Identification biométrique : un processus d’identification chiffré basé sur la reconnaissance des veines du doigt en 3D

Les empreintes digitales sont trop faciles à falsifier, et les moyens de vérification biométriques actuels ne sont pas assez sûrs. C’est le constat des chercheurs de l’EPFL qui se sont intéressés à l’identification biométrique via la reconnaissance des veines, un procédé qui intéresse beaucoup les milieux médicaux, la police ou encore les banques.

Aujourd’hui, le Laboratoire de sécurité et de cryptographie de l’EPFL et la start-up Global ID ont mis au point un nouveau système d’identification encore plus sûr, puisqu’il combine un traitement des données davantage sécurisé que les normes actuelles, et se base sur la vision des veines en 3D développée par l’institut Idiap à Martigny, la HES-SO-Valais-Wallis et la start-up Global ID.

voir le communiqué EPFL

Des singes paralysés retrouvent l’usage de la marche grâce à un implant cérébral

Les électrodes implantées dans le cerveau et la colonne vertébrale ont aidé les singes paralysés à marcher. Les neurologues derrière l’étude ont rapporté que les implants ont restauré la fonction dans les jambes des primates presque instantanément. Les résultats sont détaillés dans Nature.

A neural interface helped a monkey walk again after its spinal cord was cut Swiss Federal Institute of Technology in Lausanne
The brain-spine interface uses a brain implant like this one to detect spiking activity in the brain’s motor cortex. Alain Herzog / Swiss Federal Institute of Technology in Lausanne

La moelle épinière du singe a été partiellement coupée, de sorte que les jambes n’ont aucun moyen de communiquer avec le cerveau. Pour réparer l’interface cerveau-moelle épinière, des électrodes ont été placées sur des parties clés du corps du singe. Les implants ont été placés à l’intérieur du cerveau du singe à la partie qui contrôle le mouvement des jambes, avec un émetteur sans fil à l’extérieur du crâne. Des électrodes ont également été placées le long de la moelle épinière, en dessous de la blessure.

Un programme informatique a décodé les signaux cérébraux indiquant le mouvement des jambes et a transmis les signaux aux électrodes dans la colonne vertébrale. En quelques secondes seulement, le singe bougeait sa jambe. En quelques jours, il marchait sur un tapis roulant.

“Le primate a été capable de marcher immédiatement une fois que l’interface cerveau-moelle épinière a été activée. Aucune physiothérapie ou formation n’était nécessaire », a déclaré Erwan Bezard, l’un des auteurs de l’étude.

Close-up of the microarray of electrodes for the brain-implant.
Copyright: Alain Herzog / EPFL

Les résultats ont été étonnamment positifs, mais les chercheurs disent qu’il faudra au moins une décennie pour affiner la technologie pour une utilisation chez les humains. Pourtant, nos corps sont très similaires à ceux des singes, et les chercheurs croient que la transition pourrait être rapide.

Les nouvelles intéressantes sur l’étude sont que les composants que les chercheurs ont utilisés sont légaux pour l’utilisation humaine en Suisse. Le groupe suisse de l’étude a commencé l’essai clinique sur huit personnes atteintes de paralysie partielle de la jambe.

NBC News

Des micro-robots télécommandés sont maintenant disponibles pour les interventions chirurgicales

Collaboration between EPFL and ETHZ produced a new technique for building microrobots that could be used to deliver drugs and perform other medical operations in the human body. (Image Credit: Selman Sakar)

Les scientifiques du monde entier se sont penchés sur les moyens de traiter diverses maladies à l’aide de robots miniatures au cours de ces dernières années. Ces robots seraient en mesure de remplacer les chirurgies complexes et invasives telles que l’ouverture des artères obstruées ou délivrer des médicaments à des emplacements spécifiques dans le corps.

Teva s’associe avec Microchips Biotech pour l’utilisation de micro-puces administrant des médicaments
Un implant sous-cutané pour une médecine plus précise

Un scientifique de l’EPFL nommé Selman Sakar ainsi que Bradley Nelson et Hen-Wei Huang de ETHZ ont collaboré pour créer une méthode pour construire ces robots, qui disposent de fonctionnalités avancées. Dans le même temps, ils ont également mis au point une plate-forme de test pour des conceptions multiples et divers types de locomotion. Ainsi, ils ont été en mesure de mettre sur pied les micro-robots qui sont à la fois complexes et reconfigurables. La plate-forme de manipulation a également été construite pour contrôler les robots à distance par le biais de champs électromagnétiques et leur permettre de modifier leurs formes en utilisant la chaleur.

