BIO : Le CRISPR-Cas 9 et la modification des embryons humains.

Dans leur chronique publiée le 2 août 2017 sur le site de la revue Nature "Biotechnology: At the heart of gene edits in human embryos", Nerges Winblad et Fredrik Lanner du département des sciences cliniques de l’Institut Karolinska de Stockholm (Suède), commentent les nouvelles dimensions biologiques, les applications cliniques mais également les contraintes éthiques posées par le travail de l'équipe de Shoukhrat Mitalipov, directeur du centre de thérapie génétique et cellulaire des embryons de l’Université de Portland (Oregon, USA), qui avait créé pour la première fois des cellules souches à partir de cellules adultes humaines, en 2014.
Cette fois, les chercheurs américains rendent compte d'une étude, également publiée le même 2 août 2017 dans Nature sous le titre "Correction of pathogenic gene in human embryos", et dans laquelle ils ont réussi avec succès à corriger chez des embryons humain une mutation porteuse d'une maladie héréditaire grâce à la technique maintenant célèbre de CRISPR-Cas9. Cet outil à tout faire du génie génétique est capable de façonner l'ADN des bactéries, mais également aujourd’hui de tous les fœtus des organismes eucaryotes, et donc ceux des humains.
La méthode de modification du génome est à la fois ciblée, viable, avec une réussite proche de 100% dans le traitement des maladies héréditaires.
L’exemple abordé par les auteurs est celui de la cardiomyopathie hypertrophique, une maladie génétique à l’origine d’une hypertrophie du cœur. Cell-là entraine des troubles cardiaques à l’origine de syndromes de mort subite. Lorsque l’un des deux parents est porteur du gène pathogène, l’enfant à une chance sur deux d’être atteint et une chance sur deux d’échapper à la maladie.
La première solution consiste à trier les embryons par analyse génétique, après une fécondation in vitro (FIV), et de ne garder que ceux non porteurs de la maladie. Cela entraine de fait une sélection de la moitié du matériel disponible. La seconde solution menée à bien par l’équipe de Portland est de recourir au CRISPR-Cas9 et de modifier le génome afin de le nettoyer du gène pathogène.
Les chercheurs ont injecté le CRISPR-Cas9 en même temps que le spermatozoïde lors de la métaphase II (un cycle déterminé) de l'ovocyte. La technique a permis de réparer l’ADN et ainsi obtenir des gènes corrigés sans que le reste du génome n'ait été modifié, et en préservant la viabilité des embryons.
Au delà des espoirs apporté par la méthode pour le traitement des maladies génétiques, le problème reste celui de l’éthique dans l’utilisation clinique de leur méthode, et les risques liés à une modification de lignées germinales. Le recours à de telles méthodes en médecine vétérinaire ou en dehors des cadres de la clinique, pour modifier le génome de fœtus viables, ouvre la perspective vertigineuse des modifications ouvertes à tous les fous de la planète.

IA : Les exosquelette ; on a le choix.

Le développement des exosquelettes est un des points centraux de la robotique collaborative. Un exosquelette est un dispositif cobotique actif. Il permet de développer une aide motrice ou sensori-motrice et amplifier l’effort de son utilisateur. Celui-là peut être un manutentionnaire, un soldat, un opérateur dans un atelier, sur une chaîne de montage, dans un chantier de BTP, ou une personne en fragilité ou en rééducation clinique de mobilité ou d'équilibre, voire une personne âgée qui peut, grâce à cette aide, recouvrer des fonctions perdues ou diminuées. Plusieurs sociétés proposent des exosquelettes, avec des philosophies conceptuelles et d'usage souvent différentes et parfois complémentaires.

