Mois : avril 2015

Avant toute chose, une petite leçon de biologie moléculaire s’impose. Commençons par la base même de notre organisme : l’ADN. 

Présent dans le noyau de chacune de nos cellules, l’ADN (acide désoxyribonucléique) renferme toutes les informations relatives au fonctionnement de ces dernières. Il se présente sous la forme d’une très longue chaîne dont nos gènes sont les maillons. Ces gènes sont autant d’instructions nécessaires à nos cellules pour croître, se diviser, ou accomplir des taches particulières (on parle de “spécialisation”) via la production de protéines. Pour que ces instructions soient mises en oeuvre, ils faut qu’elles soient transférées du noyau vers la partie “active” de la cellule, le cytoplasme. Pour cela, la cellule produit une molécule appelée Acide Ribonucléique messager, ou ARNm. Cet ARNm est en quelque sorte une copie de l’ADN envoyée dans le cytoplasme, où il peut “transmettre” les consignes nécessaires à la production de protéines par la cellule.

Pour reprendre une métaphore employée sur le blog de la fondation Cancer Research UK, il faut voir  l’ADN comme un grimoire renfermant une formule magique – un gène – pour chacune des taches que vous aurez à accomplir dans votre vie. Pratique, sauf que ce grimoire est enfermé dans un donjon – le noyau de la cellule – et ne peut en sortir. Pour disposer des formules, il faut donc les recopier dans un carnet – l’ARN messager.

Au centre, en rose, le noyau. En bleu autour, abritant les autres fonctions cellulaires, le cytoplasme.

Longtemps, les chercheurs se sont demandés comment une cellule de peau et une cellule d’estomac pouvaient exercer des fonctions différentes puisque chacune d’entre elles contient la même séquence d’ADN recopiée sur la même séquence d’ARNm. C’est ici qu’intervient notre sujet du jour : le micro ARN – ou miARN.  

Présentes dans le cytoplasme, les molécules de miARN se greffent à la séquence d’ARNm pour en effacer les gènes inutiles et ne laisser s’exprimer que ceux codant pour la fonction particulière de la cellule. En résumé, ce sont les miARN qui effacent les gènes utiles à la production de sucs gastriques dans l’ARNm des cellules de peau, et les gènes utiles à la production de mélanine dans les cellules d’estomac.

Le micro ARN à l’origine des cancers

À l’origine d’un cancer, on trouve une cellule ayant subi une mutation entraînant sa déficience. Certains gènes qui devraient s’y exprimer ne s’y expriment plus, et vice versa. Parmi les gènes bloqués, on trouve généralement p53, gène responsable de la destruction des cellules défectueuses. Au lieu de mourir, la cellule mutante se divise alors, et de nouvelles mutations apparaissent chez ses descendantes qui prolifèrent, empêchant l’organe attaqué de fonctionner correctement. Dans de nombreux cas, les cellules défectueuses s’agrègent en un amas de tissus que l’on appelle tumeur.

Ce que des recherches menées depuis une dizaine d’années semblent indiquer, c’est que l’expression défectueuse des gènes dans les cellules cancéreuses proviendrait de l’absence ou de la surabondance de certains micro ARN. De cette découverte pourraient découler des avancées majeures, tant dans le domaine du diagnostic de la maladie que dans celui de son traitement.

Vers des méthodes de dépistage non invasives

Dans leur article MicroRNA and Cancer publié en 2012 par la revue Molecular Oncology, M.D. Johnson et A.H. Lund rapportent deux éléments déterminants dans le rôle que le miARN peut jouer dans le dépistage du cancer. D’une part, pour un cancer donné, et à chaque étape de son évolution, les cellules cancéreuses présentent une “signature miARN spécifique”. D’autre part, les molécules de miARN ne se trouvent pas seulement à l’intérieur des cellules, mais également dans les fluides corporels comme le sérum ou l’urine, enfermé dans des petites poches appelées exosomes. C’est le pari de la startup Miroculus, et de son outil de dépistage Miriam. Il s’agit d’une plaque percée de 96 petits “puits”, dans chacun desquels est placée une solution qui réagit au contact d’un miARN particulier par un dégagement lumineux. Le sang prélevé au patient est réparti dans les puits. En observant ceux dont se dégage de la lumière, on peut savoir si ce dernier est atteint d’un cancer, duquel, et à quel stade. En France, des chercheurs du laboratoire d’analyse et d’architecture des systèmes du CNRS développent des robots nanoscopiques capables de se fixer aux miARN caractéristiques du cancer du pancréas et d’en rendre compte en émettant des ondes radio. La concentration des dits miARN dans le sang peut alors être quantifiée et l’avancement du cancer évalué. Ces méthodes révolutionnaires sont d’autant plus précieuses qu’elles viennent remplacer des procédures, invasives et risquées comme la biopsie, qui consiste à ouvrir le patient pour prélever un moreau de tumeur sur l’organe atteint afin de l’analyser. En guise de dépistage, une prise de sang régulière pourrait assurer de détecter rapidement la maladie et de la traiter avant qu’elle ne s’étende.

