Palmarès  2010

Le magazine La Recherche vient de décerner le 7ème Prix La Recherche. En santé humaine, est primé un travail sur des récepteurs cellulaires, armes contre le cancer. En physique quantique, un générateur de nombres aléatoires. Et dans le domaine de la mobilité, des simulations calculant les mouvements optimaux de microrobots.

MENTION SANTÉ HUMAINE – PARRAINAGE SERVIER
Les « récepteurs à dépendance » : une nouvelle arme anticancer ?

LAURÉATS : Servane Tauszig-Delamasure (centre Léon-Bérard de Lyon, CNRS UMR 5238).
TRAVAIL RÉCOMPENSÉ :« Le récepteur à dépendance TrkC, une ruse pour éliminer une tumeur ».

Contrairement aux cellules normales, qui ne se divisent que lorsqu’elles reçoivent un stimulus particulier, les cellules tumorales, elles, peuvent se multiplier indéfiniment. Pour cela, elles réussissent à contourner de façon machiavélique les différents mécanismes de défense mis en place par l’organisme. L’un de ces mécanismes repose sur une catégorie bien particulière de récepteurs, les « récepteurs à dépendance ». S’ils se trouvent privés de leur ligand, ces récepteurs ont la particularité d’induire le « suicide » de la cellule, telle une grenade qui explose quand on la dégoupille… Pour éviter d’« exploser », les cellules tumorales sont parvenues à produire elles-mêmes les « ligands-goupilles » de ces « récepteurs-grenades ». C’est ce qu’ont découvert, il y a quelques années, Patrick Mehlen du laboratoire apoptose, cancer et développement, au centre de lutte contre le cancer Léon- Bérard, à Lyon, et ses collègues.
Autodestruction. Ainsi, les cellules cancéreuses bloquent le déclenchement du signal de « suicide » par le récepteur et gagnent leur autonomie pour proliférer et migrer vers d’autres organes afin de former des métastases. « Nous avons eu l’idée d’utiliser ces récepteurs comme arme antitumorale, explique Servane Tauszig-Delamasure, chercheuse CNRS dans le même laboratoire. Si l’on prive les récepteurs de leur ligand, les cellules cancéreuses sur lesquelles ces récepteurs se trouvent s’autodétruisent. » La scientifique et ses collègues travaillent plus particulièrement sur le récepteur TrkC, présent sur certaines cellules cancéreuses, et son ligand, la neurotrophine 3 (NT-3). Agir à ce niveau représente une piste prometteuse pour traiter notamment les neuroblastomes, ces cancers qui affectent le système nerveux du jeune enfant. Les chercheurs ont démontré qu’une molécule « leurre » capable de séparer le récepteur TrkC de son ligand peut entraîner l’autodestruction des cellules cancéreuses chez des modèles animaux. De plus, l’idée des scientifiques s’applique à d’autres cancers, notamment à certains cancers du sein métastatiques, qui expriment aussi la neurotrophine 3. Un premier essai réalisé sur la souris en collaboration avec l’institut Curie, à Paris, s’est révélé positif : il a montré que la molécule ciblant le couple TrkC/NT-3 retarde le développement tumoral.

PRIX DU MINISTÈRE DE l’ENSEIGNEMENT SUPÉRIEUR ET DE LA RECHERCHE
La certitude de l’aléa quantique

ÉQUIPE LAURÉATE : Serge Massar (porte-parole, laboratoire d’information quantique de l’université libre de Bruxelles), Antonio Acín (Institut de ciencies fotoniques de Barcelone et Institucio catalana de recerca i estudis avançats de Barcelone), et Stefano Pironio (laboratoire d’information quantique de l’université libre de Bruxelles).
TRAVAIL RÉCOMPENSÉ : « La certitude de l’aléa quantique ».

