La science et les technologies russes au jour le jour

Thromboses/ laser Pétawatts/ Salon SERI 2008/ Arctique/ santé mentale
Thromboses/ laser Pétawatts/ Salon SERI 2008/ Arctique/ santé mentale

Des superordinateurs contre les thromboses

Grâce aux superordinateurs et aux systèmes de calculs distribués, les chercheurs russes sont en train de mettre au point, en un temps record, de nouveaux médicaments pour lutter contre la formation de thromboses, rapporte le site nkj.ru.

Des chercheurs du Centre de recherche de calcul de l'Université d'Etat de Moscou, associés à leurs collègues du Centre scientifique hématologique de l'Académie de médecine russe, ont trouvé des combinaisons susceptibles de devenir la base de nouveaux médicaments efficaces contre les thromboses et de constituer des composants de substituts sanguins.

La formation de thromboses dans les vaisseaux est un phénomène très fréquent, qui peut survenir aussi bien chez des patients atteints d'affections vasculaires que, par exemple, lors d'une hémodialyse ou d'une transfusion sanguine. La thrombine est une enzyme clé dans le système complexe de coagulabilité du sang. Le moyen le plus répandu, actuellement, pour lutter contre la formation de thromboses est l'héparine, mais celle-ci ne fait que stimuler le fonctionnement de l'antithrombine, l'inhibiteur naturel de la thrombine. C'est pourquoi, en cas d'insuffisance d'antithrombine dans le sang, injecter de l'héparine ne sert à rien. C'est même carrément contre-indiqué dans le cas de certaines affections. La solution consiste alors à administrer directement au patient un inhibiteur de la thrombine. Il n'existe à ce jour qu'un seul inhibiteur synthétique direct de la thrombine dont l'utilisation clinique est autorisée: il s'agit de l'argatroban. La création d'autres moyens médicamenteux ayant un effet comparable s'avère des plus complexes.

Les auteurs de ces recherches ont expliqué, lors du congrès international Eurasia-Bio-2008, que pour parvenir à cet objectif, ils avaient utilisé la méthode de modélisation moléculaire. Ce sont les protéines liées aux processus pathologiques conduisant à une affection qui sont la cible de l'action des médicaments. La molécule de la substance inhibitrice est fixée au centre actif de la protéine-cible et bloque son fonctionnement. C'est cette molécule qu'il fallait trouver.

La recherche d'inhibiteurs efficaces de la thrombine a été menée en utilisant le programme complexe KeenBASE élaboré par le Centre de recherche de calcul de l'Université d'Etat de Moscou, ainsi que le programme original SOL, qui en fait partie. C'est ce programme qui "gêne" les molécules "candidates" à une entrée dans le centre actif de la thrombine et évalue l'énergie nécessaire à leur fixation à la protéine. Plus l'énergie est importante, plus la molécule fait obstacle avec force au fonctionnement de la thrombine et plus le médicament est efficace. En ayant recours à la méthode des systèmes de calculs distribués, qui nécessite l'utilisation, dans différentes villes, de plusieurs superordinateurs de la famille SKIF, les chercheurs sont parvenus en à peine 18 mois à effectuer les calculs concernant plusieurs milliers de molécules candidates, à synthétiser et tester expérimentalement les plus prometteuses et même à transférer de nouvelles combinaisons pour les tester sur l'animal.

Les chercheurs ont réussi, au final, à synthétiser et breveter une nouvelle classe d'inhibiteurs synthétiques directs de la thrombine de faible poids moléculaire, qui sont d'une efficacité largement supérieure à celle de l'argatroban. Qui plus est, ces substances peuvent être utilisées pour créer de nouveaux substituts sanguins. Grâce aux calculs des ordinateurs, ce travail a été effectué en un temps record, avec des dépenses infiniment moindres comparativement aux méthodes "traditionnelles" de recherche d'une substance biologiquement active: c'est ainsi que, au total, quelque 6.000 molécules ont fait l'objet d'études et de calculs en tant que "candidates" et que la première "bonne molécule" synthétisée portait le numéro 20. En procédant comme d'habitude, il aurait fallu synthétiser et tester expérimentalement la totalité de ces 6.000 molécules. Le plus souvent, les firmes pharmaceutiques testent expérimentalement des centaines de milliers, voire des millions de molécules avant de découvrir la bonne.

