Un modèle physico-mathématique de tumeur pour vaincre le cancer
Des chercheurs russes ont élaboré un modèle de tumeur maligne afin d'améliorer les moyens de lutter contre le cancer, rapporte le site nkj.ru.
Une équipe de chercheurs de l'Institut de physique Lebedev de l'Académie des sciences russe (FIAN) a créé un modèle physico-mathématique de tumeur maligne dans le but de mieux prévoir l'efficacité des thérapies anticancéreuses.
De nombreux facteurs jouent sur le développement d'une tumeur cancéreuse. Pour créer leur modèle, les chercheurs du FIAN ont, avant tout, tenu compte du fait qu'avec le temps les cellules tumorales ont moins de substances nutritives, et que ces dernières sont acheminées pour l'essentiel vers les cellules qui se trouvent à la périphérie de la tumeur. Selon le modèle créé par le docteur ès sciences physiques et mathématiques Andreï Polejaev et son collègue Andreï Kolobov, de l'Institut Lebedev, au fur et à mesure qu'augmente l'insuffisance des substances nutritives, la tumeur se transforme en une formation au sein de laquelle les cellules actives viables se trouvent à la périphérie, alors que les cellules non actives, sur le point de mourir, se trouvent au centre. C'est pourquoi, au bout d'un certain temps, la vitesse à laquelle se développe la tumeur commence à diminuer, sa taille caractéristique commençant alors à croître de manière non pas exponentielle, comme on le pensait précédemment, mais linéaire.
"Le modèle est construit sur la base des principes médico-biologiques de vie d'un système, à partir desquels nous avons mis en oeuvre des connaissances mathématiques et physiques, explique Andreï Kolobov. Autrement dit, nous n'avons pas tenté de modéliser des données expérimentales. Bien au contraire, nous avons essayé de les prévoir, en prenant comme fondement des principes biologiques. Et nous avons réussi."
Le deuxième facteur pris en considération a été la mobilité des cellules dans le volume du tissu vivant. Par centimètre cube de tissu vivant, on peut dénombrer en moyenne environ 10 puissance 6 à 10 puissance 8 cellules tumorales (en fonction de leur nature, du lieu de leur répartition, etc.). Après un certain nombre de divisions, la densité des cellules (autrement dit, leur nombre par centimètre cube) augmente tant que n'est pas atteinte une certaine grandeur, à partir de laquelle elles commencent à être chassées vers la périphérie de la structure tumorale et même hors de ses limites. En d'autres termes, elles se dispersent alors. Ce comportement des cellules tumorales est très proche de l'hydrodynamique d'un liquide incompressible, ce qui s'est retrouvé reflété dans le modèle mathématique.
"A l'aide de notre modèle, il est possible de déterminer jusqu'où ont pu s'éloigner les cellules dangereuses et quelle est la probabilité de leur développement en métastases, et de réaliser des prévisions quant à l'efficacité de telle ou telle molécule", commente Andreï Kolobov.
Le troisième aspect important incorporé dans ce modèle est la croissance renforcée des vaisseaux nourrissant la tumeur. Si l'on fait obstacle à ce processus, la croissance de la tumeur elle-même se trouve arrêtée. Il est à noter que différents laboratoires, de par le monde, ont déjà élaboré de nouvelles molécules anticancéreuses dont l'action vise précisément à couper les voies d'acheminement du sang vers la nouvelle formation. On peut prévoir, à l'aide du modèle, quelles molécules seront les pus efficaces.
Les physiciens de la FIAN testent l'adéquation de leur modèle sur la base d'expériences menées indépendamment. "Il existe actuellement une panoplie assez importante de méthodes expérimentales et d'instruments expérimentaux permettant de déterminer pratiquement tous les paramètres libres existant dans notre modèle. Mais ils sont malheureusement assez onéreux. Et l'essentiel des matériels qu'achètent les laboratoires russes servent aux soins, et non aux travaux de recherche. Ce qui constitue, naturellement, un frein pour nous, constate Andreï Polejaev. Mais nous sommes en permanence à la recherche de partenaires pour coopérer, et nous puisons également des données expérimentales dans des sources étrangères."
Les physiciens du FIAN continuent actuellement leurs travaux sur leur modèle, dans lequel ils introduisent des paramètres toujours nouveaux prenant en compte les processus profonds d'apparition et de croissance des tumeurs.

Importante contribution de l'Institut Efremov à la construction de l'ITER
L'Institut Efremov va apporter une contribution importante à la construction du réacteur expérimental thermonucléaire international (ITER) en fournissant des pièces majeures pour ce chantier, rapporte le site nkj.ru.
L'Institut scientifique de recherche d'appareils électrophysiques (NIIEFA) Efremov, de Saint-Pétersbourg, va fabriquer et livrer pour 300 millions d'euros d'équipements destinés à l'ITER (*), en construction en France sur le site de Cadarache. Le directeur général du NIIEFA, Oleg Filatov, a également participé à la création, au Centre scientifique et technique Sintez, de l'organisation qui sera la tête de pont russe pour les travaux sur le projet ITER.
