Empa Quarterly SANTÉ SUR MESURE - FOCUS

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Empa Quarterly SANTÉ SUR MESURE - FOCUS
Empa Quarterly
   RECHERCHE & INNOVATION II #65 II JUILLET 2019

                      FOCUS

SANTÉ SUR MESURE

      CAPTEURS DE PEAU EN NANOCELLULOSE
CAPUCHON D’INVISIBILITÉ POUR IMPLANTS CARDIAQUES
    MATÉRIAUX INNOVANTS CONTRE LES BIOFILMS

                 www.empaquarterly.ch
Empa Quarterly SANTÉ SUR MESURE - FOCUS
[ ÉDITORIAL ]

                                               [ CONTENT ]
                                                 [ FOCUS: SANTÉ SUR MESURE ]
                                                                                                                                                                                                                                                                       MATÉRIEL
                                                                                                                                                                                                                                                                     SÉMINAIRES
                                                                                                                                                                                                                                                                     L'ACADÉMIE
                                                                                                                                                                                                                                                                                DE POUR
                                                                                                                                                                                                                                                                      LA MÉDECINE      DE
                                                                                                                                                                                                                                                                                DE L'EMPA
                                                                                                                                                                                                                                                                           DEMAIN
                                                                                                                                                                                                                                                                      (en allemand et en anglais)
                                                                                                                                [ FOCUS ]                                                  16 OSTÉOPOROSE                 30 ÉNERGIE                            Chère lectrice,
                                                                                                                                                                                           Comprendre les os à l’aide     Production d’électricité              cher  lecteur,
                                                                                                                                                                                                                                                                   26.–28. AUGUST 2019
                                                                                                                                06 INFECTIONS                                              des méthodes d’analyse         à des hauteurs élevées                     Tagung: 2nd Swiss & Surrounding Battery Days
                                                                                                                                Matériaux biomédicaux                                      des matériaux                                                        Le mot   "médecine"
                                                                                                                                                                                                                                                                     Zielpublikum:      évoque und Industrie
                                                                                                                                                                                                                                                                                    Wissenschaft
                                                                                                                                contre les agents                                                                                                               en général    des images de
                                                                                                                                                                                                                                                                     www.empa-akademie.ch/swissbattery
                                                                                                                                pathogènes                                                 18 CICATRISATION               [ RUBRIQUES]                          médicaments,      de piqures
                                                                                                                                                                                                                                                                     Empa, Dübendorf
                                                                                                                                                                                                                                    CRÉATIV
                                                                                                                                                                                           Un matériau en mousse                                                ou de salles d’opération,
                                                                                                                                09 DISQUES                                                 favorise une cicatrisation     04 LA     Nature morte à
                                                                                                                                                                                                                                   PHOTO
                                                                                                                                                                                                                                    l'espion des fruits allie   mais bien rarement de matériaux. Pour-
                                                                                                                                INTERVERTÉBRAUX                                            rapide                                   œuvre d'art et science.     tant,6.pour  tenir ses
                                                                                                                                                                                                                                                                        SEPTEMBER      promesses en matière
                                                                                                                                                                                                                                                                                     2019
                                                                                                                                Les rayons X dynamiques                                                                   22 BRIÈVEMENT                         de santé
                                                                                                                                                                                                                                                                     Kurs: personnalisée,     la médecine dépend
                                                                                                                                                                                                                                                                           Klebetechnik für Praktiker
                                                                                                                                évitent les opérations                                                                                                          beaucoup     de l’existence
                                                                                                                                                                                                                                                                     Zielpublikum:             de Wirtschaft
                                                                                                                                                                                                                                                                                    Industrie und matériaux no-
                                                                                                                                inutiles                                                   [ THÈMES ]                     34 EN ROUTE                           vateurs   aux propriétés très particulières.
                                                                                                                                                                                                                                                                     www.empa-akademie.ch/klebetechnik
                                                                                                                                                                                                                                                                     Empa, Dübendorf
                                                                                                                                12 DIAGNOSTICS                                             24 RECYCLAGE                                                         C’est là que l’Empa entre en jeu. Les nou-
                                                                                                                                Mesure des valeurs                                         Que faire avec les piles                                             veaux matériaux et les nouvelles technolo-
                                                                                                                                sanguines avec des                                         usagées d’origine                                                    gies,12.–13.
                                                                                                                                                                                                                                                                       c’est notre  affaire2019
                                                                                                                                                                                                                                                                              SEPTEMBER     – également dans le
                                                                                                                                capteurs nanocellulo-                                      électrique des voitures?                                             domaine    desWelcome
                                                                                                                                                                                                                                                                     Tagung:    medtechs.     Nous y from
                                                                                                                                                                                                                                                                                        to nano-scale: travaillons
                                                                                                                                                                                                                                                                                                            science to
                                                                                                                                siques flexibles                                                                                                                en collaboration     avec des hôpitaux univer-
                                                                                                                                                                                                                                                                     health application
                                                                                                                                                                                           28 ÉNERGIE                                                           sitaires et cantonaux,
                                                                                                                                                                                                                                                                     Zielpublikum:         notamment
                                                                                                                                                                                                                                                                                    Wissenschaft          ceux de
                                                                                                                                                                                                                                                                                                 und Industrie
               30                                                                                                               14 SANTÉ DU CŒUR                                           Une nouvelle plateforme                                              Berne,   Zurich et Saint-Gall. L’actuelle livraison
                                                                                                                                                                                                                                                                     www.empa-akademie.ch/nano-scale
                                                                                                                                                                                                                                                                d’«Empa
                                                                                                                                                                                                                                                                     Empa,Quarterly»
                                                                                                                                                                                                                                                                            Dübendorf présente les étonnants
                                                                                                                                LA RECHERCHE Adesystèmes
                                                                                                                                                    BESOIN
                                                                                                                                Les pompes cardiaques
                                                                                                                                                                  DE CRÉATIVITÉ
                                                                                                                                                   recherche pour les
                                                                                                                                artificielles nécessitenténergétiques                                                                                           résultats de cette interaction dynamique
                                                                                                                                    Les sciences adaptées
                                                                                                                                des membranes    naturelles et l’art sont plus proches que vous ne le pensez.
                                                                                                                                                                 en réseau                                                                                      entre médecins et chercheurs en matériaux.
                                                                                                                                       Des chercheurs de l’Empa ont fourni trois œuvres d’art pour l’exposition                                                      24. SEPTEMBER 2019
                                                                                                                                «Artsci 2019» à l’ETH Zurich. Le public et les experts ont été enthousiasmés par                                                Qu’ilTage
                                                                                                                                                                                                                                                                       s’agisse  de développer
                                                                                                                                                                                                                                                                           der Technik:              de nouveaux
                                                                                                                                                                                                                                                                                         Green Engineering  – Mit Technik
                                                                                                                                [ COUVERCLE
                                                                                                                                    les chercheurs] en matériaux imaginatifs. Le professeur
                                                                                                                                                                                    [ IMPRESSUM         ]
                                                                                                                                                                                            Thijs Defraeye                                                      matériaux    biomédicaux
                                                                                                                                                                                                                                                                     gegen den   Klimawandel aux propriétés anti-
                                                                                                                                                                                    Comment reste-
                                                                                                                                    a même reçu le prix durons-nous
                                                                                                                                                           public pour                  ÉDITEUR:
                                                                                                                                                                         «l’espion des fruits
                                                                                                                                                                    en bonne                        Empadu froid».
                                                                                                                                                                                              qui venait                                                        bactérielles   capables
                                                                                                                                                                                                                                                                     Zielpublikum:         de prévenir la formation
                                                                                                                                                                                                                                                                                     Öffentlichkeit
                                                                                                                                                                                    santé et efficaces
                                                                                                                                                                                    le plus longtemps           Überlandstrasse 129                             de biofilms   – grave problème avant même
                                                                                                                                                                                                                                                                     www.tage-der-technik.ch
                                                                                                                                                                Pour plus d'informations:  www.empa.ch/web/s604/artsci2019
                                                                                                                                                                             possible à l’avenir?
                                                                                                                                                                                    Dans ce numéro, vous        8600 Dübendorf, Schweiz                         l’actuelle
                                                                                                                                                                                                                                                                     Empa, crise   des antibiotiques –, de nouveaux
                                                                                                                                                                                                                                                                            Dübendorf
                                                                                                                                                                                    découvrirez comment
                                                                                                                                                                                    l’Empa y contribue.         www.empa.ch                                     cœurs artificiels pour les patients souffrant
                                                                                                                                                                                                                RÉDACTION: Empa Kommunikation                   d’une insuffisance cardiaque, une mousse
                                                                                                                                                                                                                DIRECTION ARTISTIQUE:                           facilitant la guérison
                                                                                                                                                                                                                                                                     25. SEPTEMBER     2019des plaies et prévenant la

