Recherche spatiale et innovation en santé, des liens tricotés serrés

Chris Hadfield Microflow

Le Microflow présenté par Chris Hadfield, astronaute de l’Agence spatiale canadienne. Crédit: CSA/ASC

Quel rapport y a-t-il entre la conquête spatiale et l’imagerie par résonance magnétique, une pompe cardiaque miniaturisée pour les patients en attente d’une greffe du cœur ou encore un traitement contre les tumeurs à l’aide de diodes électroluminescentes? Tout simplement le transfert de technologies.

Cela est trop peu connu du grand public, mais plusieurs grandes innovations en technologies médicales sont issues des technologies inventées dans le cadre de la conquête spatiale ou alors directement des expériences effectuées en apesanteur à 400 km au-dessus de nos têtes, ainsi qu’en microgravité.

Prenez l’imagerie par résonance magnétique (IRM). Si vous avez déjà dû passer une IRM, sachez que vous pouvez remercier les ingénieurs du programme Apollo dans les années 60 qui avaient besoin d’améliorer la qualité des photographies de la surface lunaire en vue de mieux préparer les atterrissages des futures missions. C’est par le traitement numérique des images (traitement assisté par ordinateur) que les ingénieurs ont pu obtenir une meilleure résolution de la surface de notre satellite naturel. Les recherches ont par la suite permis de grandement perfectionner cette technologie pour l’adapter au domaine médical afin de mieux visionner les différents organes et tissus potentiellement atteints. D’ailleurs, cette technologie a aussi été transférée à l’imagerie satellitaire avec le programme Landsat d’observation de la Terre.

Dans le cas des pompes cardiaques pour les patients en attente d’une greffe, on parle carrément d’une technologie directement dérivée des pompes à carburant de la navette spatiale! En effet, les pompes cardiaques souffraient de deux problèmes majeurs. Elles occasionnaient des dommages aux cellules sanguines à cause de la friction et certaines parties des premiers modèles généraient des caillots sanguins à cause de la stagnation du flux. En utilisant des simulations par ordinateur, les ingénieurs ont remarqué que les écoulements de fluide à l’intérieur des pompes des moteurs propulsant les navettes étaient très similaires à ceux présents dans les pompes cardiaques, ouvrant la voie en 1996 à la commercialisation de la nouvelle pompe. Un exemple parfait de transfert de technologie.

De la conquête spatiale à la recherche dans l’espace

Mais les innovations médicales peuvent aussi être le résultat de la recherche scientifique pratiquée directement dans les stations spatiales ou dans les véhicules orbitaux comme les navettes désormais à la retraite. Pour ce qui est des tumeurs du cerveau ou d’autres organes, ce sont des expériences réalisées à bord des navettes spatiales de la NASA visant la croissance des plantes qui ont permis d’améliorer la technique appelée thérapie photodynamique. Celle-ci permet d’activer une molécule dénommée porfimère sodique qui possède des propriétés  cytotoxiques, c’est-à-dire qui inhibent certaines fonctions des cellules (par exemple la mitose) sous l’action d’une source lumineuse. La NASA a ainsi développé une nouvelle technique de thérapie photodynamique utilisant des diodes électroluminescentes plutôt qu’un laser, favorisant une pénétration plus profonde de la lumière pour activer la molécule cytotoxique tout en réduisant le risque de dégâts collatéraux infligés par les lasers aux tissus sains.

Au pays, l’Agence spatiale canadienne (ASC) a financé deux projets développés dans le but de faciliter les diagnostics médicaux des astronautes. Il s’agit des projets Microflow et Lab on a CD. Le premier est un démonstrateur visant « la fabrication et l’essai d’un cytomètre de flux transportable de première génération destiné à l’ISS ». Un appareil portable permettrait d’aider les patients à mobilité réduite ou vivant dans une région éloignée. Lab on a CD est quant à lui un mini laboratoire d’analyses médicales permettant d’effectuer des diagnostics ultra rapides et automatisés.