Superflex est un prototype développé par un groupe de chercheurs de SRI International, l'ancien Stanford Research Institute. Il est conçu pour faciliter la marche des soldats et les déplacements des personnes âgées. Il s’agit d'une combinaison souple, équipée de capteurs et d'un système d'intelligence artificielle. Il s’adapte à la démarche de son utilisateur, apprend ses caractéristiques et permet d’apporter une force supplémentaire ou une meilleure précision au moment où l’utilisateur en a besoin. Cela se fait indépendamment de sa volonté, de manière totalement transparente. Une telle combinaison militaire et industrielle permettrait également aux personne à la mobilité réduite de gravir des escaliers, et aux opérateur d’éviter les troubles musculo-squelettiques (TMS) tout en favorisant le maintien de l'équilibre et la sécurité des personnes.

Exosuit est une solution développée par l’Institut Wyss de l’Universite de Harvard et financé par le DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency) dans le cadre du programme Warrior-Web. Ce prototype souple permet aux militaires d’augmenter la distance parcourue avec une charge lourde. Il est composé de tissu souples, d’actionneurs et de capteurs qui en font une sorte de pantalon intelligent qui s’inspire des muscles et tendons des jambes de l’appareil locomoteur humain. L’appareil est maintenu par des sangles et peut donc être rapidement installé ou retiré en fonction des tâches à effectuer. Parallèlement, la DARPA finance XOS2 de l’entreprise Raytheon Sarcos pour un déploiement opérationnel prochain dans les unités combattantes. Un autre projet, Talos (Tactical Assault Light Operator Suit), associe un exosquelette à une armure intégrale de protection antibalistique.

Phoenix est proposé par SuitX, une spin-off développée par des anciens de l’Université de Californie à Berkeley. Il s’agit d’un dispositif léger et peu onéreux, prévu pour permettre aux paraplégiques de remarcher avec une autonomie de quatre heures. Le dispositif est modulable et peut s’adapter aux caractéristiques physiques de la personne, à celles de son handicap, et à ses préférences de vitesse ou de démarche aidée par des béquilles.

La France s’intéresse également au domaine avec plusieurs projets. ExoPush est ainsi un exosquelette, proposé par la start-up RB3D, prévu pour l’aide aux opérateurs qui tirent des outils, tels que des râteaux pour le ramassage de feuilles, pour étaler le béton ou le ciment sur un chantier ou le bitume sur les routes. Exoback de RB3D est un exosquelette dédié, quant à lui, aux militaires pour les charges dorsales. ExoUp en est une déclinaison civile pour les manutentionnaires. Hercule, développé avec le soutien de la DGA (Direction Générale de l’Armement), entre quant à lui dans le programme « soldat du futur » et ambitionne doter l’armée française en théâtre d’operations.

Plus spécialisée, la ceinture Atlas est développée par la start-up française Japet. Il s’agit d’un système permettant aux personnes atteintes de sciatiques chroniques de recouvrer leurs activités socio-professionnelles. La ceinture robotisée est dotée de quatre vérins, dont l’asservissement est coordonné par une carte Arduino, qui diminuent la pression sur les disques intervertébraux par une décompression de la colonne vertébrale. Le gant de rééducation Exoglove a quant à lui été développé par des élèves ingénieurs du Polytech Marseille. Il s’agit d’un dispositif de rééducation de la main pour le traitement des déficiences motrices ou des développement des projets industriels.

Quant au géant technologique japonais Panasonic, il mise sur une évolution incrémentale des exosquelettes avec une large gamme de modèles. Du petit AWN-03 à l’impressionnant Power Loader, en passant par le modèle Ninja, la firme nippone offre une grande variété adaptée aux différentes forces nécessaires. Sincere Kourien est une filiale de Panasonic, spécialisée dans l’aide à la personne, et commercialise des adaptations des modèles de Panasonic pour chacun, dans sa vie de tous les jours. Mais le groupe asiatique a désormais un nouveau concurrent avec le groupe automobile sud-coréen Hyundai qui développe un nouveau prototype d’exosquelette inspiré d’Iron Man. Son modèle H-LEX et son programme Next Mobility ambitionnent de devenir les éléments de base du futur de la mobilité avec les mêmes ambitions que celles de son concurrent, de l’autre côté de la Mer du Japon. Et les asiatiques ne sont pas les seuls sur le terrain de la concurrence. Ekso Bionics, BMW, Audi ou de nombreux groupes associés à des universités se sont lancés dans la course.