               12                                                        24                                                                                                                                     PAUL AND CAT.
                                                                                                                                                                                                                www.paul-and-cat.com
                                                                                                                                                                                                                                                                formation
                                                                                                                                                                                                                                                                épidermiques
                                                                                                                                                                                                                                                                             deWärmebehandlung,
                                                                                                                                                                                                                                                                     Kurs: Die   vilaines cicatrices,
                                                                                                                                                                                                                                                                     zur gezieltencomme     aide
                                                                                                                                                                                                                                                                                   Einstellung vonau
                                                                                                                                                                                                                                                                                                     ein ou des capteurs
                                                                                                                                                                                                                                                                                                         "Werkzeug"
                                                                                                                                                                                                                                                                                                       diagnostic.
                                                                                                                                                                                                                                                                                                    Eigenschaften
                                                                                                                                                                                                                CONTACT: Tél. +41 58 765 47 33                       Zielpublikum: Industrie und Wirtschaft
                                                                                                                                                                                                                empaquarterly@empa.ch                           Il enwww.empa-akademie.ch/waerme
                                                                                                                                                                                                                                                                      est des techniques médicales comme
                                                                                                                                                                                                                www.empaquarterly.ch                            des techniques   de l’énergie: les nouveaux
                                                                                                                                                                                                                                                                     Empa, Dübendorf
                                                                                                                                                          PERFOR MANCE
                                                                                                                                                                                                                PUBLICATION:                                    matériaux ne feront pas tout, mais rien
                                                                                                                                                                    neutral                                     publié quatre fois par an                       de se fera sans nouveaux matériaux.
                                                                                       istock, Twingtec, Empa

                                                                                                                                                                   Imprimé
                                                                                                                                 No. 01-19-120301 – www.myclimate.org
                                                                                                                                 © myclimate – The Climate Protection Partnership                               ISSN 2297-7406
                                                                               120_foto-bylines_x12

                                                                                                                                                                                                                Empa Quarterly (édition française)              En vous souhaitant bonne lecture,
                                                                                                                                                                                                                                                                et à notre   prochaine livraison!
                                                                                                                Image: istock

                                                                                                                                                                                                                                                                     Vous trouverez la liste complète des événements sur
                                                                                                                                                                                                                                                                      www.empa-akademie.ch.
               06                                              16
                                                                               Images:

                                                                                                                                                                                                                                                                Votre MICHAEL HAGMANN

2   I EMPA QUARTERLY II JUILLET 2019 II # 65                                                                                                                                                                                                                                             # 65 II JUILLET 2019 II EMPA QUARTERLY   I    3
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      35
Empa Quarterly SANTÉ SUR MESURE - FOCUS
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                                                                              DÉFORMATION DÉSIRÉE
                                                                              Depuis mai 2019, le Remstal près de Stuttgart
                                                                              abrite un bâtiment en bois unique en son
                                                                              genre: une tour en planches d’épicéa auto-
                                                                              formées. La méthode développée à l’Empa et à
                                                                              l’EPFZ utilise le gonflement et le rétrécissement
                                                                              naturels du bois sous l’influence de l’humidité
                                                                              et permet ainsi une architecture nouvelle et
                                                                              inattendue pour la construction avec le bois,
                                                                              une ressource renouvelable et durable.

                                                                              Pour plus d’informations:
                                                                              www.empa.ch/web/s604/urbach-tower
    Image: ICD/ITKE Universität Stuttgart

4                                  I EMPA QUARTERLY II JUILLET 2019 II # 65          # 65 II JUILLET 2019 II EMPA QUARTERLY   I   5
Empa Quarterly SANTÉ SUR MESURE - FOCUS
[ FOCUS: SANTÉ SUR MESURE ]                                                                                                                                                                                                                                          [ DISQUES INTERVERTÉBRAUX ]

                                               UN SQUATTER                                                                                                      T
                                                                                                                                                                            rop de personnes devant
                                                                                                                                                                            être hospitalisées voient leur
                                                                                                                                                                            situation se déteriorer du

                                               OMNIPRÉSENT
                                                                                                                                                                            fait de leur hospitalisation.
                                                                                                                                                                            Dans les pays industrialisés,
                                                                                                                                                                la moyenne des victimes d’infections
                                                                                                                                                                dites nosocomiales est de sept pourcent.
                                                                                                                                                                Aux soins intensifs, ce chiffre est encore
                                                                                                                                                                plus élevé. Certaines de ces pathologies
               Les biofilms sont des amas extrêmement résistants de germes qui posent bien des problèmes, en particulier                                        peuvent dégénérer en empoisonnement
          dans les hôpitaux. Ils se développent à la manière d’un organisme, s’étendent sur les plaies ou colonisent implants et                                sanguin (septicémie) à l’issue incertaine.
             produits médicaux. On compte sur des matériaux biomédicaux aux surfaces novatrices pour leur faire obstacle.
                                                                                                                                                                Les germes pathogènes ont particulière-
                                                            Texte: Andrea Six                                                                                   ment beau jeu lorsque le patient subit un
                                                                                                                                                                traitement invasif. Qu’on l’intube pour lui
                                                                                                                                                                permettre de respirer, pour lui apporter
                                                                                                                                                                des liquides ou pour évacuer son urine,
                                                                                                                                                                les germes pathogènes s’en mêlent. On
                                                                                                                                                                ne sait pas encore comment prévenir ces
                                                                                                                                                                infections. Une équipe de chercheurs de
                                                                                                                                                                l’Empa et de médecins de l’Hôpital de
                                                                                                                                                                cantonal de Saint-Gall collaborent actuel-
                                                                                                                                                                lement sur un projet de réduction des
                                                                                                                                                                risques d’infection en milieu hospitalier.

                                                                                                                                                                La recherche porte en premier lieu sur
                                                                                                                                                                l’analyse des biofilms, tapis de germes
                                                                                                                                                                qui colonisent par exemple les ca-
                                                                                                                                                                théters urinaires. Pour concevoir les
                                                                                                                                                                matériaux capables d’en prévenir la
                                                                                                                                                                formation, il faut d’abord comprendre         BACTÉRIES
                                                                                                                                                                                                              Qun Ren, chercheuse à l’Empa, analyse au micros-
                                                                                                                                                                la manière dont ces germes se fixent          cope des échantillons microbiologiques sur un stent
                                                                                                                                                                et prolifèrent, il faut connaître l’ad-       urinaire placé dans une chambre d’écoulement
                                                                                                                                                                                                              microfluidique (en haut). Des bactéries E. coli en
                                                                                                                                                                versaire. Sur ce point, la médecine a
                                                                                                                                                                                                              nombre réduit (au milieu) forment en quelques
                                                                                                                                                                longtemps avancé à l’aveugle, per-            heures un biofilm (en bas) couvrant toute la surface
                                                                                                                                                                sonne ne sachant exactement ce qui            d’un substrat de verre (image microscopique,
                                                                                                                                                                                                              coloration).
                                                                                                                                                                se passe à l’intérieur des cathéters.

