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Edition du 11 Janvier 2019
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Edito
Le cerveau : un continent immense dont on découvre peu à peu les mystères
Au cours de ces derniers mois, plusieurs études particulièrement intéressantes sont venues éclairer notre connaissance, encore très parcellaire, des innombrables mécanismes et processus par lesquels notre cerveau parvient à décrypter et à reconstruire son environnement et à fonctionner avec une telle efficacité en nous permettant d’accomplir les actions les plus appropriées aux situations les plus diverses.
Pour parvenir à construire en permanence une représentation cohérente et heuristique du réel, notre cerveau fait appel à de nombreux mécanismes de sélection, de hiérarchisation et d’orientation qui lui permettent d’ordonner l’univers infini de ses idées dans l’espace et dans le temps. Aujourd’hui, grâce aux extraordinaires progrès dans le domaine des neurosciences, ces mécanismes, dont l’existence a été pressentie depuis très longtemps par les grands penseurs, commencent enfin à être mieux compris, même si leur exploration ne fait que commencer.
En 2005, Edvard Moser et May-Britt Moser avaient découvert un nouveau type de cellules cérébrales qui permettent aux animaux et aux êtres humains d'être conscients de leur position dans l'espace, ce qui leur vaudra le prix Nobel de médecine en 2014. Avec ses collègues Trygve Solstad, Charlotte N. Boccara et Emilio Kropff, Edvard Moser a publié, en août dernier, un article très important dans la revue "Science" intitulé « Représentation des limites spatiales dans le cortex enthortinal » (Voir Science).
Dans ces travaux réalisés sur des rats, ces chercheurs ont pu montrer que, lorsque nous nous déplaçons, soit à l’extérieur, soit dans un espace fermé, deux types de cellules sont mobilisées pour nous aider à nous repérer et nous orienter : d’une part, les cellules de lieu, une catégorie de neurones qui s'activent lorsque nous arrivons dans un lieu précis et, d’autre part, les cellules de grille, découvertes par Edvard et May-Britt Moser, qui vont permettre à notre cerveau de se faire une représentation de l'espace dans lequel nous évoluons. C’est le travail coordonné de ces deux types de cellules qui nous dote d’un véritable système d'orientation et de navigation, nous permettant de savoir où nous sommes et où nous allons.
Mais cette étude a également montré que ces types de neurones ne se contentent pas de permettre la réalisation en temps réel d’une cartographie dynamique de notre environnement ; ils établissent également une multitude de relations entre les objets et les épisodes de notre vie. Par ce processus, le cerveau construit et gère des espaces cognitifs, véritables cartes mentales dans lesquelles nous rangeons nos différentes expériences. Celles-ci ont des propriétés physiques qui permettent de les ordonner dans différentes dimensions. "Par exemple, si je pense à des trains, je peux les classer en fonction de leur forme, de leur mode de propulsion (vapeur, diesel, électrique…) ou encore de leur longueur, ce qui va me permettre de combiner à l’infini ces différentes représentations du concept de train", explique le professeur Doeller.
Pour ce chercheur, le processus serait le même quand nous pensons à des personnes particulières et, en fonction des différences caractéristiques de ces individus (leur physique, leur âge, leur caractère, leur situation sociale), ceux-ci auront une place donnée dans cette cartographie mentale. Au cours d’une expérience très intéressante réalisée dans le cadre de cette étude, les participants devaient associer des images d'oiseaux, dont la longueur du cou et des pattes était modifiée, avec des symboles différents, comme un arbre et une cloche. A chaque combinaison correspondait un symbole particulier. Les participants ont ensuite été soumis à un test de mémoire réalisé pendant un scanner cérébral, et ont dû indiquer pour chaque oiseau à quel symbole il était associé. Ce test a permis de constater que l'exercice activait bien les mêmes zones du cerveau que lorsque nous avions besoin de notre "système de navigation", ce qui montre que nous utilisons un système de coordonnées pour classer nos expériences, mais également, et plus largement, pour structurer nos pensées et les concepts que nous produisons.
Comme le souligne Jacob Bellmund, "Ces processus sont particulièrement utiles pour effectuer des déductions à propos de nouveaux objets ou de nouvelles situations, même si nous ne les avons jamais rencontrés, car, en utilisant les cartes existantes d'espaces cognitifs, nous pouvons anticiper les similitudes entre un objet ou une situation nouvelle, et quelque chose que je connais déjà en le mettant en relation avec les dimensions existantes". Cette nouvelle théorie de la pensée pourrait avoir des applications dans de nombreux domaines scientifiques et médicaux ou cognitifs, qu’il s’agisse des maladies neurodégénératives, de l'intelligence artificielle, ou encore de méthodes d’apprentissage.
Mais si le cerveau doit sans cesse s’orienter dans l’espace, il doit également être capable de se repérer dans le temps pour pouvoir comprendre son environnement, produire des idées et agir de manière efficace sur le réel qui l’entoure. Jusqu'à présent, le rôle fonctionnel de cette structure restait un mystère. Mais récemment, une remarquable étude publié en août dernier dans Nature (Voir Nature) sous la direction d’Albert Tsao (Institut Kavli des neurosciences à Trondheim, en Norvège) et intitulée « Comment le cortex entorhinal intègre l‘expérience temporelle » a permis de franchir une nouvelle étape dans la compréhension des mécanismes par lesquels notre cerveau perçoit de manière variable l’écoulement du temps.
