mercredi 30 mars 2016

ordinateurs protéinés



L’ordi de demain sera-t-il biologique?

Pour ses opérations, le bio-ordi, l’ordi du futur passera par des labyrinthes cellulaires, des voies internes à des cellules. La biologie réduira son volume à celui d’un portable et, grace à la nanobiochimie, son activité coûtera peu d’énergie.


Scientists at the University of Lund in Sweden have found a way to use "biological motors" for parallel computing. The findings could mean vastly more powerful and energy efficient computers in a decade's time.
Parallel Computing
Nanotechnologists at Lund University in Sweden have discovered a way to miniaturize the processing power that is found today only in the largest and most unwieldy of supercomputers. Their findings, which were published in the Proceedings of the National Academy of Sciences, point the way to a future when our laptops and other personal, handheld computing devices pack the computational heft of a Cray Titan or IBM Blue Gene/Q.
But the solution may be a little surprising.
These computers will not be like our familiar, electronic variety—they’ll be “biological computers,” machines that rely on the molecular activities of nature’s true nanomachines: cellular organelles.
The computing problem that needed to be solved is an old one, and involves the fact that today’s electronic computers are woefully inadequate when faced with the task of performing multiple computations. In other words, calculations can be tackled sequentially, one after another—a painfully sluggish process that, when faced with mathematical problems of a high order (as computing more frequently is nowadays), is simply not up to it.
The solution is “parallel computing,” essentially slaving processors together to perform multiple calculations simultaneously, thus cracking the problem through sheer computational brute force. This way, these so-called combinatorial problems—those that require many different solutions to be tested—can be resolved at much higher speeds than today’s electronic computers.
Of course, quantum computers, with their bizarre, non-binary “qubits,” are favored contenders to tackle this new frontier of computing; but they’ve proven devilishly hard to build, require technology that’s still in many ways embryonic, and are probably many years, if not decades, away from being brought online.
Not so with biological computing. They are, as the Lund team has shown, easier and less expensive to build (after all, they utilize a technology evolution has already conveniently provided us), and are likely only a decade away from production.
One of the researchers, Heiner Linke, director of NanoLund and a participant in the study, summed it up nicely, “The fact that molecules are very cheap and that we have now shown the biocomputer’s calculations work leads me to believe that biocomputers have the prerequisites for practical use within ten years.”
Schematic diagram of actual biological computational device. The green channels represent microtubules used in calculations; insets show scanning electron micrographs of computational “split-pass” junctions. Credit: PNAS.
Molecular Motors and Protein Filaments
The problem with using a conventional computer in a parallel configuration is obvious: scalability and energy use. Simply put, in order to perform multiple calculations, you’ve got to have several large, bulky, energy-sucking computers working at the problem. And there’s nothing miniature and efficient about that.
But the Lund team ingeniously circumvented this problem by using molecular motors, large intracellular molecules capable of performing mechanical work within our bodies—in fact, you’re using them right now to move your eyes and read this story. They’re called myosin, and they’re found in muscle cells; they operate by guiding protein filaments along artificial paths.
It was the insight of the nanotechnologists that this process could be harnessed to execute calculations. “In simple terms, it involves the building of a labyrinth of nano-based channels that have specific traffic regulations for protein filaments. The solution in the labyrinth corresponds to the answer of a mathematical question, and many molecules can find their way through the labyrinth at the same time,” Linke explains.
So rather than bulky computers working in tandem, performing multiple simultaneous computations, you have nano-scale molecular motors doing the same thing. Which means much smaller, and much more powerful, computers.
And these biocomputers are extremely energy-efficient. So efficient that it requires less than one percent of the energy used by an electronic transistor to execute a single computational step.
So while quantum computing may furnish us with the hefty supercomputers of the future, used to solve phenomenal scientific and mathematical problems with almost godlike computing power, our own personal computers may someday squeeze the might of today’s supercomputers into a more modest package.
And all this using nothing more extraordinary than muscle power.

mardi 29 mars 2016

La géroscience: une discipline prometteuse?

