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L'immunothérapie et le sommeil, en tête des découvertes de 2013
La raison pour laquelle les êtres vivants dorment a été éclaircie cette année, une découverte qui trône au palmarès publié jeudi par le prestigieux magazine Science des 10 plus importantes percées scientifiques réalisées en 2013.
Les chercheurs ont découvert, lors d'expériences sur des souris, que le sommeil permet au cerveau de se nettoyer en élargissant les canaux entre les neurones, ce qui facilite une meilleure circulation du liquide céphalo-rachidien.
La première place est toutefois accordée aux percées réalisées dans le domaine de l'immunothérapie pour lutter contre le cancer. Plutôt que de s'en prendre directement aux tumeurs avec des produits chimiques, les scientifiques ont déterminé qu'ils peuvent stimuler le système immunitaire pour l'inciter à attaquer lui-même les cellules cancéreuses.
Le domaine est maintenant jugé si prometteur que des entreprises pharmaceutiques qui le délaissaient complètement il y a quelques années à peine y investissent maintenant des sommes colossales.
Le magazine note aussi des progrès dans le secteur des photopiles, de la manipulation génétique, de la vaccination, de l'imagerie médicale, des cellules souches et du développement d'"organoïdes" humains pour aider au diagnostic de maladies, en plus de souligner que les scientifiques ont finalement découvert que les rayons cosmiques proviennent des débris de supernovas.
La dixième et dernière place revient aux milliards de milliards de bactéries qui colonisent le corps humain. De nouvelles découvertes ont permis de comprendre le rôle absolument crucial de ces bactéries, un facteur dont les médecins devront dorénavant tenir compte.
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Le bourlingueur des étoiles
Le satellite européen Gaia est parti rejoindre sa lointaine orbite, à plus d'un million de kilomètres de la Terre. Gaia, c'est une mission fondamentale, attendue par les astronomes depuis plus de 20 ans...
C'est à une tâche immense, inédite, que le télescope européen Gaia va s'atteler, cinq ans durant, sur son orbite lointaine, à un million et demi de kilomètres de la Terre...arpenter le ciel entier, repérer, répertorier et analyser une à une un milliard d'étoiles de la Voie lactée, notre galaxie. Mesurer avec une sidérante précision, leur distance, leur mouvement dans la Voie lactée, leur éclat. A la clé, le plus prodigieux catalogue stellaire jamais réalisé, et surtout, pour la toute première fois dans l'histoire de l'astronomie, une vision nouvel
le de notre galaxie, qui sera littéralement vue en 3D.être, ce qu'est cette mystérieuse matière noire, invisible et indétectable, et qui, pourtant, baigne la Voie lactée entière. Et puis Gaia se mesurera à Albert Einstein. Sa vertigineuse précision lui permettra, en suivant le trajet des rayons lumineux des étoiles dans la Galaxie, de vérifier que la célèbre théorie de la relativité générale, qui régit l'architecture de l'Univers, est vraie, ou si elle doit être dépassée par un nouveau paradigme.
Pour achever ce portrait en majesté de la Galaxie, Gaia va déployer un arsenal technologique sans précédent, lui aussi. Une caméra d'un milliard de pixels, assez précise pour observer un cheveu sur la tête d'un parisien depuis la ville de Rome ! La rotation continue du satellite sur lui-même et sa rotation autour du soleil au cours de l'année vont permettre à Gaia de balayer le ciel en grands cercles successifs décalés les uns par rapport aux autres. En 4 mois, Gaia aura ainsi observé la totalité de la voûte céleste avant d'entamer un nouveau cycle. Au cours de sa mission de 5 ans, le télescope effectuera environ 100 observations par objet. Ces multiples mesures permettront une vision dynamique des astres observés, en particulier leur mouvement dans la Galaxie.
Gaia va transmettre vers la Terre plus de 100 Go de données quotidiennement. Le traitement et le stockage d'une telle quantité d'information est un véritable défi informatique pour les scientifiques.
