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Des innovateurs au Japon mettent au point de nouvelles technologies pour lutter contre la COVID-19

Par MOFA Japan
La Care222® d'Ushio est capable de désinfecter à 99 % des superficies jusqu'à 2,5 mètres en seulement 6,3 minutes, pour une stérilisation en continue des espaces publics
La Care222® d'Ushio est capable de désinfecter à 99 % des superficies jusqu'à 2,5 mètres en seulement 6,3 minutes, pour une stérilisation en continue des espaces publics   -   Tous droits réservés  Ushio Inc
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Alors que la pandémie de coronavirus continue, le monde cherche de nouvelles méthodes pour réduire le risque d'infection tout en permettant la poursuite des activités des structures essentielles comme les hôpitaux, les organismes gouvernementaux et les écoles. Dans tout programme sanitaire relatif aux espaces publics, les deux éléments à prendre en compte sont les particules virales en suspension et celles présentes sur les surfaces fréquemment touchées.

Les mesures traditionnelles de désinfection consistent à utiliser des désinfectants à base de chlore ou d'alcool qui sont soit pulvérisés, soit appliqués manuellement. Toutefois, cette approche demande beaucoup de main-d'œuvre pour une efficacité limitée. Elle expose également les agents de nettoyage à un plus grand risque d'infection. Des solutions sont nécessaires pour faire face à cette « nouvelle normalité » et plusieurs innovateurs japonais ont marqué des avancées en proposant de nouvelles idées.

Le calcul pour vaincre le virus

La première étape de toute recherche consiste à élaborer des modèles et les ordinateurs sont un outil précieux dans ce processus. Cependant, simuler avec précision les mouvements de milliers de gouttelettes dans l’air allait bien au-delà des capacités de la plupart des ordinateurs existants. Pour répondre à ce besoin, l'Institut japonais de recherche physique et chimique (RIKEN) a développé en partenariat avec Fujitsu le supercalculateur Fugaku, désormais le plus puissant au monde. Le hasard faisant bien les choses, il a été mis en service en 2020, juste à temps pour être utilisé dans la lutte contre la COVID-19.

© RIKEN
Le supercalculateur Fugaku, développé conjointement par RIKEN et Fujitsu, est utilisé pour modéliser la propagation du coronavirus.© RIKEN

Parmi les premières problématiques auxquelles Fugaku devait répondre se trouvaient celle de la propagation du coronavirus dans l'air. En soi, le coronavirus ne semble pas être transmissible par l'air, mais se déplacerait plutôt dans les gouttelettes en suspension, comme celles libérées lorsqu'une personne infectée tousse ou éternue. Fugaku a été capable de réaliser des simulations numériques précises montrant comment les particules liquides se déplacent dans l’air, permettant aux chercheurs d’évaluer les risques quand une personne tousse, mais aussi quand elle parle ou chante. Les simulations ont également fourni des preuves évidentes de la réelle efficacité des masques dans la diminution des risques d’exposition, surtout lorsqu’ils sont portés par des personnes infectées. Ces constatations ont énormément aidé les autorités sanitaires à définir des directives claires, efficaces et étayées par des données probantes.

Image fournie par RIKEN et l’Université technologique de Toyohashi, en collaboration avec l'Institut de Technologie de Tokyo et l’Université d'Osaka
Les simulations de Fugaku ont montré comment le virus pouvait se propager ainsi que l'efficacité des masques, ce qui aide les autorités sanitaires.Image fournie par RIKEN et l’Université technologique de Toyohashi, en collaboration avec l'Institut de Technologie de Tokyo et l’Université d'Osaka

Une autre utilisation de Fugaku a consisté à simuler les interactions entre les protéines du coronavirus et un large éventail de médicaments. En seulement 10 jours, Fugaku a pu tester plus de 2 000 médicaments et identifier plusieurs douzaines d’entre eux susceptibles d’être éventuellement utilisés comme traitements thérapeutiques. Aucun autre ordinateur ou système d’analyse développé jusqu'à présent n'a pu produire autant de résultats aussi rapidement, ce qui pourrait permettre de produire des traitements efficaces non seulement pour les personnes infectées par la COVID-19, mais aussi par de nombreuses autres pathologies.

Utiliser le rayonnement ultraviolet ciblé pour éliminer la COVID-19 sur les surfaces

Une expression courante en anglais dit que « le soleil est le meilleur désinfectant », mais cela s'est avéré être bien plus qu'une figure de style. Le rayonnement ultraviolet, la même longueur d'onde de la lumière du soleil qui provoque le bronzage ou les coups de soleil, est utilisé depuis longtemps pour stériliser le matériel médical et d'autres outils sans avoir recours à des traitements chimiques susceptibles d’être potentiellement nocifs ou de produire des agents pathogènes résistants aux produits chimiques. Elle fonctionne grâce à la haute énergie de la lumière UV, qui peut rompre les liaisons chimiques des molécules à l'intérieur des micro-organismes, ce qui empêche ces derniers de fonctionner ou de se reproduire. Cependant, ces niveaux d'énergie élevés peuvent également endommager les cellules de notre corps. C'est pourquoi les systèmes traditionnels de désinfection par UV nécessitent des containers hermétiques pour protéger la peau et les yeux, ce qui leur utilisation peu pratique pour des grandes surfaces et impossible dans des pièces occupées.