Cette étude, à laquelle ont également participé May-Britt et Edvard Moser, a identifié le circuit cérébral qui nous permet d'associer une temporalité aux événements et de les ordonner chronologiquement. Ce mécanisme fait intervenir le cortex entorhinal latéral (lateral entorhinal cortex, LEC), une structure cérébrale profonde qui permet notamment le transfert d’informations vers l'hippocampe, siège de la formation des souvenirs.
En utilisant des outils d'intelligence artificielle, ces chercheurs ont pu montrer que le taux de décharge des neurones dans cette région fluctue avec le temps qui passe. « Nos travaux montrent de manière convaincante que le temps n'est pas encodé de manière explicite par ces neurones, comme une horloge qui décompterait les secondes, mais plutôt de manière diffuse, à travers le flot d'événements que l'on vit en permanence et qui change perpétuellement », précise Albert Tsao, le chercheur qui a dirigé cette étude. Il semblerait donc que le cortex latéral enthortinal – CLE - encode les informations relatives aux événements vécus et à leur ordre chronologique, en donnant une information implicite sur le temps écoulé.
Notre perception du temps écoulé dépendrait par conséquent des événements que nous vivons, comme le montre une autre expérience, consistant à enregistrer l'activité neuronale de rats contraints de répéter la même trajectoire à l'intérieur d'un labyrinthe. Dans ce test, les scientifiques ont pu constater une réduction sensible du flux d’informations temporelles encodées, une observation parfaitement logique selon Albert Tsao qui souligne que « Dans une tâche répétitive comme celle-ci, la nature des événements vécus est très similaire d'un essai à l'autre par rapport à une situation d'exploration libre. Le temps épisodique écoulé est donc raccourci ».
Autre avancée scientifique très intéressante, celle réalisée il y a quelques semaines par des chercheurs de l’Inserm au sein du Centre de recherche en neurosciences de Lyon. Ces derniers se sont intéressés aux mécanismes permettant au cerveau de ressentir le toucher à travers les outils (Voir Inserm). À cette fin, ils ont réalisé plusieurs expériences de localisation d’un coup porté sur un bâton tenu en main. Dans l’une de ses expériences, un chercheur frappait à différents endroits sur le bâton tenu en main par un volontaire dont la vision était obstruée. Les chercheurs lui ont ensuite demandé de localiser l’impact (au bout du bâton ou plus haut, près de la main par exemple).
Les scientifiques ont pu alors constater que la précision de cette localisation était aussi grande lorsque le choc était administré sur le bâton, quel que soit l’endroit, que lorsqu’il était administré sur le bras du volontaire… Ces résultats démontrent la capacité humaine à incorporer l’ensemble d’un outil tenu en main comme s’il faisait partie de son propre corps, le cerveau l’intégrant comme un organe des sens à part entière, souligne cette étude qui évoque un mécanisme de "perception étendue par les outils". C’est ce mécanisme que connaissent intuitivement et utilisent remarquablement les grands musiciens, dont les instruments deviennent de véritables prolongements du corps.
Dans cette actualité neuroscientifique particulièrement riche, il faut également noter la surprenante découverte réalisée il y a peu par des chercheurs du Centre des Neurosciences d’Australie, dirigés par Georges Paxinos. Ces chercheurs ont en effet découvert, en combinant de nouvelles techniques d’imagerie et de coloration cellulaire, une nouvelle zone du cerveau dont la fonction reste inconnue pour l’instant.
Baptisée "noyau endoréstiforme", cette petite région du cerveau se situe près de la jonction du cerveau et de la moelle épinière, dans le pédoncule cérébelleux inférieur, un espace qui combine les informations sensorielles et motrices, et nous permet d’effectuer des mouvements fins et complexes. "Cette région est intrigante parce qu'elle n’existe pas chez le singe rhésus et d'autres animaux que nous avons étudiés ; elle ne semble être présente que chez l’homme", explique George Paxinos, anatomiste australien et directeur de la recherche (NeuRA). Au-delà de son intérêt sur le plan fondamental, cette découverte pourrait avoir à terme des conséquences thérapeutiques dans le traitement des pathologies neurodégénératives qui affectent la mobilité et la dextérité, comme la maladie de Parkinson.
Une autre équipe de recherches américaine du Stanford Burnham Prebys Medical Discovery Institute de San Diego (Californie), a également réalisé il y a quelques semaines une découverte majeure qui a fait sensation dans la communauté scientifique. Ces chercheurs ont en effet montré que des recombinaisons génétiques pouvaient avoir lieu dans des neurones. L’étude s’est intéressée au gène APP qui code pour le précurseur de l’amyloïde, la protéine qui a tendance à s’accumuler dans les cerveaux des patients atteints d’Alzheimer (Voir Science).
Ces recherches ont montré que tous les échantillons de cerveaux Alzheimer étudiés contenaient un nombre de variants du gène APP bien plus important que ce que l’on pouvait trouver dans des cerveaux normaux. Et surtout, parmi ces variants, ont été observées onze mutations déjà répertoriées pour favoriser des formes familiales de la maladie d’Alzheimer. Ces scientifiques soulignent que cette modification du génome des cellules a obligatoirement nécessité deux étapes-clé : une rétrotranscription (la synthèse d’un ADN à partir d’un ARN) et la réinsertion du variant génétique dans le génome. Or, la rétrotranscription nécessite une enzyme, la transcriptase inverse, un type d’enzyme trouvé chez les rétrovirus comme le VIH. Selon ces travaux, des médicaments antirétroviraux pourraient donc être efficaces contre la maladie d’Alzheimer !