Ceux-ci attendent impatiemment les résultats de cette mission astronomique fondamentale. Ce sont, sans doute, deux ou trois générations d'astronomes qui étudieront la nouvelle image du ciel révélée par Gaia. Une image inédite de la Voie lactée, surtout, car, comme nous sommes plongés dans son disque, il nous est impossible d'en avoir une image globale. Nous verrons, pour la première fois, la structure spirale de la Voie lactée, qui s'enroule autour du mystérieux trou noir central.
Et pourtant... Si ce chiffre nous semble vertigineux, 1 milliard d'étoiles cela ne représente que 1% du contenu réel de la Galaxie. Cet échantillon suffira-t-il aux astronomes pour conter l'histoire de notre immense vaisseau d'étoiles, ou leur faudra-t-il reprendre l'arpentage du cosmos, pour, une à une, observer ses 200 milliards d'étoiles ?
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Le coeur artificiel - suite
Hôpital Georges-Pompidou
Première mondiale : comment fonctionne le coeur artificiel
Pour la première fois au monde, un coeur artificiel a été implanté chez l'homme. L'intervention a eu lieu à l'hôpital Georges-Pompidou à Paris, sur un patient souffrant d'insuffisance cardiaque terminale.
C’était une première mondiale et en plus française ! Un cœur artificiel total a été implanté chez un homme de 75 ans, le 18 décembre dernier, à l’hôpital européen Georges Pompidou (HEGP), à Paris. Mis au point par le Pr Alain Carpentier, le cœur artificiel total a été conçu par la société italienne Carmat. L'aboutissement de 25 années de recherche. Cette prothèse pourrait constituer une alternative aux greffes cardiaques. " Cette première implantation s’est déroulée de façon satisfaisante, la prothèse assurant automatiquement une circulation normale à un débit physiologique ", indiquait hier la société Carmat dans un communiqué. Trois autres patients devraient prochainement être opérés. A cette occasion, pourquoidocteur a réussi à interroger le Pr Christian Latrémouille, chirurgien cardiaque à l’HEGP, celui qui a implanté le 1er cœur artificiel au monde sur un homme. A notre micro, ce dernier ne cachait pas sa grande fierté et confiait l'émotion présente dans le bloc opératoire pendant l'intervention. Mais alors, comment fonctionne ce coeur artificiel, et quels sont les patients qui vont pouvoir bénéficier de cette invention extraordinaire.
La meilleure réponse aux insuffisants cardiaques en phase terminale
Comme l'explique la société CARMAT dans un communiqué de presse mis en ligne hier, ce projet de cœur artificiel, " le plus performant au monde ", constitue aujourd'hui la seule réponse crédible à tous les cas d’insuffisance cardiaque avancée en phase terminale.
On parle d’insuffisance cardiaque lorsque le cœur n’arrive plus à assurer sa fonction essentielle de pompe du sang et d’irrigation de tous les autres organes. Les causes principales sont les maladies coronaires et l’hypertension artérielle. Les complications les plus fréquentes sont les troubles du rythme, les accidents thromboemboliques (formation de caillots) et l’insuffisance rénale. Il s’agit d’une maladie sévère, progressive et souvent fatale. Près de la moitié des patients décèdent dans l’année qui suit la première hospitalisation.
A ce jour, plus de 20 millions de patients sont concernés par cette maladie en Europe et aux États-Unis. Alors, grâce à la poursuite du développement de son cœur artificiel total, CARMAT a pour ambition de pallier le manque notoire de greffons dont sont victimes aujourd'hui des dizaines de milliers de personnes souffrant d’insuffisance cardiaque avancée.
Comment fonctionne ce coeur artificiel
La prothèse créée par les ingénieurs de CARMAT comprend 2 cavités ventriculaires droite et gauche, chacune étant séparée par une biomembrane souple en 2 volumes, un pour le sang, un pour le liquide d’actionnement. Un sac externe souple contient le liquide d’actionnement et bat au rythme cardiaque.