Bref. La guerre des exosquelettes ne fait que commencer.

BIO - TECH : Mercredi noir pour le Monde.

Alors que le ministre français de l'environnement (ministre de la transition écologique et solidaire) appelle, dans une tribune publiée ce mercredi 2 août 2017 sur le site du Journal Le Monde, les citoyens à un "sursaut" pour la planète, l'humanité a franchit, sans réellement s'en préoccuper, le "Jour du dépassement".

C'est à partir de cette date que l'ONG Global Footprint Network (Oakland, Californie, USA) a déterminé que l'humanité vit "à crédit" en ce qui concerne les ressources de la Terre. Le "jour du dépassement de la Terre" est chaque année calculé sur la base de quelque 15000 paramètres économiques et environnementaux fournies par les Nations Unies. Ainsi, la comparaison entre empreinte écologique de l’homme, exploitation des ressources naturelles, biocapacité de la Terre à absorber les gaz à effet de serre et reconstituer les ressources dépensées, montre aujourd'hui une dette cumulative de plus de 70% par an. Et celle dette augmente tous les ans selon une logique exponentielle.

Le jour du dépassement de la Terre intervient donc tous les ans de plus en plus tôt. Les causes sont notamment celles d'une incohérence des constantes de temps. Le temps économique est de plus en plus bref, appelé en cela à la performance par les gestionnaires, manageurs, commerçants et autres apôtres de la performance marchande. C'est oublier que les temps biologiques, géologiques et écologiques restent les mêmes, immensément longs, sans réelle possibilité de comparaison.

L'homme coupe ainsi les arbres à un rythme nettement plus élevé que celui de leur croissance, que l'on ne sait pas biologiquement accélérer. Il prélève plus de poisson qu'il ne peut s'en reproduire naturellement et qu'on ne sait en élever de manière compensatoire. Il rejette d'avantage de carbone que les forêts et océans ne peuvent en absorber, sans aucune solution connue ou pouvant être raisonnablement mise en œuvre, et ainsi de suite.

Aujourd'hui, il faudrait 1,7 Terre par an pour répondre aux besoins économiques de l'humanité et aux ambitions toujours plus élevées des compagnies maritimes, aériennes, ferroviaire , automobiles, à ceux de leurs usagers, aux ambitions économiques des firmes industrielles, bancaires, commerciales et de communication, et aux besoins de consommateurs de plus en plus exigeants qui ne voient pas pourquoi, eux, devraient se priver face au luxe toujours plus insensé de la vie des riches de plus en plus riches.

Les conséquences de cette situation de surconsommation effrénée sont, pèle mêle selon l'ONG, une crise de l'eau avec l'acidification des océans et la pénuries en eau potable, une crise de la terre avec l'érosion des sols et l'accumulation des déchets, une crise du vivant avec la déforestation et le déclin de la biodiversité, une crise de l'atmosphère avec l'élévation de la concentration de CO2 et le phénomène le Niño, etc. 

 Face à cette catastrophe annoncée dans l'indifférence générale, les réfugiés se pressent aux portes des nations et grandes puissances qui s'arment et perfectionnent leurs moyens de sécurité, de défense, mais aussi de conquête des territoires, espaces maritimes et autes lieux terrestres de ressources résiduelles. La course à l'armement accompagne celle de la conquête spatiale ; il faudra bien chercher des ressources ailleurs ... ou s'en aller. 

