Le Massachusetts Institute of Technology (MIT), en collaboration avec des chercheurs de l'Université de Hong-Kong, a mis au point un biomatériau permettant de contrôler la croissance, la différentiation et la prolifération de cellules, après leur implantation au niveau neuronal. Ces résultats, obtenus chez le rat, pourraient permettre le développement d'outils susceptibles d'améliorer la greffe des cellules souches et donc d'accélérer la régénération des organes. L'étude est publiée dans la revue "Cell Transplantation".

L'équipe dirigée par le Dr Ellis-Behnke, au "Brain and Cognitive Sciences Department" du MIT et les chercheurs de l'Université de Hong Kong ont créé un réseau de nanofibres de nature peptidique, capables de s'auto-assembler : le SAPNS. Ce "nano-échafaudage" permet de fournir à des cellules d'origine neurale un substrat d'adhésion pour guider leur prolifération, leur migration et leur différentiation. Après implantation dans un organisme, le SAPNS influe sur la survie des cellules transplantées en les protégeant contre le système immunitaire, ce qui pourrait éviter les phénomènes de rejet de greffes.

Les chercheurs ont cultivé respectivement des cellules PC12 [1], des cellules de Schwann (cellules gliales qui maintiennent les fibres nerveuses périphériques en vie) et des cellules précurseurs neurales (NPC) en présence de ce nouveau nanomatériau. En manipulant la densité de cellules et la concentration en SAPNS, les scientifiques ont réussi à contrôler le nanoenvironnement entourant les cellules et ainsi leur prolifération, élongation, différenciation et maturation in vitro. L'expérience a été étendue sur des modèles animaux avec des implants cellulaires dans le cerveau et la moelle épinière. Les chercheurs ont observé le même contrôle de la croissance des cellules implantées.

Le nanoéchaffaudage SAPNS offre aux cellules implantées une niche, qui minimise la réponse immunitaire, et améliore leur taux de survie. Une telle combinaison de SAPNS - jeunes cellules ou cellules souches implantées dans le système nerveux central, pourrait éviter à terme l'utilisation d'immuno-suppresseurs.

Ainsi, les progrès de la nanotechnologie en médecine régénérative offrent une ère nouvelle pour la reconstruction des tissus et des organes.

[1] Les cellules PC12 sont une lignée cellulaire dérivée d'un phéochromocytome de médullosurrénale de rat. Les cellules PC12 stoppent leur division et subissent une différentiation neuronale en présence de "Nerve Growth Factor" (NGF), faisant de cette lignée un modèle utile pour la différentiation des cellules nerveuses.

 

Source:

- "A 'fountain of youth' for stem cells ?" - Eurelalert - Rutlege Ellis-Behnke - 28/12/2009 - http://www.eurekalert.org/pub_releases/2009-12/ctco-ao122809.php
- "Forever young: how to control the elongation, differentiation, and proliferation of cells using nanotechnology" - Ellis-Behnke et al. - Cell Transplantation - 2009 - Volume 18, Numéro 9, pages 1047 à 1058 -http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/20040141

- Alexandre Touvat, deputy-sdv.mst@ambafrance-us.org

Tout le monde en a parlé. Sa photo a fait la une de tous les sites internet. La star de la semaine est un escargot ! Que se cache-il exactement derrière sa coquille ? Un escargot en apparence bien innocent

 

Crysomallon squamiferum vit dans un environnement hostile : milieu acide, hautes températures et une série de prédateurs qui peuvent faire de lui un véritable festin. Sa survie, il l'a doit à des millions d'années d'évolution qui ont sélectionné des gènes capables de lui fournir une armure de qualité. Sa coquille multicouche, nano- et micro-structurée, remplit simultanément plusieurs fonctions : protection contre les prédateurs, régulation thermique, protection contre l'acidité. La structure de cette coquille et la mesure de ses propriétés mécaniques ont fait l'objet d'une publication dans les "Proceedings of the National Academy of Science of the USA".

