2024 au PSI: rétrospective

2024 a commencé avec une perte pour la recherche climatique: dans le cadre de l’initiative Ice Memory, des scientifiques du PSI ont analysé des carottes de glace forées à deux reprises, il y a six ans et il y a quatre ans, dans le glacier de Corbassière, au Grand Combin, en Valais. Leur analyse comparative de ces deux ensembles de données est parue dans la revue Nature Geoscience. Elle montre que le réchauffement climatique a rendu ce glacier inutilisable comme archive climatique. Il ne permet plus d’obtenir des informations fiables sur le climat et la pollution atmosphérique du passé. 

En février, des scientifiques du PSI et de l’entreprise de transfert de technologie ANAXAM ont publié une solution à un problème ancien: dans de rares cas, il arrive que les aiguilles de seringues préremplies se bouchent. Une combinaison de procédés d’imagerie à la Source de Lumière Suisse SLS et à la Source de Neutrons de Spallation Suisse SINQ a permis aux scientifiques d’identifier les causes possibles: des variations trop fortes de pression et de température poussent le liquide dans l’aiguille, où des bulles d’air peuvent également se former. Si le liquide s’assèche, il reste alors des bouchons ou des dépôts à l’intérieur de l’aiguille. 

Dans le cadre d’une collaboration stratégique, le PSI et l’entreprise finlandaise PiBond, l’un des principaux fabricants de matériaux avancés pour l’industrie des semi-conducteurs, se sont donné pour objectif de faire avancer le développement de matériaux lithographiques de nouvelle génération et de futures innovations dans le domaine des semi-conducteurs. La lithographie est considérée comme la fabrication ultraprécise par excellence, en particulier sous sa forme la plus avancée: la lithographie EUV. Cette technologie contribue de manière décisive à la fabrication de puces semi-conductrices: plus rapides et plus efficaces sur le plan énergétique, ces puces permettent également le développement rapide de l’intelligence artificielle.

Un partenariat d’un genre particulier a fait parler de lui au mois d’avril: conjointement avec le Montreux Jazz Digital Project de l’EPFL, des scientifiques du PSI veulent numériser sans les détruire des bandes sonores magnétiques historiques de grande valeur qui ne peuvent plus être jouées en raison de leur dégradation physique et chimique. Pour ce faire, ils se servent du rayonnement synchrotron. Cette méthode utilise la lumière de type rayons X de la Source de Lumière Suisse SLS. Elle doit par exemple permettre de restaurer l’enregistrement d’un concert de B.B. King au Montreux Jazz Festival réalisé dans les années 1980 et de le sauvegarder pour la postérité. 

Une bionanomachine pour la chimie verte: le mois de mai a été placé sous le signe de la durabilité. Des scientifiques du PSI ont caractérisé précisément, et pour la première fois, l’isomérase d’oxyde de styrène, une enzyme qui permet de produire des produits chimiques de valeur et des précurseurs de médicaments, tout en ménageant l’environnement. Potentiellement, cette enzyme peut être modifiée pour produire toute une série de nouvelles substances. Elle est par ailleurs très stable et donc utilisable à grande échelle. Elle pourrait ainsi devenir un nouvel instrument essentiel pour l’économie circulaire et la chimie verte.

Les progrès dans la recherche médicale et l’innovation profitent d’une étroite collaboration entre médecins, d’un côté, et scientifiques, de l’autre. Pour l’encourager, le Kantonsspital Aarau AG, le Kantonsspital Baden AG, la Hirslanden Klinik Aarau AG, l’ETH Zurich, l’Empa et le PSI ont fondé ensemble l’«Association pour la recherche médicale et l’innovation dans le canton d’Argovie» au mois de juin. A l’avenir, les médecins qui travaillent avant tout en clinique dans les hôpitaux argoviens pourront déposer une demande de temps de recherche par le biais de cette association. Dans ce cadre de recherche, ils travailleront à des projets communs avec les scientifiques de l’ETH Zurich, de l’Empa ou du PSI. 