Par actionnement hydraulique via deux groupes moto-pompes miniatures, le liquide d’actionnement déplace cette biomembrane en reproduisant le mouvement de la paroi ventriculaire du cœur humain lors de la contraction. Ce mouvement provoque l’admission et l’éjection du sang dans des conditions optimales : mouvement habituel, contact seulement avec des matériaux biologiquement compatibles.
Enfin, un dispositif électronique intégré régule le fonctionnement de la prothèse en fonction des besoins des patients à partir d’informations données par des capteurs et traitées par un microprocesseur. (voir la vidéo ci-dessous)
Les exigences de cette innovation
Tous les implants et appareils d’assistance ou de substitution d’organes en contact avec le sang posent le problème essentiel de leur hémocompatibilité, ce qui peut générer la destruction des hématies (hémolyse) ou activer la chaîne de coagulation (thrombose) qui entraîne la formation d’un caillot obturant un vaisseau sanguin et provoquer une embolie pulmonaire ou un accident vasculaire cérébral. Mais avec ce 1er coeur artificiel total, CARMAT a réussi à reproduire le mouvement physiologique d’éjection par la membrane, mimant la contraction ventriculaire et assurant le vidage des ventricules à chaque cycle. Et pour parfaire cette hémocompatibilité, ces ingénieurs ont utilisé des biomatériaux synthétiques et biologiques microporeux permettant un recouvrement protéique continu adhérant sur l’ensemble des surfaces en contact direct avec le sang. Ce coeur artifciel est aussi le seul dispositif utilisant des valves biologiques ayant démonté leur faible thrombogénicité à long terme.
Par ailleurs, la société italienne a réussi la pari de la compatibilité anatomique. CARMAT a ainsi optimisé la forme de son cœur biomimétique et miniaturisé tous les sous-ensembles de la régulation médicale pour les intégrer à la prothèse, tout en conservant un volume d’éjection physiologique, même en cas d’effort soutenu.
En outre, le pari de l'autonomie a également été relevé. CARMAT est à présent en mesure d'offrir au patient , un confort, une qualité de vie et un rythme de vie normal grâce à une autonomie très large dans un système léger et porté, soit au minimum 12 heures dans au maximum 3 kg grâce à une énergie compacte et renouvelable.
Enfin, la dernière prouesse réalisée par le Pr Carpentier, et les ingénieurs de CARMAT, est celle de l'adaptation physiologique. Elle n'est pas des moindres. Ainsi, ce coeur artificiel réagit à ces besoins physiologiques en reproduisant, à l’aide d’algorithmes propriétaires, le réponse du cœur naturel, notamment en maintenant la pression aortique pour assurer en permanence une perfusion satisfaisante des organes. Cette innovation parvient aussi à ajuster le débit et la fréquence à l’activité pour éliminer l’inconfort lié à des paramètres fixes.
Au final, au lendemain de l'intervention, les principaux protagonistes de cette prouesse restent toutefois prudents. " Nous nous réjouissons de cette première implantation, mais il serait bien entendu prématuré d’en tirer des conclusions car il s’agit d’une seule implantation et d’un délai post-chirurgical encore très court, " conclut Marcello Conviti, le Directeur Général de CARMAT.
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Un bout d’orteil vieux de 50 000 ans révèle l’histoire agitée du genre humain
Des chercheurs ont analysé l'orteil d'une néandertalienne qui vivait il y a 50.000 ans dans une caverne des monts de l'Altaï.
Des scientifiques ont étudié un petit bout de doigt de pied vieux de 50.000 ans ayant appartenu à une néandertalienne. Ils sont parvenus à lire l'ADN de l'os et à reconstituer le génome de cette femme. Ils ont ainsi pu retracer l'histoire des premiers humains et déterminer les croisements dont les humains actuels sont issus.
Les tous premiers humains, les Homo sapiens et les Néandertaliens se sont croisés au cours de leurs pérégrinations en Sibérie et en Europe. Une partie de leur héritage génétique survit encore aujourd'hui en nous, les humains modernes. C’est en cherchant à retracer cette histoire que des généticiens, lancés depuis 2006 sur les traces des Néandertaliens, se sont intéressés à l'ADN de l'os d’un petit orteil d’une néandertalienne qui vivait il y a 50.000 ans dans une caverne des monts de l'Altaï.