 

Armure, protection, survie. Il n'est pas difficile d'entrevoir ce que les propriétés de cette coquille pourraient susciter comme innovations. Et ce n'est donc pas par hasard que l'on trouve parmi les financeurs de l'étude le Departement of Defense (DoD), via le MIT Institute for Soldier Nanotechnologie (ISN).

 

Les nanotechnologies et la défense L'ISN n'est pas le seul institut à portée militaire dans le domaine des nanotechnologies. On peut citer aussi l'US Army Engineer Research and Development Center (ERDC) ou le Natick Soldier Research, Development and Engineering Center (NSRDEC). La Nanotechnology for Defense Conference permet par ailleurs de faire le point annuellement sur les recherches dans le domaine. Car, si les nanotechnologies et la science des matériaux laissent entrevoir des avancées dans le domaine de l'énergie, l'environnement ou encore la santé, leurs applications militaires ne sont pas oubliées. Loin de là.

 

Le Department of Defense (DoD) absorbe 30% des fonds annuels distribués par la Nanotechnology National Initiative (NNI) . Cela en fait la première agence bénéficiaire, légèrement devant la National Science Foundation (NSF) qui en reçoit en moyenne 27%. Et les objectifs sont clairs. Les recherches menées par le DoD consistent à "découvrir et exploiter les phénomènes uniques à ces dimensions [nanométriques] pour permettre de nouvelles applications améliorant les aptitudes des soldats et les possibilités des systèmes de combats".

 

Le DoD investit principalement dans des travaux sur la compréhension des phénomènes et des processus à l'échelle nanométrique ainsi que sur les applications directes dans la production d'appareils et de systèmes. C'est ainsi la Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA)  qui, au sein du DoD, perçoit presque 50% des financements consacrés à la recherche sur les nanotechnologies militaires.

 

Au-delà de l'évolution des systèmes informatiques et électroniques, capitale dans le contexte du paradigme militaire "C4ISR" (Command, Control, Communications, Computers, Intelligence, Surveillance and Reconnaissance), les nanotechnologies ouvrent des possibilités capitales dans le domaine de l'équipement. De plus, les guerres récentes, dite "post-guerre froide", comme en Iraq ou en Afghanistan, ont mis en évidence une évolution nécessaire de l'organisation militaire. Les conflits entre nations, nécessitant des opérations à grande échelle et pour lesquels l'armée américaine était préparée, ont laissé place à des opérations militaires à petite échelle face à des groupes armés réduits dans des environnements difficiles. Ce changement conduit l'armée américaine à réorganiser ses troupes.

 

La combinaison de ces changements technologiques et organisationnels pourrait alors entraîner une nouvelle "Revolution in Military Affairs" (RMA), et assurer à l'armée américaine une suprématie qu'elle cherche à conserver. Imaginer le soldat du futur Des études prospectives permettent d'envisager qu'elles pourraient être les applications des nanotechnologies dans le domaine de l'équipement militaire. L'une d'elle, la Future Soldier Initiative , a été déclassée récemment. Le portrait robot du soldat de demain qu'elle présente fascine autant qu'il effraie.

 

Une combinaison recouvre complètement la peau du soldat. Sa structure est composée de nanofibres très résistantes, tissée de nanocables électriques reliant une multitude de nanocapteurs en tout genre. Elle le protège contre les explosions, lui assure une détection automatique des toxines, lui délivre les médicaments nécessaires, le protège des munitions et des flammes, régule sa température, soigne ses plaies. Elle permet de connaître en permanence son état physiologique et psychologique. Sa texture comporte aussi des batteries et de nombreux systèmes capables d'assurer la collecte, la production et la distribution de l'énergie nécessaire au fonctionnement de son équipement. Mais l'équipement du futur soldat ne s'arrête pas là.

