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Respirer sans poumons grâce à des microparticules

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L'oxygène est vital pour le cerveau. Malheureusement il peut s'écouler trop de temps entre le moment où les poumons d'une personne n'assurent plus son oxygénation et celui où un médecin palie cette déficience. Un groupe de médecins, biologistes et ingénieurs a mis au point des microparticules rapidement injectables dans le sang, restaurant son taux d'oxygène.

Une vue d'artiste des hypothétiques respirocytes du futur de Robert A. Freitas. © 2002 E-spaces, Robert A. Freitas Jr.

Un article récemment publié dans Science fait état d'une avancée qui ne peut manquer d'attirer l'attention de ceux qui s'intéressent à la nanomédecine et au transhumanisme. Il semble que l'on assiste à la naissance des premiers prototypes rudimentaires de respirocytes. Mais que sont ces respirocytes ?

Le concept a été proposé il y a plus de 10 ans par Robert A. Freitas, l'un des premiers à surfer sur la vague des rêves de la nanotechnologie. Il s'agirait de sortes de nanorobots de la taille d'un micron, constitués de mécanismes de taille nanométrique. Fabriqués à l'aide de matériaux dont la résistance serait comparable au diamant ou au saphir, ils seraient capables de stocker sous haute pression jusqu'à 236 fois plus d'oxygène et de gaz carbonique que nos globules rouges dont la taille est de 8 microns. À priori, cela ne semble pas fantaisiste étant donné que l'on propose de stocker de l'hydrogène à très haute densité dans des fullerènes depuis quelques années.


Probablement l'un des héritiers les plus doués de Jacques Mayol, William Trubridge, que l'on voit ici plonger en apnée sans poids ni palme à 101 m dans le Trou Bleu de Dean aux Bahamas. Il pratique l'apnée et le yoga depuis l'enfance et ses performances ne sont évidemment pas à la portée de tout le monde. Les respirocytes donneraient à chacun de nous la possibilité de réaliser ce record. © MovesCountbySuunto-YouTube

Ce qui semble plus discutable, c'est l'idée que l'on pourrait vraiment construire des nanomoteurs et des nano-ordinateurs dans ces respirocytes de telle sorte que l'on puisse contrôler les échanges d'O2 et de CO2 à volonté et de façon appropriée dans le sang d'une personne.

Mais imaginons que l'obstacle puisse être contourné. De tels nanorobots pourraient, par exemple, assurer l'oxygénation des tissus du cerveau même en cas d'AVC, pendant des minutes précieuses. Peut-être plus spectaculaire encore : si l'on remplaçait presque tous les globules rouges du sang par des respirocytes, on serait capables de retenir la respiration en apnée pendant des heures. Tout le monde pourrait ainsi aisément ridiculiser en apnée l'un des plus impressionnants plongeurs actuels, William Trubridge.

Des prototypes rudimentaires de respirocytes ?

Ce ne sont encore que des rêves de science-fiction dont la réalisation est incertaine. En revanche, les microparticules conçues par un groupe de médecins, biologistes et ingénieurs américains, et qui sont capables de maintenir le taux d'oxygène dans le sang malgré la déficience des poumons, sont bien réelles.

Un montage d'une image d'artiste montrant une des microparticules des chercheurs américains avec des globules rouges. © D. Kunkel/Dennis Kunkel Microscopy Inc., D. Bell/Harvard University, J. Kheir/BostonChildren’s Hospital, C. Porter/Chris Porter Illustration

À la base, il s'agit de particules inspirées par celles déjà utilisées comme vecteur de substances actives dans les tissus pour la chimiothérapie ou comme « colorants » pour des échographies. Mais contrairement à leurs cousines qui libèrent leurs produits lentement, ces microparticules se dissolvent très rapidement dans le sang en libérant de l'oxygène.

Des tests ont été réalisés avec des lapins sous-alimentés en oxygène. Quelques secondes après l'injection en intraveineuse des microparticules en suspension dans un liquide, le taux d'oxygénation du sang est passé de 70 % à presque 100 %. Malheureusement, ce taux a chuté tout aussi vite juste après l'arrêt d'une perfusion de ce liquide. Si ces microparticules se trouvaient être aussi efficaces chez des humains, il faudra trouver un moyen d'accroître leur quantité dans le liquide car pour l'instant, la quantité qu'il faudrait injecter limiterait son utilisation à 15 voire 30 minutes. Ce qui n'est déjà pas mal.

Si les applications cliniques se révèlent sans danger chez des patients, cela permettra de sauver des vies. Les chercheurs pensent par exemple à des malades atteints d'une infection pulmonaire ou à une violente attaque d'asthme bloquant les poumons et nécessitant une rapide oxygénation du cerveau pour éviter des dommages irréversibles. 

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