Les scientifiques sont parvenus à reconstituer le génome de cette femme avec une précision sans précédent. L'étude démontre que cette femme était le fruit d’une liaison incestueuse entre un demi-frère et une demi-sœur, un oncle et sa nièce, une tante et son neveu ou entre cousins germains. Publiés mercredi dans la revue Nature, les résultats indiquent également qu’à l'exception des Africains, tous les humains modernes possèdent dans leur génome de 1,5 à 2,1% d'ADN légué par les Néandertaliens.
Les Asiatiques et les Amérindiens, eux, ont environ 0,2% de leur génome issu d’un lointain cousin de Neandertal : l'Homme de Denisova. Une proportion qui s’élève à 6% pour les aborigènes d'Australie, les Papous de Nouvelle-Guinée et certaines îles d'Océanie. Ceci montre à quel point l'histoire des humains et des homininés était compliquée à l'époque, explique un des auteurs, Montgomery Slatkin repris par l'AFP.
De multiples croisements
Nous savons qu'il y avait beaucoup de croisements, et il y en a probablement eu d'autres que nous n'avons pas encore découverts, précise-t-il dans un communiqué. Par exemple, les Néandertaliens et les Denisoviens pouvaient s'accoupler entre eux et le premier a donné au moins 0,5% de son ADN à la lignée du second. De plus, l'analyse ADN a montré que le génome de l'Homme de Denisova contient 2,7 à 5,8% du génome d'un humain archaïque, vieux d'au moins un million d'années et sorti d’on ne sait où.
Cette ancienne population d'homininés existait avant que les Néandertals, les Dénisoviens et les humains modernes ne se séparent, indique Kay Prüfer, de l'Institut Max Planck d'anthropologie évolutionniste de Leipzig, auteur principal de l'étude. Il est possible que cet humain inconnu soit l'Homo erectus que l'on connaît par ses fossiles. D'autres études seront nécessaires pour confirmer ou infirmer cette éventualité, ajoute le chercheur.
Mais ce n’est pas tout car les généticiens pensent même être parvenus à identifier les séquences génétiques propres aux humains modernes, à l'exclusion de tous les autres primates, grands singes, Dénisoviens ou Néandertaliens. Ainsi, au final, la partie du génome de l'Homo sapiens tiendrait dans une liste relativement courte de 87 gènes avec quelques milliers de variantes, indique Svante Pääbo, directeur de l'Institut Max Planck et pionnier de l'ADN ancien.
Une piste pour dévoiler les secrets de l'homme ?
C'est un catalogue de traits génétiques qui différencient les humains actuels de tous les autres organismes, qu'ils soient vivants ou éteints. Je crois qu'à l'intérieur se cachent certaines choses qui ont rendu possible l'énorme expansion des populations humaines, de leur culture et de leur technologie, au cours des 100.000 dernières années, explique le scientifique cité par l'AFP.
Toutefois, on ne peut pas pointer un gène du doigt et dire : 'voilà ce qui est responsable du langage ou d'un autre trait dont les humains modernes ont l'exclusivité', précise M. Slatkin. Cette liste de gènes va nous renseigner sur les changements que la lignée humaine a connus, même si ces changements seront probablement très subtils, conclut-il.
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Révolution technologique dans les pacemakers
Un stimulateur cardiaque a été implanté sans chirurgie par une équipe du CHU de Grenoble. Sa particularité: dépourvu de sonde, il est installé directement dans le ventricule du patient.
Le premier pacemaker a été implanté en 1958. "Depuis, il n'y avait pas eu de rupture technologique majeure, les principaux progrès étaient liés à la miniaturisation", explique le Dr Pascal Defaye, responsable de l'unité de rythmologie au CHU de Grenoble.