                                                                                                                                                                Qun Ren, chercheuse à l’Empa, est bien
                                                                                                                                                                décidée à dévoiler les secrets intimes
                                                                                                                                                                des tuyaux de polymères. En collabora-
          BIOFILM
                                                                                                                                                                tion avec des médecins de l’hôpital de
          Ces dépôts sur un cathé-
          ter consistent en cristaux                                                                                                                            Saint-Gall, elle étudie les dépôts présents
          de calcium qui, avec les                                                                                                                              sur les conduits urinaires de quelque
          bactéries (verdâtres),
          les cellules sanguines                                                                                                                                90 patients. Poser un stent dans un
          (rouges) et les cellules                                                                                                                              conduit urinaire est une procédure
          immunitaires (vert-jaune),
                                                                                                                                                                courante, par exemple lors du traitement
                                                                                                                                                 Images: Empa
                                                                                                                                   Image: Empa

          forment un biofilm
          (images au MEB, 4000 x,                                                                                                                               des calculs rénaux. «Cependant, la pose
          coloration).                                                                                                                                          d’un stent est souvent suivie de
                                                                                                                                                                                                      ▲

6   I EMPA QUARTERLY II JUILLET 2019 II # 65                                                                                                                                                                                                                             # 65 II JUILLET 2019 II EMPA QUARTERLY   I   7
Empa Quarterly SANTÉ SUR MESURE - FOCUS
[ FOCUS: SANTÉ SUR MESURE ]                                                                                                                                                                                                                             [ DISQUES INTERVERTÉBRAUX ]

douleurs et d’une infection des voies uri-     les cathéters, de nouveaux matériaux         est analysé. Parallèlement, les surfaces
naires», remarque Ren. Ce fut le cas chez      réduisant les risques d’infections. «L’un    touchées par des dépôts de cristaux
les patients étudiés: après trois semaines     des moments cruciaux de la forma-            de calcium sont étudiées aux rayons X.
environ dans le corps du patient, soit re-     tion de biofilms, explique Ren, est          «Nous ne pourrons créer des matériaux
lativement peu de temps, les tuyaux pré-       celui où les bactéries en mouvement          biologiquement sûrs et résistants aux
sentaient sur leur surface intérieure non      adhèrent à une surface». Pour cela, les      biofilms que lorsque nous en connaitrons
seulement des dépôts de cristaux de cal-       micro-organismes usent souvent du            exactement les bactéries», précise Ren.
cium d’origine urinaire, mais également        même procédé que les geckos capables
des accumulations de bactéries. «Des           de grimper sur une surface vitrée: ils       Les échantillons de l’Hôpital cantonal
biofilms se sont formés à la surface inté-     utilisent les forces de van-der-Waals        de Saint-Gall ont permis d’étayer le
rieure des tuyaux, indique la chercheuse,      produites par les interactions entre         modèle en montrant ce qui se passait
de véritables cultures de bactéries».          leurs propres molécules et celles de         dans des cathéters ayant été effective-
                                               la surface qui leur servira de domicile.     ment implantés dans des corps humains.
VIVRE DANS UN CATHÉTER                         D’autres micro-organismes déposent           Comme ces échantillons provenaient de
Pour les scientifiques, les biofilms sont      sur les tuyaux un revêtement qui servira     patients qui, avant la pose du cathéter,
probablement les organismes vivants les        de soubassement à la communauté.             ne présentaient aucun signe d’infection
plus résistants de la planète. Ces amas        «Pour lutter contre les bactéries, il faut   et comme ils n’avaient gardé ce tuyau
de bactéries s’enrobent d’une matrice          donc commencer par les empêcher              que peu de temps, les biofilms obser-
mucilagineuse et se comportent à la ma-        d’adhérer aux surfaces», conclut Ren.        vés n’étaient, comme prévu, que peu
nière d’un organisme. Les biofilms sont                                                     développés. Il est cependant clairement
présents depuis bien plus longtemps que                                                     apparu que certaines espèces patho-
nous. On en trouve déjà dans les plus          «Les biofilms étaient présents               gènes se présentent souvent en asso-
anciens fossiles connus de l’histoire de       sur Terre bien avant nous                    ciations. Certains patients présentaient
la Terre. Il n’est pas surprenant de les                                                    surtout des entérobactéries nocives alors
                                               et appliquent d’étonnantes
voir résister envers et contre tout et de                                                   que d’autres hébergeaient des bacté-
                                               stratégies de survie.»
croître dans les conditions hostiles, par                                                   ries lactiques auxquelles on attribue
exemple dans les cathéters, en recou-                                                       plutôt un effet protecteur. Quel est le
rant à d’habiles stratégies de survie.                                                      lien entre ces associations de bactéries
                                               La conception de matériaux utilisables       et les risques d’infection nosocomiale?                    POUR LA DOULEUR
Ces communautés de bactéries sont              dans la pratique et prévenant l’adhésion     C’est la question que les chercheurs                       En cas de hernie discale,
protégées par une couche gélatineuse de        de germes nécessite la mise sur pied         vont maintenant étudier. Ils discutent                     on choisit entre deux types
                                                                                                                                                       d’opération.
biopolymères qui les relie avec beaucoup       d’une chaîne complète de recherche           également du type de surface propice à
de souplesse. Elles ne cessent d’échanger      et développement «from bench to              certains types de germes. Dans une pro-

                                                                                                                                                       VISUALISER LE MOUVEMENT
du matériel génétique, communiquent            bedside». Et ces matériaux ne seront         chaine étape, l’équipe va se pencher sur
par signaux chimiques et, lorsque c’est        à la hauteur des attentes que si les         des échantillons provenant de patients
nécessaire, signalent en surface que           analyses en laboratoire reflètent très       ayant suivi un traitement de longue
les couches inférieures de la commu-           précisément la réalité qui les attend.       durée et sur des patients infectés. ■

                                                                                                                                                          AVANT D’INTERVENIR
nauté ont faims. Les antibiotiques et          C’est pourquoi les chercheurs de l’Empa
désinfectants habituels ne pénètrent           ont développé un modèle multi-com-
qu’à peine le film. En cas de besoin, la       posants se rapprochant le plus pos-
communauté envoie une troupe de pion-          sible des conditions hospitalières. Les
niers coloniser de nouveaux lieus, à la        candidats cathéters sont exposés dans
manière d’une tumeur qui se métastase.         un bioréacteur à des flux de liquides
                                                                                                                                                              Les hernies discales sont douloureuses et constituent la principale cause d’opérations sur la colonne vertébrale. Mais le
                                               semblables à ceux auxquels sont ex-
                                                                                                                                                                  traitement choisi est-il toujours judicieux? De nouvelles recherches montrent que la base clinique sur laquelle la
HABILES COMME DES GECKOS                       posées les sondes urinaires. L’examen
                                                                                                                                                                décision est prise – la comparaison de deux images fixes – ne suffit souvent pas à choisir au mieux pour le patient.
Ces stratégies triomphantes dans la            de tous les micro-organismes présents
nature peuvent s’avérer fatales pour           est effectué par microscopie confo-
                                                                                                                                                                                                               Texte: Karin Weinmann
                                                                                                                                        Image: stock

les patients hospitalisés. L’objectif est      cale; les bactéries font ensuite l’objet     Pour plus d’informations:
donc de développer, entre autres pour          d’une culture et leur matériel génétique     www.empa.ch/web/s404/

                                                                                                                                                                                                                                                                                                           ▲
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Empa Quarterly SANTÉ SUR MESURE - FOCUS
[ FOCUS: SANTÉ SUR MESURE ]                                                                                                                                                             [ DISQUES INTERVERTÉBRAUX ]

