Des lasers faits de sang humain pourraient révolutionner la détection de cancers

Alfred Pasieka/SPL
Alfred Pasieka/SPL

Les optofluidiques (ou fluides optiques), qui incluent l’utilisation de lasers, ne constituent pas une nouvelle technologie. En effet, cela consiste en l’application d’une certaine lumière sur un liquide qui sert d’amplificateur, projeté sur une cavité réfléchissante. Et cette technologie est souvent utilisée dans la recherche médicale et la chirurgie, tels que les infrarouges dans les processus de scan et d’imagerie.

Un groupe de chercheurs a réfléchi à un moyen d’affiner cette technologie, en produisant des lasers faits de sang humain.

Le sang humain et un mélange d’agents de contraste (diacétate de fluorescéine) approuvé par la FDA appelé indocyanine green (ICG ou vert d’indocyanine) ont fait toute la différence. L’ICG est utilisé depuis des décennies dans l’imagerie des vaisseaux sanguins rétiniens (imaging retinal blood vessels) en ophtalmologie. Mais en l’absence de sang, « ça ne fonctionne pas du tout » déclare Xudong (Sherman) Fan, lors d’un entretien pour le New Scientist. Fan est Professeur d’ingénierie biomédicale à l’Université du Michigan.

Le chercheur a réalisé l’expérience suivante. Il a éclairé un cylindre réflecteur contenant un mélange de sang humain et d’ICG, comme composé amplificateur, avec une source de lumière infrarouge. Le résultat fut brillant. Le sang s’est mis à briller sous l’effet de la lumière, du fait de la présence d’ICG qui émet de la lumière lorsqu’il est associé à des protéines contenues dans le plasma.

Grâce à cette lumière réfléchie, les chercheurs ont pu observer les structures des cellules et les modifications microscopiques du sang à l’échelle moléculaire. La fluorescence résultante a permis d’obtenir une image de meilleure qualité que les techniques utilisées à l’heure actuelle. Etant donné que l’ICG réagit bien en présence de sang, les tissus riches en sang – tels que les tumeurs – brilleront d’autant plus.

Une fois que cette technologie aura été suffisamment affinée pour être utilisée sur des humains, elle sera particulièrement utile dans la détection précoce de cancers. « Au final, nous testerons cette technologie sur le corps humain » affirme Fan, mais ils assurent que le rayonnement du laser est en dessous des limites autorisées en matière de sécurité. « Personne ne veut que le tissu traité soit brûlé ».

traduction Virginie Bouetel

Futurism, ScienceAlert – Latest, New Scientist, OSA Publishing

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Nanosciences : les enjeux d’une remise en cause

par Marie-Gabrielle Suraud et Camille Dumat · Publication 01/06/2015 · Mis à jour 05/04/2016

Depuis les années 1970, dans la plupart des pays industrialisés, on observe une montée de la contestation des risques « environnement-santé », portée notamment par des associations. Cependant, les revendications du mouvement associatif ont connu des évolutions sensibles. Ainsi, les associations traditionnellement engagées sur ce thème souhaitent désormais participer à l’élaboration des politiques de recherche et non plus intervenir après coup pour tenter de contrôler les développements technologiques et leurs applications.

Ces politiques de recherche deviennent ainsi progressivement un enjeu de démocratisation pour l’opinion publique, suggérant de nouvelles formes d’articulation entre la société civile et la sphère de la recherche. La contestation récente des nanotechnologies – qui prend de l’ampleur en France depuis 2005 – contribue d’ailleurs à renforcer l’idée d’une participation citoyenne aux programmes scientifiques. Au sein du mouvement « anti-nanos », cette revendication fait progressivement son chemin, emportant l’adhésion d’un nombre toujours plus élevé d’associations, notamment environnementalistes.

La mise en question des politiques de recherche par des mouvements de lutte contre les risques « environnement-santé » est en fait bien antérieure à la contestation des nanotechnologies. Déjà, au tournant des années 2000, les mobilisations contre les biotechnologies et les OGM avaient ouvert la voie à l’idée « de faire entrer les sciences en démocratie ». Plusieurs associations plaçant la question des politiques de recherche au cœur de leurs démarches s’étaient alors créées, telles que la Fondation Sciences Citoyennes (2003), Science et Démocratie (2005), Vivagora (2003 ), ou encore Avicenn (2011).