Un laser Pétawatts à la place du synchrotron

Les physiciens russes ont créé un complexe laser Pétawatt faisant partie des plus puissantes machines de ce type dans le monde, rapporte le site nkj.ru. Ces lasers permettent d'envisager des recherches encore inimaginables hier.

Le complexe laser mis au point par l'Institut de physique appliquée (IPA) de l'Académie des sciences russe (ASR) de Nijni-Novgorod, en coopération avec le Centre nucléaire fédéral russe (CNFR) de Sarov, fait partie des cinq systèmes laser les plus puissants au monde. Sa puissance maximale est de 0,56 Pétawatts (1 pW=1015 W), et sa durée d'impulsion de 43 femtosecondes (1 fs=10-15 s). Les machines de ce type ouvrent de vastes perspectives dans l'étude de la matière dans ses états extrêmes, la création d'accélérateurs "de poche" de particules chargées, susceptibles de remplacer les énormes et coûteux accélérateurs, et l'élaboration de nouvelles méthodes efficaces pour diagnostiquer les maladies.

Comme l'a expliqué Alexandre Sergueïev (de l'IPA), dans le rapport qu'il a présenté récemment devant le présidium de l'ASR, la physique des impulsions laser ultracourtes est une orientation de la science qui connaît un développement extrêmement rapide. Cela s'explique par les possibilités sans précédent qu'offrent les applications en découlant, telles que la gestion des processus dans les systèmes physiques, chimiques et biologiques à l'état moléculaire, les technologies de communication avec une densité record de transmission de l'information, le micro-traitement de précision des matériaux, etc.

Le professeur Sergueïev a souligné que la physique des impulsions optiques ultracourtes constituait la base du développement d'un domaine stratégiquement important - la physique des champs superpuissants et des états extrêmes de la matière qu'ils engendrent. Les puissants complexes laser Térawatts (1012 W) et Pétawatts (1015 W) femtosecondes sont capables de générer des champs optiques ayant des intensités supérieures à 1019 W/cm2, qui se forment en focalisant ces impulsions laser. Ces champs dépassent largement le niveau des champs intra-atomiques, ce qui permet de créer des états de la matière ayant des propriétés extrêmes. On considère ces installations laser comme des instruments permettant de modéliser les processus se déroulant dans les réactions nucléaires et thermonucléaires.

L'installation laser créée par les physiciens de Nijni Novgorod et de Sarov a pour particularité d'utiliser ce que l'on appelle des amplificateurs paramétriques de lumière au lieu des amplificateurs laser habituels. Explication: le principe, utilisé traditionnellement, d'amplification des impulsions laser femtosecondes sur un verre néodyme présente des limites quand il s'agit d'augmenter la puissance des complexes laser. C'est la raison pour laquelle les physiciens recherchent des méthodes alternatives pour surmonter la barrière Pétawatt. Les chercheurs de l'IPA et du CNFR ont été les premiers à proposer d'utiliser pour l'amplification paramétrique de la lumière un cristal non linéaire, le DKDP (KD2PO4 - un dideutérophosphate de potassium). La puissance atteinte de 0,56 pW ouvre déjà des possibilités pour l'étude de la matière dans ses états extrêmes ainsi que pour des applications médicales et autres applications spéciales. Ses concepteurs soulignent que l'architecture originale du laser permet d'envisager un complexe d'une puissance de 10 pW.

