Paris, 1er JUIN 2012

Améliorer sa vision grâce à la stimulation magnétique transcranienne

Une équipe internationale menée par des chercheurs du Centre de recherche de l'institut du cerveau et de la moelle épinière (CNRS / Inserm / UPMC), a réussi à augmenter les capacités visuelles d'un groupe de sujets sains grâce à la stimulation magnétique transcranienne (TMS). Après stimulation d'une zone cérébrale de l'hémisphère droit liée à l'orientation de l'attention spatiale et à la conscience perceptive, les sujets ont montré une plus grande aptitude à percevoir une cible apparaissant sur un écran. Ces travaux, qui viennent d'être publiés dans la revue PLoS ONE, pourraient servir à développer de nouvelles techniques de rééducation pour certains troubles de la vision. De plus, ils pourraient permettre d'améliorer les capacités de personnes exerçant des tâches qui nécessitent une très grande précision.
La TMS est une technique non invasive qui consiste à délivrer une impulsion magnétique sur une zone donnée du cerveau. En résulte une activation des neurones corticaux situés dans le rayon d'action du champ magnétique, qui modifie leur activité de façon indolore et temporaire. Depuis quelques années, les scientifiques s'intéressent à la possibilité d'améliorer certaines fonctions cérébrales chez les sujets sains à l'aide de cette technique.

C'est dans ce cadre que se situent les derniers travaux de l'équipe d'Antoni Valero-Cabré sur la stimulation d'une région de l'hémisphère cérébral droit appelée champ oculogyre frontal. Celle-ci n'est pas une aire visuelle primaire à proprement parler, mais elle participe à la planification des mouvements oculaires, ainsi qu'à l'orientation de l'attention de chaque individu dans l'espace visuel. Dans une première expérience, un groupe de sujets sains devait tenter d'apercevoir une cible de très bas contraste apparaissant sur un écran durant 30 ms. Pour certains essais, avant l'apparition de la cible, les sujets recevaient sur cette région frontale une impulsion magnétique d'une durée comprise entre 80 et 140 ms. Résultat, la réussite était plus fréquente après l'utilisation de la TMS. La sensibilité visuelle des sujets sains a été transitoirement augmentée de l'ordre de 12%. Dans une deuxième expérience, les sujets recevaient un bref indice visuel leur indiquant, l'endroit où la cible pourrait apparaître. Dans cette configuration, l'augmentation de la sensibilité visuelle, qui est restée du même ordre, n'était présente que quand l'indice signalait la vraie localisation de la cible.

Bien que les fonctions cérébrales telles que la vision consciente soient très optimisées chez les adultes en bonne santé, ces résultats montrent qu'il existe une marge d'amélioration importante, et que celle-ci peut être « augmentée » par la TMS. Cette technique pourrait être testée pour la rééducation de patients ayant des lésions au niveau du cortex, dues par exemple à un AVC, ainsi que chez des patients souffrant de problèmes rétiniens. La seconde expérience suggère qu'une rééducation basée à la fois sur la TMS et sur des indices visuels pourrait être plus sélective que la seule utilisation de la stimulation. Les chercheurs veulent explorer cette voie grâce à la TMS répétitive qui, cette fois-ci, permettrait d'obtenir une modification durable de l'activité cérébrale.

Par ailleurs, selon les chercheurs, dans un futur proche, la TMS pourrait aussi servir à améliorer les capacités attentionnelles d'individus exerçant des tâches qui réclament d'importantes compétences visuelles.

Ces expériences ont bénéficié du soutien de l'initiative européenne ERANET NEURON BEYONDVIS, financée en partie par l'ANR.

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Paris, 31 MAI 2012

Les chercheurs ont aussi analysé la capacité de 14 modèles globaux de simulation du climat, utilisés pour les projections climatiques futures en Europe, à représenter les relations entre les précipitations printanières et les températures d'été. La plupart de ces modèles montre effectivement l'existence de telles relations, mais de façon atténuée : les températures d'été sont moins corrélées avec les précipitations des mois précédents que dans les observations. Les modèles qui simulent le mieux cette corrélation sont ceux qui prévoient des tendances plus marquées que les autres modèles pour l'évolution climatique : des hivers et printemps plus secs sur les régions méditerranéennes 6 et des étés plus chauds sur l'Europe.

