CEA (Saclay) : une équipe révolutionne l’IRM

Grâce à la supraconductivité, les Dr Myriam Pannetier-Lecœur et Claude Fermon (CEA) ont réussi à mettre au point des minicapteurs magnétiques ultrasensibles mesurant un niveau d’activité magnétique du corps jusqu’alors insaisissable par l’IRM actuelle. Un bond pour la médecine et ce, pour un coût dix fois moindre.

Le bâtiment "Recherche fondamentale" du Commissariat à l'énergie atomique (CEA), sur le campus de Saclay, abrite plusieurs laboratoires de pointe dont le Service de physique de l'état condensé (Spec) auquel appartiennent les Dr Myriam Pannetier-Lecœur et Claude Fermon.

Au rez-de-chaussée du bâtiment « Recherche fondamentale » du Commissariat à l’énergie atomique (CEA) sur le campus de Saclay, le Service de physique de l’état condensé (Spec) * abrite plusieurs laboratoires de pointe. Comme ses voisins, celui du Dr Fermon ne compte que quelques personnes. Pourtant, ici, vient d’être mis au point de quoi révolutionner les indications médicales fournies par l’imagerie à résonance magnétique (IRM) conventionnelle qui demande des champs magnétiques très forts et qui repose sur un imposant équipement et qui coûte cher : 1 million d’euros par Tesla (Le Tesla est l’unité de champ magnétique, le champ magnétique terrestre est de 60µT).Grâce à une approche radicalement inverse à cette dernière et à l’utilisation de la supraconductivité à haute température, l’équipe du Dr Fermon a réussi à fabriquer des minicapteurs très sensibles capables de mesurer des signaux d’IRM dans un champ très faible, de l’ordre de quelques milliTeslas. Une technologie qui rend aussi possible de mesurer l’activité électrique du cœur et bientôt celle du cerveau. De quoi faire faire un bond spectaculaire au diagnostic médical en détectant des pathologies nouvelles.

Dr Claude Fermon

« De plus comme ce matériel pourra être transportable, on pourra, par exemple, ausculter les prématurés facilement, détecter très rapidement les hémorragies des AVC (accident vasculaire cérébrale) en se rendant sur le lieu de leur accident ou encore détecter les arythmies, signes d’infarctus », détaille Claude Fermon. Pour l’heure, les premiers magnétocardiographes et IRM à très bas champ vont entrer en test dans des centres hospitaliers et à Neurospin (Saclay) et des accords industriels ont été conclus (dont l’un, non secret, avec le suédois Elekta) pour une commercialisation qui devraient commencer en 2013. Un troisième équipement, capable d’imager l’ensemble du corps humain, doit également voir le jour dans le même temps. Cet IRM à très bas champ coûtera environ dix fois moins cher que l’IRM normal et acceptera les personnes ayant des implants métalliques. « Nous espérons le vendre entre 100 et 150 000 euros », dévoile l’auteur de cette première mondiale qui déjà a un nouveau projet en route : la fabrication d’une machine hybride mariant l’IRM à très bas champ et la magnéto-encephalographie pour obtenir une visualisation anatomique et fonctionnelle simultanée du cerveau.

Saclay en pôle position pour la supraconductivité

Cette application révolutionnaire de l’IRM bas champ n’apparaît pas au cœur du campus de Saclay par hasard. De nombreux laboratoires publics (CEA, CNRS, Université Paris-Sud, Polytechnique, Supélec), en interactions entre eux, ont fait depuis de nombreuses années de la supraconductivité l’objet de recherches fondamentales ou la base de réalisations extraordinaires avec des compétences parfois uniques en Europe ou au monde. Il en est ainsi des électroaimants géants utilisés dans l’anneau d’accélération de particules du CERN à Genève, ou encore de la fabrication des 86 éléments de l’accélérateur linéaire XFEL, un projet européen développé sur 3 ans pour 1 milliard d’euros. Deux marchés confiés à l’Institut de recherche sur les lois fondamentales de l’univers (Irfu) du CEA.

Claire Antoine, phycisienne au Service des accélérateurs, de la cryogénie et du magnétisme (SACM) du CEA-IRFU et de la plateforme Supratech (CEA-CNRS).