Ces robots ne fonctionnent pas sur moteurs, ils sont souples et flexibles puisqu’ils ont été faits avec des nanoparticules magnétiques et d’hydrogel biocompatible. Les nanoparticules font que les micro-robots nagent et se déplacent lors de l’application d’un champ électromagnétique et leur donnent aussi une forme particulière lorsqu’ils sont en cours de fabrication.

Nanotechnologies : la révolution invisible

La construction d’un micro-robot est une procédure complexe impliquant de nombreuses étapes. Tout d’abord, les nanoparticules sont mises à l’intérieur des couches d’hydrogel biocompatible. Après le champ électromagnétique permet d’obtenir des nanoparticules orientées dans différents endroits, puis l’hydrogel est solidifié à l’aide d’une technique de polymérisation.

L’étape suivante consiste à placer le robot dans l’eau pour que l’architecture 3D finale du micro-robot soit formée. Au cours de ce processus, le robot se pliera, selon la disposition des nanoparticules qui sont dans le gel.

Une fois que cette opération est terminée, le robot est fait pour nager en utilisant un champ électromagnétique. Le robot va se dérouler et changer de forme une fois qu’il est devenu chaud. Fabriquer le robot de cette façon, a donné aux chercheurs la possibilité de construire un micro-robot spécifique qui pourrait agir de la même façon que la bactérie qui est connue pour provoquer la maladie du sommeil, également connu sous le nom de trypanosomiase africain. Cette bactérie est propulsée par un flagelle, mais une fois à l’intérieur de la circulation sanguine, un mécanisme de survie se met en marche.

L’étude a été publiée dans Nature intitulé « Soft micromachines with programmable motility and morphology ».

Science News Journal

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Une vitamine qui arrête le processus de vieillissement des organes

Communiqué de presse de l’École polytechnique fédérale de Lausanne

En administrant de la nicotinamide riboside à des souris déjà âgées, des chercheurs de l’EPFL ont pu réactiver la régénération de leurs organes vieillissants et prolonger leur vie. Une méthode encourageante pour traiter certaines maladies dégénératives.

NR treatment rescues neural stem cell decline in aged mice

Étonnante, la nicotinamide riboside (NR). Déjà mise en lumière à plusieurs reprises pour son aptitude à améliorer le fonctionnement du métabolisme, elle dévoile aujourd’hui une partie de ses secrets grâce à l’analyse d’une équipe de chercheurs du Laboratoire de physiologie intégrative de l’EPFL (LISP), dirigé par Johan Auwerx. L’un de ses doctorants, Hongbo Zhang, signe aujourd’hui dans Science un article décrivant les effets bénéfiques de la NR sur le fonctionnement des cellules souches. Ceux-ci s’apparentent à une véritable cure de jouvence.

A la fin de leur vie, les souris, comme tout autre mammifère, voient en effet diminuer leur capacité à régénérer certains de leurs organes, tels que le foie, les reins ou les muscles – dont le cœur. Leur aptitude à les réparer après un traumatisme s’en ressent également. S’ensuivent de nombreux troubles typiques de la vieillesse.

NR treated aged mice have improved muscle regeneration ability

Les mitochondries – utiles aussi dans les cellules souches

A l’EPFL, en partenariat avec des collègues de l’ETH Zurich, de l’Université de Zurich et d’universités canadienne et brésilienne, Hongbo Zhang a voulu comprendre de quelle manière ce processus de régénération s’altérait avec l’âge. En suivant plusieurs marqueurs, il a pu identifier la chaîne moléculaire régulant le fonctionnement des mitochondries, les « usine énergétiques » des cellules, et son évolution avec l’âge. Le rôle des mitochondries pour le métabolisme a déjà été largement démontré, « mais nous avons pu mettre en évidence pour la première fois l’importance de leur bon fonctionnement dans les cellules souches », souligne Johan Auwerx, directeur du LISP.

Or ce sont ces cellules souches qui, réagissant aux signaux envoyés par l’organisme, sont normalement en mesure de régénérer des organes affectés, en produisant de nouvelles cellules spécifiques. Du moins chez les jeunes. « Nous avons démontré que la fatigue des cellules souches était l’une des causes principales conduisant à une mauvaise régénération, voire une dégénérescence de certains tissus ou organes », ajoute Hongbo Zhang.

