Paris, 4 juin 2012

Mieux cibler les origines du glaucome pour préserver la vue

Dans un article à paraître dans Plos One, des chercheurs ont réussi à préserver la fonction visuelle de rats atteints de glaucome. Cette maladie, associée à une élévation anormale de la pression à l'intérieur de l'œil, peut conduire à la cécité. L'équipe de chercheurs dirigée par Christophe Baudouin au sein de l'Institut de la Vision (Inserm/CNRS/UPMC) a ciblé des molécules spécifiques de l'inflammation : les chimiokines. Le blocage d'un des récepteurs aux chimiokines (CXCR3) a entrainé une diminution de la pression à l'intérieur de l'œil, grâce à la restauration de l'écoulement normal de l'humeur aqueuse, conduisant à une protection de la rétine et de la fonction visuelle.
Deuxième cause de cécité dans le monde, le glaucome touche cinquante à soixante millions de personnes dont 6 à 7 millions sont aveugles. En France, environ 800 000 personnes sont traitées pour un glaucome. Cette maladie se caractérise par une destruction progressive du nerf optique et une altération irréversible de la fonction visuelle, généralement associée à une élévation anormale de la pression à l'intérieur de l'œil.

Cette forte pression intraoculaire est causée par une résistance à l'écoulement normal de l'humeur aqueuse au niveau d'une structure oculaire spécifique: le trabéculum. Toutefois, la dégénérescence des tissus du trabéculum, à l'origine de ce dysfonctionnement, est mal comprise.
 
Les traitements actuels contre le glaucome ne ciblent pas directement la trabéculopathie originelle. Ceci pourrait en partie expliquer l'échec thérapeutique souvent observé et conduisant parfois à la cécité en dépit d'une prise en charge médicale optimale.

L'équipe de chercheurs dirigée par Christophe Baudouin à l'Institut de la Vision est impliquée dans l'étude des mécanismes physiopathologiques responsables de la trabéculopathie glaucomateuse, et plus spécifiquement du rôle de certaines molécules de l'inflammation appelées chimiokines.

Plusieurs chercheurs de cette équipe viennent de montrer sur des tissus de patients glaucomateux et sur une lignée cellulaire humaine de trabéculum, l'existence d'une balance entre la chimiokine  dite CXCL12, et une forme tronquée de celle-ci, le SDF-1(5-67). Tandis que la première favorise la viabilité des tissus du trabéculum via le récepteur CXCR4, l'autre forme induit la mort trabéculaire via le récepteur CXCR3. Il semble que le passage d'une forme « saine » à la forme tronquée est favorisé par un environnement particulier et des cytokines et métalloprotéinases impliquées dans le glaucome.

Dans un deuxième temps, les chercheurs ont observé dans un modèle animal de glaucome, que le blocage de CXCR3 permet de diminuer la pression intraoculaire, de restaurer la fonction de filtration du trabéculum, et de préserver ainsi la fonction visuelle en protégeant la rétine.

Ces travaux permettent d'améliorer la compréhension du glaucome. Pour Alexandre Denoyer, premier auteur de cette publication, « la stratégie inédite utilisée ciblant les chimiokines au niveau du trabéculum pourrait aboutir au développement d'un traitement innovant en remplacement ou en complément des traitements à long terme par les collyres actuels. »

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L'OEIL  ET  LA  VISION

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Paris, 9 juillet 2012

La microscopie biphotonique passe à la couleur

La microscopie multiphoton multicouleurs pour l'étude du développement embryonnaire et cérébral.

Des travaux publiés dans la revue Nature Methods par les équipes d'Emmanuel Beaurepaire (Laboratoire d'optique et biosciences (LOB), École Polytechnique, CNRS, Inserm), de Jean Livet (Institut de la Vision, CNRS, UPMC, Inserm) et de Xavier Morin (Institut de Biologie de l'École Normale Supérieure (ENS), CNRS, INSERM), démontrent une nouvelle stratégie de microscopie biphotonique multicouleurs adaptée à l'observation en profondeur de tissus biologiques intacts marqués avec des chromophores distincts, par exemple des protéines fluorescentes de couleurs différentes.
Cette avancée est une évolution de la microscopie multiphotonique, développée à partir des années 90. Elle a ouvert une nouvelle fenêtre pour l'étude du vivant car elle permet d'observer en trois dimensions un tissu biologique intact à une profondeur dépassant la centaine de micromètres.

Cette approche ne permettait pas jusqu'ici d'effectuer efficacement une imagerie « en couleurs », c'est-à-dire d'observer simultanément trois marqueurs différents (par exemple bleu, vert et rouge). C'est ce que la technique développée par les biologistes et physiciens de l'Inserm et du CNRS à l'École Polytechnique permet de faire aujourd'hui.

