Superordinateur/ nanoparticules/ biologie
Superordinateurs: l'eau remplace l'air
Un système de refroidissement utilisant l'eau sera mis en oeuvre sur le nouveau superordinateur que préparent les chercheurs russes et biélorusses, rapporte le site nkj.ru.
Des ingénieurs russes et biélorusses travaillent à la création d'un superordinateur de la quatrième génération de la famille des SKIF. Cette machine aura une puissance de calcul de 0,5 à 5 petaflops. Autrement dit, elle sera capable de réaliser 5x10 puissances 15 opérations à la seconde. Soit de 10 à 100 fois plus que le dernier superordinateur de troisième génération, mis en service en 2008 à l'Université d'Etat de Moscou (MGOu).
A la base de ce supercalculateur se trouvent des cartes. Sur chacune d'entre elles doivent prendre place deux processeurs multicoeurs Intel Xeon, 6 à 12 GB de mémoire, ainsi qu'un module assurant la communication avec les autres cartes. Celles-ci doivent être associées très étroitement. Leur nombre et leur densité sont tels qu'en fonctionnement normal, les installations "chaufferont" énormément. Difficile, désormais, de recourir au traditionnel refroidissement par air assuré par des ventilateurs.
Les ingénieurs ont dû se rabattre sur une solution déjà utilisée, mais à une échelle moindre, en informatique: le refroidissement par circulation d'eau. Toute une "tuyauterie" assurant la circulation d'un fluide réfrigérant sera installée à l'intérieur des machines composant le superordinateur. Elle maintiendra leur température interne dans des limites acceptables. Cerise sur le gâteau: la consommation d'énergie nécessaire pour le refroidissement devrait être ainsi réduite de moitié. En effet, pour évacuer la chaleur produite par 1 watt de puissance, il faut dépenser 0,7 watt si le refroidissement se fait par ventilateurs, et seulement 0,37 watt s'il s'effectue par circulation d'eau.
Etant mieux refroidis, les processeurs pourront donc se trouver dans des unités plus denses. Rappelons que les cartes accueillant les processeurs sont elles-mêmes fixées sur des châssis. Les châssis sont regroupés au sein d'armoires, le superordinateur étant lui-même composé d'une association d'armoires. Les châssis ne nécessitant plus d'être ouverts pour l'aération, ils seront désormais hermétiquement clos. Le pilotage des différentes parties du superordinateur se fera par écran tactile, chaque composante de la machine (châssis, armoire) pouvant être utilisée séparément, si nécessaire. Le superordinateur sera relié par des lignes très rapides aux grands centres de recherche nationaux, afin que ses ressources puissent être partagées en réseau.
La réalisation des superordinateurs de la famille des SKIF constitue l'un des projets majeurs réalisés en commun par la Russie et la Biélorussie. Initié en 2000, ce programme a déjà donné naissance à trois générations de machines, celle installée l'an dernier au MGOu étant le plus puissant supercalculateur de Russie et de toute la CEI (Communauté des Etats indépendants). D'autres installations du même type, mais d'une puissance moindre ont été livrées. Ces ordinateurs sont construits dans des centres nationaux aux frais de l'Etat. Ils sont mis gratuitement à la disposition des utilisateurs, selon les besoins réels de ces derniers, qui s'engagent, en échange, à reverser sous la forme d'un impôt une partie des bénéfices réalisés grâce à l'utilisation des superordinateurs.
Nanoparticules de silicium pour crème solaire
Les nanoparticules de silicium pourraient être à la base de crèmes solaires, et se substituer ainsi aux oxydes de titane et de zinc actuellement utilisés, estiment des chercheurs russes, rapporte le site strf.ru.
Les crèmes de protection solaire sont réalisées traditionnellement sur la base de filtres minéraux, le plus souvent des oxydes de titane ou de zinc. Depuis peu, on a commencé à ajouter à ces émulsions du silicium. Cet élément est-il capable de protéger efficacement la peau du soleil ? Des chercheurs de l'Institut moscovite de l'acier et des alliages (Laboratoire des matériaux de nanodispersions) ont étudié la capacité qu'ont les suspensions de nanoparticules de silicium à s'opposer au rayonnement ultraviolet. Ils ont comparé ces résultats avec des crèmes de protection solaire largement connues contenant des oxydes de titane et de zinc.
Le silicium est considéré depuis longtemps par les scientifiques comme un ingrédient convenant à la création de cosmétiques d'une "nouvelle génération". "Aucun organisme ne peut exister sans le silicium", affirmait déjà en son temps le célèbre académicien russe Vladimir Vernadski. Le silicium est biologiquement compatible avec la peau. Il est inoffensif au plan dermatologique et peut créer une pellicule microscopique de protection contre l'influence négative de l'ultraviolet.
Une équipe de chercheurs de l'Institut de l'acier et des alliages a étudié, sous la direction de Dmitri Kouznetsov, les spectres de protection des crèmes solaires contenant des oxydes de titane et de zinc, et de suspensions de nanopoudres de silicium dans la bande de 190 à 1.000 nanomètres. A l'aide d'un spectrophotomètre, ils ont évalué, quantitativement, leur capacité à laisser passer ou à absorber la lumière dans les bandes ultraviolet, visible et proche infrarouge.