 Dans ce paysage noir, la technologie devient première et, phénomène nouveau, s'impose à l'économie alors qu'elle lui était jusqu'ici secondaire. Selon le ministre, "la transition écologique est en train de faire ses preuves" avec des énergies renouvelables de moins en moins chères et leur production de plus en plus performante, vers "un avenir sans énergies fossiles". Le monde du transport va "tripler l’offre de véhicules électriques d’ici à 2020". La biodiversité est aujourd'hui protégée par la Loi "et l’agriculture biologique décolle". Si, selon le ministre, "de nouveaux choix de société sont en train de naître", accompagnés d'une prise de conscience nécessitant et menant à "une détermination politique" sans concession, c'est au niveau international que le problème se pose de manière critique, avec des grandes puissances qui ne jouent pas et ne joueront probablement pas, on le sait aujourd'hui, le jeu de la solidarité, et des peuples en devenir qui ne comprendraient pas qu'on leur interdise ce que l'occident s'est autorisé lui-même depuis des siècles en menant l'humanité dans cet impasse. Il faudra bien en sortir ... par la mort et ce n'est pas gai pour le futur de l'humanité, par la décroissance et c'est un combat perdu d'avance sauf pour quelques illuminés du retour à la campagne, ou par la science et la technologie, et il serait temps, Mister M, d'y "mettre le paquet!".

IA - TECH : Smart Dust, la poussière intelligente en réseaux pervasifs

La "poussière intelligente" (ou "smart bust"), parfois désignée au pluriel "poussières intelligentes" pour en surligner la diversité technologique, est un nom générique pour des systèmes qui combinent des éléments nanotechnologiques ou biotechnologiques, des systèmes énergétiques et de communication. Elle est constiuée de micro systèmes autonomes ou télécommandés, qui seront progressivement placés dans l'environnement, espaces publics et privés, externes comme internes, pour le meilleur et pour le pire.

Ces systèmes seront utilisés pour la surveillance et la gestion des risques, qu'ils soient (i) biologiques pour les malades ou des personnes saines tels que sportifs, enfants ou personnes âgées, enfants, etc., (ii) de l'habitat ou des véhicules pour la température, l'humidité, les intrusions ou les chocs ..., ou (iii) géologiques et environnementaux pour les activités sismologiques, les marées et intempéries, le contrôle des incendies et des pollutions, etc. et permettront de surveiller et remonter des informations pour déclencher des régulations ou provoquer des interventions. Plus intéressant, les chercheurs travaillent à doter ces micro-capteurs de capacités locales de calcul, de mémoire et de facilités de communication autonomes et auto-alimentés par la captation du mouvement, celle de fréquences radioélectriques ou de champs magnétiques.

Issus des premiers travaux de la DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency) des années 1990, la poussière intelligente s'apparente à un ensemble de capteurs sensoriels ou grains d'échelle nanométrique reliés entre-eux dans un réseau auto-organisé en symbiose avec l'environnement, permettant de le quantifier en temps réel. Comme ces réseaux de capteurs sont composés de MEMS (microelectromechanical systems) micro- et nano-électromécaniques, aujourd'hui de la taille d'un grain sable et bientôt complètement invisible à l’œil nu, leur utilisation pourrait être généralisée pour permettre l'élaboration de systèmes informationnels denses et largement étendus, ultra précis et multi-spécialisés, sans être perceptibles et donc sans influencer les comportements des humains étudiés ou en interraction avec le milieu.

De tels micro-capteurs intelligents de demain sont développés par plusieurs laboratoires et entreprises. Ainsi, l'université de Berkeley, Intel et plusieurs start-up de la Silicon Valley (Californie, USA) consacrent-ils leurs efforts pour de multiples applications.

L'équipe d'Intel et l'université de Berkeley ont mis au point un système d'exploitation de ces réseaux, TinyOS. Il s’agit d’un logiciel libre, d’origine universitaire et construit sur le même modèle Linux. Il peut donc être repris et amélioré par de nombreux laboratoires ou entreprises, ce qui accélère les recherches. Aujourd’hui, Il permet d’exécuter des applications n'ayant besoin que de 24 ko de mémoire, disposant de fonctions de communication sans fil, et étant capables d'analyser la pertinence des données recueillies, d’en faire le tri et de ne transmettre que les informations utiles.

