Exploration
du métagénome humain
12 avril 2008, par Jean-Paul Baquiast
Le
séquençage du métagénome humain
va prendre la suite du séquençage du génome
humain. C’est une bonne nouvelle pour la biologie. Les
laboratoires européens y contribueront dans le cadre
du programme MetaHIT (pour Metagenomics of Human Intestinal
Tract), coordonné par l’INRA. Son lancement a été
annoncé le 11 avril. MetaHIT mobilisera une douzaine
d'organismes de recherche et d'industriels européens
parmi lesquels le Wellcome Trust Sanger Institute (Royaume-Uni),
le Centre national français de séquençage
ou The European Molecular Biology Laboratory. Son budget s'élève
à 20 millions d'euros pour quatre ans avec une contribution
de la Commission européenne de 11,4 millions d'euros.
MetaHIT s'inscrit dans un cadre plus général qui
rassemblera des partenaires internationaux, américains
et chinois notamment.
On désigne par métagénome l'ensemble de
tous les gènes des espèces bactériennes
vivant en symbiose avec l'homme (ou avec tout autre type d'animal
d'ailleurs), dans son tube digestif mais aussi à la surface
de sa peau ou dans divers orifices naturels. Il s’agit
d’un monde encore pratiquement inconnu, d'une grande complexité
et d'une dimension bien supérieure à celle du
génome humain. Le projet, via le séquençage,
a pour objet de caractériser les fonctions de ces génomes
et d'analyser les interactions qui existent entre eux et la
physiologie humaine. Il pourrait ouvrir de nombreuses perspectives
d'applications industrielles et médicales.
Comme pour le séquençage du génome humain,
les données brutes issues de MetaHIT seront mises gracieusement
à la disposition de la communauté scientifique.
En revanche, dès que des travaux apporteront une valeur
ajoutée sur la fonction de telle ou telle séquence
bactérienne, une protection par brevet de la propriété
intellectuelle pourra être obtenue.
Ces bactéries, au nombre d’un millier d’espèces,
vivant en symbiose avec l’homme, ont des fonctions indispensables
à la santé. Elles synthétisent des vitamines,
contribuent à la dégradation de certains composés
inassimilables sans elles et jouent un grand rôle dans
les fonctions immunitaire. Elles protègent contre les
bactéries pathogènes en interaction avec les cellules
épithéliales intestinales.
Seule une toute petite fraction de cette population est cultivable
en laboratoire grâce aux techniques de la bactériologie
classique. Pour l'essentiel des bactéries, on ne sait
pratiquement rien. Les responsables de MetaHIT estiment qu'ils
pourront rapidement explorer cet univers grâce à
la métagénomique. La métagénomique
constitue une nouvelle approche permettant d'analyser directement
les génomes de tous les micro-organismes vivant au sein
d'une niche écologique et qui ne peuvent pas être
cultivés. Après extraction de la population microbienne
de sa niche, l'ADN est purifié avant d'être séquencé
par des méthodes à haut débit. L'analyse
informatique de la séquence devrait ensuite permettre
d'identifier les fonctions des gènes bactériens
puis d'explorer les interactions, normales ou pathologiques
entre la flore et l'hôte.
Vu les ambitions d’un tel projet et ses retombées
probables, on regrettera que le budget consacré soit
si faible. De ce fait, les suites susceptibles de lui être
apportées, qui lui donneraient toute sa valeur et qu’il
serait bon de prévoir dès maintenant, restent
pour le moment dans le flou.
Pour
en savoir plus
Voir le site
web officiel de ce projet: www.metahit.eu
Voir aussi
le communiqué de presse
http://www.inra.fr/presse/sequencage_flore_intestinale_humaine_lancement_metahit
Des
robots anesthésistes d'ici 5 ans dans les blocs opératoires...
11 avril 2008, par Christophe Jacquemin
Un
robot anesthésiste est en phase de test au bloc opératoire.