Plus de 60% des travaux de R&D concernant le Tokamak réalisés en Russie le sont par des spécialistes du NIIEFA, conjointement avec d'autres centres scientifiques et industriels. Le coût du projet ITER, à sa première étape, est évalué à 5 milliards d'euros, et il est prévu que sa construction soit achevée en 2018. Une somme d'un montant analogue sera alors nécessaire pour assurer le lancement de l'exploitation expérimentale pendant une dizaine d'années. L'Union européenne apporte 40% des investissements. Les six autres participants à ce projet, dont la Russie, fourniront chacun 10% du montant du projet sous la forme d'équipements.
La Russie s'est engagée à livrer l'équipement de base du réacteur - 12 éléments clés pour un montant de 500 millions d'euros. La partie scientifiquement la plus complexe et la plus coûteuse de l'aimant toroïdal du Tokamak est constituée par le système magnétique supraconducteur. C'est le NIIEFA qui est chargé de fabriquer les supraconducteurs, les câbles et les bobines. Cela représentera le quart des livraisons russes pour ce projet.
Les experts internationaux considèrent que les équipements de protection russes de commutation comptent parmi les meilleurs. C'est pourquoi, poursuit Oleg Filatov, nous en avons la responsabilité pour la construction de l'ITER. Le NIIEFA a également réalisé de grandes avancées (en coopération avec le Centre scientifique russe Kourtchatov) en ce qui concerne le "divertisseur" - autrement dit l'installation réceptionnant la chaleur et l'énergie. Pour que les parois du "divertisseur" ne soient pas détruites sous l'action des températures élevées, son revêtement doit posséder des propriétés exceptionnelles.
L'idée de réaliser une isolation thermique magnétique du plasma avait été avancée, pour la conception de base du Tokamak, par les académiciens soviétiques Igor Tamm et Andreï Sakharov au milieu du siècle dernier. Ils avaient proposé de procéder à cette isolation thermique du plasma à l'aide d'un champ magnétique dans une chambre toroïdale (en forme de couronne). Par la suite, le Centre scientifique Kourtchatov et le NIIEFA, conjointement avec l'entreprise pétersbourgeoise de constructions mécaniques énergétiques Elektrosila, avaient conçu et fabriqué toute une série de Tokamaks expérimentaux. Parmi eux figuraient les Tokamaks T-3, T-4, T-10 et T-15. Des installations ont également été livrées à cette époque à l'étranger.
"C'est la raison pour laquelle notre pays avait été l'un des premiers à proposer à la communauté internationale de construire un Tokamak expérimental, à Sosnovy Bor, une ville d'énergéticiens située sur les bords du golfe de Finlande, à proximité de la centrale nucléaire Leningradskaïa", rappelle Oleg Filatov. Mais le manque de moyens financiers avait fait que cette proposition était restée sans lendemain. Aujourd'hui, le chantier international de l'ITER est bel et bien engagé, sur la base des idées développées pour le Tokamak.
(*) Le réacteur thermonucléaire ITER utilisera une énergie provenant de la fusion de noyaux d'isotopes de l'hydrogène - le deutérium et le tritium -, qui brûlent sans laisser de déchets radioactifs. La réaction a lieu dans un plasma porté à une très haute température - jusqu'à 150 millions de degrés. Ce faisant, on obtient, pour une unité de poids de combustible thermonucléaire, environ 10 millions de fois plus d'énergie que lors de la combustion d'un combustible organique, et environ 100 fois plus que lors de la fission de noyaux d'uranium. La puissance prévue de l'ITER est de 500 MW. Les différentes pièces des aimants pèsent chacune entre 200 et 450 tonnes. 33 000 mètres cubes d'eau seront nécessaires quotidiennement pour refroidir l'ITER.

Trois superordinateurs mis en réseau dans l'Oural
Trois supercalculateurs mis à la disposition des chercheurs de l'Oural vont être prochainement regroupés au sein d'un même réseau (grid system), rapporte le site inauka.ru.
Ces trois supercalculateurs se trouvent à l'Institut de mathématique et de mécanique (IMM) de la section de l'Oural de l'Académie des sciences russe, à Ekaterinbourg, au Centre nucléaire fédéral de Snejinsk, et à l'Université d'Etat de l'Oural du Sud, à Tcheliabinsk. Tous ces ordinateurs vont être reliés selon un "grid-system", autrement dit mis en réseau au sein d'une même "grille".
Le directeur de l'IMM, Vitali Berdychev, a assuré que la puissance des machines exploitées par les chercheurs allait augmenter sensiblement. Dès février, la puissance du superordinateur situé à Ekaterinbourg verra sa puissance passer de 3 à 20 teraflops. En Occident, a-t-il toutefois relevé, l'industrie est une grande consommatrice de calculs mathématiques de niveau élevé. En Russie, a-t-il regretté, la part de l'industrie dans la consommation de ces produits ne dépasse pas pour l'instant les 10%.