Raison pour laquelle les scientifiques ont voulu « revitaliser » les cellules souches musculaires de souris déjà âgées. Et ce, en ciblant précisément les molécules utiles au bon fonctionnement des mitochondries. « Nous avons donné de la nicotinamide riboside à des souris âgées de 2 ans, soit à l’automne de leur vie, poursuit le chercheur. Cette substance, proche de la vitamine B3, est le précurseur de la molécule NAD+, dont le rôle est crucial pour l’activité mitochondriale. Nos résultats sont extrêmement prometteurs : la régénération musculaire est bien meilleure chez les souris ayant reçu la NR, et elles vivent plus longtemps que celles qui n’en ont pas eu. »

Muscle stem cells from NR treated mice have better transplantation efficiency

Une avancée pour la médecine régénérative

Des études parallèles ont démontré qu’un effet comparable pouvait être observé sur des cellules souches du cerveau ou de la peau. « Ces travaux donnent des perspectives très intéressantes dans le domaine de la médecine régénérative, estime Johan Auwerx. On ne parle pas ici d’introduire des corps étrangers dans l’organisme, mais de lui réapprendre à se réparer tout seul, avec un produit qu’il suffit d’ingérer avec son repas. » Outre les effets du vieillissement, ces travaux pourraient s’appliquer au traitement de certaines maladies telles que la dystrophie musculaire (myopathie), qui peut toucher les jeunes et leur être fatale.

Jusqu’à ce jour, aucun effet secondaire néfaste n’a été constaté lors de l’utilisation de NR, même à haute dose. La prudence reste toutefois de mise avant d’envisager d’en absorber en tant qu’« élixir de jouvence » : comme elle semble stimuler le fonctionnement de toutes les cellules, il pourrait en être de même pour des cellules pathologiques. Des études approfondies doivent donc encore être menées.

Note : cet article est publié en ligne par le journal Science le jeudi 28 avril 2016 à 20h (CET), sous le titre « Improving mitochondrial function by NAD+ repletion improves mitochondrial and stem cell function and enhances lifespan in mice ».

Hongbo Zhang, Dongryeol Ryu, Yibo Wu, Karim Gariani, Xu Wang, Peiling Luan, Davide D’amico, Eduardo R. Ropelle, Matthias P. Lutolf, Ruedi Aebersold, Kristina Schoonjans, Keir J. Menzies, Johan Auwerx. NAD repletion improves mitochondrial and stem cell function and enhances lifespan in mice.
Science, 2016 DOI: 10.1126/science.aaf2693

$ 1,2 milliards pour Human Brain Project

Les technologies informatiques représentent un nouvel espoir dans cette quête pour une meilleure compréhension de notre cerveau, c’est pourquoi le Human Brain Project (HBP) attire toute l’attention des médias dans le domaine des neurosciences.

Le HBP est d’une valeur € 1,2 milliards et un long projet global de 10 ans qui va nous donner une compréhension plus profonde et plus significative du fonctionnement du cerveau humain. Il est composé de 130 établissements de recherche dans toute l’Europe et coordonné par l’École Polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL) en Suisse.

La cartographie expérimentale du cerveau s’est avérée être une voie sans issue, étant donné qu’il faut 20 000 expériences juste pour mapper un circuit neuronal et que notre cerveau est constitué de 100 milliards de neurones et 100 trillions de synapses. Le HBP est venu avec une meilleure solution en construisant le premier modèle du cerveau humain. Ce sont des systèmes informatiques neuromorphiques qui utilisent les mêmes principes de base de calcul et des architectures cognitives dans le cerveau.

Le plan consiste à déterminer les principes fondamentaux de comment les neurones sont connectés et utilisent ces principes pour construire des simulations statistiques. Un modèle de simulation sera alors de prédire comment certaines parties du cerveau, (nous n’avons aucunes ou peu de données expérimentales), sont câblées et ensuite comparer les résultats avec les données biologiques réelles. En d’autres termes, l’idée est de trouver un principe sous-jacent qui régit la morphologie du cerveau et la rétro-ingénierie (ingénierie inverse) du cerveau humain à l’aide de superordinateurs.