Alexandre Sergueïev a noté, à propos des sources d'impulsions existant dans les différents laboratoires de par le monde, que "les sources de puissantes impulsions femtosecondes sont capables de générer, lors de processus d'interaction non linéaire avec la matière, des flux de particules accélérées ayant une énergie comparable à celle obtenue dans des appareils d'accélération - les synchrotrons et les accélérateurs linéaires. Par ailleurs, la compacité et le faible coût des installations laser, comparativement aux accélérateurs traditionnels, et les perspectives d'augmenter ultérieurement la puissance du rayonnement optique femtoseconde permettent d'aborder aujourd'hui sérieusement des projets qui semblaient hier encore relever du fantastique, tels que le test du vide dans un flux de lumière focalisé ou l'obtention de mini-trous noirs dans un laboratoire laser". Le chercheur a également relevé l'intérêt que présente l'utilisation de champs optiques extrêmes en médecine: protonographie, tomographie par émission de positrons, thérapie hadronique.

Lors de cette même réunion, l'académicien Alexandre Andreïev, directeur de l'Institut Kapitsa des problèmes physiques de l'ASR, a noté: "J'ai été extrêmement impressionné par la thérapie protonique (élaborée par l'IPA - NdlR). Je pense que c'est ainsi qu'il convient de s'occuper de la science fondamentale."

Oleg Sarkissov, directeur adjoint de l'Institut de physique chimique de l'ASR, a noté pour sa part que "les impulsions femtosecondes permettent d'étudier les modifications des processus intramoléculaires, ce qui constitue une véritable révolution". "C'est un autre type, qualitativement nouveau, de transformation chimique, fondé sur un mouvement des noyaux régulier, synchronisé, qui a été développé, a-t-il ajouté. Sur la base des processus multiphotoniques d'absorption de la lumière ont été élaborées des méthodes femtosecondes, qui permettent de réaliser des opérations à l'intérieur même des cellules."

Nijni-Novgorod: cap sur les nouvelles technologies

La région de Nijni-Novgorod s'inscrit résolument parmi les régions russes les plus en pointe dans le secteur des nouvelles technologies. La présence - une première pour la Russie - de cette région au Salon SERI 2008 de Paris en témoigne.

S'appuyant sur le travail d'organisation réalisé par l'association scientifique et technique Technopol-Moskva, la région de Nijni-Novgorod est présente au SERI (Salon européen de la recherche et de l'innovation), qui se déroule à Paris du 5 au 7 juin. Son stand propose une large palette des richesses technologiques de la région. Le potentiel scientifique, industriel et d'innovation de cette dernière est largement favorisé par sa situation, au coeur de la partie européenne de la Russie. Nijni-Novgorod est l'un des grands centres de consommation russe. Les principales industries régionales sont traditionnellement les constructions mécaniques, la métallurgie et la chimie, rappelle Technopol-Moskva.

Actuellement, la région de Nijni-Novgorod est l'une des plus en pointe de Russie en matière de contacts avec l'étranger. Ce partenariat se développe précisément dans le but de promouvoir des échanges de technologies et de réaliser des projets communs. C'est dans ce contexte que plusieurs technoparcs ont été ouverts, dont l'un des résidents est le géant Intel. Il est également prévu de créer un technoparc dédié aux technologies IT, qui pourrait notamment accueillir comme résidents Microsoft et Hewlett-Packard.

Sans attendre l'arrivée de sociétés étrangères, plusieurs firmes russes se sont illustrées par la qualité de leurs produits et de leurs inventions. C'est le cas du Centre nucléaire fédéral russe, qui en son temps avait été le théâtre de l'élaboration des premières bombes atomiques et à hydrogène. C'est aujourd'hui un centre scientifique et technique majeur de la Russie, qui réalise des études dans divers secteurs des sciences et des techniques: méthodes modernes de conception de projets, recherches physico-nucléaires, études dans le domaine de l'énergie nucléaire, travaux dans le secteur des nanotechnologies, des nanomatériaux, des nanosystèmes, des lasers, etc.