L
         es soudaines douleurs dorsales                                                 suffire. Cependant, plusieurs études ont     ment puis ont regagné leur position           dynamiques? Ce n’est malheureuse-
         sont souvent provoquées par                                                    montré que la comparaison de deux            médiane. Leur position initiale et finale     ment pas aussi simple: la technologie
         des hernies discales. Les disques                                              images fixes pouvait être insuffisante:      semblait indiquer qu’elles étaient stables    nécessaire dite „Dynamic Stereo X-Ray“
         intervertébraux agissent comme                                                 près d’un tiers des patients ayant subi      alors que, en mouvement, elles étaient        (DSX) est encore très peu répandue et
         des coussinets-amortisseurs                                                    l’opération la plus simple devaient être     éminemment instables. Chez ce patient,        les calculs nécessaires pour reconstituer
et sont constamment sollicités tout au                                                  réopérés. Il y a également lieu de croire    une simple décompression n’aurait pas         les mouvements très complexes. "Pour
long de la vie. S’ils se font friables et                                               que les patients dont on a solidarisé les    servi à grand chose, il fallait solidariser   le moment, cette technologie en est au
se fêlent, une partie de leur tissu peut                                                vertèbres n’auraient pas tous vraiment       les deux vertèbres. Dans ce cas, l’ana-       stade de la recherche. Nous sommes
se déloger et comprimer un nerf ou                                                      eu besoin d’une telle intervention.          lyse classique aurait donc gravement          toutefois à l’aube d’un processus de
le canal rachidien. Il peut en résulter                                                 Le problème est que les images ne            sous-estimé la situation. Un risque que       transition, ces appareils pourraient un
de violentes douleurs. Les vertèbres                                                    montrent que la position initiale et         les chiffres reflètent: la comparaison        jour appartenir au quotidien clinique",
lombaires sont les plus exposées. Le                                                    finale des vertèbres, et non ce qui se       par la méthode des images initiales et        explique Aiyangar. Dans l’attente, il
traitement par médicaments antidou-                                                     passe réellement lors du mouvement.          finales des cas étudiés fait état d’un        propose de ne pas se contenter de deux
leurs et anti-inflammatoires suffit sou-                                                                                             déplacement moyen de 0,4 mm alors             images mais de prendre une petite série
vent à mettre fin à ces épisodes. Dans                                                  LA DYNAMIQUE DU MOUVEMENT                    que, calculée sur l’intégralité du mou-       d’images statiques à différents moments
les cas graves, toutefois, il faut opérer.                                              EST DÉTERMINANTE                             vement, la moyenne des déplacements           du mouvement et de les comparer.
                                                                                        Des chercheurs du Mechanical Sys-            est de 4,6 mm, soit onze fois plus.
DÉCHARGER OU RIGIDIFIER?                                                                tem Engineering Lab de l’Empa et du                                                        THÉRAPIE OU OPÉRATION?
En cas de hernie discale, on a globale-                                                 Département des interventions orthopé-                                                     Aiyangar a déjà d’autres idées: il sou-
                                                                                                                                         «Comparer la position
ment le choix entre deux types d’opé-                                                   diques de l’Université de Pittsburgh ont                                                   haite étudier l’approche thérapeutique
ration: le premier est d’enlever la masse                                               montré que, en cours de mouvement, les
                                                                                                                                            initiale et finale                     des hernies discales. Les mouvements
discale délogée et d’ainsi réduire la                                                   vertèbres ne se déplaçaient pas linéai-          des vertèbres ne suffit                   de stabilisation du dos font appel à
pression sur le nerf ou le canal rachidien.                                             rement. "Bien au contraire, la manière            pas, il faut en suivre                   200 faisceaux musculaires différents.
Grâce à la microchirurgie, cette interven-                                              dont elles se déplacent varient beau-                le mouvement                          Impossible d’en mesurer simultanément
tion est aujourd’hui très peu invasive.                                                 coup d’un patient à l’autre", explique              relatif complet.»                      l’état pour ensuite en déduire la théra-
                                                                                        Ameet Aiyangar, chercheur à l’Empa et                                                      pie la plus indiquée. "La modélisation
Le second type d’opération consiste à                                                   co-responsable du projet. Pour réaliser                                                    des systèmes complexes pourrait ici
fixer entre elles les vertèbres en cause                                                l’étude qui leur a valu le prix 2018 en      Chez d’autres patients, les vertèbres se      s’avérer très utile au choix de la meil-
en y insérant des vis solidarisées par                                                  sciences de bio-ingénierie de l’ISSLS, les   sont à peine décalées, mais ont com-          leure intervention de première ligne".
une pièce métallique. On y recourt en                                                   chercheurs ont réalisé des radiographies     mencé par une nette rotation en sens          Et dans bien des cas, pense-t-il, une
particulier lorsque les mouvements du                                                   dynamiques continues de sept patients        inverse pour ensuite revenir en place.        thérapie bien choisie pourrait permettre
sujet provoquent un important dépla-                                                    souffrant de hernies discales et de sept     Seuls deux patients ont présenté un           d’éviter une opération.              ■

cement relatif des deux vertèbres. Il                                                   personnes-témoins du même groupe             mouvement correspondant approxi-
s’agit cependant d’une intervention                                                     d’âge se penchant progressivement en         mativement à l’attente. Finalement,
très invasive et risquée qui, parfois,                                                  avant. Les données leur ont permis de        chacun des patients étudiés présentait
ne fait que déplacer le problème, les                                                   calculer la rotation sagittale relative et   un déplacement égal ou supérieur à
vertèbres suivantes se trouvant surchar-                                                le décalage plan relatif des vertèbres.      1,8 mm, alors que la méthode cli-
gées et pouvant céder à leur tour.                                                      Leurs résultats sont surprenants:            nique habituelle indiquait moins de
                                                                                                                                     0,4 mm pour trois des sept patients.
Pour décider du type d’intervention, les                                                On s’attendrait à ce que, lors du
médecins font appel à la radiographie.                                                  mouvement, l’angle de rotation sagit-        UNE TECHNOLOGIE NON ENCORE
Ils prennent généralement deux images                                                   tale et le déplacement vertical varient      ADAPTÉE À LA CLINIQUE
du sujet, lequel se tient tout d’abord                                                  de concert, ce qui s’est confirmé            Ces observations indiquent que les bases
droit, puis penché en avant. Lorsque les                                                sur la majorité des personnes-té-            sur lesquelles on choisit actuellement le
vertèbres en cause apparaissent forte-                                                  moins sans problème de dos.                  type d’intervention sont souvent insuffi-
ment décalées, voire ont sensiblement         DYNAMIQUE                                                                              santes. La situation devrait être évaluée
                                              La dynamique des
pivoté l’une part rapport à l’autre, il est                                             Paradoxalement, chez l’un des patients,      dynamiquement. Suffirait-il donc de
                                                                        Image: istock

                                              disques intervertébraux
nécessaire de les solidariser. Si ce n’est    instables varie d’un                      les vertèbres se sont tout d’abord           remplacer les équipements de radiologie
                                              patient à l’autre.                                                                                                                   Pour plus d’informations:
pas le cas, une décompression peut                                                      décalées en sens inverse du mouve-           à images fixes par des appareils à images     www.empa.ch/web/s304/biomed

10 I EMPA QUARTERLY II JUILLET 2019 II # 65                                                                                                                                                     # 65 II JUILLET 2019 II EMPA QUARTERLY   I   11
Empa Quarterly SANTÉ SUR MESURE - FOCUS
[ FOCUS: SANTÉ SUR MESURE ]                                                                                                                                                                                                                                                                           [ DIAGNOSTICS ]

                                                                                                                                                                         peut d’ailleurs aussi la produire à partir
                                                                                                                                                                         de bactéries, d’algues ou de déchets pro-
                                                                                                                                                                         venant de l’industrie alimentaire. Il s’agit
                                                                                                                                                                         donc d’une production renouvelable et
                                                                                                                                                                         relativement simple. Ce ne sont pas les
                                                                                                                                                                         uniques qualités de la nanocellulose: le
                                                                                                                                                                         «superpudding» présente également des
                                                                                                                                                                         propriétés mécaniques appréciées dans
                                                                                                                                                                         la fabrication de certains composites
                                                                                                                                                                         utilisés pour revêtir des objets d’usage
                                                                                                                                                                         quotidien – par exemple des bouteilles –
                                                                                                                                                                         ou comme film d’emballage transparent.

                                                                                                                                                                         Les chercheurs du laboratoire «Cellulose
                                                                                                                                                                         & Wood Materials» de l’Empa et Woo
                                                                                                                                                                         Soo Kim de l’Université Simon Fraser
                                                                                                                                                                         du Canada tablent en outre sur une
                                                                                                                                                                         caractéristique supplémentaire de la

                                                                                                             FLEXIBLE                                                                                                                                                                                CONDUCTIF
                                                                                                             Gilberto Siqueira, chercheur
                                                                                                                                                                         «Tout compris, le minuscule                                                                                                 Avec l’imprimante 3D,
                                                                                                             à l’Empa, présente le nou-                                    laboratoire biochimique                                                                                                   l’«encre» nanocellulo-
                                                                                                             veau circuit de nanocellulose                                                                                                                                                           sique est appliquée sur
                                                                                                             imprimé. Après un processus                                 épidermique n’est épais que                                                                                                 une plaque support.
                                                                                                             de séchage, le matériau                                        d’un demi-millimètre.»                                                                                                   Les particules d’argent
                                                                                                             peut être traité ultérieure-                                                                                                                                                            assurent la conductivité
                                                                                                             ment.                                                                                                                                                                                   électrique du matériau.

