bonjour,
je suis élève en 1ère S
et j'aimerai avoir de l'aide consernant mon tpe a savoir la nanotechnologie ont s'est concentré dans le domaine médicale.
Je dois développer une application (l'oeil) et plus précisément l'aspect scientifique.
j'ai trouver toutes les informations qu'il me fallait mais j'aimerai avoir des questions qui peuvent etre posées lors de l'entretien, avoir quelque type de questions
J'ai fais un plan pour mieux visualiser quoi dire.
le voiici:
- L’œil et son fonctionnement (organisation du globe oculaire, la cornée)
- Transmission de l’image rétinienne au cerveau
- Progrès de la Médecine (Prothèse ? Tissu ?)
- Ingénierie Tissulaire (=Bionique)
- Cornée artificielle :
• Œil artificielle : solution pour retrouver la vue
• Reconstruction de la cornée artificielle
voila ma partie
L'œil et la vision
L’œil est l’organe sensoriel qui permet la vision.
La plupart des animaux possèdent deux yeux (cependant certains, en particulier chez les insectes, en ont plus : des yeux simples s’ajoutent à leurs yeux composés) qui captent la lumière et, parfois, la couleur et le relief. Les yeux les transforment en signaux qui sont transportées au cerveau par le nerf optique. Le cerveau, à son tour, interprète ces informations comme une image du monde qui nous entoure.
L’œil humain permet une vision de bonne qualité, assez précise (mais beaucoup moins que chez les aigles, par exemple) et richement colorée. Le fait que nous ayons deux yeux nous permet de voir en relief (c’est ce que l’on appelle la vision binoculaire). C’est grâce à cela que l’on peut apprécier correctement les distances entre les objets.
le champ visuel
À QUOI RESSEMBLE L’ŒIL HUMAIN ?
L’œil est un organe à peu près sphérique (il a la forme d’une petite boule). On parle de globe oculaire. Il est logé dans une cavité du crâne, l’orbite, qui le protège des chocs et le maintient. Il est relié aux os du crâne par des muscles qui permettent ses mouvements (pour regarder en haut, sur les côtés ou encore loucher !) .
La cornée
La membrane la plus extérieure de l’œil est la cornée. C’est une membrane transparente. Elle est renflée et d’épaisseur variable (un peu comme un verre de lunette ou un hublot de navire). Elle sert de première lentille à l’œil.
La cornée est très sensible et très fragile. Elle est essentiellement « nourrie » par les larmes, qui lui apportent l’oxygène dont elle a besoin. En se fermant régulièrement, la paupière supérieure renouvelle en permanence le film de larmes sur la cornée, ce qui a aussi pour effet de « nettoyer » l’œil.
La cornée se prolonge tout autour de l’œil par une autre membrane : la sclérotique. La sclérotique est blanche (c’est le blanc de l’œil). À l’intérieur de l’œil, la sclérotique est recouverte par la choroïde, une membrane très riche en vaisseaux sanguins et qui maintient le noir à l’intérieur de l’œil.
La cornée qui protège la surface de l’œil est formée de deux couches de cellules épithéliales entourant une matrice protéique et cellulaire(le stroma) de structure complexe, à la fois transparente et très rigide. Les lésions de la cornée sont responsables de quelque 6 millions de cas de cécité dans le monde. Chaque année en Europe, on compte plus de 27 000 greffes de cornée, mais cette approche ne donne pas entière satisfaction à cause du manque de donneurs, des problèmes de compatibilité immunologique et des risques de transmission de maladies.
Ainsi construire des cornées artificielles pour réaliser ces greffes ophtalmologiques est, à terme, une des meilleures solutions. Tel est l’objectif du consortium Cornea Engineering qui réunit 14 équipes de neuf pays européens. Des cornées artificielles pourraient, en outre, servir à tester la toxicité ophtalmologique des produits de l’industrie cosmétique, et donc réduire les besoins en expérimentation animale. “L’équipe italienne membre de notre consortium est
déjà parvenue à reconstruire la couche épithéliale externe grâce à des greffes autologues de cellules. La prochaine étape est de parvenir à la reconstruction du stroma. En assemblant les fibres protéiques, à l’échelle nanométrique, l’objectif est de constituer une matrice au sein de laquelle des cellules souches pourront se différencier”, explique David Hulmes, de l’Institut de biologie et de chimie des protéines de Lyon (FR), coordonnateur du projet.
COMMENT VOIT-ON ?
Transmission de l’image rétinienne au cerveau
Si nous assimilons notre organe visuel, l’œil, à un appareil photo, la rétine correspondrait à la pellicule de l’appareil. Comme celle-ci, la rétine reçoit une image inversée des objets. Au niveau de la rétine, deux phénomène se réalisent : dans un premier temps, la traduction de l’énergie de la lumière contenue dans l’image en signaux électrochimiques puis le traitement de ces signaux pour coder l’image sous forme d’un ensemble d’impulsions électriques propagées par les fibres du nerf optique.