Vers des traitements ciblés plus efficaces

Une fois le cancer détecté, les miARN peuvent également constituer une approche thérapeutique intéressante, qui pourrait se substituer aux traitements lourds que sont la radiothérapie et la chimiothérapie. Dans une cellule cancéreuse, les gènes anti-tumeurs qui contrôlent le processus de division sont généralement éteints par des fragments de miARN mutants. En injectant dans la cellule de quoi inhiber ce miARN, on peut restaurer les fonctions régulatrices de la cellule, et ainsi empêcher la croissance du cancer, voire favoriser sa rémission. Le schéma ci-dessous illustre la façon dont lutter contre un niveau anormalement élevé de miARN 155 peut entraîner la disparition d’une tumeur chez une souris atteinte de lymphome. Cette technique peut également fonctionner dans l’autre sens, en réintroduisant du miARN manquant. Prenons l’exemple des miARN de type let-7, qui ont pour rôle d’éteindre les gênes mutants. Une présence réduite de let-7 dans les cellules est une caractéristique commune de nombreux cancers. Comme l’avancent Johnson et Lund, restaurer des niveaux normaux de let-7 dans une tumeur peut alors s’avérer une solution intéressante. La méthode a d’ailleurs fait ses preuves chez des souris atteintes de cancer du poumon, qui ont vu leurs tumeurs se réduire après injection de let-7b et let-7c dans les cellules atteintes. Causé par des mutations génétiques dont les mécanismes nous échappent encore, le cancer n’est pas prêt de disparaître, au sens propre du terme. En revanche, toutes expérimentales que soient les méthodes que nous venons d’aborder, elles portent l’espoir d’un futur proche dans lequel chaque cancer serait dépisté à temps et directement bloqué au niveau moléculaire. Ce qui est déjà, disons-le, pas mal du tout ! voir le reportage diffusé dans Futuremag

Avant toute chose, une petite leçon de biologie moléculaire s’impose. Commençons par la base même de notre organisme : l’ADN. 

Présent dans le noyau de chacune de nos cellules, l’ADN (acide désoxyribonucléique) renferme toutes les informations relatives au fonctionnement de ces dernières. Il se présente sous la forme d’une très longue chaîne dont nos gènes sont les maillons. Ces gènes sont autant d’instructions nécessaires à nos cellules pour croître, se diviser, ou accomplir des taches particulières (on parle de “spécialisation”) via la production de protéines. Pour que ces instructions soient mises en oeuvre, ils faut qu’elles soient transférées du noyau vers la partie “active” de la cellule, le cytoplasme. Pour cela, la cellule produit une molécule appelée Acide Ribonucléique messager, ou ARNm. Cet ARNm est en quelque sorte une copie de l’ADN envoyée dans le cytoplasme, où il peut “transmettre” les consignes nécessaires à la production de protéines par la cellule.

Pour reprendre une métaphore employée sur le blog de la fondation Cancer Research UK, il faut voir  l’ADN comme un grimoire renfermant une formule magique – un gène – pour chacune des taches que vous aurez à accomplir dans votre vie. Pratique, sauf que ce grimoire est enfermé dans un donjon – le noyau de la cellule – et ne peut en sortir. Pour disposer des formules, il faut donc les recopier dans un carnet – l’ARN messager.

Au centre, en rose, le noyau. En bleu autour, abritant les autres fonctions cellulaires, le cytoplasme.

Longtemps, les chercheurs se sont demandés comment une cellule de peau et une cellule d’estomac pouvaient exercer des fonctions différentes puisque chacune d’entre elles contient la même séquence d’ADN recopiée sur la même séquence d’ARNm. C’est ici qu’intervient notre sujet du jour : le micro ARN – ou miARN.  