On savait déjà que ce processus de recombinaison génétique pouvait avoir lieu dans les cellules germinales ou immunitaires comme les lymphocytes B. Mais c’est la première fois qu’elle est formellement identifiée dans le cerveau. « Ces résultats pourraient modifier fondamentalement non seulement notre compréhension du cerveau, mais aussi celle de la maladie d'Alzheimer », explique Jerold Chun, principal auteur de cette étude. « Si nous considérons que l'ADN est un langage que chaque cellule utilise pour « parler », nous sommes obligés d’admettre à présent que, dans les neurones, un seul mot peut générer plusieurs milliers de nouveaux mots, non reconnus auparavant… ».
Enfin, terminons ce passionnant tour d’horizon en évoquant une étude très intéressante qui montre que la connaissance de notre cerveau et de son évolution tout au long de la longue histoire de notre espèce n’est envisageable qu’en prenant en compte le vaste ensemble d’interactions et de rétroaction qui existe entre cerveau, société, culture et environnement. Dans ce travail, des chercheurs Canadiens et Américains proposent une hypothèse visant à expliquer pourquoi la taille du cerveau humain a triplé depuis l’apparition des premiers hominidés en Afrique il y a environ 7 millions d’années (Voir PLOS).
Selon eux, cet accroissement considérable du volume cérébral résulterait principalement de la nécessité de rendre plus rapide et plus efficace le processus d’apprentissage, afin que nous soyons capables de réagir avec pertinence à des environnements changeants et hostiles. Cette théorie du cerveau culturel repose sur l’idée que ce développement du cerveau a permis de stocker et de gérer la quantité croissante d’informations générées par la complexité de plus en plus grande des sociétés et des cultures humaines au fil du temps. Selon cette hypothèse, ces informations accumulées par les êtres humains sur des milliers de générations ont pu « conduire à une meilleure sélection des cerveaux lors de l’apprentissage social ». L’augmentation considérable de la taille de notre cerveau résulterait donc d’un mécanisme évolutif global, favorisant la survie des individus et la pérennité de l’espèce et s’inscrivant dans un cadre darwinien élargi.
On le voit, l’exploration et la connaissance de cet immense continent qu'est le cerveau ne peuvent plus se réduire à sa seule dimension biologique et s’inscrivent à présent dans une démarche résolument transdisciplinaire, associant les sciences du vivant mais également les neurosciences, l’intelligence artificielle et l’ensemble des sciences sociales.
Nous devons tout mettre en œuvre pour que ces remarquables avancées scientifiques se poursuivent au même rythme, non seulement pour satisfaire notre légitime soif de connaissance mais également pour avancer, d’ici le milieu de ce siècle, vers de véritables révolutions thérapeutiques dans le traitement des maladies psychiatriques et neurologiques qui deviennent, avec le vieillissement inexorable de notre population, un immense défi médical et social.
René TRÉGOUËT
Sénateur honoraire
Fondateur du Groupe de Prospective du Sénat
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Nanotechnologies et Robotique
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Il y a quelques semaines, l’entreprise Iron Ox a ouvert à San Carlos, en Californie, près de San Francisco, le premier site de production entièrement robotisé de légumes. Cette start-up développe un concept solide consistant à allier robotique et agriculture. Iron Ox s’étend sur près de 800 mètres carrés. La plus grande partie de cette surface est destinée à la culture de légumes à feuilles, comme la salade. Iron Ox compte produire environs 26 000 têtes par an. Si cette installation hydroponique tient sa promesse, elle produira autant qu’une ferme classique en plein air, 5 fois plus grande !
Si Iron Ox peut prétendre à une telle production, c’est principalement parce qu’elle utilise uniquement des robots pour soigner ses légumes. La robotique est souvent critiquée car nous craignons qu’elle nous remplace petit à petit. Dans certains cas, elle propose surtout une aide précieuse. Actuellement, la main d’œuvre agricole aux États-Unis est en forte diminution. Ce recul coûte près de 3,1 milliards de dollars par an en production végétale. Iron Ox part de ce constat désolant en créant cette ferme totalement autonome de la main de l’homme.
Les fermiers se concrétisent par des bras robotisés qui arrosent, récoltent, replantent ces milliers de salades. De l’approvisionnement en eau à la récolte, ces légumes sont entièrement gérés par des robots. Une fois la salade ramassée, le robot du chercheur Luca Scimeca pourrait même s’affairer à découper cette dernière. Le chef de l’exploitation est un logiciel nommé logiquement « The Brain ». Ce logiciel permet aux différents robots de travailler ensemble sans se marcher l’un sur l’autre. C’est en quelque sorte le chef d’orchestre.
Pour l’instant, Iron Ox prend soin de ses légumes mais ne les proposent pas à la vente. Néanmoins, ses cadres sont en discussion avec plusieurs restaurants et épiceries locales. Pas de gâchis, les milliers de laitues produites vont actuellement à la banque alimentaire locale ou au bar à salades de l’entreprise.
Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash
Siècle Digital
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Avec ses deux énormes roues et son coffre de 40 litres, le robot Twinswheel s’inscrit dans la droite lignée des tentatives de l’Estonien Starship Technologies et du Californien Dispatch : un engin futuriste censé, à terme, livrer des courses ou des colis de manière autonome. Dans une ville, avec une autonomie de 30 km et une vitesse de 7 km/h, le robot pourrait en effet faire de la livraison de proximité (dans le même quartier) sans mal. Et pour 2019, les magasins Franprix ont décidé de faire un pas en avant vers ce nouvel outil logistique.
Projet expérimental, l’accord avec Twinswheel doit permettre de tester la solution en conditions réelles dans une autre configuration que celle opérée au centre commercial Italie Deux en avril 2018. Dans le 13e arrondissement de la capitale, les robots pourront donc livrer des clients qui auront commandé par Internet en remplissant leurs coffres sur le parking.
Mais dans un premier temps, n’espérez pas voir des robots écraser des trottinettes en libre-service sur les trottoirs parisiens : il leur est interdit de rouler seuls et ils seront donc accompagnés par un opérateur. De même, on peut imaginer que la vitesse limite de 6 km/h imposée aux transports personnels à deux roues devra être respectée.
Ce robot est conçu pour suivre une personne dont il aura au préalable mémorisé l’aspect. Twinswheel met en avant une utilisation bien plus réaliste de son robot : aider les personnes âgées et les personnes handicapées à faire leurs courses dans les rayons du magasin, en devenant une sorte de chariot autonome.
Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash
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Pour exploiter l'énergie émise par le Soleil, les cellules solaires ont généralement recours à un semi-conducteur. L'inconvénient majeur de ce composant est qu'il est souvent constitué de métaux rares, comme l'indium ou le gallium. Mais des chercheurs des universités de Lund (Suède), d'Uppsala (Suède) et de Copenhague (Danemark) sont parvenus à mettre au point une alternative à ces éléments coûteux.
Les scientifiques ont concentré leurs efforts sur un élément présent en grande quantité dans la croûte terrestre : le fer. Mais pas n'importe lequel. Ils ont en effet produit leurs propres molécules de fer, en optimisant leur structure moléculaire. Avec ce réagencement, les particules sont alors capables d'absorber et d'utiliser l'énergie solaire pendant une longue durée, mais aussi d'émettre de la lumière.
De cette façon, le fer, beaucoup moins coûteux que les métaux rares, pourrait être employé dans les cellules solaires. Et ses propriétés luminescentes pourraient également conduire à l'utiliser comme matériau pour des LED.
De plus, la molécule de fer optimisée pourrait aussi servir pour la photocatalyse. Il s'agit d'une technique d'oxydation reposant sur l'absorption de lumière, qui est notamment utilisée pour la dépollution de l'air et de l'eau. Mais comme la production d'énergie photovoltaïque, elle repose sur l'emploi de semi-conducteurs et est donc généralement dépendante de métaux rares.
Ici, c'est donc le fer qui pourrait jouer le rôle de catalyseur à la place du semi-conducteur. Il serait alors exploité, par exemple, pour la production de combustibles solaires, ou d'hydrogène, en fractionnant des molécules d'eau.
Les auteurs de l'étude ont été eux-mêmes surpris par la rapidité avec laquelle ils ont pu obtenir de tels résultats. Ils croient désormais dur comme fer que leur molécule pourra prochainement être utilisée pour la production d'une énergie plus propre.
Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash
Clubic
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On estime que le monde produit chaque année plus de cent millions de tonnes de vêtement usagés que l'on essaye de recycler de différentes manières. Des chercheurs australiens cherchent par exemple à transformer ces masses colossales de vêtements usagés en matériaux de construction.
"Non seulement [le gaspillage de textile] est mauvais pour l’environnement, mais cela empêche également de saisir l’opportunité de transformer de précieuses fibres textiles en un nouveau produit", déplore l’une des scientifiques à l’origine du projet, Veena Sahajwalla, de l’Université de Nouvelle-Galles du Sud, en Australie.
La chercheuse et son équipe ont donc entrepris de récupérer dans des bennes de tri une série de vêtements hétéroclites. Après les avoir débarrassés, à la main, de leurs accessoires - boutons, fermetures, et autres boucles de ceintures -, les scientifiques australiens ont finement broyé leur récolte de coton, de nylon et de polyester, grâce à une déchiqueteuse spécialement adaptée à ce type de matière.
Une fois cette matière première obtenue, les chercheurs y ont ajouté un liant, puis l’ont compressée et chauffée pendant trois quarts d’heure à près de 185°C, et ce afin de former des panneaux denses et résistants. Une gageure alors que la nature des textiles mélangés s’avère extrêmement variable. "Il est possible que l’on doive ajouter au mélange un peu plus de l’un des composants, afin d’ajuster les propriétés [du produit fini]", concède Veena Sahajwalla.
Soumis à une série de tests de qualité, les panneaux produits ont démontré une résistance mécanique à l’eau et au feu absolument remarquable. De quoi en faire un matériau de construction idéal pour les sols, ou encore les murs des bâtiments. Leur aspect, lui-aussi, s’avère particulièrement flatteur : ressemblant tantôt à du bois, tantôt à de la pierre, ou même à de la céramique, en fonction de la composition du mélange textile de départ. Veena Sahajwalla et ses collègues travaillent d'ores et déjà à concevoir une petite usine afin de voir si leur invention peut être transposée à plus grande échelle.
Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash
Science Direct
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Une équipe de chercheurs français a élaboré une nouvelle technologie de spectrométrie de masse basée sur des résonateurs nanomécaniques, capables de mesurer la masse de particules jusqu’alors inaccessibles aux technologies commerciales.
Les technologies actuelles de mesure de masse peuvent peser un camion de plusieurs tonnes ou un atome d’hydrogène, mais un vide technique existe pour toute une gamme de masses intermédiaires, notamment dans le domaine des objets nanométriques où se trouvent la plupart des virus, certains biomarqueurs de pathologies comme les cancers ou les maladies dégénératives, ou encore certaines nanoparticules synthétiques à visée biomédicale.
Les chercheurs ont voulu combler ce vide en concevant un système en trois étages : nébulisation des espèces en solution, focalisation du faisceau de particules et mesure de la masse de ces particules par un réseau de nanorésonateurs mécaniques.
Grâce à ce nouveau système, l’équipe a pu mesurer la masse d’une capside de virus, celle du phage T5 (100 megadaltons ). Ce virus tueur de bactéries est un représentant des bactériophages, qui sont considérés comme une alternative prometteuse aux antibiothérapies classiques.
Sa composition moléculaire est connue, sa masse théorique l’est aussi, mais les instruments commerciaux ne pouvaient pas, jusqu’alors, mesurer précisément sa masse. Pourtant, cela permettrait un contrôle-qualité de la production de ce virus ou d’autres bactériophages en vue d’une phage-thérapie par exemple.
Ce système peut donc répondre à ce besoin, avec un gain d’efficacité de détection un million de fois plus précis par rapport aux systèmes nanomécaniques existants, dans un temps d’analyse et avec une consommation d’échantillon compatible avec un usage en routine.
Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash
CEA
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Santé, Médecine et Sciences du Vivant
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Une étude publiée dans la prestigieuse revue "Lancet" nous apprend la naissance, au Brésil, d'une petite fille de 2,55 kg. Sa particularité : sa mère est née sans utérus et a bénéficié d'une greffe provenant d'une donneuse en état de mort cérébrale. « Il s'agit du premier signalement d'accouchement dont la mère a bénéficié d'un utérus provenant d'une donneuse décédée. Les cas signalés jusqu'à présent en Suède et aux États-Unis ont utilisé l'utérus de donneuses vivantes », indiquent les auteurs.
La mère, âgée de 32 ans, est atteinte du syndrome de Mayer-Rokitansky-Küster-Hauser (MRKH). Elle a été opérée en septembre 2016 pour recevoir un utérus provenant d'une donneuse, âgée de 45 ans et décédée d'une hémorragie méningée. Le temps écoulé entre le prélèvement de l'utérus et sa transplantation a été de 10 h 30. Un traitement immunosuppresseur a été mis en place après la greffe. Les premières menstruations de la patiente sont survenues 37 jours après.
Avant la greffe, des fécondations in vitro ont été réalisées. Huit embryons ont été cryopréservés. Le premier transfert d'embryon unique, implanté 7 mois après l'opération, a abouti à une naissance par césarienne à 36 semaines de grossesse. L'utérus a été retiré au moment de la césarienne.
La technique chirurgicale a consisté à maintenir une forte vascularisation de l'utérus. "À presque un an, l'enfant présente un développement moteur et neurologique normal", précisent les auteurs. "De plus, la mère ne présente aucune complication concernant les interventions chirurgicales effectuées". Cette étude précise encore que "Cette greffe réussie est une source d'espoir pour les patientes qui n'ont pas d'utérus et qui n'ont pas de membre de leur famille ou d'amie proche pour faire don de son utérus".
Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash
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Le fameux Media Lab du Massachusetts Institute of Technology - MIT - aux États-Unis a présenté Elowan, un système coopératif hybride entre un robot et une plante qui recherche le meilleur ensoleillement possible. « Elowan tente de démontrer ce que pourrait être une augmentation de la nature. La base robotique d’Elowan permet une nouvelle association symbiotique avec une plante », précise le Media Lab.
Le laboratoire n’hésite pas à qualifier Elowan de « cyborg botanique » : grâce à des capteurs électrochimiques - des électrodes insérées dans les tiges, les feuilles ou la terre de la plante -, son robot se déplace afin de donner à sa protégée la lumière nécessaire à son épanouissement.
Elowan est capable de se déplacer en direction de 2 sources lumineuses, des lampes allumées alternativement. Pour l’instant, le « cyborg botanique » ne semble pas avoir d’autres fonctionnalités que la mobilité pour assurer la survie de son hôte. Les chercheurs imaginent que cette interaction entre robot et végétal pourrait être améliorée avec des fonctionnalités comme « une nutrition, un cadre de croissance et de nouveaux mécanismes de défense ».
Selon cette étude, Elowan constitue une première étape vers la "Nature augmentée", un concept qui repose sur une nouvelle forme nouvelle d'association symbiotique entre les robots et les plantes.
Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash
MIT
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La Million Women Study est une source inépuisable de données de santé. Il s’agit d’une étude prospective qui a inclus, de 1996 à 2001, 1,3 million de femmes aux États-Unis (1 habitante sur 4 nées entre 1935 et 1950). En 2001, ces participantes ont rempli un questionnaire évaluant leur consommation d’alcool en précisant leurs habitudes (alcool pendant les repas ou en dehors, nombre de verres par semaine). Un autre questionnaire leur a été envoyé en 2010.
Au cours du suivi, de 15 ans en moyenne, sur 401 806 femmes sans antécédent de cirrhose ni d’hépatite rapportant boire au moins 1 boisson alcoolisée par semaine, 1 560 ont été hospitalisées pour une cirrhose ou sont décédées de cirrhose. Sans trop de surprise, l’incidence de celle-ci augmente avec la consommation d’alcool. Ainsi, à partir de 15 unités par semaine (220 g d’alcool), le risque est plus de 3 fois supérieur à celui encouru avec 1 à 2 unités (environ 30 g).
Toutefois, pour une même quantité d’alcool consommée, l’excès de risque de cirrhose est inférieur d’un tiers environ si l’alcool est habituellement consommé pendant les repas. A quantité hebdomadaire égale, l’excès de risque est supérieur d’environ 2 tiers chez les femmes qui consomment quotidiennement de l’alcool, par rapport à celles qui le font occasionnellement. Il est doublé si, à quantité égale, l’alcool est consommé quotidiennement et plutôt en dehors des repas.
Plus de la moitié des participantes indiquent boire plusieurs types d’alcool et un tiers ne boit que du vin. Il n’existe en ce cas que peu de différence dans le risque de cirrhose. Pour la minorité qui ne boit que des alcools forts, de la bière ou du cidre, leurs caractéristiques personnelles et leurs habitudes diffèrent trop de celles qui ne boivent que du vin ou plusieurs types de boissons alcoolisées, ce qui limite la possibilité de comparaison.
Les auteurs mettent en garde contre cette élévation du risque de cirrhose, survenant pour ce qu’ils estiment être un « niveau de consommation modéré » chez les femmes, dans ces tranches d’âge.
Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash
The Lancet
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Le premier atlas numérique 3D de chaque cellule du cerveau de la souris offre aux neuro-scientifiques des informations jusqu'ici inaccessibles sur les principaux types de cellules, leur nombre et leur position dans l'ensemble des 737 régions cérébrales. Ceci pourrait accélérer considérablement les progrès de la science du cerveau.
Présenté par le Blue Brain Project de l'EPFL, le Blue Brain Cell Atlas intègre les données de milliers d'échantillons de cellules cérébrales entières dans une ressource en ligne globale, interactive et dynamique, qui peut être mise à jour de manière permanente, au fil des nouvelles découvertes. Cet atlas numérique révolutionnaire peut être utilisé pour analyser et modéliser des zones spécifiques du cerveau, et constitue une avancée majeure pour une simulation complète du cerveau des rongeurs.
« Malgré un très grand nombre d'études au cours du siècle passé, les cellules n’avaient été dénombrées que dans 4 % des aires cérébrales de la souris – et ces estimations variaient souvent d'un facteur trois », dit le fondateur et directeur du Blue Brain Project, Henry Markram. « L'Atlas des cellules du Blue Brain résout ce problème en offrant les meilleures estimations, même pour la plus petite aire connue du cerveau de la souris ».
« Connaître les composants des circuits et comment ils sont arrangés constitue aussi un point de départ essentiel pour modéliser le cerveau – exactement comme les données démographiques sont essentielles pour modéliser un pays, par exemple », explique Csaba Erö, auteur principal et créateur de l'Atlas.
Les précédentes cartographies du cerveau consistent en un empilement d'images de tranches de cerveau teintées. Certaines montrent les positions exactes des cellules pour l'entier du cerveau, tandis que d'autres montrent des types de cellules particuliers – mais aucune ne traduit ces précieuses données en chiffres et en positions de toutes les cellules dans le cerveau sous la forme d'un atlas navigable numériquement.
Cette étape révolutionnaire est l'aboutissement de cinq années passées à récolter et à intégrer des milliers d'échantillons de tissu cérébral. Erö et ses collègues se sont appuyés principalement sur toutes les données d'imagerie mises à disposition par le Allen Institute for Brain Science et les ont combinées avec un grand nombre d'études anatomiques de manière à calculer et valider les principaux types, nombre et position des cellules dans chaque aire cérébrale de la souris – y compris toutes les aires où l'on n'avait encore jamais obtenu de données sur les cellules.
« Notre atlas cellulaire, c'est comme passer d'une carte dessinée à la main aux images-satellite numérisées des villes et des particularités géographiques, en nous permettant de naviguer à travers le cerveau de la même manière que Google Earth nous permet de naviguer sur la Terre », dit Marc-Olivier Gewaltig, Blue Brain Section Manager. « C'est de la 3D à haute résolution, consultable, navigable, annotée, conviviale – et cela comble un immense vide dans notre connaissance de 96 % des aires du cerveau de la souris ».
Disponible gratuitement en ligne, le Blue Brain Cell Atlas permet à ses utilisateurs de visualiser 737 aires du cerveau et les cellules qu'elles contiennent, et de télécharger leur nombre et leur position dans l'aire à laquelle on s'intéresse. Il distingue les neurones excitateurs, inhibiteurs et d'autres types encore – de même que des types principaux de cellules non-neuronales formant la glie, qui isole et protège les neurones.