Ces scientifiques russes ont présenté les résultats de leurs travaux lors du Forum international des nanotechnologies Rosnanotech-2008. Certes, ont-ils noté, les crèmes solaires traditionnelles reposant sur des poudres d'oxydes de titane et de zinc assument parfaitement leur rôle de filtre de l'ultraviolet. Mais ces poudres privent l'organisme de l'ultraviolet "mou", utile à celui-ci, et donnent à la peau une coloration blanche, car elles diffusent la lumière visible. Par ailleurs, ces matériaux sont des photocatalyseurs qui créent des électrons sous l'action du rayonnement ultraviolet, ce qui concourt à la formation de radicaux oxygénés actifs, qui ne sont pas sans danger pour la santé.
Les études ont montré que les nanopoudres de silicium, sous la forme de particules ayant une taille comprise entre 20 et 40 nm, constituent une alternative séduisante par rapport aux matériaux traditionnels. Selon Kouznetsov, "tous les échantillons testés absorbent totalement le rayonnement ultraviolet dur (100-280 nm) et moyen (280-315 nm). La poudre de nanosilicium laisse passer partiellement l'ultraviolet mou (315-380 nm) et elle est pratiquement transparente pour la partie visible du spectre (elle en laisse passer jusqu'à 95 % dans le domaine des 700-1.000 nm). Elle est totalement compatible sur le plan biologique, et inoffensive pour l'organisme.
"Cela est rendu possible grâce à la formation, à la surface des particules, d'une pellicule protectrice d'oxyde de silicium, totalement inoffensive (elle entre, par exemple, dans la composition des pâtes de dentifrice). Le nanosilicium peut être un bon constituant de base pour de nouvelles préparations cosmétiques - sans danger, optiquement transparentes, retenant l'ultraviolet dans la gamme indésirable et laissant passer le rayonnement nécessaire à la synthèse de la vitamine D. Ces propriétés du nanosilicium, ajoute Kouznetsov, font que celui-ci est capable de protéger des attaques de l'ultraviolet non seulement la peau de l'homme, mais également les matériaux organiques que l'on utilise couramment, tels le bois, les polymères et autres plastiques."
Des araignées au service des biochimistes
Les araignées intéressent au plus haut point les chercheurs, qui tentent d'exploiter certains composants de leur venin... pour le bien de l'homme, rapporte le site nkj.ru.
Des chercheurs de l'Institut de chimie bioorganique ont étudié le venin des araignées, scorpions, fourmis et autres serpents. Ils y ont découvert des peptides, sur la base desquels pourraient être élaborés des médicaments antidouleur extrêmement efficaces d'un nouveau type, ainsi que des préparations antimicrobiennes. C'est ce qu'a expliqué lors d'une récente réunion du bureau de l'Académie des sciences russe Evguéni Grichine, directeur adjoint de l'Institut de chimie bioorganique (ICB).
Une cinquantaine de variétés d'animaux a été étudiée. Ces investigations ont permis de découvrir plus de 150 toxines différentes (dont 136 ont été caractérisées pour la première fois). Plus de 1 500 nouveaux peptides ont été identifiés. Non seulement les composants polypeptides du venin possèdent des propriétés toxiques, mais ils interagissent également avec la membrane cellulaire, a souligné Evguéni Grichine. Ces composants dirigent ainsi de manière sélective l'activité fonctionnelle des récepteurs de la membrane ou des canaux ioniques, exerçant par là même un effet thérapeutique.
Selon la science moderne, ce sont les récepteurs des membranes et les canaux ioniques qui déterminent dans une grande mesure le fonctionnement d'une cellule vivante, jouent un rôle-clé dans la transmission des signaux intercellulaires, peuvent être la cause de diverses affections et pathologies. C'est la raison pour laquelle la régulation des propriétés des récepteurs cellulaires et des canaux ioniques grâce à un moyen d'action agissant sélectivement sur eux constitue l'un des objectifs de la biologie moderne.
Au cours des études menées à l'ICB, on a découvert une famille de polypeptides courts provenant du venin d'une araignée d'Asie centrale (Lachesana tarabaevi). Il s'agit de peptides latarcines, qui font preuve d'une grande activité antimicrobienne lorsqu'ils ont affaire à des bactéries et levures à Gram tant positif que négatif.
Le directeur adjoint de l'IBC a noté, par ailleurs, que jusqu'à 40% de la population adulte des pays développés souffrait de douleurs chroniques. Or, les préparations antidouleur traditionnelles (telles que les opioïdes, l'aspirine, les anticonvulsifs) sont inefficaces dans certains cas, par exemple en présence de diverses neuropathies.
C'est pourquoi il est extrêmement important que l'on puisse fabriquer des médicaments antidouleur fondamentalement nouveaux, qui agissent sur les mécanismes moléculaires générant la douleur (avec un minimum d'effets secondaires). Ces médicaments pourraient reposer sur les peptides, qui agissent sur les récepteurs et les canaux ioniques de la membrane cellulaire, lesquels participent aux processus de transmission des signaux d'une cellule à l'autre, autrement dit aux processus de la douleur. Les chercheurs de l'IBC sont parvenus à isoler de tels peptides à partir d'une anémone de mer et du venin d'une araignée-loup (Lycosa sp).
Dans un extrait d'anémone de mer (polype de la classe des cnidaires), les chercheurs ont identifié un composant peptide, qui annihile l'activité fonctionnelle d'un des récepteurs de la membrane cellulaire (TRPV1) qui participent au processus de formation de la sensibilité à la douleur. Les expériences conduites sur l'animal ont montré que ce peptide possédait un effet antidouleur remarquable. Une autre toxine polypeptide (Lsp-1), isolée à partir du venin de Lycosa sp, constitue un nouveau modulateur des canaux calciques du membre cellulaire. Elle pourrait être elle aussi à la base d'une préparation antidouleur efficace. -0-