WASHINGTON (AFP) - 
La géroscience est mobilisée contre les outrages de l'âge en cherchant à prévenir les maladies et dégénérescences liées au vieillissement pour prolonger le nombre d'années passées en bonne santé, voire même la durée de la vie.
"De récentes avancées permettent de mieux comprendre les processus moléculaires du vieillissement, ouvrant la voie à des interventions pour le retarder", explique Luigi Fontana, professeur de médecine à l'université américaine Washington de Saint-Louis (Missouri).
Avec le vieillissement dans les pays développés, les systèmes d'assurance maladie et de retraite sont menacés de faillite et il devient urgent de préserver la santé et l'indépendance des seniors plus longtemps, dit-il à l'AFP.
Ses travaux portent sur les effets anti-vieillissement de la réduction du nombre de calories consommées, qui permet de prolonger la vie et de préserver la santé chez des animaux de laboratoire en agissant sur des gènes identiques à ceux des humains.
"Vieillir est en fait l'accumulation des détériorations des cellules, résultant des dérèglements du métabolisme", résume ce chercheur. "Selon les prédispositions génétiques, on en accumule plus ou moins".
L'espérance de vie s'est nettement allongée depuis un siècle, grâce surtout aux progrès de l'hygiène et à la découverte des vaccins et des antibiotiques.
Mais en vivant plus longtemps, nous développons des maladies qui résultent de ces détériorations cellulaires (cancers, dégénérescence musculaire et neurologique...), aggravées par une alimentation malsaine et un manque d'exercice, souligne Luigi Fontana.
"Avec nos études sur les animaux, nous savons que ces altérations peuvent être prévenues ou ralenties", assure-t-il.
- Vie doublée pour un ver -
"Nous pouvons manipuler des gènes et créer des souris transgéniques qui vivent 60% plus longtemps - jusqu'à deux fois plus pour un petit ver appelé C. elegans - et en nettement meilleure santé", poursuit Luigi Fontana, soulignant que réduire les calories consommées produit des effets similaires sur ces gènes, également présents chez les humains.
Ce chercheur prépare un essai clinique qui fera jeûner des volontaires deux semaines.
"Nous essayons de démontrer qu'en jeûnant deux semaines tous les cinq ans, nous activons des processus génétiques permettant de décrasser l'organisme", les cellules se mettant alors à brûler les déchets accumulés pour produire de l'énergie, explique-t-il.
D'autres chercheurs travaillent sur des molécules "réparatrices" du métabolisme qui auraient les mêmes effets sans passer par le jeûne.
Un autre axe de recherche porte sur les télomères, qui protègent les extrémités des chromosomes. Ils se réduisent à chaque division cellulaire et jouent un rôle important dans l'âge biologique.
"Une quinzaine de mécanismes interviennent dans le vieillissement", relève Carol Greider, prix Nobel de médecine, chef d'un laboratoire d'étude des télomères à la faculté de médecine Johns Hopkins (Maryland).
Nombre de pathologies de l'âge sont liées à la division cellulaire et la réduction des télomères joue clairement un rôle, explique-t-elle à l'AFP. Une fois les télomères réduits à zéro, les cellules ne peuvent plus se diviser et meurent.
"Il est possible de modifier ce processus pour préserver les télomères et éviter ou retarder des maladies du vieillissement", résume la chercheuse.
La réduction des télomères est compensée par un enzyme, la télomérase, qui les préserve mais qui, en excès, favorise le cancer, dit-elle.
- La cannelle contre l'âge -
Mahtab Jafari, professeur de pharmacologie à l'université de Californie à Irvine, étudie quant à elle les effets sur la longévité de la cannelle et de la rhodiola rosea, une plante arctique déjà connue des Vikings.
Elle a pu prolonger la vie de mouches drosophiles de 25% avec la rhodiola et de 30% avec la cannelle.
Ces insectes sont un bon modèle de recherche dont les gènes et la physiologie étudiés sont similaires chez les humains, indique-t-elle à l'AFP.
La scientifique prévoit un essai clinique avec des octogénaires pour voir si ces plantes "atténuent ou inversent leurs dégénérescences".
Pour le Dr Greider, en évitant ces maladies, on pourrait vivre en assez bonne santé la durée maximum de vie biologique, qui selon elle se situe entre 110 et 120 ans.
Mais elle reste "sceptique" sur la possibilité de vivre davantage en manipulant directement les gènes, car le vieillissement résulte de multiples mécanismes biologiques complexes.
Par Jean-Louis SANTINI
© 2016 AFP

lundi 28 mars 2016

Une des maisons de demain?



 J'imagine difficilement toute une ville dans une forêt, mais... quelques maisons dans un bois...

Tree in the house, la maison construite autour d'un arbre

EN IMAGES - L'architecte Aibek Almassov a lancé le projet d'une maison écologique en verre construite sur quatre étages.

Une maison qui se fond dans la forêt. Le créateur du cabinet d'architectes A.Mason Architects et A.Masow Design Studio a crée le projet de la «Tree in the house», une maison construite autour d'un arbre, comme une cube transparent vertical.
À 25 ans, Aibek Almassov, qui vit à Almaty, au Kazakhstan, est un passionné de nature. «De ma fenêtre, j'ai une vue sur la montagne et j'aime m'y rendre. J'apprécie la nature, si calme, si merveilleuse. Pour construire une maison, il faut détruire aupraravant des arbres sur un terrain et je n'aime pas cette idée. Il suffit de voir le résultat aujourd'hui», affirme-t-il au Figaro. C'est la raison pour laquelle il a développé ce concept avec une structure métallique et des panneaux solaires transparents pour fournir chaleur et électricité. Quant à l'eau, elle sera purifiée et renouvelée, tandis que l'eau de pluie, purifiée également, servira pour le bain. Chaque étage sera par ailleurs doté d'un système de ventilation pour préserver l'air de la maison et celui de l'arbre.
Aibek Almassov,, qui souhaite protéger les éléments d'une forêt, avait trouvé un investisseur mais ce dernier voulait faire du projet un élément commercial, tel qu'un restaurant. Par conséquent, l'architecte a préféré arrêter leur collaboration et tenté de lever les fonds sur le site Indiegogo.com, depuis ce jeudi. «Nous voulons que chacun soit en mesure de visiter cette maison, boire un café, lire... Nous voulons faire comprendre qu'il n'est pas nécessaire de détruire la moitié d'un hectare de forêt pour construire une petite maison pour une famille. Nous voulons montrer que 35 mètres carrés de terrain suffisent dans ce cas et ce sans nuire à l'environnement.», affirme la description du projet.
Son idée, basée sur des matériaux écologiques a cependant un coût moyen de 380.000 $ (environ 340.000 €). De plus, il espère qu'à l'avenir, le prix des matériaux liés aux technologies vertes sera moins élevé.

 Source: http://www.lefigaro.fr/voyages/2016/03/25/30003-20160325ARTFIG00038-tree-in-the-house-la-maison-construite-autour-d-un-arbre.php?utm_campaign=Echobox&utm_medium=Social&utm_source=Facebook&link_time=1458918461#xtor=AL-155-[facebook]