Néanmoins, le grand plan de création d’un modèle parfait de cerveau ne s’arrête pas ici. Henry Markram, neuroscientifique et co-directeur de ce projet ambitieux, envisage cet exploit encore un peu plus loin. Il veut unir la simulation du cerveau avec une plate-forme informatique médicale. Cela signifie toutes les données cliniques disponibles sur les maladies mentales des hôpitaux publics et des laboratoires pharmaceutiques seraient intégrées dans le modèle de simulation. De cette façon, les experts pourraient étudier systématiquement des sujets sains et des patients souffrant de divers troubles et d’en tirer des corrélations empiriques entre les maladies mentales et les causes biologiques. « L’étape finale serait d’utiliser ce nouveau système de classification biologique pour développer de nouveaux outils de diagnostic et de proposer des stratégies pour le développement de médicaments et de traitements », explique Markram.

Un directeur de projet pense aussi à connecter la simulation de cerveau avec un robot, où le robot serait en mesure de voir et d’entendre son environnement. Les chercheurs pourraient introduire des distorsions dans la simulation à imiter par exemple un cerveau autiste et d’examiner l’expérience des autistes du monde. Cela représenterait sans aucun doute une avancée énorme en informatique médicale et également dans l’informatique en général.

Comprendre le cerveau est vital, non seulement pour diagnostiquer et traiter les maladies du cerveau, mais aussi pour le développement des nouvelles technologies du cerveau comme la neuro-robotique et l’ingénierie neuromorphique. Ces technologies du cerveau peuvent nous apporter de nouveaux outils et méthodes pour étudier la plasticité du cerveau et de développer des systèmes neuronaux incorporés dans des dispositifs artificiels logiciels et matériels, machines, robots, etc.. Pour y parvenir, nous devons aussi explorer de nouvelles architectures informatiques qui imitent les structures de neurones biologiques dans le but d’atteindre les capacités de calculs de ces systèmes avec le même volume et l’efficacité énergétique.

Ce sont tous les défis que doivent surmonter les scientifiques travaillant sur le projet de cerveau humain. En attendant, le monde entier reste dans l’attente des nouvelles découvertes qui révéleront comment fonctionne l’organe le plus complexe.

Par Blazka Orel, Msc, BioSistemika LLC

Elsevier SciTech Connect

Un implant pour lutter contre Alzheimer

Des chercheurs de l’EPFL ont testé avec succès sur des souris un implant, contenant des cellules qui ont été génétiquement modifiées pour produire et délivrer des anticorps dans le cerveau pour effacer les protéines Abêta.

L’une des causes hypothétiques de la maladie d’Alzheimer est l’accumulation excessive de la protéine bêta – amyloïde (Abêta) dans différentes zones du cerveau. Cela se traduit par le dépôt de plaques de protéines agrégées, qui sont toxiques pour les neurones.

Le débit constant d’anticorps produits par la capsule, implanté sous la peau, sur un parcours de 39 semaines a empêché la formation de plaques Abeta dans le cerveau. Le traitement a également réduit la phosphorylation de la protéine tau, un autre signe de la maladie d’Alzheimer observée chez ces souris.

Les travaux sont publiés dans la revue Brain.

sources : Sciences et Avenir, Medical Design Technology

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Le cerveau d’un rat reconstitué par ordinateur

Le Blue Brain Project, le centre de la simulation du Human Brain Project, a publié un projet de reconstitution numérique des micro-circuits du néocortex d’un rat juvénile — en incluant 31 000 neurones connectés, de 207 types différents, par près de 37 millions de synapses.

La simulation du comportement électrique émergent de ce tissu virtuel par des superordinateurs, a reproduit une gamme d’observations faites précédemment lors d’expériences sur le cerveau, validant ainsi son exactitude biologique, tout en jetant de nouvelles lumières sur le fonctionnement du néocortex. Les recherches ont été publiées jeudi 8 octobre dans le journal Cell.

An image of a simulated rat brain slice Credit: Blue Brain Project, EPFL

Les équipes ont réalisé des dizaines de milliers d’expériences sur les neurones et les synapses dans le néocortex de jeunes rats, avant de cataloguer chaque type de neurone et de synapse ainsi trouvé.

Les chercheurs ont ensuite identifié une série de règles fondamentales décrivant la manière dont les neurones sont arrangés dans les micro-circuits et comment ils se connectent via les synapses. Malgré son ampleur, la base de données est toutefois insuffisante pour reconstituer une carte complète des micro-circuits.