        DU BOIS SUR NOTRE PEAU
                                                                                                                                                                         nanocellulose: sa biocompatibilité. C’est      fils d’argent. «Les nanofibres de cellulose   tions ioniques de manière spécifique et
                                                                                                                                                                         bien parce qu’il est d’origine naturelle       sont aussi souples que des spaghettis         fiable, les chercheurs en étudient déjà
                                                                                                                                                                         que ce matériau se prête particulière-         cuits, avec toutefois un diamètre d’en-       la prochaine version: «Nous souhai-
                                                                                                                                                                         ment bien aux applications biomédicales.       viron 20 nanomètres et une longueur           tons remplacer les particules d’argent
                                                                                                                                                                                                                        de quelques microns», explique Gil-           par un matériau conducteur fondé sur
                                                                                                                                                                         Pour réaliser les capteurs biocompatibles      berto Siqueria, chercheur à l’Empa.           une liaison carbone», explique avec
     Les analyses du sang à fins diagnostiques peuvent se faire sans piqûre invasive. En collaboration avec une équipe canadienne,                                       capables de mesurer d’importantes                                                            enthousiasme Siqueira en décrivant
       des chercheurs de l’Empa mettent actuellement au point des capteurs flexibles et biocompatibles en nanocellulose à placer                                         valeurs métaboliques, les chercheurs           L’équipe de chercheurs a bien réussi à        son plus récent projet. Les capteurs
         sur la peau. Ces puces imprimées en 3D sont en matière renouvelable et, prochainement, seront même biodégradables.                                              ont utilisé de la nanocellulose comme          développer des capteurs capables de           médicaux en nanocellulose seront alors
                                                                                                                                                                         «encre» d’imprimante 3D. Ils l’ont             mesurer des paramètres métaboliques           non seulement biocompatibles, mais
                                                           Texte: Andrea Six                                                                                             enrichie de nanofils d’argent afin de la       importants tels que des teneurs en cal-       entièrement biodégradables.             ■

                                                                                                                                                                         rendre électriquement conductrice. Les         cium, en potassium et en ions ammo-
                                                                                                                                                                         chercheurs étudient le rapport exact           nium azotés. Pour permettre l’exploita-

L
                                                                                                                                                                         nanocellulose / fils d’argent favorisant la    tion des mesures, le capteur épidermique
         ’idée de mesurer des para-           se piquer le doigt. Des chercheurs de       UN FILM TRANSPARENT EN BOIS                                                    formation d’un réseau tridimensionnel.         électrochimique transmet ses données
         mètres physiologiques sans           l’Empa ont développé en collaboration       La nanocellulose est une matière                                                                                              à un ordinateur. Le minuscule labora-
         traverser la peau est bien           avec des scientifiques du Canada un         première avantageuse et renouvelable                                           COMME DES SPAGHETTIS                           toire biochimique appliqué à la peau
         acceptée en médecine. Ain-           nouveau capteur qui s’adapte avec           composée de nanofibres et nanocristaux                                         Les essais ont montré que les nanofibres       n’est épais que d’un demi-millimètre.
         si, les diabétiques peuvent          souplesse à la surface de la peau et        tirés par exemple de la cellulose du bois.                                     de cellulose se prêtaient mieux que
                                                                                                                                             Image: Empa

                                                                                                                                                           Image: Empa

mesurer leur glycémie sans douleur à          s’avère remarquablement biocompa-           La substance gélatineuse n’évoque plus                                         les nanocristaux à la fabrication d’une        Alors que le capteur épidermique actuel       Pour plus d’informations:
l’aide d’un capteur qui les dispense de       tible puisqu’il est en nanocellulose.       en rien l’arbre dont on l’a extraite. On                                       matrice bien entrelacée de minuscules          permet de mesurer des concentra-              www.empa.ch/web/s302

12 I EMPA QUARTERLY II JUILLET 2019 II # 65                                                                                                                                                                                                                                           # 65 II JUILLET 2019 II EMPA QUARTERLY   I   13
Empa Quarterly SANTÉ SUR MESURE - FOCUS
[ FOCUS: SANTÉ SUR MESURE ]                                                                                                                                                                                                                                     [ SANTÉ CARDIAQUE ]

                                                                                                                                              L
                                                                                                                                                       a pose d’une pompe cardiaque          liales. En plus de servir de substrat à ces    sous-projet de membrane hybride a
                                                                                                                                                       artificielle est pour bien des        indispensables cellules, la membrane           progressé bien au-delà de nos attentes»,
                                                                                                                                                       patients le geste qui sauve. Mais     amortit les impulsions de la pompe. Ce         ajoute Mazza qui, avec son équipe,
                                                                                                                                                       cette mesure s’accompagne             qui est nécessaire dans la mesure où,          prépare déjà l’étape suivante: l’étude
                                                                                                                                                       souvent d’effets secondaires. Il      quel que soit l’attrait du substrat, les       du comportement à long terme d’une
                                                                                                                                              existe un danger de formation de caillots      cellules ne pourraient pas s’y fixer et se-    pompe cardiaque «endothéliumisée».
                                                                                                                                              sanguins ou de phénomènes de rejet             raient emportées par le courant sanguin        Les pompes cardiaques doivent en effet
                                                                                                                                              des matériaux étrangers, ce qui peut en-       si de trop fortes secousses l’agitaient.       assurer leur fonction sur plusieurs mil-
                                                                                                                                              traîner de fortes réactions immunitaires.                                                     lions de battements. «Toutes ces années,
                                                                                                                                              C’est pourquoi, en 2011 déjà, des cher-        UNE SOLUTION HEXAGONALE                        notre motivation n’a fait qu’augmenter»,
                                                                                                                                              cheurs de l’Hôpital universitaire de Zurich    Pour que les cellules endothéliales se         conclut-il, confiant que les travaux à
                                                                                                                                              ont lancé avec des collègues de l’Univer-      sentent bien sur la membrane et puissent       venir livreront de précieuses informa-
                                                                                                                                              sité et de l’EPF de Zurich le projet «Zurich   s’y fixer, Aldo Ferrari, chercheur à l’EPFZ    tions et déboucheront sur des solutions
                                                                                                                                              Heart». Y participent des médecins,            et à l’Empa, en a texturé la surface en        applicables en cardiologie humaine. ■
                                                                                                                                              ingénieurs, biologistes et chercheurs          réseau hexagonal. Ce léger nid d’abeille
                                                                                                                                              en matériaux. Leur objectif: perfection-       offre aux cellules un espace où se nicher
                                                                                                                                              ner les pompes existantes et trouver           et résister au courant. La méthode est
                                                                                                                                              de nouvelles solutions aux problèmes           efficace, comme l’équipe l’a montré in
                                                                                                                                              identifiés. Une dizaine de sous-projets        vitro et in vivo : les cellules sont restées
                                                                                                                                              testant de nouvelles approches sont en         fixées à la membrane après plusieurs
                                                                                                                                              cours, avec la participation de cher-          cycles de pompage, ce qui ouvre la
                                                                                                                                              cheuses et chercheurs de diverses uni-         voie au développement de pompes
                                                                                                                                              versités et divers instituts, dont l’Empa.     cardiaques biocompatibles. Ce succès
                                                                                                                                                                                             ne résout par pour autant tous les défis,
                                                                                                                                              L’EMPA EST TRÈS PRÉSENT                        l’objectif n’étant pas de revêtir une
                                                                                                                                              Plusieurs équipes de l’Empa participent à      membrane test, mais tout l’intérieur de
                                                                                                                                              «Zurich Heart» et travaillent sur une nou-     la pompe de cette structure texturée.
                                                                                                                                              velle génération de pompes cardiaques
                                                                                                                                              «camouflées», c’est-à-dire revêtues de            «La surface des tissus
                                                                                                                                              manière que les anticorps ne les dis-
                                                                                                                                                                                                   prétend au sang
                                                                                                                                              tinguent pas d’un cœur authentique. On
                                                                                                                                                                                                      qu’il s’agit

                                  FAUSSEMENT RÉEL
                                                                                                                                              sait que les vaisseaux sanguins naturels
                                                                                                                                              – dont les vaisseaux cardiaques – sont              d’un vrai cœur.»
                                                                                                                                              revêtus intérieurement de cellules dites
                                                                                                                                              endothéliales qui régulent les échanges
                                                                                                                                              entre le sang et les tissus voisins. Les       LES PROCHAINES ÉTAPES
                                                                                                                                              pompes cardiaques artificielles doivent        SONT DÉJÀ AMORCÉES
                                                                                                                                              donc offrir une enveloppe colonisable          «Zurich Heart» entre maintenant dans sa
                   Le cœur reste l’un des grands défis de la médecine moderne. En Europe, plus de 10 millions de personnes                    aux cellules endothéliales du receveur,        seconde phase. «Nous voulons transfor-
                    souffrent d’une insuffisance cardiaque et beaucoup d’entre elles ont besoin d’une greffe du cœur. Dans                    une surface que son sang ne percevra           mer quelques unes des solutions déve-
                       l’attente, on leur pose une pompe cardiaque artificielle, mais ces pompes ne sont pas à l’abri de                      pas comme artificielle mais comme              loppées par «Zurich Heart» en produits
                   complications. Le projet «Zurich Heart», auquel l’Empa participe, étudie comment résoudre ces questions.                   celle du cœur original. Le groupe de           adaptés à la clinique», précise Mazza.
                                                                                                                                              chercheurs d’Edoardo Mazza, qui dirige         Cela peut durer plusieurs années, raison
                                                             Texte: Cornelia Zogg                                                             le département «Experimental Conti-            pour laquelle le projet n’a pas de limite
                                                                                                                                              nuum Mechanics» de l’EPF et assurer la         fixe. La première génération des docto-
                                                                                                                                              co-direction du projet «Zurich Heart», a       rants qui ont participé à «Zurich Heart» a
                                                                                                                                              réussi à mettre au point une membrane          maintenant terminé et publié ses travaux
                                                                                                                              Image: istock