Structure de la rétine
Enregistrée au niveau de la rétine, l’image décomposée en messages visuels aboutit donc en passant par la région de croisement des deux nerfs, le chiasme, à une région du cerveau qui recompose l’image : le cortex visuel. Le passage du chiasme au cortex visuel situé dans le lobe occipital, est possible grâce aux corps grenouillés latéraux, qui trient plus finement les fibres nerveuses selon la zone visuelle qu’elles couvrent.
Les rayons lumineux pénètrent dans l’œil à travers la pupille. Ils sont déviés une première fois par la cornée, puis une deuxième fois par le cristallin : la cornée et le cristallin fonctionnent ainsi comme deux lentilles qui envoient les rayons lumineux sur la rétine (le cristallin, notamment, est chargé de focaliser l’image sur la rétine).
L’image de l’objet regardé se forme à l’envers sur la rétine. Là, elle « active » les cônes et les bâtonnets. Ceux-ci transmettent les informations qu’elles reçoivent (l’image) au cerveau par l’intermédiaire du nerf optique. Le cerveau interprète les informations reçues et « remet l’image à l’endroit » : nous voyons.
Chez de nombreuses personnes, la vision est altérée de façon plus ou moins importante : ce sont des défauts de la vision. Les plus courants sont la myopie, l’hypermétropie, l’astigmatisme et la presbytie.
La vision de loin
Quand on regarde un objet placé relativement loin, les rayons lumineux pénètrent de façon quasi-parallèle à travers la pupille. Pour un œil normal (ni myope, ni hypermétrope, ni astigmate), la courbure de la cornée et la courbure du cristallin au repos permettent de projeter l’image au bon endroit sur la rétine, et de produire une image nette.
La vision de près
Quand on regarde un objet placé plus près de nous, les rayons lumineux qu’il renvoie ne sont plus parallèles. La courbure naturelle de la cornée et du cristallin ne suffisent pas à projeter l’image sur la rétine. Sans une modification de la forme du cristallin, l’image d’un objet vu de près se formerait derrière la rétine. Pour compenser ce problème et ramener l’image sur la rétine, le cristallin se bombe : c’est l’accommodation.
Si l’œil accommode trop peu, la vision est floue ; s’il accommode trop, l’œil se fatigue inutilement.
Les progrès de la médecine ont un impact spectaculaire sur la durée de vie. Dans les années 1950, l’espérance de vie moyenne sur la Terre était de 47ans ; elle est maintenant de 65ans. On estime que celle-ci serait de 76 ans en 2050, avec moins de stress, une meilleure médecine et grâce au remplacement des organes défectueux.
On se demanderait ainsi pourquoi ne pas plutôt qu’implanté une prothèse, (qui sans doute pourrait être imparfaite), régénérer le tissu ou l’organe lui-même ?!
C’est la question à laquelle j’essayerai de répondre en développent à travers l’aspect scientifique de la Nanotechnologie à savoir la Nanoscience.
Les nanosciences concernent l'étude des phénomènes observés pour des objets dont la taille est de quelques nanomètres et dont les propriétés découlent spécifiquement de cette taille nanométrique.
C’est l’objet de l’ingénierie tissulaire. Pour réaliser cela, il faut savoir cultiver des cellules du tissu visé, stimuler chimiquement leur croissance et la guider. Cela implique donc la conception « d’échafaudages » en 3 dimensions que coloniseront les cellules (cellules implantés ou cellules « recrutées » sur place) pour construire de véritables tissus de rechange (os, cartilage ou encore cornée) et peut être un jour des organes tels que le foie et le pancréas. Il ne s’agit pas de regréer les fonctions complexes de l’être vivant à partir de rien, mais de partir de cellules pour reconstruire une structure ressemblant de manière aussi fidèle que possible au tissu, voire à l’organe , que l’on veut remplacer. Ainsi les Nanotechnologies contribuent à l’ingénierie tissulaire en apportant les échafaudages.
L'INGÉNIERIE TISSULAIRE
Il s’agit d’une simple coupe de tissus observée au microscope qui nous enseigne que les tissus ne sont pas qu’un simple amas anarchique de cellules mais au contraire qu'ils sont structurés à différentes échelles microscopiques. Les membranes des cellules obéissent également à une structuration nanoscopique. On parle là d'ingénierie tissulaire spécialité pluridisciplinaire qui se situe aux confins de la biologie et des sciences de l'ingénieur. Cette ingénierie tissulaire vise à créer des matériaux hybrides qui allient des matériaux nanostructurés (polymères organiques ou matériaux minéraux) et des cellules vivantes pour remplacer des tissus défaillants. Le grand défi consiste à réaliser des matériaux bio compatibles voire dotés de la capacité de s'auto assembler afin qu'ils se marient étroitement avec les tissus environnant sans être rejetée à terme comme la bionique
L'ingénierie tissulaire se définit comme l'utilisation de cellules et de biomatériaux pour le maintien ou la réparation/reconstruction de tissus et d'organes, ainsi que pour développer et tester des nouveaux médicaments.