Prévoir des vagues exceptionnelles de chaleurs estivales en Europe
Prévoir un ou plusieurs mois à l'avance d'importantes vagues de chaleur estivales similaires à celles qui ont touché l'Europe durant les étés 2003 et 2010 demeure un défi pour les météorologues. Pour la première fois, une étude franco-suisse, impliquant des chercheurs du LSCE1 (CNRS/CEA/UVSQ2) et de l'École polytechnique fédérale de Zürich (ETH Zürich), avec la société ARIA Technologies, apporte des données déterminantes pour la prévision de tels événements climatiques, notamment en Europe. En effet, les chercheurs ont montré que ces fortes chaleurs se développent très rarement après des mois pluvieux, de janvier à mai, sur le sud de l'Europe. Par contre, un hiver et un printemps secs ne permettent pas de prévoir si l'été suivant sera ou non marqué par de fortes chaleurs. Et avec le phénomène de changement climatique global, la probable raréfaction des précipitations en Europe du Sud devrait fortement augmenter l'apparition de vagues de chaleur intenses, alors même que leur prévision en fonction des précipitations restera très difficile. Ces résultats viennent d'être publiés en ligne par la revue Nature Climate Change.
Durant la dernière décennie, l'Europe a été marquée par une série de vagues de chaleur estivales exceptionnelles, tels que les épisodes de canicule de 2003 en Europe et de 2010 en Russie. Lourds de conséquences pour nos sociétés, ces étés très chauds préfigurent probablement le climat estival à venir, sous l'effet du changement climatique. Mais la capacité à prévoir ces événements demeure actuellement très faible. Une étude effectuée par des chercheurs du LSCE (CNRS/CEA/UVSQ) et de l'École polytechnique fédérale de Zürich (ETH Zürich), avec la société ARIA Technologies, montre pour la première fois dans quelle mesure les précipitations durant le printemps et l'hiver permettraient de prévoir la fréquence de jours très chauds 3 durant l'été suivant, et les raisons physiques qui sont à l'origine d'une telle prévisibilité.

Grâce à l'analyse de plus de 60 ans de données de précipitations et de températures provenant de plus de 200 stations météorologiques réparties sur l'Europe, les chercheurs ont d'abord confirmé, à l'échelle de l'Europe entière, plusieurs données concernant des régions sud-est de l'Europe 4 : un hiver et un printemps pluvieux inhibent l'apparition de fortes chaleurs estivales, alors qu'une sécheresse ou des pluies limitées, mais restant dans la norme, favorisent leur apparition. Ce sont exclusivement les précipitations localisées dans le sud de l'Europe qui permettent la prévision de températures élevées sur la plus grande partie de l'Europe (ouest et centre). Les chercheurs ont également montré que la prévisibilité des fortes chaleurs dépend de la circulation atmosphérique (cyclonique et anticyclonique). En effet, associée à des conditions anticycloniques et après un épisode important de sécheresse, l'énergie solaire est restituée par la surface terrestre sous forme de chaleur sensible 5, amplifiant ainsi le phénomène de sécheresse. En revanche, après un ou plusieurs mois pluvieux, une part importante de cette énergie est utilisée pour l'évaporation de l'humidité des sols et la transpiration des plantes, ce qui limite fortement l'augmentation des températures. Même après un printemps très sec, de fortes précipitations en début d'été peuvent, comme cela fut probablement le cas en juin 2011, rapidement empêcher l'apparition de températures élevées et donc d'épisodes de chaleurs intenses. Les fortes chaleurs se développent donc très rarement après des mois pluvieux, de janvier à mai, sur le sud de l'Europe. Par contre, un hiver et un printemps secs ne permettent pas de prévoir si l'été suivant sera ou non marqué par de fortes chaleurs.

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Paris, 17 janvier 2012

Fin de mission pour HFI, l'instrument haute fréquence du satellite Planck
Après 30 mois de fonctionnement exemplaire, l'instrument haute fréquence du satellite Planck de l'Agence Spatiale Européenne est éteint. Pendant près de 1000 jours, ses détecteurs ont été les objets les plus froids de l'Univers extraterrestre, avec une durée de vie finale deux fois plus longue que prévue. La mission Planck voit une très forte participation de laboratoires français rattachés au CNRS et au CEA, soutenus par le CNES.
L'objectif de la mission Planck est de mesurer avec une précision inégalée le rayonnement fossile, la première lumière émise dans l'Univers. Ainsi Planck fournit-il une image de l'Univers tel qu'il était il y a 13,7 milliards d'années. Pour cela, les deux instruments basse et haute fréquence cartographient, avec une sensibilité sans précédent, la totalité du ciel micro-ondes. Ces observations donnent des informations uniques sur l'histoire de la matière, de la formation des premiers grumeaux juste après le Big-Bang à la formation des étoiles dans la Voie Lactée.
Planck est une mission européenne dans laquelle la communauté française est massivement impliquée, notamment dans l'instrument haute fréquence HFI dont elle a assuré la conception, la construction, et dont elle analyse les données collectées. Elle a aussi inventé le système de refroidissement breveté indispensable à son fonctionnement.

  En effet, les détecteurs de l'instrument HFI ne peuvent fonctionner qu'à la température extrême de -273,05°C, soit seulement 0,1 degré au-dessus du zér o absolu, une prouesse technologique dans l'environnement spatial. Ce système de réfrigération consomme des gaz très spécifiques, hélium 3 et hélium 4, dont les réserves embarquées sont arrivées à épuisement. Un fonctionnement parfait a permis d'utiliser les marges de sécurité pour réduire les consommations au minimum et permettre
une mission deux fois plus longue que prévu.