 

Un exosquelette lui permet d'améliorer ses capacités naturelles de vitesse, de force et d'agilité. Des prothèses neurales, systèmes électroniques directement reliés à son système nerveux, produisent des effets similaires sur ces capacités sensorielles. Enfin, le système d'information et de communication du soldat lui permet d'évoluer dans une réalité augmentée. Des données sont collectées en permanence sur son environnement direct et sur celui de ses compagnons. Elles sont traitées en temps réel et lui fournissent une aide capitale dans la prise de décision. Présenté sous cet angle, l'image du soldat du futur protégé par ses combinaisons nanostructurées n'est plus très éloignée de celle de notre escargot caché dans sa coquille protectrice.

 

L'investissement conséquent dans les applications militaires des nanotechnologies est à la hauteur de l'objectif, affiché sur le site de la DARPA : maintenir la supériorité technologique des forces militaires américaines et se prémunir contre toute surprise technologique pouvant porter atteinte à la sécurité nationale. L'avertissement est clair : les Etats-Unis ne se laisseront pas dépasser technologiquement. Encore moins par un escargot.

 

Source :

- Iron-plated snail could inspire new armor - MIT News - Anne Trafton - 27/01/2010 - http://web.mit.edu/newsoffice/2010/snail-shell.html
- Future Soldiers May Get Brain Boosters and Digital Buddies - Charles Q. Choi - Live Science - 02/02/2010 - http://www.livescience.com/technology/future-soldiers-100202.html

-  Vincent Reillon, deputy-phy.mst@consulfrance-houston.org

Contribuer soi-même aux recherches dans les nanosciences est possible, en mettant à disposition son ordinateur en veille. Pour cela il suffit d’installer le petit logiciel BOINC et de s’inscrire sur l’un des nombreux projets de recherche : Nanoluz.

 

Nanoluz est un projet porté par l'institut d'optique Daza de Valdès (Madrid) et le Conseil Supérieur en Recherche Scientifique. C'est l'une des 6 recherches accessibles via Ibercivis, la plateforme espagnole de calcul partagé. Le projet se concentre sur la résolution des équations de Maxwell  pour décrire le comportement de la lumière à l'intérieur de différents métamatériaux (des matériaux composites artificiels) à l’échelle nanométrique.

 

Cette recherche fondamentale est nécessaire pour pouvoir développer certaines technologies comme les ordinateurs optiques où le transfert d’information s’effectue par le biais de la lumière. Les résultats obtenus pourraient également permettre d'améliorer le rendement des panneaux solaires.

Une autre application visée par ce projet consiste à étudier l’interaction de la lumière avec des nanoparticules. Ceci dans le but de concevoir de nouveaux biodétecteurs avec une très haute sensibilité. Ce type de système permettra d'effectuer de nombreux examens médicaux à partir d'une quantité infime de liquide organique (par exemple, d'une larme), il remplacera les analyses macroscopiques comme les prises de sang.

 

 

http://www.ibercivis.es/index.php?module=public&section=channels&action=view&id_channel=3&id_subchannel=114

 http://www.boinc-af.org/actualites-physique-chimie/1105-nanoluz-la-lumiere-a-lechelle-du-nanometre.html

 http://boinc.berkeley.edu/

 

Exploitant une technologie issue des travaux de recherche de l'équipe Spectroscopie et Nanomatériaux de l'Institut des Nanotechnologies de Lyon (CNRS/Ecole Centrale de Lyon/INSA de Lyon/Université Claude Bernard de Lyon), SAENA Technologies, créée officiellement le 19 novembre dernier par Mehdi Medjaoui, un jeune ingénieur de l'INSA, est une start-up qui souhaite utiliser certaines propriétés, notamment de luminescence, de nanoparticules de semi-conducteurs, afin d'élaborer un code-barre spectral pour le marquage et l'authentification des matériaux. A plus long terme, ces nanoparticules pourraient également servir de combustible pour les piles à combustible ou encore être utilisées comme traitement thérapeutique du cancer. Lauréat de la 11ème édition du Concours National d'Aide à la Création d'Entreprises de Technologie Innovantes en juin dernier, SAENA Technologies, installée dans l'incubateur d'entreprise CREALYS, est soutenue par INSAVALOR, la filiale de valorisation de l'INSA de Lyon et FIST, filiale de transfert et de commercialisation de technologies innovantes du CNRS et d'OSEO INNOVATION.