En présence des anesthésistes et sous leur contrôle,
cette machine pilote et contrôle automatiquement la profondeur
de l'endormissement et le réveil du patient, ainsi que
la lutte contre la douleur pendant l'opération.
Déjà
testé sur plus de 200 patients en France et en Europe,
ce prototype a été développé par
le professeur Marc Fischler, chef du service d'anesthésie-réanimation
de l'hôpital Foch de Suresne, avec les docteurs Thierry
Chazot et Ngai Liu, grâce au financement de cet hôpital
privé à but non lucratif. "Il fallait
enfin pouvoir mesurer directement sur le cerveau la profondeur
réelle d'une anesthésie, et plus seulement avec
les signes cliniques indirects classiques", explique
Marc Fischler. En effet, avec les méthodes classiques,
encore trop de patients sont capables - à la suite d'un
dosage insuffisant - de raconter toute l'opération et
les dialogues tenus pendant celle-ci(1). Mais plus grave, à
l'inverse, une anesthésie trop profonde - dose de produit
trop importante - s'associe statistiquement à une surmortalité
à un an. Et ce nouveau système vise à pallier
ces handicaps. Par ailleurs, "ce pilotage automatique
libère d'une tâche, et le professionnel peut alors
mieux se consacrer à la surveillance du malade qui est
extrêmement importante", complète le Dr
Fischler
Outre
l'hôpital Foch, ce programme de recherche biomédicale
intéresse les hôpitaux Beaujon, Cochin, la Pitié-Salpêtrière,
les CHU d'Angers, Tours, Besançon, cliniques à
Bordeaux et Amiens, hôpitaux généraux à
Argenteuil et Dreux, ainsi que des centres anticancéreux
(Marseille, Saint-Cloud, Toulon) et d'autres centres (Nouméa,
Berlin et Bruxelles).
Si
pour l'instant, il ne s'agit que d'un prototype, nulle doute
pour les spécialistes que, d'ici 5 ans, ce type de robot
sera monnaie courante dans tous les blocs opératoires.
(1)
Ce qui a pu par exemple donner des procès aux Etats-Unis.
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Présentation
du système
Si
le concept de robot anesthésiste a été
inventé aux Etats-Unis l'équipe du professeur
Fischler l'a développé par des travaux initiés
depuis 4 ans, en y apportant notamment des avancées
logicielles, travail menant alors à un
automate informatique qui endort et réveille le
malade sans intervention humaine. Le
protoype doit à ce jour toujours être vu
comme outil de recherche.
Avec les avancées enregistrées, l'équipe
française est la seule au monde à pratiquer
le début d'une anesthésie (l'induction)
avec ce système, en plus de son maintien au cours
de l'opération. Elle est aussi la seule à
l'utiliser pour délivrer automatiquement les morphiniques
en plus des hypnotiques. De plus, des malades de toutes
gravités peuvent bénéficier du système,
même pour des opérations longues pouvant
durer jusqu'à 14 heures.
Le
système comprend un moniteur bispectral qui analyse
la profondeur de l'anesthésie à partir de
l'enregistrement de l'activité électrique
du cerveau (électroencéphalogramme). Une
électrode placée sur le front du malade
capte les ondes complexes produites par l'encéphale
: ondes rapides de l'éveil, envahissement d'ondes
lentes du sommeil, suppression des pics du sommeil profond...
A partir des fréquences présentes, et via
un algorithme, l'appareil calculer alors un index bispectral,
nombre sans dimension appelé BIS, allant de 0 à
100. 100 correspond à l'éveil conscient
; zéro témoigne de l'absence totale d'activité
cérébrale.
Les données sont envoyées à un ordinateur
portable qui commande automatiquement des seringues électriques
contenant l'une du Propofol (un hypnotique d'action courte),
l'autre du Rémifentanil (un morphinique rapide),
ceci
étant effectué sous contrôle permanent
des médecins anesthésistes. Parallèlement,
un capteur d'activité musculaire
spontanée (EMG) affiche une "descente"
au fur et à mesure que la seringue électrique
injecte le curare paralysant les muscles. Lorsque le malade
est totalement relaxé, l'anesthésiste peut
introduire dans les voies aériennes supérieures
du malade un tube. Il sera branché sur le ventilateur
qui va assurer la respiration artificielle pendant l'opération.