La télémédecine, la grande bénéficiaire de la recherche spatiale

Finalement, une des grandes retombées technologiques de la conquête spatiale s’avère être la télémédecine. Fruit de la combinaison entre les technologies de l’information permettant des taux de transferts élevés de données et la technologie spatiale, la télémédecine a logiquement émergé quand les équipes au sol ont dû assister les premiers hommes dans l’espace avec les programmes Vostok, Mercury ou encore Apollo. En effet, avec des vitesses orbitales de 28,000 km/h à 400 km au-dessus du plancher des vaches, impossible d’envoyer un chirurgien rapidement en cas de problèmes de santé majeurs et encore moins à 380,000 km de la Terre, c’est-à-dire sur la Lune. C’est ainsi que depuis plusieurs décennies, la NASA, l’agence spatiale russe Roscosmos, l’ESA en Europe et le CNES en France ont mis en place des partenariats avec des institutions de recherches et des universités afin de transférer les technologies spatiales de médecine à distance à la médecine sur Terre. On pourra d’ailleurs lire cet article paru en 2001 dans la revue Telemedicine Journal and e-Health et qui traite de l’évolution de la télémédecine dans l’espace et ses retombées technologiques sur Terre.

On le voit, une part importante de l’innovation en santé est intimement liée à l’exploration de l’espace qu’il soit proche ou lointain. In fine, même s’il peut s’avérer difficile de quantifier le retour d’investissement apporté par la recherche spatiale dans le secteur de l’innovation en santé, nul doute que celui-ci s’avère positif.

Pour en savoir plus :

La NASA a créé un portail permettant de parcourir une base de données répertoriant les retombées technologiques (spinoff en anglais) de ses activités, notamment en santé/médecine.

Une brève explication en vidéo du projet Microflow par Chris Hadfield, astronaute de l’Agence spatiale canadienne.

Le développement durable, projet chimérique?

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© Dessin de Philippe Geluck http://www.geluck.com/

Ce billet a d’abord été publié dans le journal Le Couac

Le développement durable, vous connaissez sûrement. Impossible en 2014 de passer à côté du concept. Il faut manger durable, boire durable, (se) laver durable, dormir durable, se déplacer de façon durable. Bref, choisissez ce que vous voudrez et ajoutez-y l’adjectif durable et ça fonctionne. L’expression est devenue une sorte de « Novlangue ». Mais paradoxalement, on peut aussi extraire du minerai de façon durable (saviez-vous que Barrick Gold, une des pires entreprises minières au monde, possède une politique de développement durable?!), créer des autoroutes dans une perspective de développement durable ou encore harnacher une rivière comme La Romaine afin de produire de l’électricité durable.

30 ans de développement durable

Le développement durable trouve sa genèse au début des années 80 dans la continuité des mouvements sociaux de la fin des années 60 et de la prise de conscience de la dégradation de l’environnement. Même si l’idée d’un développement économique qui tiendrait compte des ressources limitées de la planète était dans l’esprit des penseurs de l’époque,  c’est le Rapport Bruntland en 1987 qui donnera son véritable envol au concept. Rappelons que le développement durable (qui est d’ailleurs une mauvaise traduction de l’anglais sustainable development) se définit comme « un développement qui répond aux besoins du présent sans compromettre la capacité des générations futures à répondre à leurs propres besoins ».  Afin de remettre les choses en contexte, le Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat (Giec) sera créé l’année d’après et son premier rapport sortira en 1990 tandis que la Convention sur la diversité biologique entrera en vigueur en décembre 1993. À l’époque, la réalité des changements climatiques était encore vague et peu connue, à part dans les milieux scientifiques. Pratiquement devenue dogmatique de nos jours, « l’idée de développement durable a désormais percolé à travers les différentes institutions et organisations de nos sociétés d’Occident du Nord et les « missions » se multiplient pour la répandre au Sud – où s’occupent par ailleurs les entreprises étrangères à extraire les ressources en attelant à leurs chantiers la main-d’œuvre locale[1] ».