« La supraconductivité offrent la possibilité de réaliser des bobines très compactes qui donnent des champs magnétiques très élevés dans des câbles de faibles sections. Avec des budgets plutôt sous dimensionnés, nous avons de quoi faire un seul et unique prototype, contrairement à ce qui se passe dans le spatial ou l’aéronautique,  et nous arrivons à faire des choses qui marchent du premier coup ! », commente Claire Antoine, physicienne du service des accélérateurs, de cryogénie et de magnétisme (SACM) de l’Irfu et spécialiste des cavités accélératrices supraconductrices au sein de la plateforme Supratech (CEA/CNRS) qui les conçoit et les élabore grâce à l’une des plus grandes salles blanches européennes*****. Comme de nombreux scientifiques à travers le monde mais aussi en France (50 laboratoires), le campus de Saclay est  » accro » à la supraconductivité pour deux grandes raisons. D’une part parce qu’elle offre des possibilités quasi infinies au-delà des exemples que nous venons de voir : du train sans contact avec le sol à l’électronique des nanocircuits** en passant par le mythique ordinateur quantique*** ou encore les télécoms, l’informatique, la géophysique et l’archéologie. Mais aussi, parce que le phénomène n’est pas expliqué depuis 25 ans pour le second de ses états : celui de la supraconductivité à haute température critique. Un défi pour la recherche fondamentale!

Un phénomène inexpliqué

Julien Bobroff mène une recherche fondamentale sur la compréhension de la supraconductivité au sein du Laboratoire de physique des solides, basé dans le Bâtiment 510 (Université Paris-Sud/CNRS).

« En fait, il y a deux supraconductivité, explique Julien Bobroff du Laboratoire des physiques des solides, unité mixte Université Paris-Sud/CNRS. La première, qui remonte aujourd’hui à 100 ans et qui a été expliqué dans les années 60, fonctionne avec certains métaux à des températures situées entre -272° et -240° grâce à un refroidissement à l’hélium liquide. A ce niveau de froid, les électrons qui normalement se repoussent, s’appareillent par deux via les vibrations des atomes et forment tous ensemble une vague cohérente et en mouvement qui laisse passer le courant électrique sans aucune résistance tout en expulsant tout le champ magnétique qui l’entoure. Ce qui, dans le cas du train sans contact, explique le phénomène de lévitation. C’est avec elle aussi que l’on réalise les superaimants de l’Irfu, etc. La seconde supraconductivité, observée dans les années 80, fonctionne à hautes températures critiques (haut-TC). Soit pour la plus haute, -138° avec les cuprates à base de mercure. Ce qui, pratiquement et économiquement, rend la supraconductivité beaucoup plus abordable. » Adieu la cryogénie! Les capteurs du Dr Fermon fonctionnent avec une simple pompe refroidissante. Les principales applications de cette nouvelle supraconductivité sont présentes sur le campus, décidement en pôle position, avec les capteurs magnétiques du Dr Fermon et les nanocircuits électriques du LPS**. Mais à ce jour, malgré des milliers contributions, personne n’a trouvé comment se produit l’appareillage des électrons à ce niveau de température. Le fait est que ça marche! Mais la compréhension totale du phénomène ouvrirait sans aucun doute de nouvelles voies dont on ne peut soupçonner les retombées. Le campus de Saclay est un vivier d’équipes à la pointe des recherches sur les mécanismes de la supraconductivité à haute dite à haute température critique : citons à titre d’exemples les travaux menés par  Philippe Bourges et Yvan Sidis du laboratoire Léon Brillouin (LLB)**** sur l’interconnexion entre propriétés magnétiques et supraconductrices et par Dorothée Colson, Florence Albenque et collaborateurs du Groupe Oxydes Conducteurs (IRAMIS/SPEC)*, sur l’élaboration et la caractérisation de céramiques et monocristaux et l’étude des propriétés physiques (magnétisme et transport) de ces mystérieux supraconducteurs comme les derniers nés, en 2008, les pnictures de fer.

* Spec (Service de physique de l’état condensé) : unité de recherche associée CEA/Iramis (Institut Rayonnement Matière)/CNRS
** Laboratoire des physiques des solides (LPS) avec Richard Deblok
*** Laboratoire Quantronique de Denis Vion
**** Unité mixte du CEA/CNRS et du réacteur Orphée (CEA)
***** Ces cavités, qui sont des résonateurs permettant de stocker et d’amplifier le champ électrique destiné à accélérer un faisceau de particules chargées dans un accélérateur, ne supportent pas la poussière.

À propos de admin

Peintre, journaliste
Cette entrée a été publiée dans Sciences. Vous pouvez la mettre en favoris avec ce permalien.

Laisser un commentaire