(Travaux Pratiques Encadrés - Espaces pédagogiques interactifs) Les nanotechnologies

« la thérapie la mieux adaptée , en particulier dans le traitement de certains cancers.

De même, elle pourra détecter une mutation génétique à un stade encore précoce et conduire à la mise en place d'un traitement préventif.

• La biopuce pourrait également participer à la pharmacogénomique, c'est-à-dire à l'identification des gènes impliqués dans l'efficacité (ou l'inefficacité) eVou dans les effets secondaires d 'un produit et permettre ainsi une meilleure compréhension des mécanismes d'action des médicaments .

Enfin , sa puissance d'analyse rendra possible la détection des pollutions organiques ou microbiennes , notamment dans le domaine de la surveillance de l'eau, des produits alimentaires ou des cosmétiques .

À court ou moyen terme, la biopuce deviendra ainsi un agent majeur et incontournable de la protection environnementale .

• La microélectronique intervient encore dans la biologie moderne puisque cette dernière , utilisant des moyens sophistiqués et coûteux pour ses analyses , cherche à limiter ses dépenses et à améliorer ses performances en réduisant la dimension des appareillages d 'analyse .

Ainsi se développe peu à peu la fabrication et l'utilisation des microlaboratoires qui ne sont rien d'autre que des puces électroniques effectuant manipulations et analyses.

Des « nez électroniques >> sont déjà à l'œuvre dans les domaines de l 'agroalimentaire, des cosmétiques ou de la pharmacie afin de prévoir la·sensation olfactive du client.

Ces labo -puces ont d'ailleurs déjà trouvé l'une de leurs premières applications dans le domaine de la sécurité et de la défense puisque la puce capable de détecter des traces chimiques d 'explosifs est en train de voir le jour aux États-Unis .

• Des recherches sont également en cours dans le domaine de la défense.

On parle de « nanosoldats » ou de robots espions MA Vs (Micro Air Vehic/es) capable s de rapporter des images prises du ciel ou de l'intérieur des b~timents.

Ces robots espions mesureraient environ 15 cm de long et seraient capables de voler à 70 km/ h pendant près d 'une heure.

Il s'agirait donc de drones d'un type nouveau qui, à terme , seraient en mesure d'attaquer et de saboter des armes et du matériel ou même de propager des virus ou des bactéries .

t:objectif de l'Agence américaine de recherche militaire , qui se penche particulièrement sur ces recherches , est, dans un premier temps, de réduire autant que possible la taille de ces drones afin qu'ils se déplacent en groupe et, dans un second temps , que ces robots espions soient capables de s'auto-répliquer , c'est-à-dire qu'ils aient la possibilité de construire d 'eux-mêmes d'autres MAVs.

LA NANOMÉDECINE En 1986 , le théoricien scientifique Eric Drexler écrit dans son essai Engines of Creation .

The Coming fra of Nanotechnology : « Nous utiliserons la technologie moléculaire pour apporter la santé car le corps humain est fait de molécules.

Les malades , les personnes âgées et les blessés souffrent tous d 'une perturbation dans l'agencement des atomes ( ...

).

Des dispositifs capables de réarranger les atomes remettront tout en ordre.

La nanotechnologie conduira à une percée fondamentale en médecine .

» Dix-sept ans après ces propo s visionnaires , la possibilité de remplacer des molécules défaillantes afin de soigner un malade n'est toujours pas d ' actualité.

Cependant, les nanotechnologies ouvrent des perspectives prometteuses dans le domaine de la médecine et certaines recherches actuellement en cours s'emploient pleinement à les faire aboutir .

De fait, les nanotechnologies peuvent apporter à la médecine une contribution efficace et précieu se , et ce, selon trois axes : la possibilit é de mieux voir à l'intérieur du corp s, celle de mieux soigner et celle de mieux réparer.

L'OBSERVATION INTRACORPORELLE • Une société israélienne a inventé la pilule-caméra .

t:idée est simple : l ' objectif est de miniaturi ser une caméra , de la loger sur une puce de quelques millimètres carrés et de l'insérer à l'intérieur d 'une gélule semblable aux capsules de vitamine s.