La Nature est-elle déterministe ou aléatoire ? Vaste question qui anime les philosophes comme la communauté scientifique. Si en physique classique, l’aléa véritable n’existe pas, il n’en est pas de même dans le monde quantique. En effet, dans cet univers, même si l’on a une connaissance parfaite sur l’état initial d’un système, la théorie quantique prédit uniquement les probabilités des différentes observations possibles. Cet indéterminisme peut être mis en évidence grâce au « principe de non-localité quantique ». Un principe que Serge Massar de l’université libre de Bruxelles et ses collègues Stefano Pironio et Antonio Acín ont eu l’idée d’utiliser pour générer des nombres aléatoires. Ceux-ci sont d’un grand intérêt dans nos sociétés technologiques : « Ils sont constamment utilisés en cryptographie pour les cartes bancaires par exemple, dans les casinos et jeux de hasard ou pour simuler des systèmes physiques ou biologiques, explique Serge Massar. Mais il est très difficile d’estimer avec les techniques actuelles le caractère aléatoire d’un dispositif », souligne le physicien.
Vraiment aléatoire. Difficile mais pas impossible : les scientifiques ont montré comment, en utilisant deux particules quantiques on pouvait réaliser un générateur de nombres aléatoires capable de certifier lui-même le caractère réellement aléatoire des nombres qu’il produit. Par ailleurs, les nombres générés sont « privés » : ils ne sont connus que de l’utilisateur et sont impossibles à deviner par un espion, et donc utilisables en cryptographie. En appliquant leur technique sur deux atomes d’Ytterbium confinés dans deux chambres à vide distinctes (lire p. 60), les chercheurs en collaboration avec une équipe américaine sont en effet parvenus à produire 42 nouveaux nombres dont le caractère aléatoire est garanti à au moins 99 %. « Un tel niveau de confiance n’avait jamais été atteint auparavant », précise Serge Massar. Grâce à cette découverte – qui a nécessité trois ans de travail –, des applications nouvelles pourraient voir le jour comme des protocoles de cryptographie plus sûrs ou des ordinateurs quantiques plus puissants.

MENTION MOBILITÉ DURABLE – PARRAINAGE RENAULT
Des nanorobots nageurs pour la microchirurgie

ÉQUIPE LAURÉATE : François Alouges (porteparole, centre de mathématiques appliquées de l’École polytechnique, Palaiseau) et Antonio DeSimone (Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati).
TRAVAIL RÉCOMPENSÉ : « Natation optimale à faible nombre de Reynolds ».

Spermatozoïdes, bactéries de notre flore intestinale, micro-algues dans les océans…, notre planète est peuplée de micro-organismes nageurs. Comprendre comment ces minuscules êtres se déplacent dans un milieu aqueux pourrait permettre de développer des microrobots nageurs, qui révolutionneraient la microchirurgie. Mais pour parvenir à concevoir de tels robots, de nombreuses questions restent à résoudre : à l’échelle microscopique, quel est le moyen le plus efficace de nager ? Faut-il une hélice, un batteur ou un autre système plus performant ? Comment coordonner les mouvements de la meilleure façon possible ? Si ces énigmes sont relativement faciles à élucider lorsqu’il s’agit d’objets à taille humaine, elles prennent une tout autre dimension à échelle micrométrique. Car il y a un monde entre la nage de Michael Phelps, 1,93 mètre, et celle de la bactérie Escherichia Coli, qui mesure quelques micromètres à peine ! « La recherche est pluridisciplinaire. Elle touche des disciplines aussi diverses que les mathématiques appliquées, la mécanique des fluides, l’informatique ou la robotique », souligne François Alouges, du centre de mathématiques appliquées de l’École polytechnique, à Palaiseau.
Brassées optimales. Le chercheur et son équipe ont réussi à développer toute une batterie d’algorithmes pour réaliser des simulations numériques afin de définir les dispositifs qui réalisent les brassées optimales. En simulant de nombreux essais avec des robots à deux, trois ou quatre bras, les scientifiques sont parvenus à proposer un certain nombre de formes plus efficaces que celles existantes. « On a réussi pour le microrobot à trois sphères, proposé par Najafi et Golestanian en 2004, à mettre au point une façon de nager plus efficace : avec la même énergie, le robot avance une fois et demie plus vite qu’avec la technique de nage proposée par les concepteurs du mécanisme », s’enthousiasme le spécialiste. S’il existe déjà des microrobots de l’ordre du millimètre, « il va falloir patienter une quinzaine d’années pour en voir émerger d’autres 100 fois plus petits », estime François Alouges. Les applications médicales seront nombreuses : les médecins pourront s’en servir pour transporter des substances médicamenteuses au sein des cellules malades ; ou effectuer des opérations chirurgicales dans le corps humain sans avoir besoin d’inciser au scalpel ; ou encore réaliser des réparations de taille microscopique, infaisables avec les outils actuels, pourtant déjà très perfectionnés.