Projets ANR-RGC Hong Kong : le cru 2017

Hong Kong

Brève
Hong Kong | Biologie : médecine, santé, pharmacie, biotechnologie | Sciences de l’ingénieur : aéronautique, mécanique, électronique, génie civil | Science de la matière : matériaux, physique, chimie, optique
21 décembre 2017

Depuis l’accord signé en 2012, l’Agence Nationale de la Recherche française (ANR) et le Research Grants Council hongkongais (RGC) ont financé 3 projets par an. Cette année n’échappe pas à la règle avec 3 financements dans les domaines de la biologie médicale et de l’optoélectronique.

PACIfIC : Prévalence, caractéristiques et génétique d’Escherichia coli adhérent invasif dans la maladie de Crohn

Prevalence, characteristic and genetics of adherent-invasive Escherichia coli in Crohn’s Disease patients : comparative study between France and Hong Kong

On estime que plus de 2,5 millions de personnes souffrent de Maladies Inflammatoires Chroniques Intestinales (MICI) dans le monde. Il a été remarqué que l’incidence des MICI a beaucoup augmenté (en particulier la maladie de Crohn) en raison de "l’occidentalisation" du mode de vie de certaines catégories de population. Hong Kong figure parmi les trois premiers pays d’Asie avec l’incidence la plus élevée de cette maladie, dont le facteur a été multiplié par 30 au cours des deux dernières décennies. Le nombre de cas diagnostiqués varie entre les zones rurales et urbaines en Chine, avec une incidence notablement plus élevée dans les zones urbaines, influencé par les facteurs environnementaux et l’alimentation.

L’inflammation intestinale de la maladie de Crohn résulte d’une réponse immunitaire inadaptée au microbiote intestinal chez des individus génétiquement prédisposés. L’Escherichia coli (également appelée colibacille), est une bactérie naturellement présente et compose environ 80% de la flore intestinale chez les mammifères. Cependant, certaines souches de cette bactérie peuvent être pathogènes. Ce projet consiste à évaluer la prévalence, les caractéristiques et les propriétés génétiques de la bactérie Escherichia coli adhérent invasif (ECAI). D’après les premiers résultats obtenus en Chine, plusieurs groupes ont montré une prévalence plus élevée d’Escherichia coli adhérent invasif (ECAI) chez les patients atteints, et ont confirmé leur potentiel pro-inflammatoire. Des études réalisées en France et à Hong Kong pourront confirmer ces résultats dans le cadre ce projet ANR-RGC et définir des méthodes thérapeutiques adaptées pour les patients.

Ce projet est porté par M. Anthony BUISSON (Directeur de l’unité Maladie Inflammatoire de l’Intestin, Université de Clermont Ferrand), et par Mme Siew-Chien NG (Professeur au Département de Médecine de Chinese University of Hong Kong, CUHK).

Maladie de Crohn (© Image)

SynTrack : Libération des neurotransmetteurs et des récepteurs pendant la transmission synaptique : visualisation en temps réel

Neurotransmitter release and receptor diffusion dynamics during inhibitory synaptic transmission

La transmission de l’information au sein du système nerveux repose sur l’émission de signaux électrique par l’intermédiaire de neurotransmetteurs sur toute la longueur de l’axone (fibre nerveuse), et le transfert à d’autres cellules par l’intermédiaire de synapse. Les neurotransmetteurs sont des signaux chimiques utilisés comme support de la communication neuronale. Les synapses représentent une zone de jonction spécialisée, située à l’endroit où la terminaison d’un axone entre en contact avec un autre neurone. Les synapses comportent deux éléments distincts : l’élément présynaptique (où les neurotransmetteurs sont libérés) et l’élément postsynaptique, dénommés ainsi pour définir le sens de transmission de l’information nerveuse. Le transfert d’information nécessite l’alignement précis des sites de libération dans les terminaisons présynaptiques et la localisation des récepteurs au niveau des différentiations postsynaptiques. L’exocytose a lieu quand des vésicules de transport fusionnent avec la membrane plasmique et que leur contenu sort dans le milieu extracellulaire.