Il devient alor s possible d'observer , huit heures durant (durée approximative du transit ), l'intérieur des voies digestives .

Cette application devrait bientôt être utilisée par les praticiens spécialiste s .

• Une autre voie actuellement en cour s de recherches e st celle de l'implantation d 'un baromètre au sein même du corps humain.

Un capteur de pression en silicium extrêmement réduit pourrait être implanté dans le corps d'un patient afin de mesurer et d'enregistrer la pres sion pulmonaire et ainsi d'adapter le rythme de l'aide respiratoire .

De même, un de ces capteurs pourrait être inséré dans l'œil afin d'effectuer des mesures continues de la pression intraoculaire et de prévenir les risques de glaucomes .

MIEU X SOIGNER Comprimés , solutions buvables , suppositoires , injections ou inhalations sont autant de modes d'administration de médicaments auxquels fait confiance le patient.

Pourtant , les spécialistes affirment qu'ils présentent des défauts d'importance et que bien souven~ parce que le produit admini stré subit des dégradations, c'est une dose insuffisante qui atteint l'endroit visé (lors d'une administration orale par exemple, le produit doit pouvoir résister à l'action des sucs gastriques, franchir le tube digestif et être véhiculé par le sang) .

• Une équipe de chercheurs américains est peut-être sur le point de trouver une solution à ce problème en élaborant une méthode capable d 'administrer la dose exactement nécessaire sur la cible visée : la puce distributrice de m édicament à la demande .

Il s'agit d 'incorporer le produit à administrer dans les réservoirs hermétiquement dos d'une puce capable d'être véhiculée dans le corps sans subir d'altération d'aucune sorte.

Parvenue à destination, la puce reçoit de l'extérieur un signal électrique lui ordonnant d 'ouvrir ses réservoirs et de distribuer le produit exactement à l'endroit prévu .

Dans cet espri~ un appareil actuellement développé par un consortium franco ­ suisse devrait prochainement voir le jour.

Il s'agit d 'une pom~ à insuli ne minilllu re qui implantée la peau et qui les pompes à insuline actuelles .

MIEUX RUARER En plus de l'efficacité qu'ell es peuvent apporter aux soins , les nanotechnologies sont ou seront capables de réduire ou de réparer certains handicaps .

Ainsi , les problèmes de surdit é peuvent être partiellement résolus par une prothèse issue des nanotechnologies et qui supplée en partie au sens défaillant.

Il s 'agit en fait d 'une oreille artificie ll e composée de deux éléments : un implant situé à l'intérieur de l'oreille relié à un récepteur implanté sous le cuir chevelu et une partie située à l'extérieur du corps composée d 'un microphone, d'un processeur qui transforme les sons en impulsion s électriques et d'un transmetteur qui envoie ces impulsion s au récepteur implanté .

Ces impulsions électriques sont véhiculées à travers l'oreille et viennent exciter les cellules sensorielles intactes de la cochlée (organe formé de milliers de cellules nerveuses tapissées de cils vibratiles dont le rôle est de transmettre l'information auditive au cerveau) .

On estime qu'il suffit de 15 à 30 % de cellules intactes pour parvenir à rétablir l 'audition.

Quant aux problèmes de cécité , s ' ils ne sont pas encore résolus, les nanotechnologies s'y intéressent de très près et de nombreuses recherches sont actuellement en cours .

Parmi les possibilité s étudiées , les plus approfondies sont l'implantation d 'un écran vidéo dans l'œil, la stimulation artificielle du cortex visuel, la réti ne a rtific ielle en silicium ou encore une caméra connectée du phénomène de la mitose Pour repr endre l'exemple précédent , si la feuill e de papier était conçue de cette façon, c'est-à-dire si la nanomachine manipulant les atome s se dédoublait de la sorte , le temps de fabrication passerait de 13 milliards d 'années à moins de deux m inutes.

• S'inspire r de ces processus naturels afin de créer une machine de taille moléculaire capable de se dupliquer elle-mêm e est l'un des points fondamentaux de la maîtrise de la nanotechnologie .