Présentes dans le cytoplasme, les molécules de miARN se greffent à la séquence d’ARNm pour en effacer les gènes inutiles et ne laisser s’exprimer que ceux codant pour la fonction particulière de la cellule. En résumé, ce sont les miARN qui effacent les gènes utiles à la production de sucs gastriques dans l’ARNm des cellules de peau, et les gènes utiles à la production de mélanine dans les cellules d’estomac.

Le micro ARN à l’origine des cancers

À l’origine d’un cancer, on trouve une cellule ayant subi une mutation entraînant sa déficience. Certains gènes qui devraient s’y exprimer ne s’y expriment plus, et vice versa. Parmi les gènes bloqués, on trouve généralement p53, gène responsable de la destruction des cellules défectueuses. Au lieu de mourir, la cellule mutante se divise alors, et de nouvelles mutations apparaissent chez ses descendantes qui prolifèrent, empêchant l’organe attaqué de fonctionner correctement. Dans de nombreux cas, les cellules défectueuses s’agrègent en un amas de tissus que l’on appelle tumeur.

Ce que des recherches menées depuis une dizaine d’années semblent indiquer, c’est que l’expression défectueuse des gènes dans les cellules cancéreuses proviendrait de l’absence ou de la surabondance de certains micro ARN. De cette découverte pourraient découler des avancées majeures, tant dans le domaine du diagnostic de la maladie que dans celui de son traitement.

Vers des méthodes de dépistage non invasives

Dans leur article MicroRNA and Cancer publié en 2012 par la revue Molecular Oncology, M.D. Johnson et A.H. Lund rapportent deux éléments déterminants dans le rôle que le miARN peut jouer dans le dépistage du cancer. D’une part, pour un cancer donné, et à chaque étape de son évolution, les cellules cancéreuses présentent une “signature miARN spécifique”. D’autre part, les molécules de miARN ne se trouvent pas seulement à l’intérieur des cellules, mais également dans les fluides corporels comme le sérum ou l’urine, enfermé dans des petites poches appelées exosomes. C’est le pari de la startup Miroculus, et de son outil de dépistage Miriam. Il s’agit d’une plaque percée de 96 petits “puits”, dans chacun desquels est placée une solution qui réagit au contact d’un miARN particulier par un dégagement lumineux. Le sang prélevé au patient est réparti dans les puits. En observant ceux dont se dégage de la lumière, on peut savoir si ce dernier est atteint d’un cancer, duquel, et à quel stade. En France, des chercheurs du laboratoire d’analyse et d’architecture des systèmes du CNRS développent des robots nanoscopiques capables de se fixer aux miARN caractéristiques du cancer du pancréas et d’en rendre compte en émettant des ondes radio. La concentration des dits miARN dans le sang peut alors être quantifiée et l’avancement du cancer évalué. Ces méthodes révolutionnaires sont d’autant plus précieuses qu’elles viennent remplacer des procédures, invasives et risquées comme la biopsie, qui consiste à ouvrir le patient pour prélever un moreau de tumeur sur l’organe atteint afin de l’analyser. En guise de dépistage, une prise de sang régulière pourrait assurer de détecter rapidement la maladie et de la traiter avant qu’elle ne s’étende.

Vers des traitements ciblés plus efficaces

Une fois le cancer détecté, les miARN peuvent également constituer une approche thérapeutique intéressante, qui pourrait se substituer aux traitements lourds que sont la radiothérapie et la chimiothérapie. Dans une cellule cancéreuse, les gènes anti-tumeurs qui contrôlent le processus de division sont généralement éteints par des fragments de miARN mutants. En injectant dans la cellule de quoi inhiber ce miARN, on peut restaurer les fonctions régulatrices de la cellule, et ainsi empêcher la croissance du cancer, voire favoriser sa rémission. Le schéma ci-dessous illustre la façon dont lutter contre un niveau anormalement élevé de miARN 155 peut entraîner la disparition d’une tumeur chez une souris atteinte de lymphome. Cette technique peut également fonctionner dans l’autre sens, en réintroduisant du miARN manquant. Prenons l’exemple des miARN de type let-7, qui ont pour rôle d’éteindre les gênes mutants. Une présence réduite de let-7 dans les cellules est une caractéristique commune de nombreux cancers. Comme l’avancent Johnson et Lund, restaurer des niveaux normaux de let-7 dans une tumeur peut alors s’avérer une solution intéressante. La méthode a d’ailleurs fait ses preuves chez des souris atteintes de cancer du poumon, qui ont vu leurs tumeurs se réduire après injection de let-7b et let-7c dans les cellules atteintes. Causé par des mutations génétiques dont les mécanismes nous échappent encore, le cancer n’est pas prêt de disparaître, au sens propre du terme. En revanche, toutes expérimentales que soient les méthodes que nous venons d’aborder, elles portent l’espoir d’un futur proche dans lequel chaque cancer serait dépisté à temps et directement bloqué au niveau moléculaire. Ce qui est déjà, disons-le, pas mal du tout ! voir le reportage diffusé dans Futuremag