Dans le domaine de la recherche biomédicale, elle va permettre d'étudier l'architecture et le développement de structures multicellulaires complexes telles que le système nerveux central ou l'embryon en développement, en visualisant simultanément plusieurs paramètres au sein du tissu.

Les chercheurs du LOB ont appliqué cette approche pour visualiser « en couleurs » et en profondeur le développement d'embryons de Drosophile, ainsi que le cerveau ou la moelle épinière de souris et d'embryons de poulet marqués avec la stratégie de marquage transgénique multicouleurs dite 'Brainbow' développée par les équipes de l'Institut de la Vision et de l'ENS. La nouvelle méthode d'imagerie facilite la reconstruction tridimensionnelle et le suivi dynamique des systèmes étudiés. Il devient possible de visualiser à grande échelle l'agencement des cellules neurales et gliales dans le cerveau, le mouvement ou les filiations cellulaires dans l'embryon en développement sur un critère de couleur.

Ce « passage en couleurs » de la microscopie multiphotonique est directement transposable à d'autres problématiques (suivi de cellules en mouvement, imagerie dynamique de la signalisation, etc.) et devrait trouver de nombreuses applications en biologie des systèmes.

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Paris, 26 OCTOBRE 2011

Un composite explosif à base de nanoparticules et d'ADN comme source d'énergie pour les microsystèmes

Un explosif solide à la densité d'énergie équivalente à la nitroglycérine : c'est le matériau composite que viennent d'élaborer des chercheurs toulousains du Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes (CNRS), en collaboration avec le Centre interuniversitaire de recherche et d'ingénierie des matériaux (Université Toulouse 3 / INP Toulouse / CNRS), à l'aide d'un procédé de fabrication innovant, qui met en contact des nanoparticules avec des brins d'ADN. Les brins jouent le rôle de « mécanos » qui assemblent entre elles les différentes variétés de nanoparticules utilisées. Le nouvel explosif possède une énergie dégagée et une température d'initiation thermique parmi les meilleures connues à ce jour dans la littérature. Il pourrait servir de source d'énergie pour alimenter, dans l'espace ou dans l'environnement, des microsystèmes embarqués. Cette innovation fait l'objet d'une publication qui vient d'être publiée en ligne sur le site de la revue Advanced Functional Materials.
Des nanoparticules d'aluminium et d'oxyde de cuivre, tels sont les deux ingrédients de base du matériau composite. L'idée d'associer de l'aluminium et de l'oxyde de cuivre pour produire de l'énergie n'est pas nouvelle (les deux servaient autrefois à souder les voies ferrées), mais celle de recourir à des brins d'ADN pour les marier l'est. Pourquoi choisir l'ADN ? Deux brins d'ADN complémentaires (c'est-à-dire dont les molécules sont capables de se reconnaître) s'auto-assemblent en structure de double hélice, puis restent solidement collés entre eux, comme dans toutes les cellules de notre corps. Les chercheurs ont mis à profit ces propriétés « collantes » de l'ADN. Ils ont d'abord greffé séparément des brins d'ADN sur des billes nanoscopiques d'aluminium et d'oxyde de cuivre. Puis ils ont mélangé ensemble les deux types de nanoparticules coiffées de brins d'ADN. Résultat, les brins complémentaires de chaque type de nanoparticules se sont liés, transformant la poudre d'aluminium et d'oxyde de cuivre originelle en un matériau compact et solide qui s'enflamme spontanément une fois chauffé à 410°C (la température spontanée de combustion se révèle parmi les plus faibles connues à ce jour dans la littérature).

Outre une faible température d'initiation de combustion, ce composite offre également l'avantage d'une haute densité énergétique, semblable à celle de la nitroglycérine : à même quantité de matière, il produit considérablement plus de chaleur qu'avec de l'aluminium et de l'oxyde de cuivre pris séparément. En effet, dans cette dernière situation, une part non négligeable d'énergie n'est pas exploitée. En revanche, l'utilisation de nanoparticules, grâce à leur grande surface active, a permis aux chercheurs de se rapprocher de l'énergie maximum théorique de la réaction chimique qui produit la chaleur.

Sa densité énergétique élevée fait de ce composite un combustible de choix pour les nano-satellites, ces satellites de quelques kilos qui commencent à peupler l'espace. Trop légers, ils ne peuvent être équipés d'un mode de propulsion conventionnel une fois en orbite. Munis de quelques centaines de grammes du composite, les nano-satellites auraient suffisamment d'énergie pour corriger leur trajectoire ou leur orientation.

Sur Terre, les applications de ce composite sont nombreuses : inflammateur de gaz dans des moteurs à combustion ou de carburant dans des tuyères d'avion et de fusée, détonateur miniature de charges, outil de soudure localisée... Une fois sa chaleur transformée en énergie électrique, le composite pourrait aussi servir de source d'énergie d'appoint pour des microsystèmes (comme des détecteurs de pollutions placés dans la nature).

