La recherche menée au PSI est extrêmement complexe et, par bien des aspects, souvent difficile à expliquer. Nous avons confié aux scientifiques une tâche délicate: esquisser l’idée de base de leur recherche au moyen d’un simple dessin. Il en ressort des résultats qui mettent dans le mille et qui laissent pressentir, mieux que les mots, ce dont il s’agit.
Médicaments radiopharmaceutiques
Cristina Müller est chercheuse au Centre des sciences radiopharmaceutiques. Les médicaments radiopharmaceutiques sur lesquels elle travaille sont des substances radioactives que l’on injecte dans le circuit sanguin pour combattre les cellules cancéreuses. Ces molécules sont bâties avec une partie appelée «ligand», qui s’arrime à la surface de la tumeur comme une clé dans une serrure, et une autre partie porteuse du médicament, un atome radioactif qui émet des électrons lors de sa désintégration radioactive. Une fois dans la cellule cancéreuse, ces électrons forment des radicaux agressifs, soit des substances très réactives qui en attaquent le matériel génétique et la détruisent. L’objectif de Cristina Müller serait de développer des médicaments radiopharmaceutiques qui éliminent les cellules cancéreuses de manière encore plus précise et empêchent ainsi la formation de métastases.
Des microrobots intelligents
Laura Heyderman, responsable du groupe de recherche systèmes mésoscopiques et professeure à l’ETH Zurich, développe des micromachines comme cet oiseau robot («robotic bird»), esquissé au centre de son dessin. Ces minimachines sont capables d’exécuter différentes actions. On programme d’abord des nanoaimants («tiny magnets») placés dans les composants du microrobot, dont on contrôle ensuite les différents mouvements en appliquant des champs magnétiques («magnetic fields»). De telles machines mesurent que quelques dizaines de micromètres. A l’avenir, elles pourraient, par exemple, être utilisées en médecine pour exécuter de petites opérations dans le corps humain.
Carculator
Il y a près de quatre ans, Christian Bauer affirmait que «dès aujourd’hui, la voiture électrique est le bon choix». Ce scientifique travaille au Laboratoire d’analyse des systèmes énergétiques du PSI. Spécialisé dans les analyses du cycle de vie et de la durabilité, il a développé, avec une équipe, l’outil Web Carculator. Celui-ci détermine le bilan écologique de véhicules dotés de différents types de propulsions et le présente sous forme de graphiques comparateurs. Ce faisant, il prend en compte l’ensemble du cycle de vie du véhicule, y compris sa production et les émissions polluantes lors de sa conduite.
Le rayon du proton
Quel est le rayon du proton (Rp )? Cette question a déterminé une grande partie de la carrière scientifique d’Aldo Antognini, chercheur au Laboratoire de physique des particules. Ses premières expériences remontent aux années 2000. Elles ne pouvaient être conduites, sous cette forme, qu’au PSI. Son équipe a en effet besoin de muons suffisamment lents, disponibles seulement au PSI en telle quantité. L’idée sous-jacente est la suivante: remplacer l’électron (e) qui gravite autour d’un proton (p) par un muon (μ). Les muons négatifs sont des particules élémentaires comme les électrons, mais ils sont deux cents fois plus lourds. De ce fait, le muon gravite à moindre distance autour du proton et le proton agit plus fortement sur le muon. C’est ainsi que le rayon du proton a pu être mesuré avec une précision inégalée. Résultat: nos modèles de la structure atomique, les interactions fondamentales entre particules élémentaires et la structure du proton se retrouvent au banc d’essai et doivent être spécifiés.
Modification de structure
Valérie Panneels, scientifique au Laboratoire de recherche biomoléculaire du PSI, examine ce qui se passe lorsque la lumière atteint nos yeux. Ces processus figurent parmi les plus rapides de la nature: il s’agit de modifications qui se produisent en une fraction de seconde, un milliardième de millionième de seconde. Seules les grandes installations de recherche, comme le laser à rayons X à électrons libres SwissFEL au PSI, permettent de les étudier. Au centre de ses travaux se trouvent une protéine photoréceptrice, la rhodopsine, et son composant, le rétinal, une molécule qui change de forme lorsqu’elle est exposée à la lumière. Les processus chimiques que déclenche la modification de la structure du rétinal doivent être examinés dans leurs moindres détails et, si possible, enregistrés au SwissFEL dans une sorte de film à très haute résolution. L’objectif des scientifiques est de comprendre parfaitement comment fonctionnent ces protéines photosensibles.
Texte: Institut Paul Scherrer PSI/Christian Heid
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