                                                                                                                                              présentant d’excellentes conditions de         et déposé de nombreuses demandes de            Pour plus d’informations:
                                                                                                                                              colonisation par des cellules endothé-         brevet. Les retours sont positifs. «Notre      www.empa.ch/web/s604/zurich-heart

14 I EMPA QUARTERLY II JUILLET 2019 II # 65                                                                                                                                                                                                               # 65 II JUILLET 2019 II EMPA QUARTERLY   I   15
Empa Quarterly SANTÉ SUR MESURE - FOCUS
[ FOCUS: SANTÉ SUR MESURE ]                                                                                                                                                                                                                                    [ OSTÉOPOROSE ]

POURQUOI LES OS ÉCHOUENT
                                                                                                                                                                    fications structurelles des échantillons.
                                                                                                                                                                                                                   FRACTURE DU FÉMUR
                                                                                                                                                                                                                   La fracture du fémur est
                                                                                                                                                                    Mais ces essais en traction et compres-        souvent liée à l’ostéopo-
                                                                                                                                                                                                                   rose. Des chercheurs de
                                                                                                                                                                    sion ne se font pas d’eux-mêmes, les           l’Empa utilisent l’arsenal
                                                                                                                                                                    chercheurs doivent soigneusement les           des ingénieurs en maté-
                                                                                                                                                                                                                   riaux pour déceler ce qui
                                                                                                                                                                    préparer: «La mise en place des échan-         se joue alors au niveau
Les méthodes d’analyse utilisées dans l’étude des matériaux peuvent-elles nous aider à mieux compren-                                                               tillons d’os et les tests qui suivent nous     de la microstructure
dre nos os? Pour une jeune équipe de chercheurs de l’Empa de Thoune, c’est la bonne approche.                                                                       prennent encore beaucoup de temps, en          osseuse.

                                                                                                                                                                    particulier les tests en traction», explique
Texte: Karin Weinmann                                                                                                                                               Schwiedrzik. Il s’agit tout d’abord de
                                                                                                                                                                    découper une série d’échantillons selon
                                                                                                                                                                    une forme bien définie à l’aide d’un fais-

L
                                                                                                                                                                    ceau de ions focalisé. S’étant fixé pour
         ’ostéoporose touche toute la          incluses dans une matrice minérale                    de fracture d’un patient. Les écarts,                          but d’accélérer l’analyse des échantillons
         population. Une femme sur trois       protéinée. Une loi régit cette structure:             cependant, ne sont pas rares et le                             pour pouvoir passer à des évaluations
         et un homme sur cinq souffrent        plus l’os est minéralisé, plus il est rigide,         risque peut être mal évalué, explique                          statistiques, les chercheurs consacrent
         avec l’âge d’une perte de             mais plus il est cassant. Vu sa structure             Schwiedrzik. Nous espérons que nos                             actuellement une bonne part de leurs
         substance osseuse. L’une de ses       hiérarchisée, l’os s’avère robuste et résis-          recherches permettront d’amélio-                               efforts à l’automatisation de cette prépa-
conséquences les plus fréquentes est la        tant malgré sa faible densité. Lorsqu’un              rer les prévisions individuelles.»                             ration des échantillons et à la conception
fracture du col du fémur, un traumatisme       os se casse, il ne suffit donc pas d’en                                                                              de dispositifs de mesure spécifiques.
douloureux qui pèse lourdement sur la          vérifier la densité et la structure macro­            Les chercheurs abordent la question avec
qualité de vie du sujet et peut entraîner      scopique, mais de bien considérer les                 leurs méthodes habituelles d’étude des                         DIAGNOSTICS PERSONNELS
une longue perte de mobilité. L’alitement      mécanismes impliqués à tous les niveaux.              matériaux: ils en soumettent le plus petit                     La problématique prend un tour tout à
prolongé qui s’en suit s’accompagne                                                                  échantillon représentatif – en l’occur-                        fait passionnant lorsqu’on se demande
souvent d’une dégradation de l’état            L’ANALYSE DES MATÉRIAUX APPLIQUÉE AUX OS              rence une lamelle isolée – à des essais en                     comment appliquer la méthode au
général et d’une mortalité plus élevée.        Un groupe de chercheurs de l’Empa                     traction et en compression. Ils peuvent                        niveau clinique. Cela fait actuellement
                                               de Thoune dirigé par Jakob Schwie-                    alors observer ce qui se passe lorsque le                      l’objet d’un projet mené par des cher-
Cette maladie entraîne une réduction           drzik s’est fixé pour objectif de mieux               matériau cède et relier les propriétés de                      cheurs de l’Inselspital et de l’Universi-
de la masse osseuse en déséquilibrant          comprendre ce qui, lors d’une frac-                   l’échantillon à celles de sa microstruc-                       té de Berne, de l’EPF de Zurich et de
le processus naturel de renouvelle-            ture, se passait au niveau des lamelles.              ture. L’analyse de la microstructure est                       l’Empa. Ils étudient la matière osseuse
ment des tissus et en modifiant la             «Lorsqu’on ne prend en compte que la                  effectuée par spectroscopie Raman et au                        de patients porteurs d’une prothèse
qualité des os. Les modifications se           densité des os, comme c’est aujourd’hui               microscope électronique à transmission,                        de la hanche. Le matériel est analysé à
manifestent au niveau de la micro­             généralement le cas en clinique, on                   deux techniques très complexes permet-                         plusieurs échelles. L’objectif est de réunir
structure, de la densité des microfis-         peut relativement bien prévoir le risque              tant d’observer avec précision les modi-                       suffisamment de données sur les proprié-
sures et des propriétés des tissus.                                                                                                                                 tés micromécaniques de ce matériau, sa
                                                                                                                                                                    microstructure, son activité cellulaire et
La constitution des os est loin d’être           UNE VOIE VERS L’AUTONOMIE SCIENTIFIQUE                                                                             son métabolisme pour les corréler avec
simple. Si l’on scie un fémur, on voit qu’il     Comment les jeunes chercheurs peuvent-ils créer leur propre groupe de recherche? Conditi-                          les résultats cliniques et les données per-
se compose d’une couche extérieure               on préalable, évidemment: avoir une idée convaincante. Mais lorsque cette idée ne s’inscrit                        sonnelles de patients par voie de «Ma-
dure entourant une matière spongieuse.           pas dans une thématique existante, les choses se compliquent. C’est pour palier ce genre de                        chine Learning». La base de données qui
Au microscope, la couche extérieure              situation que le Fonds national (FN) a créé le programme Ambizione qui permet aux jeunes                           en résultera doit permettre de quantifier
se révèle composée de structures                 chercheurs de franchir le premier pas sur la voie de leur autonomie scientifique: la création de                   la qualité des os d’un patient et d’utiliser
concentriques faites de lamelles cylin-          leur propre groupe de recherche centré sur leur propre problématique. Le groupe de recher-                         cette information lors du diagnostic.
driques ordonnées autour de vaisseaux            che de l’Empa dirigé par Jakob Schwiedrzik a été rendu possible par un subside Ambizione.                                                                ■

sanguins. Ces lamelles ne sont épaisses          L’objet de ses travaux se situe au carrefour de deux disciplines que maîtrise ce représentant de
que de quelques millièmes de millimètre          la relève: le développement d’instruments de mesure de filigranes, qu’il connaît en tant qu’in-
et sont constituées d’un composite               génieur mécanicien; les os, qu’il a choisi comme sujet de travail de diplôme et de sa thèse de
                                                                                                                                                    Image: istock

fibreux naturel: des fibres de collagène         doctorat. Le subside couvre trois années de recherche pour Schwiedrzik et une doctorante.
                                                                                                                                                                    Pour plus d’informations:
contenant des particules minérales,                                                                                                                                 www.empa.ch/web/s206

16 I EMPA QUARTERLY II JUILLET 2019 II # 65                                                                                                                                                                                                     # 65 II JUILLET 2019 II EMPA QUARTERLY   I   17
Empa Quarterly SANTÉ SUR MESURE - FOCUS
[ FOCUS: SANTÉ SUR MESURE ]                                                                                                                                                                                                                                                                           [ CICATRISATION ]

     MOUSSE POUR
         LA PLAIE
                                        Les plaies qui peinent à se fermer et les vilaines cicatrices
                                       présentent plus qu’un problème cosmétique; elles peuvent
                                            limiter la mobilité et compromettre la santé des gens.
                                          Des chercheurs de l’Empa ont mis au point une mousse
                                          qui doit prévenir la formation de cicatrices exubérantes
                                             et accélérer la guérison des plaies. L’un de ses princi-
                                            paux ingrédients est un gingembre jaune: le curcuma.