"J'ai toujours eu l'envie de créer une entreprise", confie d'emblée Mehdi Medjaoui. C'est donc tout naturellement, lorsque l'occasion se présente, durant son cycle d'ingénieur au sein de l'INSA de Lyon, en science et génie des matériaux, qu'il s'engage dans cette aventure. Il est alors en stage de cinquième année qu'il réalise à l'Institut des Nanotechnologies de Lyon (INL), une jeune Unité Mixte de Recherche dans laquelle travaille notamment Vladimir Lysenko, chargé de recherche au CNRS, qui l'accompagne dans ce projet de création de start-up. Les chercheurs de l'INL mènent notamment des travaux sur les nanoparticules de silicium et de carbure de silicium. "Entre 1 et 10 nanomètres de diamètre, ces particules présentent des propriétés très intéressantes, notamment de luminescence, leurs propriétés spectrales dépendant de leur taille. Ainsi, en réussissant à contrôler leur distribution en taille il est alors possible d'élaborer un code-barre spectral. Intégrer dans un matériau, ce code-barre permet alors de marquer celui-ci et de l'authentifier", explique Mehdi Medjaoui.

Brevetée, à terme cette technologie devrait permettre à SAENA Technologies de produire des nanopoudres destinées au marquage et à l'authentification des matériaux, mettant ainsi sur le marché un nouvel outil pour accroître leur contrôle qualité, leur traçabilité et lutter ainsi contre leur contrefaçon. "Jusqu'à présent, nous travaillons sur un pilote installé à l'INL qui ne permet pas de produire ces nanopoudres en quantité suffisante. Mais nous devrions disposer dès février d'une installation pré-industriellle qui nous permettra d'en produire de 1 à 10 kilos par mois", précise-t-il. Autre préoccupation de SAENA Technologies, l'approvisionnement en matières premières, à savoir silicium et carbure de silicium non conventionnels. Car si l'industrie de la microélectronique utilise des wafers toujours très sophistiqués à la valeur ajoutée sans cesse plus importante, la start-up lyonnaise a besoin de matériaux massifs dont les surfaces sont importantes. Aussi collabore-t-elle avec des entreprises de l'industrie du photovoltaïque pour s'approvisionner.

1 tonne par mois à l'horizon 2011

Mais là ne s'arrête pas les ambitions de SAENA Technologies. Car ces nanoparticules, en fonction de leur taille, pourraient être utilisées également pour d'autres applications, aussi brevetées, en particulier dans des piles à combustible où, mélangées dans une solution, elles serviraient alors de combustible. Mais comme ces nanoparticules sont fluorescentes, les chercheurs ont essayé aussi de les utiliser pour marquer des cellules cancéreuses. "Or les résultats des tests in vitro ont montré qu'une grande majorité des cellules cancéreuses avaient été tuées, ce qui était inattendu. D'où le lancement de tests in vivo qui sont en cours", indique Medhi Medjaoui qui précise que cette dernière application n'est encore que dans la phase de recherche.

Ainsi pour SAENA Technologies, il s'agit d'abord de se positionner solidement comme une entreprise spécialisée dans le marquage et l'authentification des matériaux à l'aide de code-barre spectral à base de nanoparticules. "A plus long terme, nous devrions proposer d'autres technologies de marquage, en particulier d'eux d'entre elles que nous sommes en train de breveter, l'une pour le marquage des métaux, qui représente un problème de plus en plus important pour les industriels, l'autre destinée au secteur de l'agroalimentaire". Mais pour l'heure, il s'agit de produire à l'échelle industrielle, l'objectif que s'est fixée SAENA Technologies étant d'une tonne par mois fin 2010.

 

Saena Technologies - Mehdi Medjaoui : tél. +33 (0)6 14 94 59 03 - email : mehdi.medjaoui@gmail.com

(ADIT - Jean-François Desessard - email : jfd@adit.fr)