En 2010, la force des revendications vis-à-vis de la science était telle que le Ministère de l’Ecologie avait ouvert le programme de réflexion REPERE (Recherche et Expertise pour Piloter Ensemble la Recherche et l’Expertise) sur les possibilités d’associer des citoyens aux recherches menées dans les laboratoires et/ou d’intégrer des citoyens dans les instances de la recherche. Le Ministère parlait alors de « co-pilotage de la recherche ».

Comment comprendre et interpréter cette volonté des associations d’avoir un droit de regard sur les programmes de recherche ? En quoi le mouvement « anti-nanos » a-t-il contribué à étendre et renforcer cette revendication ? Malgré l’adhésion d’un grand nombre d’associations à l’idée d’un co-pilotage, malgré l’engagement de l’Etat pour mener la réflexion, ce projet de démocratisation ne se réalise cependant pas sans conflit ni opposition. D’où viennent ces désaccords ?

Comment s’est élaborée « l’acceptabilité sociale » des nanotechnologies  → Roger Lenglet : Nanotoxiques et Menace sur nos neurones

Les nanosciences et nanotechnologies (d’après le grec νάνος nain), ou NST, peuvent être définies a minima comme l’ensemble des études et des procédés de fabrication et de manipulation de structures (électroniques, chimiques, etc.), de dispositifs et de systèmes matériels à l’échelle du nanomètre (nm), ce qui est l’ordre de grandeur de la distance entre deux atomes.

Les NST présentent plusieurs acceptions liées à la nature transversale de cette jeune discipline. En effet, elles utilisent, tout en permettant de nouvelles possibilités, des disciplines telles que l’optique, la biologie, la mécanique, microtechnologie. Ainsi, comme le reconnaît le portail français officiel des NST, « les scientifiques ne sont pas unanimes quant à la définition de nanoscience et de nanotechnologie ».

Les nanomatériaux ont été reconnus comme toxiques pour les tissus humains et les cellules en culture. La nanotoxicologie étudie les risques environnementaux et sanitaires liés aux nanotechnologies. La dissémination à large échelle de nanoparticules dans l’environnement est sujette à des questions éthiques.

Les nanotechnologies bénéficient de plusieurs milliards de dollars en recherche et développement. L’Europe a accordé 1,3 milliard d’euros pendant la période 2002-2006. Certains organismes prétendent que le marché mondial annuel sera de l’ordre de 1 000 milliards de dollars américains dès 2015.

Réguler les technologies ou contrôler la recherche ?

Bien que la contestation des nanotechnologies s’inscrive dans l’expérience sociale des risques techno-industriels (nucléaire, amiante, OGM…), les spécificités liées aux « nanos » expliquent en partie que les mouvements « anti » se soient focalisés sur une remise en cause de la science et en particulier des nanosciences.

Une de leurs particularités est d’embrasser un spectre très large de domaines : la production de matériaux, la surveillance des comportements, les biotechnologies et la transformation du vivant… Ainsi, la société civile est confrontée non pas à une activité identifiée – comme c’est le cas pour les OGM ou le nucléaire – , mais à un large éventail de projets en termes d’application technologiques et de commercialisation de produits : médicaments, textiles, cosmétiques, alimentation, électronique, informatique…

Certes, à ce jour, les innovations n’en sont encore souvent qu’au stade de la pré-industrialisation, car leur commercialisation doit passer l’épreuve du principe de précaution issu du règlement européen REACH (Registration, Evaluation, Authorization of CHemical Substances). Cependant, l’idée qu’un point de non-retour pour la santé et l’environnement pourrait être rapidement atteint si la commercialisation des nano-produits devait s’étendre, incite les associations à traiter le problème le plus en amont possible, en demandant le contrôle des recherches. Elles craignent en effet que toute démarche d’interruption des nano-produits, une fois ceux-ci commercialisés, soit inopérante et vouée à l’échec. Plusieurs travaux – dont ceux de l’Américain Kitcher dans le domaine de la génomique – montrent en effet que la mise en œuvre a posteriori de mesures de contrôle des produits et des technologies commercialisés est peu efficace. C’est d’autant plus le cas avec les « nanos » qui sont, faute d’étiquetage généralisé, difficilement décelables dans les différents produits de consommation dans lesquels ils sont intégrés. L’exigence d’un droit de regard des citoyens sur la recherche en nanosciences s’explique donc notamment par la crainte d’une trop faible capacité de contrôle de la commercialisation des nano-produits.