                                                                                   Texte: Andrea Six

                                                       U
                                                                        ne cicatrice au coude           Dans le cadre du projet «Scaravoid»,                                          mer une lésion cutanée et y substituer     L’équipe de «Scaravoid» se sert d’une      RENFORCER L’ÉQUILIBRE NATUREL
                                                                        qui se tend à chaque            Markus Rottmar et son équipe du                                               un tissu sain. Les cellules doivent être   structure polymérique biologique déjà      Pour éviter les cicatrices exubérantes, la
                                                                        mouvement, une plaie            laboratoire Biointerfaces de l’Empa ont                                       incitées à provoquer l’inflammation        agréée pour les applications médicales     mousse polymérique est enrichie d’une
                                                                        au pied qui ne veut             adopté une nouvelle approche. «Les                                            contrôlée qui nettoiera la plaie. Pour     et cible plusieurs des mécanismes          substance bioactive inhibant la forma-
                                                                        simplement pas se               traitements traditionnels ciblent certains                                    refermer cette dernière, il faut ensuite   de guérison en jeu. Le polymère est        tion de cicatrice. Il s’agit d’un produit
                                                         refermer... les lésions qui peinent à          facteurs isolés du processus de guérison                                      qu’un nouveau tissu se développe           d’abord monté en mousse au moyen           naturel mieux connu dans nos cuisines
                                                         guérir sont souvent handicapantes.             tels que l’apport d’oxygène ou le main-                                       et forme de la peau fonctionnelle.         de dioxyde de carbone (CO2) dans un        que dans nos hôpitaux: la curcumine.
                                                         Bien que des millions de gens soient           tien de l’humidité, ce qui ne provoque                                        Quand les conditions nécessaires sont      réacteur à haute pression; la taille des   La poudre de racine du curcuma sert de
                                                         quotidiennement concernés par ce               qu’une réaction insuffisante», explique                                       réunies, la capacité du corps d’assu-      pores peut y être finement réglée en       colorant alimentaire (sous la désigna-
                                                         type de problèmes, le processus de             Rottmar. Le projet Scaravoid, qui est sou-                                    rer sa guérison est surprenante; un        ajustant la température et la pression.    tion E100) à certains produits tels que
                                                         guérison des plaies n’est pas encore           tenu par la Fondation Gebert Rüf, doit                                        disfonctionnement ponctuel peut            La mousse agit dès son application sur     la moutarde ou la margarine et contri-
                                                         compris dans toute sa complexité et            permettre de comprendre et de faciliter                                       toutefois dérégler le processus. Par       la lésion: sa structure poreuse favo-      bue beaucoup à l’arôme du curry. Sur
                                                                                                                                                     Image: John Gibbons / Unsplash

                                                         reste difficile à épauler. C’est pour-         l’ensemble du processus de guérison.                                          excès, il provoquera la formation          rise la colonisation par de nouvelles      le plan pharmacologique, la curcumine
                                                         quoi des chercheurs de l’Empa ont                                                                                            de vilaines cicatrices, par défaut, il     cellules. Etant biodégradable, elle        présente des vertus anti-inflammatoires
                                                         développé une mousse à déposer dans            UNE PARFAITE ORCHESTRATION                                                    ne permettra pas la fermeture de la        permet aux cellules de s’organiser se-     intéressantes. Les chercheurs de l’Empa
                                                         les plaies cutanées et qui en assiste          On sait que le corps doit orchestrer                                          plaie. Le risque est plus élevé chez       lon les besoins du corps et de consti-     en ont saupoudré des cultures de cel-
                                                         le processus naturel de guérison.              toute une série de facteurs pour refer-                                       les personnes âgées ou diabétiques.        tuer un nouveau tissu fonctionnel.         lules et observé que la production

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                 ▲
18 I EMPA QUARTERLY II JUILLET 2019 II # 65                                                                                                                                                                                                                                             # 65 II JUILLET 2019 II EMPA QUARTERLY   I   19
[ FOCUS: SANTÉ SUR MESURE ]

de certains biomarqueurs typiques des ci-
catrices s’en trouvait nettement réduite.

La curcumine est intégrée à la mousse
qui la libère progressivement, régulant
ainsi le comportement et la fonc-
tion des cellules qui pénètrent cette
mousse, et favorisant l’équilibre naturel
nécessaire à la guérison de la plaie.
Les essais actuellement poursuivis en
                                                                                                                                                 Green Engineering –
laboratoire utilisent de petits disques       GUÉRISON                                                                                           Mit Technik gegen den Klimawandel
de polymère. Dans les applications            En haut: la mousse
                                              peut être placée dans
                                              une plaie cutanée et
                                                                                                                                                 Hauptveranstaltung am 24. September 2019, 14.00 – 19.30 Uhr
«Bien orchestrer les                          optimiser le processus                                                                             Empa-Akademie, Dübendorf
                                              naturel de guérison.
différents facteurs en jeu,                   Au milieu: dans le
                                              cadre de la mousse
telle est la condition                        polymère, les cellules
pour qu’une lésion se                         trouvent une bonne
                                              tenue pour construire
referme et se transforme                      de nouveaux tissus.
                                              En bas: la curcumine
en tissu sain.»                               est contenue dans le
                                              curcuma. En médecine,
                                              par exemple, on l’uti­
                                              lise contre la douleur
cliniques, on passera à des membranes         et l’arthrose.
polymériques que les médecins pourront
découper aux dimensions de la plaie.
                                                                                                                                                GREEN
                                                                                                                                                ENGINEERING
Elles seront d’une aide précieuse en
particulier lors de lésions importantes,
consécutives par exemple à un
accident ou à des graves brûlures. ■

                                                                                                                                              Die Klimaerwärmung ist heute eine der grössten Herausforderungen für die Menschheit. Erfolgver-
                                                                                                                                              sprechende Klimaschutzmassnahmen sind dringend nötig, um die CO 2 -Reduktionsziele der UN-Klima-
                                                                                                                                              konferenz in Paris zu erreichen. Angesichts der nur schwer zu erreichenden Verhaltensänderungen der
                                                                                                                                              Menschen und dem stetig steigenden Energie-, Konsum-, Mobilitäts- und Raumbedarf sind vor allem
                                                                                                                                              technische Innovationen zur Reduktion der Treibhausgase gefragt. Welche sind das, welchen Beitrag
                                                                                                                                              können sie leisten und können die Staaten lenkend mithelfen?
                                                                                                                                              Diesen Fragen gehen die Tage der Technik 2019 aus verschiedenen Blickwinkeln auf den Grund.

                                                                                                       Die Veranstaltung ist öffentlich und kostenlos. Anmeldung bis spätestens Mittwoch, 18. September 2019 unter www.tage-der-technik.ch.