La séquence est
lancée par le médecin d'un clic de souris
informatique. Le tracé EEG rejoint sur l'écran
la fourchette désirée, la vitesse de débit
et la dose de médicaments s'affichent. Plus la
dose d'anesthésique utilisée est forte,
plus le malade est endormi profondément, et plus
le BIS descend(1).
Selon
le professeur Fischler,
pour la chirurgie,"une
anesthésie générale bien conduite
réclame un BIS situé entre 40 et 60".
(1) Un
BIS bas témoigne d'une dose forte. Il peut servir
d'alerte et descendre encore si quelque chose ne va pas
bien (accident vasculaire par exemple). Ceci permet d'apprécier
le bien être cérébral ou au contraire
de signaler un mal être majeur.
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Réaliser
des nanopuces à l'aide de... protéines
21
mars 2008 - par Christophe Jacquemin
Au côté
des universités de Tohoku et de Osaka, du Tokyo Institute
of Technology et de l'Advanced Institute of Science and Technologies
de Nara, Matsushita Denki (Panasonic) vient d'annoncer le 21
mars la mise au point d'une nouvelle technologie de réalisation
de cellules mémoire utilisant une protéine animale,
la ferritine.
En utilisant cette protéine qui a la propriété
de s'auto-organiser, il est possbile de façonner des
structures à l'échelle nanométrique, plus
simplement qu'avec les technologies lithographiques traditionnelles.
Et selon les chercheurs, ceci devrait permettre de développer
une puce de la taille d'un timbre et qui aurait une mémoire
de 1 Téraoctet.
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La méthode utilisée
 La
ferritine est une protéine creuse qui dans le métabolisme
des animaux sert à stocker le fer. Elle peut également
renfermer de nombreux autres composés inorganiques
dans sa cavité, d'un diamètre de 7 nanomètres(1)/,
pour une taille de la protéine de 12 nm.
Très difficile à synthétiser artificiellement,
elle est actuellement extraite in vivo à partir
d'Escherichia coli.
La ferritine est alors lavée à l'eau pour
réduire au minimum la concentration de cations
(<0,150 ppm), qui pourraient être nuisibles au
bon fonctionnement des mémoires. Elle est ensuite
plongée dans une solution de composés métalliques
(oxyde de fer, oxyde de cobalt, oxyde de zinc, sulfite
d'or...), incorporant alors ces derniers dans sa cavité.
Pour
que les protéines puissent se fixer sur le substrat
de silicium, on y trace d'abord un motif d'agencement
au titane, par procédé lithographique. La
ferritine, à laquelle on a greffé une chaîne
moléculaire qui ne se fixe que sur le titane, va
donc s'arranger de manière automatique le long
des motifs.
 Il
ne reste plus ensuite qu'à éliminer la ferritine
et de conférer les propriétés électriques
au système.
Pour cela, une couche d'oxyde de silicium est déposée
sur l'ensemble. Et par chauffage à 500°C, les
protéines sont dissoutes et l'oxyde métallique
est réduit.
Le système est finalement composé d'îlots
métalliques de 7 nm de diamètre, régulièrement
espacés le long des motifs, noyés dans une
couche de SiO2.
(1)
1nm = un milliardième de mètre.
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Les tests
réalisés ont prouvé que ce dispositif pouvait
effectivement servir de mémoire et que mis en application,
il permettrait de créer des mémoires 30 fois plus
denses que celles actuelles et ceci à un coût plus
faible.
Panasonic espère une mise sur le marché dans 5
ans. Ceci devrait permettre de développer une puce de
la taille d'un timbre et qui aurait une mémoire de 1
Téraoctet.