Ces données sont importantes pour les chercheurs qui s'appliquent à comprendre la structure et le fonctionnement des différentes aires du cerveau, ou pour élaborer des modèles fonctionnels d'aires spécifiques du cerveau.
Le Blue Brain Cell Atlas, c'est aussi la première cartographie dynamique qui permet aux chercheurs de contribuer à l'amélioration de l'Atlas avec de nouvelles données. « Nous pouvons désormais avancer de manière collaborative vers la réalité de ce qui se trouve dans le cerveau de la souris », explique Henry Markram.
Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash
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On savait déjà que via des modifications épigénétiques les habitudes alimentaires du père, voire son surpoids ou son obésité, vont influencer la santé de l’enfant à naître. Cette étude de l’Université de l'Ohio suggère aussi aux hommes qui souhaitent avoir des enfants d’envisager de pratiquer plus souvent l’exercice. L’étude, menée sur la souris et présentée dans la revue Diabetes, montre en effet que l’exercice paternel a également un impact significatif sur la santé métabolique de la progéniture, et cela jusqu’à l’âge adulte.
Des études récentes ont déjà établi un lien entre le développement du diabète de type 2 et une altération de la santé métabolique et la mauvaise alimentation des parents. Des preuves de plus en plus nombreuses montrent que les pères jouent un rôle important dans l'obésité et dans la programmation métabolique de leur progéniture.
Cette fois, les chercheurs ont étudié l'impact du programme d'exercice d'un père sur la santé métabolique de sa progéniture sur un modèle de souris mâle nourri pendant 3 semaines, soit avec un régime alimentaire normal, soit avec un régime alimentaire riche en graisses. Certaines souris de chaque groupe de régime étaient sédentaires et d'autres pratiquaient librement l’exercice. Après 3 semaines, les souris et leur progéniture ont été réaffectées à un régime alimentaire normal dans des conditions sédentaires pendant un an.
L’expérience montre que la progéniture adulte des souris ayant pu faire de l’exercice ont un meilleur métabolisme du glucose, un poids corporel moins élevé ainsi qu’une masse grasse réduite.
Cette étude montre également que les enfants des mâles nourris avec un régime riche en graisses ont de moins bons résultats, dont une intolérance plus marquée au glucose. Cependant l'exercice a permis de neutraliser cet effet : cela signifie que la progéniture d’un mâle soumis à un régime riche en graisse mais autorisé à s’exercer bénéficie aussi de cette amélioration de la santé métabolique à l’âge adulte.
Ces travaux renforcent l'hypothèse selon laquelle l’exercice entraîne des modifications épigénétiques ou de l’expression des gènes du sperme du père et ces modifications suppriment les effets néfastes d’une alimentation trop riche et leur transfert à la progéniture. Les chercheurs notent en effet un changement significatif des ARNs. Cependant, il leur reste à déterminer quels ARNs en particulier sont responsables de ces améliorations métaboliques.
Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash
OSU
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Décidément, l'exploration du corps humain révèle toujours des surprises de taille. Après la découverte récente d’un nouvel organe et d’une nouvelle structure cérébrale, c’est au tour d’une nouvelle source de cellules sanguines d’être mise en évidence. Il s’agit de l’intestin. Et le chimérisme sanguin qui résulte de la greffe d’intestin chez le receveur pourrait considérablement améliorer les taux de succès de ce type de greffe.
Les chercheurs ont commencé à remarquer que les patients recevant des fragments d’intestin de donneurs présentaient ce que l’on appelle un chimérisme sanguin. Cela signifie non seulement qu’ils fabriquent leurs propres cellules sanguines, mais qu’ils possèdent également des cellules sanguines appartenant à leur donneur.
Cela pourrait être attendu de tout organe greffé, au moins dans une certaine mesure. Mais ces cellules sanguines de donneur restaient un certain temps, ce qui au premier abord semblait plutôt étrange. Les scientifiques ont longtemps pensé que le seul endroit où les humains adultes fabriquent de nouvelles cellules sanguines se trouvait dans la moelle osseuse.
Mais cette découverte suggère que notre intestin contient également un tissu hématopoïétique capable de produire un flux de globules rouges et blancs dans notre système circulatoire. Bien que la contribution de ce « sang intestinal » à la quantité de sang totale soit encore inconnue, il pourrait représenter jusqu’à 10 % des réserves de notre corps.
Pour voir ce qu’il advient de ces cellules étrangères à long terme, les chercheurs ayant découvert cette source secondaire ont suivi 21 greffés intestinaux pendant cinq ans. Ils ont non seulement trouvé des cellules souches et progénitrices hématopoïétiques étrangères (HSPC) dans la muqueuse de l’intestin donné, mais les ont également identifiées dans une section de l’intestin grêle, du foie et des ganglions lymphatiques. De plus, au fil du temps, ces cellules ont été progressivement remplacées par les propres tissus sanguins du receveur.
Les globules blancs fabriqués par l’intestin greffé devraient également percevoir les tissus du receveur comme étrangers, les obligeant à attaquer leur corps en retour dans ce qu’on appelle la maladie du greffon contre l’hôte. C’est pourquoi même des dons de moelle osseuse correctement compatibles présentent un risque de rejet.
