height="1" />
<p class="fine-print"><em><span>Cédric Bouzigues a reçu des financements de l'Agence Nationale pour la Recherche, de la Région Ile-de-France, de France-BioImaging et du RTRA Triangle de la Physique. </span></em></p>Une nouvelle imagerie émerge pour mieux comprendre les cancers et les maladies inflammatoires à l’échelle de la molécule et de la cellule.Cédric Bouzigues, Enseignant-chercheur au Laboratoire d’Optique et Biosciences (École polytechnique / CNRS / INSERM), École polytechniqueLicensed as Creative Commons – attribution, no derivatives.