Les robots de téléprésence permettent de chatter par vidéo tout en déplaçant l’appareil numérique.

Ces doublures de soi existent sous toutes les formes imaginables. Les marques les plus connues sont Beam, Anybot, Wicron Webot, iRobot, Vgo ou Double Robotics. Quand ces appareils ont été commercialisés en 2011, ils revenaient à près de 15 000 dollars. Aujourd’hui, cette technologie s’est démocratisée. Cet été, le dernier Beam   Pro sera disponible pour la modique somme de 1 500 dollars.

 

 

La NSA…

Grâce à un robot téléprésent, on peut enfin être à deux endroits en même temps. Et parfois, ça peut s’avérer sacrément utile. Edward Snowden a ainsi pu donner une conférence TED alors qu’il était bloqué en Russie. Il a trouvé cette expérience de présence désincarnée absolument géniale :

 

Urgences : des robots médecins 

Dans les hôpitaux provinciaux, quand à une heure avancée, l’avis d’un spécialiste vient à manquer, les robots de téléprésence peuvent prendre le relai. Avec son smartphone, le médecin qui est déjà couché, en déplacement ou en train d’exercer à des kilomètres peut communiquer avec le patient, orienter ses collègues sur la piste d’un diagnostic et ainsi suivre la prise en charge. Quand tout se joue à la seconde près, c’est parfois la meilleure solution.

Ce système est en vigueur dans de nombreux hôpitaux américains et a déjà permis de sauver des vies.

A l’heure actuelle, le leader du marché de la télémédecine se nomme InTouch Health. Il est le fabricant du système RP-VITA. Particularité de ce produit : le robot peut apprendre à effectuer certains trajets de manière autonome. Le médecin ne perd donc plus de temps à naviguer entre les différents services. L’histoire d’un succès en vidéo :

 

Gardez la monnaie ! Un robot pour faire ses achats

Evidemment, nous sommes loin d’en être au stade décrit dans le film Clones. Ceci dit, les habitants de la Silicon Valley ont parfois droit à un avant-goût du futur. Cette vidéo a été tournée en février 2011 par un passant qui n’en croyait pas ses yeux lorsqu’il a vu un robot chercher des gâteaux pour son propriétaire au café du coin. La serveuse du « Red Rock Coffee » n’a pas dû être mécontente du pourboire ! Ce robot qui fait les courses est un modèle QB Avatar du fabricant Anybot. Un des clients du café aurait dit en faisant référence à la scène culte de Pulp Fiction : « I was hoping it says: ‘everybody stay cool, this is a robbery!’ »

 

Un robot pour aller au bal de fin d’année

Afin d’éviter des trajets de plusieurs heures pour aller à l’école, les enfants des régions peu peuplées des Etats-Unis suivent souvent des cours à distance. Les « virtual high schools » veillent à leur progression grâce à des livres, tutoriels vidéo et tests centralisés. Evidemment, il n’y a pas de note de présence ! Toutefois, il est un événement qu’un ado ne manquerait pour rien au monde : le bal de fin d’année. Au Kansas, la Lawrence Virtual High School a autorisé pour la première fois en avril 2014 deux élèves à participer à ces mondanités par le biais de robots de téléprésence. Dylan Wenk a affublé son avatar baptisé « Lewis » d’un nœud papillon et Olivia Ledezma son « Clark » d’un diadème à paillettes et d’un boa de plumes.