Un oxymore qu’il convient de ne pas dénoncer

Alors que les défenseurs du développement durable y voient un véritable projet de société, le concept souffre d’une véritable contradiction justement parce qu’il est à l’origine un compromis politique des pays développés afin de ne pas remettre en cause l’idée de croissance. Il est pourtant devenu évident que c’est ce modèle d’un développement supporté par la croissance économique à tout prix qui est à l’origine de la crise environnementale présente. Le développement durable nous donne l’illusion que nous pouvons « sauver la planète » (expression anthropocentrique qui démontre une réelle ignorance de l’histoire de la Terre) tout en continuant à rester enfermer dans un modèle économique destructeur à tous points de vue. Surtout, le développement durable perpétue cette vision de l’environnement comme ressource inféodée et au service de l’être humain. Il revient à ce dernier un impératif de gestion de la nature, afin de répondre à ses besoins légitimes en tant qu’espèce dominante. Pire, il est même devenu une formidable machine « d’écoblanchiement » pour de nombreuses entreprises qui trouvent dans des collèges ou des universités des étudiants formés spécifiquement pour prêcher la bonne parole.

Pour autant, gare à celui qui voudrait remettre en cause le bien-fondé du développement durable. Christine Partoune et Michel Ericx notent avec justesse que « le caractère hégémonique du développement durable se perçoit aussi à la façon dont il est désormais posé comme une référence "sacrée", une "nouvelle religion" (Latouche). En effet, s’il a le mérite de poser une vision du monde sur la table, celle-ci est rarement mise en débat, bien au contraire : émettre l’idée qu’elle doive y être soumise provoque souvent incompréhension, opposition, voire anathème à l’encontre de la personne qui s’y autorise.[2] »

Un concept désormais inadapté à l’urgence de la situation

Alors que la communauté scientifique ne cesse de nous envoyer des signaux d’alarme et que les grandes conférences environnementales organisées par l’ONU pourraient passer pour des sketches, certains continuent à croire que le développement durable est la réponse adéquate. En réalité, ce concept est une chimère qui permet de temps à autre de nous donner bonne conscience. Pour David Suzuki : «  Nous sommes dans une voiture géante fonçant tout droit dans un mur de briques et tout le monde se dispute pour savoir à quelle place il va être assis ». Dans ce cas, le développement durable ne nous fait que relâcher un peu la pression sur la pédale de l’accélérateur alors que c’est d’un véritable coup de volant dont nous avons besoin pour éviter le mur. In fine, si le développement durable continue à percoler comme il le fait et à nous promettre un avenir meilleur si nous appliquons ses principes, il pourrait bien faire en sorte que nous tombions de Charybde en Scylla…

[1]Sauvé, L. (2013). À la recherche de fondements pour une écocitoyenneté : Le passage obligé du développement durable? Revue francophone du développement durable. No 1, p.16-29.

[2]Partoune, C et M. Ericx. (2008). Le développement durable – analyse critique, dans "Diversité culturelle", répertoire d’outils créés par les formateurs de l’Institut d’Eco-Pédagogie (IEP), actualisé en septembre 2011. http://www.institut-eco-pedagogie.be/spip/?article59

 

 

Journée Mondiale des Océans 2014, l’urgence d’agir!

ImageLes océans occupent près de 71 % de la surface de notre planète et représentent un volume de 1,335 milliards de km3, soit 97 % de toute l’eau présente sur la Terre. Si cette quantité d’eau peut vous paraître énorme, voici une infographie de la NASA qui remet les choses en perspective, la plus grande sphère étant l’eau présente sur toute la Terre (incluant tous les êtres vivants) et les deux autres étant respectivement l’eau des glaciers et des calottes polaires et l’eau des rivières, des lacs et des réservoirs souterrains.