  • Laurent B., 2010, Les politiques des nanotechnologies : pour un traitement démocratique d’une science émergente, Paris : ECLM.
  • Kitcher P., 2010, Science, vérité et démocratie, Paris : PUF, 344 p.

S’entendre ou se diviser ?

Cependant, bien que les associations s’accordent pour demander une démocratisation des politiques de recherche, la mise en pratique de ce principe fait débat et divise. Une double difficulté apparaît : d’une part, les associations ne s’entendent pas sur les formes que pourrait prendre la démocratisation des politiques de recherche, d’autre part, les chercheurs eux-mêmes s’opposent à cette démarche :

– « Démocratiser » les politiques scientifiques : des associations divisées : deux types de tensions traversent les associations. D’une part, les désaccords sont relatifs au statut et au rôle à accorder à la recherche scientifique dont on ne sait quelle dimension sociétale privilégier : source d’émancipation ou facteur de risques ? Le fait que ces dimensions apparaissent souvent inextricablement mêlées (comme c’est le cas pour les recherches en santé) freine l’émergence de positions consensuelles dans la société civile. Certaines associations ont même demandé un moratoire sur la recherche en nanosciences, allant jusqu’à exiger l’arrêt total des recherches : on pense notamment à la demande portée en 2010 par Les Amis de la Terre lors du débat de la Commission Nationale du Débat Public.

D’autre part, trois solutions sont envisagées par les associations pour mettre en pratique la démocratisation de la recherche :

  1. créer des dispositifs de concertation publique accordant une large place aux citoyens et dédiés aux réflexions sur les politiques scientifiques ;
  2. mettre en place des partenariats citoyens-chercheurs pour mener des recherches en laboratoire, notamment sur des sujets jugés sensibles, tels que les recherches en toxicologie, éco-toxicologie, épidémiologie, etc ;
  3. intégrer directement des citoyens dans les instances nationales et locales de pilotage de la recherche, et notamment les instances ayant la charge de répartir les financements des laboratoires et des projets de recherche. Ces trois réponses sont loin d’être équivalentes en termes d’association des citoyens à la sphère scientifique. Elles déclinent en fait des modes d’articulation entre la société civile et la sphère scientifique plus ou moins contraignants pour la recherche.

– « Co-piloter la recherche » : des chercheurs en opposition : au-delà des désaccords entre les associations, l’opposition d’une partie des scientifiques à l’idée d’ouvrir les instances de la recherche et les laboratoires aux citoyens freine ce mouvement de démocratisation de la science. Cette position des chercheurs constitue une rupture. En effet, dans les années 1970, les mouvements qui interrogent le rapport sciences/société ne manifestent guère de clivages ou de tensions entre les chercheurs et le tissu associatif. D’une part, les contestations prennent le plus souvent leur source dans le milieu scientifique lui-même : physiciens nucléaires, généticiens, biologistes (…) se mobilisent contre certains développements scientifiques et technologiques. D’autre part, les associations se limitent à la demande d’un simple décloisonnement de la recherche passant par des actions de vulgarisation, de valorisation ou de diffusion de l’information scientifique.

Avec la montée de l’exigence d’un co-pilotage de la recherche, un pas est franchi. Le principe « d’indépendance de la recherche » exprimé par les chercheurs eux-mêmes, devient un motif de clivage entre les chercheurs et le tissu associatif. Le fossé se creuse alors entre eux, malgré une critique commune des rapports de plus en plus étroits entre la science et le pouvoir ou la science et le marché.

  • Miège B., Vinck D., coord., 2012, Les masques de la convergence. Enquêtes sur sciences, industries et aménagements, Paris : Editions des Archives contemporaines, 296 p.
  • Gaudilliere J.-P., Bonneuil C., 2001, « A propos de démocratie technique », Mouvements, n°18, 73-80.

Avec le mouvement contre les nanos, la critique des politiques de recherche a échappé aux chercheurs et a fragilisé la « coopération » antérieure entre associatifs et chercheurs. Les contestations des nanos ont ainsi fait émerger un clivage entre chercheurs et associatifs non-chercheurs qui prend sa source dans les contours d’une exigence de co-pilotage de la recherche. De façon plus générale, se pose la question de la concordance entre activités de recherche produisant des connaissances scientifiques et valeurs civiques qui tendent à se placer au-dessus des autres activités sociales dites « matérielles ».