L'été dernier, le ministère russe des Télécommunications avait annoncé que ses spécialistes travaillaient à la création en Russie de centres de supercalculateurs et de systèmes en réseau performants. Le patron de cette administration, Igor Chtchegolev, avait proposé de créer des normes techniques unifiées de télécommunications pour les échanges entre machines, autrement dit d'élaborer les principes de la création d'un "grid-system". La Russie compte actuellement 17 supercalculateurs.

La Russie favorisée par le réchauffement climatique ?
L'Académie des sciences russe (ASR) vient de décerner un prix à un chercheur russe qui considère que le réchauffement climatique global sera plus positif que négatif pour la Russie, rapporte le site nkj.ru.
Le prix Varga (*), décerné par le présidium de l'ASR, a été attribué au professeur Boris Porfiriev pour son ouvrage intitulé "L'Economie des changements climatiques". Cette monographie fournit une analyse et une évaluation de l'influence des changements climatiques sur le développement et la modernisation de la structure économique du pays. "Il s'agit du premier travail fondamental de cette nature réalisé en Russie. Il jette les bases de la formation d'une nouvelle orientation scientifique de la recherche fondamentale et appliquée en Russie", note Lioudmila Anossova, chef du département des sciences sociales de l'ASR.
Cet ouvrage constitue, selon cette chercheuse, une synthèse des résultats de nombreuses années de travail consacrées à l'étude des risques et catastrophes naturels, ainsi que des risques et catastrophes liés aux activités humaines. Il a notamment comme qualité de dresser un tableau systémique du problème: les changements climatiques y sont considérés d'une manière plus large, non seulement du point de vue de l'élaboration des mesures visant à diminuer les rejets de gaz à effet de serre, mais aussi du point de vue de la réduction des risques et de l'adaptation de l'économie et de la société à ces changements.
Boris Porfiriev, qui est responsable du Centre d'analyse des risques et crises de l'Institut de l'économie de l'ASR, s'est rendu célèbre par cette phrase: "le réchauffement global apportera à notre pays plus de bien que de mal".
Pour ce chercheur, la dynamique du réchauffement du climat en Russie est supérieure aux indices observés en moyenne dans le monde: au cours de la période 1900-2000, la température de l'air y a augmenté de 1,2 degré contre 0,6 degré sur l'ensemble de notre planète, et de 2000 à 2015, cette progression y sera, selon des calculs, de 0,6 degré contre 0,4 degré dans le monde. Et alors, "en dépit des conséquences inégales du réchauffement global pour notre pays, celui-ci nous apportera plus de bonnes choses que de mauvaises", estime Boris Porfiriev. "Selon le Rosguidromet (Service hydrométéorologique russe), les changements climatiques auront, pour le complexe énergie-combustible du pays et le système de gestion de l’infrastructure municipale, des effets positifs avec, par exemple, une diminution de la période de chauffage et une économie substantielle de ressources énergétiques et de combustible", ajoute le chercheur.
Les effets négatifs seront, selon Boris Porfiriev, "la diminution du potentiel énergétique des vents, l'augmentation de la charge des conduites d'eau, la détérioration des conditions de la préservation des bâtiments et constructions en raison du réchauffement et des déformations". Faisant preuve d'une grande sérénité, cet expert considère que les risques des changements climatiques doivent être pris en compte et étudiés en même temps que les autres risques pour un développement stable de l'économie et de la société.
Ainsi, de 1950 à 1999, les dommages directement occasionnés sur notre planète par les catastrophes naturelles ont progressé de plus de 15 fois. Selon les prévisions, cette tendance se poursuivra dans un avenir prévisible: en 2050, comparativement au début des années 2000, le préjudice imputable aux catastrophes naturelles pourrait être multiplié par 9.
En Russie, ce phénomène est nettement discernable: selon certaines données, alors que le nombre des catastrophes naturelles et le nombre de morts diminue, le nombre des personnes touchées est en augmentation. Les pertes matérielles s'accroissent elles aussi: le préjudice économique provoqué par les calamités naturelles représente environ 70% des pertes matérielles totales dues à des situations extraordinaires imputables à la nature ou à l'homme. Certains experts évaluent leur importance annuelle moyenne entre 3 et 7% du PIB. A cet égard, l'ouvrage de Boris Porfiriev est jugé comme "un travail de pionnier dans une direction nouvelle et importante de l'étude de l'économie mondiale".
(*) Evgueni Varga fut un éminent économiste soviétique, lauréat du Prix Lénine, spécialiste de l'étude des grandes tendances de l'économie capitaliste mondiale, des théories et de l'histoire des crises économiques, de la théorie de l'argent et de la conjoncture économique mondiale.

source : Ria Novosti