On l’oublie trop souvent, mais la vie est née dans les océans il y a 3,8 milliards d’années et elle n’en est sortie qu’il y a environ 450 millions d’années avec les algues vertes capables de réaliser la photosynthèse en dehors du milieu marin, privilège que seules les cyanobactéries détenaient. Nous sommes donc des enfants des océans, et encore aujourd’hui nous leur devons notre existence. En effet, de 50 à 70 % de l’oxygène que vous absorbez à chaque inspiration provient des océans, par l’intermédiaire du phytoplancton réalisant lui aussi le processus photosynthétique. Sur le plan de notre alimentation, nous dépendons là encore beaucoup des océans. Dans son dernier rapport biannuel, l’Organisation des Nations-Unies pour l’Alimentation et l’agriculture (FAO) révèle que sur les 158 millions de tonnes de poissons capturés ou produits en 2012, près de la moitié soit 80 millions provient directement des océans. La consommation de poisson représente près de 17 % des apports en protéines dans le monde. Nous n’avons jamais consommé autant de poisson. Triste conséquence, notre consommation effrénée et nos modes de pêche intensive sont littéralement en train de vider les océans. Toujours selon la FAO, 70 % des zones de pêche du monde sont pleinement exploitées ou déjà surexploitées.

Sur le plan du climat, là encore nous devons énormément aux océans de la planète. Considérés comme des puits de carbone, ils servent de tampon aux émissions de carbone naturelles et anthropiques. On évalue qu’ils captent 25 % des émissions de dioxyde de carbone relâchées dans l’atmosphère par les activités humaines. Il y a cependant un « mais », car cette capacité d’absorption est en chute accélérée à cause de l’augmentation de la température moyenne atmosphérique. En effet, la capacité d’absorption du CO2 des océans est inversement proportionnelle à leur température. Ainsi, l’océan Arctique se réchauffe rapidement (voire même pire que prévu) à cause de la fonte accélérée de la banquise, réduisant ainsi fortement son pouvoir d’absorption du CO2 atmosphérique. Pire, le ralentissement du « tapis roulant » océanique de l’Atlantique Nord (qui permet à l’Europe d’avoir un climat tempéré) réduit encore plus la capacité d’absorption du dioxyde de carbone dans les eaux froides. Finalement, le CO2 dissous dans les océans à pour fâcheuse conséquence de les acidifier, affectant en retour de nombreux organismes marins comme les ptéropodes à coquilles, les coraux ou certaines algues. Plus généralement, c’est toute la vie marine qui est en train de payer le prix de l’acidification des océans et par ricochet, nous.

La question de la pollution des océans est aussi extrêmement inquiétante. Chaque année, ce sont environ 20 milliards de tonnes de déchets qui finissent dans les océans, c’est l’équivalent en masse de 300 milliards d’êtres humains! Tout le monde a en tête les fameux « continents de plastique » découverts dans le Pacifique, l’Atlantique et l’océan Indien. En fait, ce sont de petites particules de plastique par milliards qui se regroupent dans d’immenses « gyres océaniques ».  Certains de ces petits morceaux de plastique sont ingérés par la faune marine et aussi par les oiseaux marins, tuant des dizaines de milliers d’oiseaux par an.

On le voit, nous ne prenons pas du tout soin du milieu qui nous a permis d’exister et qui nous permet encore de prospérer. Il y a pourtant urgence à agir. Alors que faire à votre échelle?

Chacun doit prendre conscience de son impact sur le milieu marin. Si vous mangez du poisson, vous pouvez commencer par réduire votre consommation, ou même mieux, l’arrêter totalement en allant chercher des protéines ailleurs, comme dans certains végétaux comme les légumineuses. Vous pouvez aussi aider des organismes qui participent à la sensibilisation de la protection des océans. Il y en a beaucoup. On peut bien sûr citer la Fondation David Suzuki ou Greenpeace ou encore le WWF au Canada. Et il y a fort à faire au Canada, car un très récent rapport de la Société pour la Nature et les Parcs du Canada (SNAP) démontre que le pays est un très mauvais élève sur la question de la protection des océans. En effet, le deuxième pays le plus vaste au monde présente le plus faible pourcentage d’aires marines protégées parmi les dix pays ayant les plus vastes patrimoines océaniques de la planète. La SNAP dénonce ainsi le fait « qu’à l’heure actuelle, le Canada protège à peine un peu plus de 1 % de ses territoires océaniques – il se trouve donc derrière la Chine à ce chapitre, qui protège 2 % de ses océans, et loin derrière l’Australie, les États-Unis et la France, qui protègent respectivement 36 %, 30% et 17% et de leurs océans.» Vous pouvez d’ailleurs appuyer la SNAP en signant leur pétition réclamant une meilleure protection des océans par le gouvernement fédéral.