Un carnet de recherche proposé par Hypothèses

Les chercheurs peuvent maintenant relier les neurones à l’aide d’impulsions laser

Une équipe de chercheurs de l’University of Alberta Faculty of Engineering ont soudé des neurones en utilisant des impulsions laser femtosecondes (qui durent un millionième de milliardième de seconde).

L’étude, qui a été publiée dans Nature, montre que l’équipe est devenue la première à trouver un moyen de lier les neurones. Cette nouvelle méthode pourrait permettre aux chercheurs de saisir un certain nombre de nouveaux traitements et d’ouvrir les portes à la recherche dans les différentes maladies qui touchent le cerveau.

voir l’article en français sur Motherboard

source :  Medical Xpress

(a) An illustration of how a femtosecond laser pulse is delivered to the target point between an axon and a neuronal soma. (b) An illustration of the phospholipid bilayers of the neuron soma and axon. Note that the attachment region, where the phospholipid layers are attaching, is designated with a circular spot. This does not represent the laser focal spot. (c) The laser pulse high intensity causes a reversible destabilization of both phospholipid layers. A depiction of the femtosecond laser pulse induced axon-soma attachment. Here, the generated free ions (shown in red) and free electrons (shown in orange) cross the center nonpolar region and break bonds between the fatty acid hydrophobic tails. (d) The relaxation process results in the formation of new stable bonds and formation of singular, hemifused, cell membrane only at the targeted connection point.

DARPA projette de concevoir le modem cortical

S’il y a un nom très connu dans le domaine de l’innovation, c’est bien celui de l’Agence pour les projets de recherche avancée de défense en abrégé DARPA. Cette agence qui a été à l’origine d’internet par son réseau ARPANET se distingue par ses projets à l’avant-garde dans le domaine de la science.

Récemment, elle a organisé un évènement de deux jours dans la Silicon Valley afin de présenter son bureau de programme de biotechnologie à un panel de scientifiques, chercheurs, investisseurs… et profiter pour faire découvrir plusieurs projets actuellement en cours. Un des programmes qui a retenu l’attention de l’audience est le « modem cortical ».

Présenté par le directeur du programme Phillip Alvelda, le modem cortical s’apparente à une interface neurale ou simplement un implant qui permettra un affichage visuel d’informations sans l’encombrement des lunettes telles que les Google Glass ou autres dispositifs similaires. À court terme, les concepteurs comptent mettre sur pied un appareil de la taille de deux nickels empilés d’un coût d’environ dix dollars qui affichera physiquement les informations du cortex visuel par le biais de cette interface neurale. Si cette interface voit le jour, elle pourrait même intégrer les fonctions de lecture et d’écriture.

Sa réalisation ouvrira donc des portes sur un monde insoupçonné d’applications. En perfectionnant le dispositif par exemple, l’on pourrait restaurer les fonctions sensorielles d’un individu qui ne trouve pas de solution avec les méthodes présentes. Ainsi un patient souffrant de troubles visuels pourrait y trouver son compte à partir de cette technologie.

En spéculant davantage, on pourrait le porter dans le domaine de la réalité virtuelle. Il constituerait un bon remplacement aux dispositifs de réalité virtuelle qui s’avèrent pour l’heure très encombrants. À partir de là, il n’y qu’un pas pour envisager des usages uniquement disponibles dans les films de science-fiction. Ainsi, on peut penser à un affichage d’informations directement dans le cortex visuel comme une couche visuelle d’informations perceptible uniquement par celui portant le dispositif. Une forme d’image holographie invisible par l’entourage et perçue par l’individu qui porte le dispositif.

Il faut souligner que ce projet s’appuie sur les travaux de recherche de Karl Deisseroth dans le domaine de l’optogénétique. Pour rappel, l’optogénétique est un nouveau domaine de recherche associant l’optique et la génétique. Karl Deisseroth s’est illustré dans ce domaine en parvenant à rendre les neurones d’un animal sensibles à la lumière à partir de la manipulation d’un unique gène. Cela constitue une véritable avancée dans la génétique et l’optique, car un contrôle des neurones et par-delà du comportement est enfin possible à partir de la vision.

Toutefois, pour parvenir à la réalisation du modem cortical, il va falloir passer l’étape du problème éthique que soulève la modification de l’ADN. À ce sujet, les opinions sont aussi diverses que variées. Mais pour certains, cela ne constitue en rien un problème, car une personne s’est déjà portée volontaire pour se soumettre à ces manipulations génétiques dont les conséquences sont inconnues. Cela lui permettra d’obtenir la primeur du modem cortical.

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