 

Des câlins à distance

Alors que la mondialisation bat son plein, les relations longue distance sont de plus en plus fréquentes. Des couples, des familles vivent parfois durant une période prolongée dans des villes éloignées, séparées parfois par des continents. Ceux qui connaissent les affres de ces relations principalement vécues sur la Toile attendent une innovation qui les aidera à surmonter tous ces kilomètres. De là à voir dans « Telenoid », l’invention du Japonais Hiroshi Ishiguro qui permet de chatter en câlinant, la solution, c’est une autre histoire…
Par Telenoid, il faut entendre TELEcommunicatioN andrOID. La voix, les mouvements de la tête, de la bouche et des yeux de la personne sont repris par le robot. L’utilisateur a le choix entre quatre modes d’interaction : saluer d’un geste de la tête, faire signe de la main gauche ou de la main droite et prendre dans ses bras. Cette poupée mesure près de 80 centimètres. Il faut la prendre sur ses genoux ou dans les bras, car elle ne tient pas sur ses jambes. Telenoid au salon français Innorobo 2013 :

 

Depuis l’invention de Telenoid en 2010, la technique a évolué. Hugvie, son successeur, est un coussin coloré de la forme d’un bébé. Il vibre et peut accueillir un téléphone portable.

 

D’après une étude scientifique cette forme de téléprésence serait même bonne pour la santé, car le cortisol, l’hormone du stress, baisse sous l’action des câlins, même si ce n’est qu’un robot qui les prodigue. On ne s’étonnera donc pas que Hiroshi Ishiguro affirme son invention a une âme :

 

DIY – Des robots fabrication maison

Ceux qui trouvent le Telenoid un peu trop glauque à leur goût pourront toujours se fabriquer leur propre robot. A condition d’être un tant soit peu doué et informé. Claire Delaunay, une ingénieure française spécialiste en robotique, a prouvé que c’est possible. Lorsque son travail l’a appelée en Californie, elle a fabriqué dans son garage « Botiful », histoire de donner une tournure plus naturelle aux discussions sur Skype avec sa famille restée en France. Elle a réussi à financer son projet via une plate-forme de crowdfunding. Les premiers modèles ont pu être commercialisés dès février 2013.

 

Au pied Médor…

Le robot téléprésent le plus émouvant reste cependant le « Darwin-bot » qu’un développeur du Microsoft Robotics Team… a mis au point… pour son chien Darwin. Grâce à cette invention, le maî-maître peut envoyer la ba-balle à son chien-chien sans quitter son bureau…

 

C’est qui qu’a pété ?

Les robots de téléprésence ne sont pas juste un fascinant joujou pour adultes. La preuve avec la dernière invention du fabricant de jouets WowWee. RoboMe peut être programmé pour quantités d’utilisations, mais il dispose surtout d’un dockmode téléprésence. Son propriétaire peut  donc le commander à distance et le faire foncer à travers l’appartement, tout en restant connecté via une caméra. L’écran de RoboMe peut montrer un visage de robot ou, si la caméra est activée en mode reverse, le visage de l’utilisateur. Ceci dit, mieux vaut parfois garder l’anonymat. La preuve dans la vidéo proposée plus loin. RoboMe est disponible en France. Pour une centaine d’euros, l’avenir peut entrer dans nos intérieurs.

 

 

« Se téléporter grâce à un robot » Samedi, le 7 juin dans FUTUREMAG, à 13.15 heurs sur ARTE :

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ÉMISSION #18

Qui n’a jamais rêvé de se trouver à plusieurs endroits à la fois ? C’est maintenant possible grâce aux robots de téléprésence. Une sorte de « téléportation » par écran interposé et monté sur roulettes qui permet de communiquer à distance et de se déplacer librement comme si vous y étiez ! Nous partons au lycée La Martinière à Lyon où des élèves dans l’incapacité de se déplacer peuvent d’ores et déjà assister aux cours tout en restant à leur domicile. Si l’utilité de la télé-présence est évidente dans l’éducation, de nombreuses autres applications sont possibles.

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Émission du 1er novembre 2014

Le ventre serait-il notre deuxième cerveau ? Plus de 100.000 milliards de bactéries habitent au coeur de notre organisme, c’est ce qu’on appelle le microbiote, plus connu sous le terme de flore intestinale. Il pèse entre 1,5 et 2 kg et nous sert à digérer et à combattre les infections. C’est un véritable organe à part entière. FUTURE part à la découverte des techniques pour l’enrichir et le préserver, mais aussi à la rencontre de Dusko Ehrlich, chercheur à l’INRA qui a découvert que ces bactéries peuvent même permettre de prévenir et de soigner de nombreuses maladies.