Protéger les océans, c’est VOUS protéger.

Et hop! 715 exoplanètes de plus pour le télescope Kepler

Screenshot documentaire exoplanètesLe tableau de chasse du télescope Kepler vient de grimper à 715 exoplanètes découvertes et confirmées ce qui vient porter le nombre total d’exoplanètes confirmées à 1750 tous instruments confondus. La NASA vient d’annoncer cette nouvelle ce 26 février et un article détaillé sera publié dans la revue The Astrophysical journal courant mars (disponible ici sur le site de la NASA).

Le télescope de 600 millions de dollars revient de loin après une panne majeure survenue en mai 2013 et affectant un deuxième gyroscope sur les quatre dont il dispose l’empêchant de ce fait de correctement pointer les étoiles qui font partie de son champ d’observation constitué de plus de 145 000 astres. Malgré tout, les ingénieurs de la NASA n’ont pas baissé les bras et ils ont trouvé une façon de stabiliser la position du télescope en utilisant la pression exercée par les photons solaires. Voir l’explication technique de la NASA avec ce graphique. Ce n’est cependant pas une cure de jouvence suffisante pour que l’engin puisse correctement faire son travail. La position ne tient que 83 jours et il faut alors tourner le télescope afin d’empêcher la lumière solaire de pénétrer à l’intérieur du dispositif ce qui risquerait d’endommager les 42 capteurs CCD  représentant au total 95 millions de pixels.

Kepler continuera donc de scanner la petite portion du ciel qui lui a été allouée et à chercher d’éventuelles candidates par la méthode du transit illustrée sur cette vidéo de l’ESO, mais il lui faudra au moins 3 ans pour confirmer chaque découverte. La moisson est donc belle et bien terminée.

La quête continue donc avec des instruments au sol et en orbite. Le télescope spatial Gaia de l’Agence spatiale européenne arrivé sur son orbite définitive le 8 janvier dernier aura entre autre pour mission la détection d’exoplanètes. Les États-Unis lanceront quant à eux le James Webb Telescope en 2018 avec là encore la possibilité de détecter des planètes extrasolaires même si ce n’est pas sa première mission.

Finalement, la chasse aux exoplanètes est tellement l’objet d’une compétition féroce que la liste des instruments au sol commence à être longue. Pourtant, on commence déjà à imaginer les miroirs et instruments qui permettront dans la prochaine décennie de photographier des exoplanètes. Pas n’importe lesquelles cependant, des Jupiter chaudes et jeunes, capables d’émettre un peu de lumière et donc moins susceptibles d’être noyées dans la lumière de leur étoile. Ce sera alors le temps de l’imagerie.

Reste que le but ultime est de détecter la présence de la vie sur une exoplanète. Sur ce point, le Québec est à la pointe de la technologie puisqu’une équipe de l’Université Laval spécialisée en optique a mis au point un instrument  baptisé SPIRou qui sera installé sur le télescope CFH (Canada-France-Hawaï)  en 2017.

Les astronomes et les spécialistes en exoplanétologie ont du pain sur la planche puisqu’une étude du California Institute of Technology à Pasadena en est venue à la conclusion qu’il y aurait au moins 100 milliards de planètes dans notre galaxie dont une grosse partie serait de petites planètes plus à même selon les spécialistes d’abriter la vie.

Que de chemin parcouru donc, depuis la découverte en 1995 de 51 Pegasi b, la première exoplanète, par Michel Mayor et Didier Queloz.

