Les incertitudes de traitement dans la thérapie par particule peuvent être réduites par le contrôle en temps réel du parcours de l’ion au moyen de radiations secondaires promptes, et par la radiographie proton (amélioration de planification de traitement et contrôle en ligne).
Nous proposons d'utiliser des dispositifs de détection ultra-rapides, avec une résolution temporelle inférieure à 100 ps rms et une capacité de comptage élevée, pour aller au-delà de l'état de l’art.

On relie deux innovations majeures avec l'adaptation des membranes plasmiques aux pH et températures extrêmes: la synthèse de lipides transmembranaires bipolaires et la liaison éther des chaînes carbonées sur la molécule de glycérol.

Les lipides bipolaires forment des monocouches avec une tête polaire de chaque côté de la membrane. Les monocouches sont plus rigides, moins perméables et plus résistantes thermiquement que les bicouches. Les liaisons éther augmentent la stabilité thermique, la compaction et donc l'imperméabilité des membranes. Ainsi, l'absence d'éther des lipides bipolaires est supposée être la raison principale de la limitation en température chez les bactéries. Cependant, il existe aussi de nombreuses Archaea hyperthermophiles capables de croître à plus de 100°C, dont la membrane ne contient aucun lipide bipolaire, ce qui implique qu'une bicouche pourrait elle aussi être stable à plus de 100°C. En réponse à ce dilemme, nous avons proposé une nouvelle architecture membranaire. Notre modèle prévoit l'intercalation de lipides apolaires dans le plan médian de la membrane, dont la présence réduit le transfert de charges entre les deux faces de la membrane, décroit la perméabilité et augmente la stabilité.
Le but de ce projet est de démontrer expérimentalement la validité de ce modèle et d'en démontrer les caractéristiques fonctionnelles et ainsi expliquer l'adaptation des membranes des Archaea hyperthermophiles. Pour cela, nous proposons de comparer les propriétés physiques et chimiques de membranes naturelles et synthétiques, en présence ou non de lipides apolaires, reproduisant les membranes des Archaea, afin d'identifier la contribution relative de chaque type de lipides et de chaque partie de ces lipides dans la stabilité membranaire. Pour ces expériences, nous synthétiserons des di- et tétraether de lipides. Travailler avec des lipides de synthèse permet une meilleure interprétation des données structurales, alors que travailler avec des lipides naturels permet d'explorer des effets non anticipés des lipides naturels. Les résultats nous permettront de caractériser les paramètres d'ordre, la taille, la forme, et la présence de domaines membranaires ainsi que la stabilité, la perméabilité et la viscosité des membranes en fonction de leur composition. En raison du contrôle des compositions en lipides, nous pourrons assigner les variations des paramètres aux variations de composition, et construire un modèle complet du comportement de la membrane et des principes gouvernant ce comportement pour la membrane des Archaea.
Le projet ArchaeoMembranes pose une question fondamentale d'intérêt général et philosophique concernant la vie en milieu extrême, et in fine, à propos de l'origine des premières cellules sur Terre. Dans ce projet, nous proposons de jeter les bases d'une nouvelle architecture de membrane, dont la démonstration constituerait une avancée majeure en science des membranes, et sur notre compréhension de la membrane plasmique. Nos résultats préliminaires démontrent clairement que cette ultrastructure peut exister in vitro. En obtenant une démonstration qu'elle existe effectivement in vivo, et que ces caractéristiques physiques et physiologiques sont celles prédites par le modèle, aura un retentissement important sur la communauté, car elle implique la possibilité d'avoir dans une même cellule procaryote des domaines membranaires de composition, et donc de fonctionnalité, différents, c'est-à-dire des structures équivalentes aux radeaux membranaires des cellules eucaryotes. Les implications qui en découlent en terme de physiologie cellulaire sont nombreuses et variées. Enfin, cette redéfinition des caractéristiques de la membrane plasmique aura sans aucun doute des applications biotechnologiques.