La révolution est en route avec le Nanostim, un stimulateur sans sonde implanté pour la première fois en France. D'ordinaire, un pacemaker est composé de deux éléments: un boîtier inséré dans la région pectorale, sous la peau ou le muscle, est chargé de générer des impulsions; celles-ci sont ensuite relayées à l'intérieur du cœur par une ou plusieurs sondes, qui partent du boîtier pour aboutir à la cavité cardiaque. "Ces sondes sont le maillon faible de la stimulation cardiaque, explique le Pr Jacques Mansourati, cardiologue au CHU de Brest. Elles peuvent se casser, entraîner une infection de type endocardite, ou se déplacer." L'objectif des cardiologues était donc de pouvoir s'en passer. C'est chose faite, grâce à l'ultraminiaturisation des dispositifs. Pas plus grand qu'une pièce de un euro, Nanostim est installé directement à l'intérieur du ventricule, au moyen d'un cathéter introduit dans la veine fémorale. Le tout sans intervention chirurgicale ni cicatrice, et sans sensation de masse sous le thorax.
L'appareil a été développé par une start-up californienne, rachetée depuis par la société américaine St Jude Medical. Ce premier stimulateur sans sonde a été posé en une trentaine de minutes le 19 novembre au CHU de Grenoble. Le patient, un homme de 77 ans, a pu rentrer chez lui 24 heures plus tard. L'implantation est une première européenne depuis que l'appareil bénéficie d'un marquage CE. "Nous posons le prochain début janvier, puis cela va progressivement se développer dès l'an prochain dans des centres sélectionnés, dans le cadre d'un protocole d'étude", explique Pascal Defaye.
"C'est vraiment une révolution sur le plan technologique , ajoute le cardiologue. L'implantation est plus simple et il suffit ensuite de surveiller que la batterie fonctionne correctement." Les données seront récupérées par télémétrie externe, environ une fois par an lorsque l'appareil sera posé en "routine". Très bientôt, promet Pascal Defaye, il ne faudra même plus se rendre à l'hôpital pour vérifier l'activité du stimulateur. "Nous interrogerons l'appareil à distance, par Wi-Fi, et le patient pourra rester chez lui."
Nanostim promet de fonctionner pendant neuf à treize ans, soit une durée de vie comparable aux pacemakers classiques (qui est de dix ans au maximum pour les boîtiers, et très aléatoire concernant les sondes). Ses performances sont semblables à celles des pacemakers classiques. "C'est un réel progrès, concède le Pr Mansourati, mais il faut quand même s'assurer de la durée de vie du dispositif, et vérifier qu'on pourra l'enlever lorsqu'il sera usé." Car le Nanostim peut être au fil du temps entouré de fibrose, une prolifération de cellules susceptibles de s'agréger autour de tout dispositif implanté. "Le fabricant annonce qu'on pourra l'enlever par la voie utilisée pour l'implantation, mais il faudra confirmer cela sur du long terme."
De son côté, la société franco-italienne Sorin prépare un modèle de pacemaker sans batterie : pour fonctionner, il récupérerait l'énergie mécanique des battements cardiaques. D'autres concurrents, comme Boston Scientific ou Medtronic, développent eux aussi des projets de stimulateurs cardiaques sans sonde, dix fois plus petits que les pacemakers actuels et capables de communiquer avec l'extérieur pour être, si besoin, reprogrammés ou transmettre des données au cardiologue.
Quelque 70.000 stimulateurs cardiaques sont implantés chaque année en France, et de plus en plus de patients sont concernés à mesure que la population vieillit. Pour le moment, environ un tiers d'entre eux, qui n'ont besoin que d'une stimulation ventriculaire, sont éligibles au Nanostim, selon le Dr Defaye. Les patients dont il faut également stimuler les oreillettes auraient besoin d'autant de capsules, capables de communiquer entre elles. "On sait le faire théoriquement, mais pas encore sur le plan clinique. Il faudra trouver des systèmes consommant moins d'énergie", explique le cardiologue. Une technologie qu'il espère voir venir d'ici à une dizaine d'années.