Pour en savoir plus :

- PlanetQuest, le portail du JPL dédié à la chasse aux exoplanètes

- Alien Planets Revealed : très bon documentaire sur le télescope Kepler (en anglais).

- Un documentaire bien vulgarisé sur les exoplanètes.

- Un épisode de l’émission de culture scientifique française C’est pas sorcier, sur les exoplanètes.

Faire du vélo, de l’astronomie et de la vulgarisation scientifique en même temps

Bill Nye distance between planetsVous aimez l’astronomie, vous aimez la vulgarisation scientifique et vous aimez aussi le vélo ? Alors vous allez aimer cette vidéo de Bill Nye connu aussi sous le nom de "The science guy" aux États-Unis.

En matière de vulgarisation scientifique, l’originalité est parfois un gage de succès. En tout cas, je suis pratiquement certain que vous ne verrez plus jamais les distances entre les planètes du système solaire comme avant. C’est en quelque sorte de la "Vélogarisation scientifique".

Pour la petite histoire, Proxima du Centaure, l’étoile la plus proche de nous à 4,22 années-lumière, serait à 27 000 km de la Terre à cette échelle et la lumière du Soleil mettrait près de 8,33 minutes pour atteindre la Terre… à la vitesse de 0,72 km/h.

Et si vous désirez pousser l’aventure plus loin, je recommande fortement cette animation très connue : The Scale of the Universe. Un voyage de l’infiniment petit à l’infiniment grand, mais aussi de l’infiniment simple à l’infiniment complexe.

L’heure de choisir son camp

Guerre contre la nature Hubert Reeves 1024

Réchauffement climatique, organismes génétiquement modifiés, utilisation croissante des nanotechnologies, acidification des océans, disparition des espèces et atteinte à la biodiversité, épuisement des ressources naturelles, raréfaction de l’eau douce, etc. Tous ces exemples de problématiques auxquelles l’humanité fait face depuis le milieu du XXe siècle imposent désormais à chacun d’entre nous de prendre position pour un présent et un avenir meilleurs. Nous sommes collectivement à la croisée des chemins et nul ne peut en 2014 se croire à l’abri des crises environnementale et sociale en cours, les deux étant foncièrement reliées.

Alors que la communauté scientifique ne cesse de nous rappeler que notre mode de consommation basé sur l’idée que la planète possède des ressources infinies n’est pas tenable, il faut être fou ou assez naïf pour croire que nous passerons au travers du filet tissé par nos propres erreurs et notre indifférence collective. Nous avons toutes les données en main pour faire des choix justes et efficaces en nous appuyant sur notre formidable technologie et notre capacité à inventer, et pourtant, nous n’agissons pas. Il est donc grand temps de choisir le camp de la raison et du bon sens. Cette réflexion est un plaidoyer pour l’engagement et le passage à l’action.

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La blogosphère scientifique francophone commencerait-elle à se réveiller ?

redeSi vous faites partie de la blogosphère scientifique francophone et que vous vous tenez au courant de son actualité, vous n’avez pas pu passer à côté du billet (désormais célèbre) de Marc Robinson-Réchavi. Pour  faire court et parce que vous connaissez sûrement toute l’histoire, ce billet est à l’origine d’échanges fructueux et d’une intéressante discussion autour des liens entre les blogues de science en français, de la communauté encore à consolider et des avenues visant une meilleure visibilité de cette communauté en devenir. Comme l’a noté très justement par la suite Pascal Lapointe dans un billet en réaction  à cet événement ô combien intéressant : « Je ne crois pas qu’on n’ait jamais vu autant de blogueurs de science, journalistes et chercheurs confondus, dont plusieurs «vedettes», partager la même conversation ». Il est vrai qu’il faut faire tourner la molette de la souris (ou faire glisser le majeur et l’index côte à côte… ) assez longtemps avant d’atteindre le bas de la page. Les commentaires étaient réfléchis, nombreux et les intervenants diversifiés (journalistes et blogueurs).

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