La société japonaise Ushio, Inc. a mis au point son module de lampe Care222® pour répondre au besoin pressent de technologies de stérilisation sûres et efficaces pouvant être utilisées dans les espaces occupés. Cette technologie combine une lampe à excimère, qui émet un rayonnement ultraviolet concentré d’une longueur d'onde de 222 nanomètres, et un filtre unique, qui bloque les rayonnements ionisants potentiellement dangereux de plus de 230 nm .

© Ushio Inc
La lampe Care222® série i d'Ushio peut être utilisée en toute sécurité pour supprimer le coronavirus dans les pièces occupées.© Ushio Inc

La lampe Care222® série i d'Ushio est capable de désinfecter à 99 % des superficies de 2,5 mètres en seulement 6,3 minutes. Cela permet de l'installer dans les plafonds où elle peut être utilisée pour désinfecter en continu les espaces publics où les gens sont amenés à toucher de nombreuses surfaces, comme les halls d’entrées, les couloirs, les salles de réunion ou les toilettes, ainsi que les objets régulièrement manipulés comme les rampes d’escalier et les poignées de porte. Grâce à cette technologie, les entreprises et les établissements publics peuvent contribuer en permanence à protéger leurs employés et les visiteurs.

© Ushio Inc
La Care222® d'Ushio est capable de désinfecter à 99 % des superficies jusqu'à 2,5 mètres en seulement 6,3 minutes, pour une stérilisation en continue des espaces publics© Ushio Inc

Adapter l'ozone pour lutter contre COVID-19 dans l'air

L'oxygène est peut-être l'élément le plus vital pour la vie humaine, mais il peut aussi devenir une arme efficace contre les coronavirus. L'oxygène que nous respirons est en fait de l'oxygène moléculaire, composé de deux atomes d'oxygène étroitement reliés entre eux. Isolés, les atomes d'oxygène réagissent avec presque tout, ce qui les rend extrêmement efficaces pour éliminer les bactéries. Bien que spécifique, l'ozone est facile à produire en reliant trois atomes d’oxygène entre eux. Comme la molécule obtenue est instable, elle se scinde rapidement en une molécule à deux atomes d'oxygène et un atome d'oxygène qui tue les micro-organismes. L'ozone libéré dans l'air redevient en peu de temps de l'oxygène moléculaire ordinaire sans laissait le moindre résidu nocif derrière lui, ce qui en fait un désinfectant beaucoup plus écologique que l'eau de Javel ou tout autre nettoyant chloré. En outre, les micro-organismes ne peuvent développer de résistance à l'oxygène, alors qu’ils le peuvent aux antibiotiques. Sur la base de ces connaissances, le professeur MURATA Takayuki de la faculté de médecine Fujita dans le département d'Aichi, près de Nagoya, étudie les possibilités d’utiliser l'ozone comme traitement préventif contre le coronavirus.

L'ozone avait déjà été testé comme désinfectant par le passé et il prouvé son efficacité contre des virus similaires à celui de la COVID-19. Malheureusement, l'ozone peut être nocif s'il est inhalé à certain niveau de concentration élevée et les tests précédents n'ont été effectués qu'avec des niveaux dangereux pour l'homme. Ces tests ont montré que l'ozone était efficace pour désinfecter rapidement des espaces clos, mais restaient peu pratiques pour désinfecter les lieux de passage quotidiens ou qui ne pouvaient être facilement confinés.

© FUJITA HEALTH UNIVERSITY
L'efficacité de la désinfection à l'ozone à faible concentration est testée par rapport à des groupes de contrôle sans ozone.© FUJITA HEALTH UNIVERSITY

L'équipe du professeur MURATA a cherché à savoir si l'ozone pouvait être efficace contre le coronavirus dans des concentrations suffisamment faibles pour ne présenter aucun danger pour l'homme. La limite d’exposition maximale à l'ozone ayant été fixée à 0,1 partie par million (ppm), ils ont donc débuté leurs recherches avec des concentrations de seulement 0,1 ppm. Ils ont constaté que le maintien en continue d'une faible concentration pouvait éliminer près de 95% des virus infectieux en 10 heures. De plus, avec des concentrations de seulement 0,05 ppm, un niveau ne présentant aucun risque pour l'homme, une réduction virale similaire pouvait être obtenue en 20 heures. Cela signifie que de très faibles concentrations d'ozone pourraient être utilisées pour désinfecter en continu les zones à fort passage. Les conclusions du professeur MURATA ont déjà conduit certains hôpitaux à installer des générateurs d'ozone dans leurs salles d'attente et les chambres de patients. Et ils commencent à être utilisés dans les taxis et les transports en commun.

Créer une meilleure nouvelle normalité

Maintenant qu'un vaccin a été mis au point, on peut espérer de plus en plus la fin proche de la pandémie. Mais le chemin est encore long et il reste des millions de personnes vulnérables qui doivent être protégées. Même après la disparition de la COVID-19, des innovations comme celles qui sont présentées ici contribueront à protéger les lieux de travail et les espaces publics des agents pathogènes actuels ou à venir, afin qu’il soit plus facile d’endiguer et de prévenir le prochain risque pandémique.