Pour
en savoir plus :
Communiqué de presse de Matsushita Denki (japonais):
http://redirectix.bulletins-electroniques.com/CNugd
Nikkei
Net ( en anglais):
http://www.nni.nikkei.co.jp/AC/TNKS/Nni20080320D20JFA08.htm
L’Europe
au seuil des missions spatiales habitées
9 mars
2008 - par Jean-Paul Baquiast
Démentant
tous ceux qui expliquent que les missions spatiales habitées
n’ont aucun intérêt pour l’Europe et
sont de toutes façons hors de portée, le lancement
réussi de l’ATV (Automated Transfer Vehicle) le
9 mars montre que les Européens pourraient se lancer
sans attendre dans la programmation de telles missions. Il y
a un mois, une navette américaine amarrait à la
plateforme spatiale internationale ISS le laboratoire Columbus
et y débarquait 2 européens pour un séjour
de quelques semaines. Aujourd’hui, l’Esa montre
qu’elle dispose maintenant des principaux éléments
permettant des vols orbitaux européens, eux-mêmes
préfigurant des missions lunaires. Outre l’Ariane
5 et l’ATV, qui pourrait donner naissance à un
module habité, la base de Kourou a démontré
une fois de plus son intérêt stratégique.
L'ATV dont le premier exemplaire a été baptisé
Jules Verne, est un véhicule de 20 tonnes destiné
à ravitailler l'ISS en eau, ergols, vivres et matériel
scientifique, et à rehausser son orbite. Chargé
ensuite des déchets de la Station, il sera à la
fin de sa mission de six mois précipité dans l'atmosphère,
où il se désintégrera. Il s'agit du plus
important et du plus complexe des programmes réalisés
par l'Esa. L’ATV, construit par Astrium Space Transportation,
est un cylindre de 10,3 m de long et 4,5 m de diamètre
capable d'emporter neuf tonnes de cargaison, soit trois fois
plus que les actuels ravitailleurs russes Progress.
Si la mission se termine comme prévu, il va aussi permettre
à l'Europe d'effectuer pour la première fois un
rendez-vous spatial automatisé, avec un amarrage à
l'ISS le 3 avril sans intervention humaine : un banc d'essai
pour de futurs vols spatiaux humains et pour des missions de
retour d'échantillons de Mars, selon Jean-Jacques Dordain,
directeur général de l’Esa.
Dans l’immédiat, l'avenir des vols habités
européens est conforté jusqu'à la fin de
l'exploitation de l'ISS, avant 2020, puisque l’accès
à l’ISS pourra se passer de la navette américaine,
en fin d’exploitation. Le spationaute français
Léopold Eyharts installe actuellement le laboratoire
Columbus, où commenceront les expérimentations
dans les mois qui viennent. Certains doutent de l’intérêt
de telles expériences, mais la question n’est pas
là. Aujourd’hui comme plus tard, vivre et travailler
en microgravité représente un enjeu humain et
scientifique certain.
Dans les prochaines années, on verra les Chinois, les
Indiens et peut-être d’autres (sans mentionner les
Américains pour qui l’espace doit rester un terrain
de manoeuvre exclusif) multiplier les vols orbitaux habités
autour de la Terre d’abord, de la Lune ensuite. Le débarquement
d’équipages, précédés de robots,
sur notre satellite, est également prévu à
relativement brève échéance. Que l’on
ne dise pas que ceci ne représentera pas d’intérêt
pour les Etats qui lanceront de telles missions. Aurait-on envisagé,
au début de l’aviation, de se limiter à
faire voler des prototypes guidés par des ficelles ?
Pour François Auque, PDG d'Astrium, "Il faut trouver
des motivations pour relancer les dépenses en faveur
de l'espace, et une des meilleures, ce sont les vols habités".
Pour Yannick d'Escatha, président du Cnes, l'avenir des
vols habités ne fait aucun doute : "L'Homme a exploré,
explore, et explorera le milieu qui est le sien, et aujourd'hui,
l'espace est son milieu".
Il serait temps que les gouvernants européens s’en
avisent.
Automates
Intelligents s'enrichit du