L’objectif de ce projet est de comprendre la relation entre la libération des neurotransmetteurs et la dynamique des récepteurs correspondants lors de la transmission synaptique. Pour visualiser ce phénomène, les chercheurs utiliseront la microscopie à super-résolution (résolution à échelle nanométrique) en temps réel. Les recherches consisteront à observer simultanément l’exocytose des vésicules présynaptiques, ainsi que la diffusion et la stabilisation des récepteurs qui font face dans des neurones vivants. L’idée est de développer des outils de microscopie moléculaire pour accéder simultanément à la libération des neurotransmetteurs et au comportement de diffusion des récepteurs. Les chercheurs pourront alors étudier comment l’activité neuronale contrôle l’exocytose et ses conséquences sur la dynamique de diffusion et la stabilité des récepteurs. Ces recherches fourniront un nouveau cadre pour la pharmacologie aux synapses ainsi que pour la physiopathologie moléculaire des troubles neurologiques provoqués par le déséquilibre excitation-inhibition.

Ce projet est porté par M. Antoine TRILLER (Directeur de l’Institut Biologie de l’Ecole Normal Supérieure de Paris), et par Hyo Keun PARK (Professeur au département de Physique et de la division Sciences de la Vie à Hong Kong University of Science and Technology, HKUST).

Synapse entre deux neurones (© Image)

MILAGaN : Laser à microdisques GaN pompés électriquement pour l’éclairage à l’état solide

Electrically pumped GaN-based microdisk laser

L’ambition du projet MILAGaN est de développer des lasers microdisques pompés électriquement à base de matériaux nitrures (Al,Ga,In)-N couvrant la gamme UV-visible. Plusieurs applications peuvent être envisagées : la purification/désinfection de l’eau et de l’air, la détection d’espèces chimiques et la fabrication de sources solides toujours plus efficaces pour l’éclairage. MILAGaN portera son attention sur l’éclairage, car c’est probablement un des enjeux les plus importants de ce siècle.

L’utilisation pour l’éclairage de la technologie à semiconducteurs (solid-state lighting) augmente rapidement en raison de son efficacité énergétique et lumineuse. La seule limitation freinant son adoption massive est le prix des diodes électroluminescentes (LED). Une solution consiste à réduire le nombre de LED dans la lampe et à les piloter à fort courant. Malheureusement, les LED à base de GaN ont une efficacité qui chute à fort courant, et perdent de ce fait une partie de leur intérêt. Cet effet est lié au processus d’émission spontanée et peut être largement supprimé en utilisant des sources d’émission stimulée, c’est-à-dire des lasers.

Parmi les différentes géométries de laser, les microdisques conviennent parfaitement à cette application. L’idée du projet est de développer des lasers microdisques injectés électriquement émettant dans l’UV/bleu pour pomper des phosphores afin d’émettre une lumière blanche. La fabrication de réseaux de microdisques pilotés en parallèle permettra d’obtenir une puissance optique élevée. Les premiers prototypes permettront d’évaluer les difficultés liées à cette nouvelle technologie, tels que le coût des dispositifs, la gestion de la thermique, les pertes, la durée de vie et la robustesse. Le pompage optique a déjà été démontré dans ces microdisques, des facteurs de qualité élevés ont été mesurés et l’effet laser a été observé. La difficulté du projet consiste donc à reproduire ces caractéristiques mais cette fois en pompage électrique, ce qui est complètement nouveau. Il n’est cependant pas question de démontrer que la technologie microdisques va concurrencer la technologie LED existante qui a connu deux décennies d’optimisation, mais avant tout d’évaluer le potentiel des lasers microdisques pour l’éclairage à l’état solide et d’identifier les limites de cette technologie innovante.

Ce projet est porté par M. Fabrice SEMOND (Directeur de Recherche CNRS au Centre de Recherche sur l’Hétéro-Epitaxie et ses Applications, CRHEA), et par M. Hoi Wai CHOI (Professeur au département électronique de Hong Kong University, HKU).

(1) Microdisque à laser sous pompage optique ; (2) Développement de contacts électriques pour les lasers microdisques pompés électriquement ; (3) Développement de sources de lumière blanche basées sur des lasers microdisques (© F. SEMOND)

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Source :
http://www.ugc.edu.hk/eng/rgc/funded_research/funding_results/anr1718.html

Rédactrice : Justine ONG, Chargée de mission scientifique – Hong Kong
Avec l’aide de Mme Siew-Chien NG (siewchienng chez cuhk.edu.hk) ; M. Antoine TRILLER (triller chez biologie.ens.fr) ; M. Fabrice SEMOND (fabrice.semond chez crhea.cnrs.fr)

Contact : sciences chez consulfrance-hongkong.org

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