Elle peut s'appliquer également à des tissus très divers : peau, vaisseaux sanguins, tendons, ligaments, cartilage, os, foie, pancréas, cornée...
Elle fait appel à trois types de techniques :
- L'implantation de cellules (autologues, allogéniques, xénogéniques), suite à leur amplification in vitro ;
- L'implantation de tissus reconstruits in vitro à partir des cellules et des « scaffolds » (échafaudages moléculaires) ;
- La régénération de tissus in situ avec des « smart » biomatériaux/nanofibres.
On peut donc imaginer des versions un peu plus sophistiquées capables d’agir sur leur environnement en attirant des cellules et en guidant leur évolution. On réalise ainsi des tissus relativement simples comme de l’épiderme ou du cartilage. La maîtrise de ses techniques permettra peut-être, à l’avenir, de créer des structures en 3 dimensions, par exemple pour régénérer un œil/une cornée ou d’organiser dans l’espace la fixation des différents types de cellules qui composent un organe complexe pour essayer de se rapprocher des fonctions d’origine.
En France, la première de ces opérations s'est déroulée le mardi 21 avril 2009, avec succès, dans le service d'ophtalmologie du Pr Ridings à La Timone. Baptisé "Alphacor" par le laboratoire américain qui le commercialise, ce petit objet est composé de 90% d'eau et de 10%
A l'hôpital de La Timone, à Marseille, l'équipe de Louis Hoffart a greffé sur un patient une cornée artificielle, provenant des Etats-Unis. C'est une première en France et une étape importante car la voie alternative, celle du greffon naturel, est rendue difficile par le manque de donneurs.
La cornée est cette membrane solide et transparente, à la forme rebondie, par laquelle entre la lumière. Elle est juste protégée par une couche cellulaire et son rôle pour la vision est primordial. C'est la principale lentille de l'œil, convergente dirait un spécialiste de l'optique. La seconde est formée par le cristallin qui, lui, est souple, permettant de faire varier le point focal et donc d'effectuer la mise au point (un autofocus inventé il y a très longtemps). C'est à cause de la cornée que nous pleurons car cette délicate lentille, qui n'est irriguée par aucun vaisseau dans sa partie centrale, doit resté très humide (elle contient 78% d'eau). Côté intérieur, l'humeur aqueuse s'en occupe mais côté extérieur, ce sont les glandes lacrymales qui l'arrosent copieusement.
De multiples raisons peuvent conduire à l'opacification de la cornée, un traumatisme, une infection (par des virus, des bactéries ou des champignons) ou une malformation d'origine génétique. La vision se brouille et s'assombrit, comme si un voile venait couvrir l'œil.
Les cas légers peuvent être traités au laser, qui vient détruire, comme avec un scalpel, les zones abîmées. Depuis longtemps, on sait aussi greffer une autre cornée (c'est même la greffe de tissu la plus ancienne que l'on ait réalisée chez l'homme). L'opération est techniquement bien au point et les risques de rejet faibles grâce à la très faible vascularisation de la cornée. Mais il faut un donneur.
C’est ainsi que la solution d’organe artificielle apparait. Une solution pour de nombreux patients.
La recherche sur la cornée artificielle a donc été menée à bon train, en particulier aux Etats-Unis, où des greffes sont déjà pratiquées depuis plus de quatre ans. En France, c'est désormais chose faite. Au Centre Hospitalier Universitaire de La Timone, à Marseille, au sein du service d'ophtalmologie du professeur Ridings, le docteur Louis Hoffart.
La cornée Alphacor est formée d'une jupe en anneau de 7 mm faite d'un polymère spongieux (PHEMA), gorgé d'eau (98% en volume), et qui peut être colonisé par les cellules de l'œil. Au centre, la partie transparente (4,5 mm) est un gel, également composé de PHEMA, dont l'indice de réfraction est à peu près égal à celui d'une vraie cornée. L'anneau et la partie centrale sont séparés par un film (Interpenetrating Polymer Network, IPN), formant une sorte de joint empêchant les cellules de l'anneau de venir coloniser la zone transparente.
il s'agit juste de m'aider a trouver des questions potentielle
s'il vous plait
merci d'avance
des reponse assez rapide si possible s'il vs plait merci
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Re : nanotechnologie l'oeil