Un programme de recherche financé par la DARPA prévoit que de telles poussières pourraient être dispersées par avion sur les champs de bataille, les lieux de conflits ou les zones à contrôler pour observer en permanence les déplacements des militaires adverses, des terroristes ou simplement des populations civiles. Des essais concluant ont déjà eu lieu, dans le cadre du programme militaire baptisé NEST (Network Embedded Systems Technology), sur des zones d’essai désertiques de la Californie, avec des résultats satisfaisant montrant la capacité d’auto-organisation en réseau de tels composants. Plusieurs start-up californienne, telles que Crossbow Technology financée par Intel Capital pour accélérer le développement dual de tels microcapteurs intelligents et des applications civiles, ou Dust Inc., spin-off de de Berkeley pour développer la communications de milliers de MEMS, offrent déjà des applications diverses en dehors de la sphère militaire.

Des exemples sont étudiés pour que les poussières puissent être incorporés dans les brosse à dents pour détecter les problèmes dentaires ou valoriser les comportements de brossage satisfaisants des enfants, en permettant d’avoir à la fois une information sur les smartphones de des parents et d’informer directement le dentiste qui pourra anticiper ses rendez-vous et gérer ses stocks. Ce type de régulation trouve déjà sa place dans l'automobile haut de gamme où certains véhicules communiquent avec le service de maintenance de la marque.

Crossbow estime que la commercialisation de quelques capteurs de la génération actuelle, avec une carte électronique connectée à un PC, coûte une centaine de dollars, alors que le coût de la technologie CMOS pour la poussière intelligente du futur sera inférieur à 5 centimes par millimètre carré de dispersion de la poussière, et cela dans les très prochaines années. A ce prix, on pourra noyer l’environnement sous les capteurs, et Digital Sun, une autre star-up de San Jose, va commercialiser en 2018 des nano-sondes agricoles pour renseigner en permanence sur l'état de sécheresse des sols et ainsi adapter l'irrigation ou l’arrosage automatique en augmentant la performance et en économisant l’eau.

Le marché le plus porteur reste néanmoins celui de la sécurité des biens et des personnes. On imagine des puces incorporées dès la fabrication ou placées sur les objets à protéger. On peut concevoir des badges de clients ou d’employés dotés de tels composants, avec des capteurs répartis dans les portes, les murs, plafonds ou planchers ou certains endroits stratégiques des zones ou bâtiments à surveiller. La gestion de stocks des entrepôts, le contrôle des bureaux, la surveillance des salles ou des chambres des hôpitaux ou des hôtels, des cellules des prisons, peuvent être dévolues à de tels systèmes.

La société Nox Defense propose des solutions basées sur le saupoudrage des sols par de la poussière d’identification (ID-Dust), sorte de fibres optiques nanométriques qui se collent aux semelles des intrus ou cambrioleurs sans qu’ils en aient connaissance, permettant de les retrouver et surtout de les suivre à la trace grâce à des applications cartographiques sur smartphones. Simply RFiD, la société mère de Nox Defense, rapporte que son système est déjà utilisé par certains services de renseignement contre le terrorisme, ou de sécurité des aéroports. Ces puces sont très bon marché, moins de 20 centimes l’unité, et reposent sur une technologie passive, c’est-à-dire sont indétectables par les dispositifs de contre-surveillance électronique.

Ainsi, des applications potentielles sont en train de voir le jour, avec un objectif de prévention médicale et de santé, de meilleure maitrise de l’environnement et des ressources, ou de sécurité permanente, dans des espaces pervasifs hyperconnectés. Un rapport d'EY(Ernst & Young) prévoit d’ailleurs que "nous serons bientôt équipés chacun de 10.000 micro-capteurs" et que "des milliers d'ordinateurs s'occuperont de nous, et nous ne serons plus en mesure d'intervenir directement sur chacun d'entre eux".