Les visiteurs du SERI peuvent découvrir les réalisations de la société Ros-Shungit-Prom dans le domaine de la production de gypse, de dalles de schungite. La compagnie Biotechnologii présente un projet novateur de méthode biotechnologique écologiquement propre de production, utilisable dans l'industrie alimentaire, notamment pour fabriquer des produits de traitement prophylactique. Les visiteurs peuvent également prendre connaissance des innovations des compagnies BinarKo, Carbon-Shungit, du Bureau spécial d'études d'appareils de mesure radio et de la société Regionmettrans.

La région de Nijni-Novgorod fait donc bonne figure sur les 15.000 mètres carrés d'exposition du SERI, l'une des principales manifestations de ce type en Europe - quelque 300 participants français et européens, une dizaine de stands d'Etats, plus d'une quinzaine de stands régionaux, des dizaines de grandes sociétés représentées, à l'image de Siemens, Saint-Gobain, General Electric ou France Telecom.

Plateau continental arctique: poursuite des investigations

Le plateau continental arctique suscite l'intérêt croissant des Etats limitrophes en raison des richesses qu'il recèle. Les chercheurs russes vont développer d'ici 2012 un vaste programme d'études géologiques et géophysiques destiné à conforter le bien-fondé de la Russie de revendiquer le droit d'exploiter une partie de ce plateau, annonce le site nkj.ru.

L'Institut national de Géologie marine de Saint-Pétersbourg, relevant du ministère des Ressources naturelles et de l'Académie des sciences russe, a entrepris d'élaborer un programme de recherches géologiques et géophysiques supplémentaires dans l'Arctique sur une période s'étalant jusqu'en 2012. L'objectif étant que la Fédération de Russie soit alors pleinement en mesure de justifier la nouvelle limite extérieure de son plateau continental.

L'annonce de ce programme a été faite par le directeur de l'Institut pétersbourgeois, Valeri Kaminski. Il a rappelé que la Russie prétendait, au-delà de sa zone économique de 200 milles, à 1,2 million de kilomètres carrés du plateau continental où se situent, potentiellement, des réserves d'hydrocarbures équivalant à au moins 5 milliards de tonnes de combustible conventionnel.

Sur la base des données de la structure générale du fond marin arctique, la Russie a présenté à la commission ad hoc de l'ONU une demande afin que soit confirmée la frontière extérieure de son plateau continental au début du XXIe siècle. Les documents transmis ont été examinés par des experts. La Russie s'est vue recommander de systématiser "une étude discrète des profils sismiques". Il lui a été expressément demandé que la distance entre les profils sismiques réalisés n'excède pas 60 milles marins.

Rappelons que c'est sur la base de l'analyse du temps mis par les ondes sismiques pour parcourir la distance entre la source d'excitation et les instruments d'enregistrement que l'on obtient des données sur la structure interne de la Terre (le temps de parcours des ondes dépend de la densité du milieu qu'elles traversent). Les profils sismiques des formations géologiques sont élaborés et interprétés à l'aide d'un modèle informatique, et l'on obtient ainsi une représentation graphique des formations souterraines.

Valeri Kaminski a rappelé que d'importantes expéditions chargées d'étudier la géologie du bassin arctique avaient été dépêchées dans cette zone dans les années 60 et 70 du siècle dernier, ainsi qu'en 2005 et 2007. Les expériences menées sur place incluaient des sondages sismiques profonds, des mesures sismiques de la couche sédimentaire par la méthode des ondes réfléchies, des profils sismoacoustiques, des observations gravimétriques. Les données collectées ont permis d'établir que les dorsales Mendéléïev et Lomonossov constituaient le prolongement du continent sibérien.

Le directeur de l'Institut de géologie océanique a également annoncé qu'à compter de 2009, par périodes de trois ans, des recherches complexes allaient être effectuées dans l'Arctique à bord d'un navire à propulsion nucléaire, avec la participation d'un remorqueur brise-glace, afin de collecter des données supplémentaires. Elles s'inscriront dans le cadre de la nouvelle demande de ratification des frontières présentée à l'ONU. Selon Valeri Kaminski, un milliard de roubles seront investis dans le programme des travaux hydrographiques des navires du ministère de la Défense. Les études géologiques et géosismiques nécessiteront, elles aussi, un financement du même ordre. La Russie prévoit de s'acquitter des recommandations de l'ONU et de présenter les documents adéquats en 2012.