http://map.univ-lyon1.fr/spip.php?article351&lang=en

Résumé non confidentiel :
Notre projet vise à mener une étude interdisciplinaire systématique des nanomatériaux à base de carbone, tels que: les nanoparticules de fluoroxyde de carbone, nanotubes de carbone, graphène et nanodiamants pour une application théranostique avancée. Leur efficacité d'incorporation et localisation spécifique dans des cellules biologiques en fonction de la chimie de surface seront étudiés en détail. Due aux propriétés physico-chimiques extrêmement riches du carbone, ce type de nanomatériaux sera utilisé comme agents de contraste en bio-imagerie multimodale. En effet, en plus de leurs propriétés luminescentes remarquables, deux approches originales de bio-imagerie basées sur des effets électriques et acoustiques photo-induits seront développées dans le cadre de ce projet. De plus, la photo-excitation utilisée à des fins de bio-imagerie sera simultanément appliquée pour le traitement des cellules et des tissus cancéreux contenant les nanomatériaux de carbone. Des expériences de recherche fortement complémentaires permettront une étude scientifique approfondie du potentiel théranostique des nanomatériaux de carbone. Enfin, la participation active de la société Ray Technique Ltd au consortium du projet permettra de bâtir des stratégies de valorisation des résultats originaux obtenus par les partenaires.

https://www.carther.eu/
 

Vers une agriculture plus saine

L’utilisation de pesticides nous apparaît naturelle et exclusive car notre civilisation en a dépendu depuis l’antiquité. En effet, les dommages causés par les pestes conduisent à des pertes de production de l’industrie agricole estimées entre 28 et 50% (en Afrique et Asie) de la production annuelle. Par conséquent, l’Union Européenne utilise approximativement 360 millions de kg de pesticides chaque année pour les tâches agricoles et horticoles. Cependant, les méthodes d’épandage de pesticides sont inefficaces (seulement 0,3% des pesticides répandus par épandage aérien rentrent en contact avec les pestes cibles) et ont conduit à des conséquences alarmantes pour la santé publique, l’environnement et l’économie. En 2003, les coûts annuels environnementaux et économiques relatifs à l’usage de pesticides étaient estimés au total à 10 milliards de dollars pour les USA. Dans son plan « Ecophyto », le gouvernement français a décidé de réduire de 50% l’utilisation des pesticides d’ici 2018. Malheureusement, les alternatives aux pesticides étant trop rares, cet objectif a été reporté à 2025.

Jusqu’à présent, aucune méthode technologique et polyvalente n’a été développée pour remplacer les pesticides. Les techniques de détection n’ont toujours pas recours à la spectrométrie pour détecter les pestes (elles détectent des plantes infectées, donc trop tard). L’usage de robots, en collaboration avec l’humain, est exploité dans certains vignobles pour décider où pulvériser avec des degrés d’autonomie divers,  induisant une réduction de (seulement) 30% d’utilisation de pesticides (i). Certaines études proposent de détecter des pestes sur des feuilles avec une caméra, mais en raison des contraintes de détection sur-site, la plupart d’entre elles imposent des conditions d’éclairage très contraignantes.

Le projet Green Shield vise à réduire l’utilisation de pesticides en développant un module robotisé embarqué sur un véhicule (robot mobile, tracteur, …) pour combattre les pestes de cultures (invertébrés, maladies, mauvaises herbes). Ce module détectera de manière autonome les pestes par analyse spectrale et les détruira par tir laser. Embarqué sur des robots mobiles, il patrouillera dans les cultures pour scanner les plantes, collecter des données

fiables concernant les pestes qui serviront à optimiser les campagnes suivantes. Ce nouveau moyen de traitement définira un nouveau paradigme de lutte « bio » contre les pestes.

La faisabilité des solutions technologiques proposées dans ce projet a déjà été démontrée. En effet, par spectrométrie optique, il est possible de caractériser les espèces d’insectes avec un taux de succès supérieur à 95%. En janvier 2017, nous avons réalisé une preuve-de-concept validant la méthode de détection sur des pucerons avec un spectromètre commercial et une méthode statistique (Analyse en Composantes Principales). Concernant la méthode de destruction, son efficacité a été prouvée par des confrères sur des blattes. En 2010, une équipe a montré qu’il est possible de détruire jusqu’à cent moustiques en vol, à une distance maximale de 30m, avec un laser de type Blu-ray.

La méthode de détection et destruction de pestes proposée dans ce projet a été brevetée par la société Green Shield Technology, qui en industrialisera les résultats. Elle utilise des miroirs miniaturisés rotatifs pour orienter rapidement les rayons. Elle a déjà été validée pour sur des endoscopes laser en phonochirurgie par Femto-ST, l’un des laboratoires de recherche partenaires.

(i) Ron Berenstein, Yael Edan, Human-Robot Cooperative Precision Spraying: Collaboration Levels and Optimization Function10th IFAC Symposium on Robot Control, September 5-7, 2012. Dubrovnik, Croatia

http://www.anr-greenshield.fr/