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Le 4 juillet 2012 à 15h54

Un nouveau boson découvert au Cern : le Higgs, peut-être...

Par Laurent Sacco, Futura-Sciences Share on joliprintPDF  Partager C’est un boson, le plus lourd jamais découvert dans un accélérateur de particules et on observe les conséquences de son existence dans les deux détecteurs géants du LHC. Voici l'annonce du Cern, tant attendue. Avec une masse d’environ 126 GeV, il s’agit très probablement du boson de Higgs supposé être à l’origine des masses des particules élémentaires. Mais il reste du travail pour déterminer s’il possède bien les propriétés du boson de Higgs ou s’il s’agit d’une particule radicalement nouvelle.
Parcourez notre dossier complet sur le boson de Higgs
Tout le monde attendait la conférence de ce matin du 4 juillet 2012 au Cern, annonçant les derniers résultats de la chasse au boson de Higgs. Avait-on enfin découvert la mythique particule censée expliquer l’origine des masses des quarks et des leptons du modèle standard et plus précisément celles des particules médiatrices des forces du modèles électrofaibles ? Les rumeurs de la découverte de ce boson allaient bon train mais la seule chose certaine était que quatre des six physiciens ayant introduit le mécanisme dit de Brout-Englert-Higgs en 1964 seraient bien présents pour écouter ce que les deux porte-paroles des expériences phares du LHC allaient dire.
C’est Joe Incandela qui a pris la parole le premier, au nom de la collaboration CMS, puis ce fut le tour de Fabiola Gianotti pour Atlas. Dans les deux cas l’émotion a saisi l’assemblée ainsi bien sûr que tous les physiciens suivant le séminaire sur Internet, lorsque les deux chercheurs ont dévoilé les résultats des analyses faites.

En rouge on voit la trajectoire de 4 muons dans le détecteur Atlas, résultant très probablement de la désintégration d'un boson de Higgs. © ATLAS, Collaboration-Cern
Il y a très peu de doute que les détecteurs Atlas et CMS aient effectivement permis de découvrir une nouvelle particule dans les produits de collisions de faisceaux de protons durant les années 2011 et 2012 au Cern. Dans les deux cas, il s’agit d’un boson dont la masse est d’environ 126 GeV et qui se désintègre en d’autres particules selon des réactions similaires. On observe ainsi des paires de photons gamma et des quadruplets de leptons (comme des muons ou des électrons), ainsi que d’autres produits de désintégrations.
Un boson dont l'identité est encore incertaine
Surtout, si l’on compare les deux détecteurs à deux appareils de réception radio cherchant à écouter une station à une fréquence donnée au-dessus d’un bruit de fond, la musique qu’ils écoutent maintenant est devenue beaucoup plus clairement audible. En termes techniques, on dit que le signal est au-dessus du bruit de fond à 5 sigma dans les deux appareils. C’est un peu comme si on écoutait une partie d’une symphonie de Mozart et qu’il n’y ait que 0,00003 % de chance environ que des fluctuations dans le bruit de fond aient reproduit par hasard ce morceau de musique.

John Ellis, le grand physicien théoricien, répond à la question : qu'est-ce que le boson de Higgs et comment le recherche-t-on ? © CernTV, YouTube
Cinq sigma, c'est le seuil que l'on doit atteindre, dans deux appareils de détections différents, pour éviter des erreurs systématiques, et pouvoir affirmer avoir fait une découverte en physique. Peut-on dire pour autant que l'on a découvert le boson de Higgs ?
Pas encore....
Cependant, comme le dit le directeur de la recherche du Cern, Sergio Bertolucci : « Il est difficile de ne pas s’enthousiasmer. Nous avions dit l’année dernière qu'en 2012, soit nous trouverions une nouvelle particule semblable au boson de Higgs, soit nous exclurions l’existence du Higgs du modèle standard. Avec toute la prudence qui s’impose, nous nous trouvons, il me semble, à un croisement : l’observation de cette nouvelle particule nous montre la voie à suivre dans l’avenir pour mieux comprendre ce que nous observons dans les données ». Ce à quoi Rolf Heuer, le directeur général du Cern, a ajouté : « Nous avons franchi une nouvelle étape dans notre compréhension de la nature. La découverte d’une particule dont les caractéristiques sont compatibles avec celles du boson de Higgs ouvre la voie à des études plus poussées, exigeant davantage de statistiques, qui établiront les propriétés de la nouvelle particule ; elle devrait par ailleurs lever le voile sur d’autres mystères de notre univers ».
Futura-Sciences reviendra bientôt plus en profondeur sur cette découverte.

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LE  SPIN :c'est  le  moment  angulaire ( ou cinétique ) des  particules  quantiques.

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