Etat de santé psychologique de la population russe

Des spécialistes de l'Institut de psychologie de l'Académie des sciences russe ont évalué l'état psychologique de la société russe. Le site nkj.ru a publié les résultats de cette étude: la situation n'est pas bonne.

Les chercheurs ayant procédé à cette évaluation jugent, globalement, l'état de santé psychologique de la population comme non satisfaisant. C'est ce qu'a révélé Andreï Iourevitch, dans le rapport qu'il a présenté lors d'une réunion du présidium de l'Académie des sciences. Pour évaluer cet état psychologique, les chercheurs ont élaboré un indice composite, à partir de différents indices statistiques: nombre de suicides, d'affections psychiques, de meurtres et de divorces, orphelinage social (enfants abandonnés), taux de mortalité imputable à des affections du système nerveux et des organes sensoriels.

De 1990 à 1994, cet indice a baissé, avant de remonter jusqu'en 1998, puis de chuter à nouveau jusqu'en 2002. Depuis 2003, il a quelque peu progressé, sans atteindre toutefois le même niveau qu'en 1990. En 2006, l'indice composite en Russie était inférieur aux indices des pays d'Europe occidentale, mais également de l'Ukraine et de la Biélorussie, et ce, en dépit de la croissance économique et de la stabilisation politique dans le pays.

Les chercheurs pensent que l'état psychologique de la société russe est influencé en premier lieu non pas par "la taille du gâteau", mais par la manière plus ou moins juste dont ce gâteau est partagé. On peut en juger d'après le coefficient de Gini (*). Selon celui-ci, les revenus se concentrent dans une très petite partie de la population. La Russie occupe pour cet indice la première place dans le monde, parmi tous les pays développés ou ayant une économie de transition.

L'état psychologique des citoyens reflète l'état général de la société, affirment les spécialistes. Ils citent des chiffres accablants concernant la comparaison des indices en Russie avec ceux des autres pays. La Russie occupe, pour le nombre de meurtres, la première place en Europe et dans la Communauté des Etats indépendants. Pour le nombre de suicides, elle n'est devancée que par la Lituanie. Pour le taux de mortalité dû à l'alcoolisme, elle vient en tête. Pour les accidents de la route, la Russie est en troisième position. Pour la longévité, elle vient au dernier rang des pays développés et à économie de transition. Elle occupe une des dernières places en Europe pour l'accroissement naturel de la population, la première pour le nombre de divorces. Quant à l'indice de corruption, il place la Russie au 143e rang mondial (sur 180).

Les chercheurs ont établi que les principaux problèmes psychologiques de la société russe contemporaine sont le sentiment d'injustice sociale, le manque de protection sociale et physique, l'incertitude, la perte du sens de la vie et des perspectives vitales (qui est l'une des causes majeures de suicide). Sont largement répandus dans la société l'inquiétude, la dépression, la phobie, l'apathie, l'indifférence, l'agressivité élevée, la dégradation morale, la criminalisation du savoir, les conflits entre générations, la liberté perçue comme la possibilité de faire n'importe quoi, etc. La destruction de la psychologie rationaliste, la progression de l'ésotérisme et de la foi dans la magie, la sorcellerie et l'extrasensoriel posent de sérieux problèmes. Les chercheurs ont établi qu'il y avait dans le pays quelque 300.000 mages, astrologues et sorciers.

Les auteurs de cette étude estiment qu'une amélioration fondamentale de la situation pourrait être favorisée par la suppression des disproportions entre les niveaux de revenus, la décriminalisation de la société, la renaissance d'une morale, notamment en conférant aux normes morales de base le statut de lois.

(*) Le coefficient de Gini (du nom de son inventeur italien) mesure le degré d'inégalité de la distribution des revenus au sein d'une société.

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