Mais afin de fabriquer autre chose que des copies d 'elle-même , il est indis pensable que cette machine soit également capab le de fabriquer d 'autres structure s.

t:un des e njeux principaux de la nanotechnologie est, aujourd 'hui, de fabriquer la première version de cette nanomachine appelée assembleur.

Bien que les recherches en ce sens ne soient encore qu'à un stade embryonnaire , l 'on peut d'ore s et déjà imaginer le s applications possibles une fois les premiers assembleurs nés : -les coûts de fabrication d 'objets seraient extrêmement réduits puisque cette fabrication ne nécessiter a que très peu d'énergie et de mati ère première ; -les techn iques de construction seraient bouleversées dès lors au nerf optique ou que des immeubles , des route s, directement des tunnels, etc., seront capables , au cerveau .

li s'agit pour ainsi dire, de se générer d'autant de eux-même s ; solutions qui semblent sortir d'un -il serait également possible de recréer roman de science-fiction mais qui n'en de la nourriture à partir d 'air sont pas moins sérieuses.

et de déchets ...

S'INSPIRER DU VIVANT • Les nanotechnologies avancent, évoluent et se perfectionnent de jour en jour.

Pourtant , les manipulations atomiques ou moléculaires se heurtent à un problème de taille : le temps .

En effet , dans l'état actuel des recherches , il serait théoriquement envisageable , par exemple , de manipuler un à un des atomes afin de fabriquer une feuille de papier .

Mais en admettant qu'il soit possible de manipuler et de placer un million d 'atomes par seconde , la conception d'une feuille de papier demanderait quelque 13 milliards d'années .

Pourtan~ la nature a surmonté cet obstacle.

• En effet , le monde du vivant nous apprend qu'il maîtrise parfaitement la miniaturisation et la fabrication en Une multitude d 'autres applications, dès que l'o n saura recréer technolog iquement les mécanismes du vivan~ seront possibles .

LE MONDE DE DEMAIN • Les nanotechnologies en sont encore à leurs balbutiements .

Cependant , les recher ches s'affinent chaque jour , se diversifient , et il n 'e st pas une sema ine sans que de nouvelles découvert e s ne soient officialisées .

Les nanot echnologies forment un monde en mouvement dont l'évolution et la crois sance sont perpétuelle s.

Si elles apparaissent encore aujourd 'hui comme relevant de la scien ce-fiction , les recherches sont des p lus sérieuses et les spéc ialistes sont unanimes : le monde de demain sera nanotechnologique.

1------------- ...l.------------- l------------- -1 grande série .

Les êtres vivants sont • Elles inspirent pourtant une préoccupa tion sérieuse car les nanotechnologies peuvent également être à la source de nombreuse s dérives .

Ainsi , l'on peut redouter Prophase En fin de prophase , l'enveloppe nucléaire disparaît LA MITOSE LA DUPLICATION DES CELLUL ES Métaphase Les chromosomes dupliqués s'alignent sur la < plaque équatoriale >.

Anaphase Migration vers les pôles cellulaires .

Télophase Constitution des deux cellules filles , un nouveau cycle commence.

constitués de véritables machines moléculaires (ADN , ARN , ribosomes , etc.) qui fonctionnent à l'échelle atomique et agencent de façon extrêmement précise les particules fondamentales .

De plus, la nature a résolu le problème des d élais atome par atome : une cellule peut se reproduire et copier sans faute l'ensemble du programme génétique en quelques minutes seulement.

Mieux encore, elle a mis en place le mode de traitement le plus efficace et le plus rapide en utilisant le système de la croissance géométrique : une cellule se dédouble , les deux cellules ainsi créées se dédoublent à leur tour et ainsi de suite .

Il s'agit la générali sation de la « cyberfi lature » après implantation de puces électroniques sous la peau (une firme américaine a déjà déposé une demande d 'autorisation allant dans ce sens ) ainsi que le risque de soumission du vivant à l 'électronique .

Il n'en reste pas moins que cette révolution technologique est en marche, qu'elle fascine, provoque l'enthousia sme et suscite de nombreux espoirs , tant d 'un point de vue médical qu'environnemental ou économique .. »