Il y a cancer et cancer. Certaines tumeurs évoluent très lentement ou stagnent et ne passent pratiquement jamais d’un stade préliminaire plutôt bénin à une forme potentiellement mortelle. Chez les femmes, c’est par exemple le carcinome canalaire in situ, une forme précoce de cancer du sein dans les canaux lactifères, abrégée DCIS pour ductal carcinoma in situ. Mais à ce jour, il est impossible de déterminer de façon fiable quelle tumeur reste inoffensive. Des scientifiques du PSI et du Massachusetts Institute of Technology MIT ont développé une technique d’analyse des images pour évaluer de manière fiable le stade de la maladie grâce à l’intelligence artificielle. D’autres études doivent maintenant démontrer la fiabilité et la sécurité de cette approche.

En collaboration avec l’EPFL, l’ETH Zurich et l’University of Southern California, des scientifiques ont utilisé au PSI des rayons X pour scruter l’intérieur d’une puce informatique avec une précision inégalée à ce jour. Leurs prises de vue marquent un nouveau record du monde avec une résolution de 4 nanomètres. Les images tridimensionnelles à haute résolution qui peuvent être produites grâce à ce procédé permettent de faire des progrès aussi bien dans les technologies de l’information que dans les sciences de la vie. Les scientifiques ont rapporté leurs résultats dans le numéro d’août de la revue spécialisée Nature.

Chaque jour, notre corps est un peu différent. Des scientifiques du PSI ont développé un flux de travail permettant d’intégrer ces changements constants dans le traitement des malades du cancer et d’adapter quotidiennement la radiothérapie à la localisation de la tumeur et aux conditions qui règnent dans l’organisme. Ce nouveau flux de travail a été incorporé avec succès dans le quotidien clinique d’une protonthérapie et présenté en septembre dans la revue spécialisée Physics in Medicine and Biology: une étape importante dans l’individualisation du traitement.

Cela fait longtemps que les scientifiques qui font de la recherche en biologie et en médecine rêvent de contrôler les activités des cellules sans devoir utiliser des produits chimiques, par exemple. En effet, avec un système aussi complexe qu’un organisme entier, leur emploi finit souvent par entraîner des effets indésirables. Des scientifiques du PSI ont réussi à élucider la structure de certains photorécepteurs. Grâce à eux, il serait possible d’utiliser la lumière pour initier ou stopper certaines activités cellulaires. Cette propriété pourrait faire d’eux un important instrument dans le domaine de la recherche biologique et des applications médicales. Ils ont présenté leurs résultats en octobre dans la revue spécialisée Nature Communications.

L’Agence spatiale européenne (ESA) renforce sa collaboration avec les acteurs de l’innovation en Suisse. L’ESA et l’Institut Paul Scherrer ont signé fin octobre un contrat à cet effet, qui marque le lancement de l’European Space Deep-Tech Innovation Centre ESDI (centre européen d’innovation dans la deep tech spatiale). L’ESDI a son siège au Switzerland Innovation Park Innovaare, qui se trouve à proximité immédiate du PSI. Le contrat définit une première plateforme de l’ESDI: le Phi-Lab, rattaché au PSI, qui crée des instruments pour encourager l’innovation. «Avec l’ESDI, nous amenons l’ESA en Suisse», explique Johann Richard, directeur de l’ESDI. 

Comment faire pour décarboniser le trafic routier? L’un des sujets clés de la transition énergétique a retenu l’attention au mois de décembre. Des scientifiques du PSI ont présenté un concept économiquement compétitif qui permet de réduire les émissions de CO₂ dans le trafic. Leur approche combine les énergies renouvelables, l’hydrogène et les installations de biogaz. Il vise à rendre la mobilité respectueuse du climat, même pendant les mois d’hiver. Un facteur est décisif: l’utilisation du courant solaire excédentaire, qui est utilisé pour produire du méthane et du méthanol. Ces combustibles durables rendent la mobilité compétitive et peu émettrice de CO₂.