                                                                                                       Organisation
                                                                       Images: Empa, Pixabay

Pour plus d’informations:
www.empa.ch/web/s404/

                                                                                               610.920.003_TdT-ins-210x297-de.indd 1                                                                                                                           24.06.19 15:49
20 I EMPA QUARTERLY II JUILLET 2019 II # 65                                                                                                                                                                                        # 65 II JUILLET 2019 II EMPA QUARTERLY   I   21
[ BRIÈVEMENT ]

                                              RÉSOLU LE CASSE-TÊTE DES ÉMISSIONS                                                                                                                                                                                                                                                       RECORD MONDIAL POUR LES
                                                                                                                                         STATION DE
                                                                                                                                         MESURE                                                                                                                                                                                        CELLULES SOLAIRES FLEXIBLES
                                                                                                                                         L’augmentation des
                                                                                                                                         émissions de CFC-11
                                                                                                                                         a été notée ici: la                                                                                                                                                                           Jamais auparavant une cellule solaire flexible CIGS aussi efficace n’avait
                                                                                                                                         station de mesure de                                                                                                                                                                          été créée. Pour la première fois, les ­chercheurs de l’Empa atteignent une
                                                                                                                                         Gosan en Corée.
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                       efficacité de 20,8%, battant ainsi leur propre record à partir de 2013.

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                       Pour plus d’informations: www.empa.ch/web/s604/cigs-record-2019

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        EFFICACE
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        Les chercheurs de
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        Empa battent leur
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        propre record du
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        monde.

                                                                                                                                                                                                                                                                                                         DANGER POUR LES POUMONS                                                                                              PARTICLE
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              Le plus grand risque de dom-
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              mages n’est pas au décollage
                                                                                                                                                                                                                                                                                                         Dans le cadre d’une expérience unique, des chercheurs                                                                mais au ralenti.
                                                                                                                                                                                                                                                                                                         suisses ont étudié l’effet des particules d’échappement des
                                                                                                                                                                                                                                                                                                         turbines d’avion sur les cellules pulmonaires humaines. Les
                          Le chlorofluorocarbone CFC-11 est considéré comme l’une des principales substances responsables de la dégrada-                                                                                                                                                                 cellules ont réagi le plus fortement aux particules émises
                          tion de la couche d’ozone stratosphérique, qui nous protège des rayons UV du soleil. Les mesures montrent que la                                                                                                                                                               par le sol lorsque l’avion tourne au ralenti. Il a également
                           concentration atmosphérique de CFC-11 augmente à nouveau malgré une interdiction mondiale. Mais d’où vien-                                                                                                                                                                    été constaté que l’effet dommageable pour les cellules
                         nent-ils? Un groupe de recherche international de l’Empa a pu résoudre ce mystère: les émissions de CFC-11 pourrai-                                                                                                                                                             ne peut être comparé que dans une mesure limitée à l’ef-
                          ent clairement remonter à l’est de la Chine. Des installations illégales de production de mousse sont soupçonnées.                                                                                                                                                             fet des particules des moteurs à essence et diesel.

                                                            Pour plus d’informations: www.empa.ch/web/s604/cfc-11                                                                                                                                                                                        Pour plus d’informations: www.empa.ch/web/s604/aircraft-particles

                                                                                       CONFORTABLEMENT JUSQU’À MARS                                                                                                                                                          SOUILLÉ
                                                                                                                                                                                                                                                                             Selon divers chercheurs,
                                                                                                                                                                                                                                                                             il n’y a pratiquement
                                                                                       En collaboration avec l’Empa, le Forum spatial autrichien (ÖFW)                                                                                                                       plus de place sans plas-
                                                                                                                                                                                                                                                                             tique dans le monde.
                                                                                       développe la combinaison spatiale «Serenity», un prototype de
                                                                                                                                                                 Images: ÖWF/Bernhard Kaliauer Design Studio; Kyungpook National University

                                                                                       combinaison pour Mars. Les deux partenaires ont maintenant signé un
                                                                                       accord de coopération pour travailler encore plus étroitement ensem­
                                                                                       ble sur le développement du prototype. La coopération se concentre
                                                                                       sur l’optimisation du système de confort et de régulation de la chaleur
                                                                                       de «Serenity» basé sur les modèles de carrosserie développés à l’Empa.

                                                                                       Pour plus d’informations: www.empa.ch/web/s604/mars-suit
VERS MARS
Le confort                                                                                                                                                                                                                                                                                                             MICROPLASTIQUES DANS L’EAU
d’utilisation et
                                                                                                                                                                                                                                              Images: Flisom, istock, Empa

la régulation de                                                                                                                                                                                                                                                                        Les microplastiques sont un nom familier, mais les dangers sont pratiquement inexplorés. Les chercheurs de l’Empa
la chaleur sont                                                                                                                                                                                                                                                                                     ont réalisé la première évaluation des risques des microplastiques dans les lacs et les rivières.
au centre des
préoccupations.                                                                                                                                                                                                                                                                                 L’étude conclut que les organismes aquatiques ne sont pas (encore) gravement menacés en Europe.

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                             Pour plus d’informations: www.empa.ch/web/s604/mikroplastik

22 I EMPA QUARTERLY II JUILLET 2019 II # 65                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                         # 65 II JUILLET 2019 II EMPA QUARTERLY   I   23
[ RECYCLAGE ]

             ENTIÈREMENT
             RECYCLABLE?
                                            Les immatriculations de voitures électriques ne cessent
                                          d’augmenter. Mais que faire des batteries en fin de vie?
                                         L’association des importateurs d’automobiles auto-suisse
                                            cherche un mode de recyclage convenant à l’ensemble
                                           de la branche. Des spécialistes de l’Empa la secondent.

                                                                                Texte: Rainer Klose

                                                                                                      D
                                                                                                                     ans un crissement métal-                      la moindre tension électrique, une         dement. Sa part dans les nouvelles        LE SYSTÈME DE RECYCLAGE DES
                                                                                                                     lique, les rouleaux dentés                    étincelle et le tout part en flammes. La   immatriculations s’est déjà accrue de     IMPORTATEURS DE VOITURES
                                                                                                                     broient les batteries, en                     société allemande Duesenfeld com-          5,3% au cours des trois premiers mois     L’association auto-suisse – qui représente
                                                                                                                     déchiquettent le boîtier de                   mence donc par décharger entièrement       de 2019. Et ce n’est qu’un début:         la majorité des importateurs suisses de
                                                                                                                     plastique, déchirent                          les batteries, puis les envoie dans une    toute une série de nouvelles voitures     voitures – en est bien consciente. En
                                                                                                      les feuillets argentés des modules                           déchiqueteuse étanche où l’air a été       électriques seront lancées cette année    2018, elle a demandé à l’Empa d’étu-
                                                                                                      lithium-polymère, réduisant le tout en                       remplacé par de l’azote. L’électro-        sur le marché, dont l’Audi e-tron, la     dier les grandes lignes d’un système
                                                                                                      poudre. Versée dans une succession de                        lyte liquide combustibles est évaporé      Mercedes EQC et la Peugeot e-208.         de recyclage des batteries de véhicules
                                                                                                      bains acides, la poudre y laisse des sels                    et pompé, puis la poudre soutirée.         Elles y rejoindront la Tesla Model 3,     électriques. L’Empa avait déjà conseillé,
                                                                                                      et des oxydes qui pourront être utilisés                     Par cette voie, 96% des matériaux          leader des immatriculations électriques   entre autres, Swico qui s’occupe du
                                                                                                      dans de nouvelles batteries. Mis sur                         des batteries sont réutilisables.          depuis mars dernier. Le Groupe VW         recyclage des appareils électroniques et
                                                                                                      YouTube en mai 2019, le court-métrage                                                                   doit lancer sa première voiture élec-     informatiques. Cependant, au contraire
                                                                                                      «Neue Recycling-Methode für Batterien                        A l’heure actuelles, près de 40’000        trique de grande série en 2020, la VW     du matériel électronique, le matériel au-
                                                                                                      aus Elektroautos» présente un procé-                         voitures électriques et hybrides à         iD.3. Le moment est donc venu de          tomobile n’est actuellement pas soumis
                                                                                                      dé sans précédent: le déchiquetage                           batteries lithium-ion roulent sur les      réfléchir au destin des batteries des     à une contribution anticipée de recy-
                                                                                                                                                   Image: istock

                                                                                                      de batteries lithium-ion. Il faut savoir                     routes suisses, soit 1% du parc total      voitures accidentées ou en fin de vie.    clage (CAR). Auto-suisse souhaite voir
                                                                                                      que ces batteries sont inflammables:                         de véhicules. Ce nombre croît rapi-                                                  la question réglée pour l’ensemble

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                ▲
24 I EMPA QUARTERLY II JUILLET 2019 II # 65                                                                                                                                                                                                                        # 65 II JUILLET 2019 II EMPA QUARTERLY   I   25
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