 Désormais, l'essentiel des efforts va être consacré à l'étude très détaillée de l'ensemble des données recueillies par Planck. Certains résultats astrophysiques seront publiés sous peu, mais il faudra encore une année de travail pour tirer la quintessence des cartes réalisées à partir de ces mesures et obtenir une vue précise sur le contenu de l'Univers et l'histoire de la matière lors des premiers instants de son histoire.

La mission Planck voit une très forte participation des laboratoires français du CNRS, des universités et du CEA (voir détail ci-dessous), qui ont travaillé dans le cadre du consortium HFI, instrument français dont Jean-Loup Puget, de l'Institut d'astrophysique spatiale d'Orsay (Université Paris-Sud/CNRS), est le responsable scientifique (PI) tandis que François Bouchet, de l'Institut d'astrophysique de Paris (UPMC/CNRS), coordonne l'analyse scientifique des données. Ces équipes, soutenues par le CNES, l'agence spatiale française, ont joué un rôle de premier plan dans l'analyse des données de Planck, la construction de la première édition du catalogue de sources Planck et les premiers résultats astrophysiques publiés en janvier 2011, ceux à venir dans les prochains mois et la préparation des résultats cosmologiques.

 Le CNES a accompagné très tôt le projet Planck par des études de recherche et développement, en coordonnant les efforts des équipes des laboratoires du CNRS, du CEA, et de l'industrie (Thales Alenia Space, Air Liquide). Son implication se poursuit par son support aux équipes scientifiques impliquées dans l'exploitation des données scientifiques. Les cartes et les premiers résultats cosmologiques issus de la mission nominale seront disponibles fin janvier 2013.                        

Instruments de la physique au service de la biologie et de la médecine
Sept chercheurs présentent des applications récentes en médecine et biologie de techniques mises au point au départ dans le domaine de la physique. Sigrid Avrillier (Laboratoire de physique des lasers, Villetaneuse) décrit un capteur laser qui permet de mesurer les propriétés d'oxygénation des tissus. Le principe de l'appareil repose sur l'analyse de la réflexion d'un rayon laser par un tissu biologique : lorsque le laser entre en contact avec la peau, on observe une tache de couleur due à la réémission de lumière par le tissu. Philippe Lanièce (Institut de physique nucléaire, Orsay) présente le système de tomographie gamma haute résolution TOHR. TOHR est utilisé pour obtenir une image du cerveau d'un petit animal (ici un rat). Le marqueur radioactif utilisé est le technétium. Pascal Laugier (Laboratoire d'imagerie paramétrique, Faculté de médecine de Paris) étudie l'utilisation des ultrasons en imagerie médicale. Un test basé sur l'analyse d'une image du calcanéum, un os du talon, a été mis au point pour mesurer l'évolution de l'ostéoporose. Bernard Renault (Laboratoire Neurosciences cognitives et imagerie cérébrale, hôpital de la Pitié Salpétrière de Paris) utilise la magnéto-encéphalographie et l'électro-encéphalographie pour localiser les zones d'activité du cerveau et les relier aux gestes du patient. Les zones activées sont visualisées par des gradients de couleur sur les images de la tête. L'intérêt de la magnéto-encéphalographie est sa résolution temporelle exceptionnelle (de l'ordre du millième de seconde). Mathias Fink (Laboratoire Ondes et acoustique, Ecole supérieure de physique et de chimie industrielle de Paris) est un spécialiste de la propagation des ultrasons. Il présente d'abord un détecteur d'ultrasons à très haute fréquence qui permet de visualiser les ondes de cisaillement dans les tissus et de différencier ceux-ci en fonction de leur dureté (détection de nodules plus durs que les tissus mous qui les entourent). Est ensuite décrite une technique de correction du front d'onde qui permet d'éliminer les effets de distorsion engendrés par les os du crâne dans l'échographie cérébrale. Jacques Bittoun (Unité de recherche en résonance magnétique médicale, hôpital du Kremlin Bicêtre) utilise l'IRM pour étudier les fonctions cardiaques et pulmonaires. L'air qui remplit les poumons étant insensible à la RMN, il faut utiliser de l'hélium hyperpolarisé, inoffensif pour l'être humain. L'IRM cardiaque permet de visualiser la vitesse et l'accélération du sang dans l'aorte. Didier Chatenay (Laboratoire de dynamique des fluides complexes, Strasbourg) s'intéresse à la structure de l'ARN. Une "pince optique" (laser) permet de manipuler une molécule d'ARN pour mesurer à l'aide de la microscopie par ondes évanescentes le repliement lors de la transcription. Le repliement est également étudié par simulation numérique.
Générique
Auteur, réalisateur : Olivier Blond Producteur : CNRS Audiovisuel Diffusion : CNRS Diffusion Copyright CNRS 2001

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