«Nous ne pouvons ni ne devons tout mesurer, explique Henry Markram, auteur de l’étude et directeur du Brain Blue Project à l’école Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) en Suisse.

«Le cerveau est une structure bien ordonnée et dès lors que vous commencez à comprendre cet ordre au niveau microscopique, vous pouvez commencer à déduire une grande partie des données manquantes ».

pour en savoir plus : EPFL

source : Live Science; Le Matin.ch

traduction : Buendía Carlos

Bientôt une futur collaboration entre General Electric et le Wyss Center

John Donoghue, Suzan LeVine, Robert Wells et Benoît Dubuis

General Electric envisagerait de collaborer avec le Wyss Center à Genève, pour développer notamment des neuroprothèses. Selon Le Matin dimanche, l’entité nichée dans le Campus Biotech – propriété des milliardaires suisses Ernesto Bertarelli et Hansjörg Wyss – a profité de la conférence interne «Brain Trust», organisée en fin de semaine dernière dans les anciens locaux de Merck Serono et en présence de sommités mondiales dans le domaine des sciences, pour resserrer ses liens avec le conglomérat américain, lequel a généré l’an passé 148,9 milliards de dollars de chiffre d’affaires, pour 15,2 milliards de bénéfice net.

lire la suite sur Le Temps.ch

Un implant sous-cutané pour une médecine plus précise

Elle ne mesure qu’un centimètre de côté, s’implante sous l’épiderme, s’alimente en énergie via un patch collé sur la peau et communique avec votre téléphone portable. La nouvelle puce à bio-capteurs mise au point à l’Ecole polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL) est capable de surveiller simultanément la concentration de plusieurs molécules, glucose ou cholestérol par exemple, et de certains médicaments.

L’avenir de la médecine s’oriente vers toujours plus de précision – non seulement dans le diagnostic, mais aussi dans le dosage des médicaments. Or les valeurs sur lesquelles le corps médical peut s’appuyer sont généralement un instantané, reflétant le moment d’une prise de sang dont l’analyse peut nécessiter des heures, voire des jours.

Plusieurs laboratoires de l’EPFL travaillent à la mise au point de dispositifs permettant des analyses en continu, sur des durées aussi longues que possible. Dernier en date, la puce à biocapteurs qu’ont réalisée les chercheurs du Laboratoire de systèmes intégrés (LSI) en collaboration avec le groupe de recherche sur les circuits pour les fréquences radio (RFIC). Sandro Carrara l’a présenté hier à Lisbonne, dans le cadre du Symposium international IEEE sur les circuits et les systèmes (ISCAS).

Grande autonomie
«La nouveauté mondiale que l’on propose avec cette puce, c’est qu’elle est capable, en plus du pH et de la température, de mesurer à la fois des molécules du métabolisme, comme le glucose, le lactate ou le cholestérol, et des médicaments», explique Sandro Carrara. Grâce à sa combinaison de capteurs électrochimiques fonctionnant avec ou sans enzymes, ce dispositif peut en effet réagir à une vaste gamme de composants, et ce pendant plusieurs jours, voire semaines.

Sous son enveloppe qui se présente comme un petit carré d’un centimètre de côté, l’appareil renferme trois éléments principaux : le circuit comprenant six capteurs, un calculateur qui analyse les signaux reçus, et un module de transmission radio. Il est également pourvu d’une bobine, qui reçoit par induction l’électricité produite par une batterie extérieure, appliquée sur la peau sous la forme d’un patch. «Nous avons rassemblé dans un simple pansement la batterie, la bobine et un module Bluetooth, grâce auquel les résultats peuvent être immédiatement envoyés à un téléphone portable», précise Sandro Carrara.

Suivi in vivo et sans contact
La puce a déjà été testée avec succès in vivo sur des souris à l’Institut de Recherche en Biomédecine de Bellinzone (IRB), dont les chercheurs ont pu contrôler en continu les taux de glucose et de paracétamol, sans qu’un câble suiveur ne vienne perturber leur vie quotidienne. Des résultats extrêmement prometteurs, qui laissent espérer des tests cliniques sur l’humain d’ici trois à cinq ans – d’autant que l’intervention n’est que légère, la puce s’installant juste sous l’épiderme.

«Connaître précisément et en temps réel l’effet des médicaments sur le métabolisme est l’une des clefs de la médecine personnalisée et de précision que l’on espère pour demain», ajoute Sandro Carrara.

Source : Communiqué EPFL

 

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