Pourtant, le problème ne s’est pas montré aussi grave que prévu par les chercheurs. En réalité, les différentes lignées de globules blancs ont révélé une sorte de coopération cellulaire. Les résultats de la découverte ont été publiés dans la revue Cell Stem Cell. « Nous montrons clairement qu’il existe un dialogue immunologique entre les deux ensembles de cellules sanguines, qui protègent le greffon du système immunitaire du patient, et protège le patient de la greffe » déclare Megan Sykes, directrice de recherche au Columbia Center for Translational Immunology.
Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash
Columbia
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Selon une étude réalisée par des chercheurs de l’Université de Tübingen chez les personnes porteuses d’une mutation génétique à l’origine de la maladie d’Alzheimer, une activité physique d’au moins 2 heures et demi par semaine pourrait avoir des effets bénéfiques sur les marqueurs de la maladie et retarder le déclin cognitif. Mais cela pourrait également être vrai pour les personnes ayant des formes plus courantes de la maladie d'Alzheimer.
Il existe en effet un ensemble croissant de preuves scientifiques de l'impact bénéfique des facteurs liés au mode de vie sur la réduction du risque de déclin cognitif et de démence. Ainsi, les résultats préliminaires de l’essai Sprint Mind révèlent qu'un traitement intensif de la tension artérielle réduit le développement de troubles cognitifs légers et le risque de déficience cognitive lié à la démence.
Si ici, la démonstration est à nouveau opérée pour une forme génétique autosomique dominante et précoce de la maladie, représentative de moins de 1 % des cas de maladie d’Alzheimer, les résultats confirment l'intérêt de l'activité physique sur la progression de la cognition et de la démence : les auteurs expliquent en effet, dans un communiqué, que leurs résultats "montrent une relation significative entre l’activité physique, la cognition, l’état fonctionnel et la pathologie Alzheimer, même chez les personnes ayant cette forme génétique de la maladie".
Dans l’étude, 70 % de tous ces patients ont pu atteindre ce niveau d’activité physique ; ce facteur bénéfique de mode de vie est donc réalisable et peut jouer un rôle important contre la progression de la maladie.
Il s'agit de résultats encourageants, et pas seulement pour les personnes atteintes de cette forme rare, explique la Directrice de l'Association Alzheimer, le Docteur Maria C. Carrillo. « Si d'autres recherches confirment cette relation entre l'activité physique et l'apparition tardive des symptômes de démence chez ce groupe de patients, nous devrons tenter d’élargir nos conclusions aux millions de personnes atteintes d'Alzheimer d'apparition plus tardive ».
Les chercheurs de l’Université de Tübingen (Allemagne) ont analysé les données de 275 patients porteurs de la mutation génétique en question, âgés en moyenne de 38,4 ans et ont regardé l’impact d’au moins 150 minutes d'activité physique (marche, course, natation, aérobic, etc.) par semaine -soit la recommandation de pratique actuelle de l'Organisation mondiale de la santé- sur les résultats cognitifs des participants.
156 participants ont été considérés comme à activité physique élevée (plus de 150 minutes d'activité physique par semaine), 68 à faible activité physique (moins de 150 minutes d'activité physique / semaine). Dans cette étude, le type et la fréquence de l’exercice ont été pris en compte, mais pas l'intensité de l'exercice.
L'analyse confirme que davantage d'activité physique permet de meilleurs résultats à l'examen du mini-état mental (MMSE) et à différentes mesures standards de la cognition et de la fonction ; a contrario, des niveaux plus faibles d’exercice sont liés à des niveaux plus élevés de biomarqueurs (dont Tau) de la maladie d'Alzheimer dans le liquide céphalo-rachidien. Ce travail confirme donc que la pratique d'un exercice physique régulier peut retarder le développement et la progression du déclin cognitif.
Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash
Eurekalert
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Des chercheurs américains dirigés par Michael Freeman, directeur du programme de recherche sur le cancer à l'Hôpital Cedars-Sinai de Los Angeles, ont identifié un nouveau facteur génétique de la forme mortelle du cancer de la prostate, ainsi qu'une molécule pouvant être utilisée pour l’attaquer.
Les tests ont été menés chez des souris de laboratoire. S’ils sont confirmés chez l'homme, ils pourraient permettre de maîtriser plus efficacement certains types agressifs de cancer de la prostate, première cause de cancer chez les hommes en France avec 71 000 nouveaux cas estimés par an.
Pour leur étude, l'équipe de chercheurs a analysé les données génétiques et moléculaires des patients atteints de cancer de la prostate. Cette analyse leur a permis de mettre en évidence une activité élevée de la molécule Onecut2 dans les tumeurs de patients dont le cancer de la prostate résiste au traitement hormonal. Onecut2 est une molécule nécessaire au corps pour fabriquer certaines protéines.
L'équipe a découvert que cette molécule interfère avec l'activité des protéines des récepteurs aux androgènes, cibles de l’hormonothérapie, utilisée pour traiter le cancer de la prostate. Ce processus pourrait permettre au cancer de devenir moins dépendant des hormones pour son développement.
Dans le même temps, Onecut2 amène certaines cellules cancéreuses à se transformer en une variété plus agressive qui résiste à l'hormonothérapie. "Ces actions jumelles d'Onecut2 pourraient aider à expliquer comment certains cancers de la prostate échappent à la thérapie hormonale et deviennent plus agressifs", développe Michael Freeman, l’un des chercheurs participant à l’étude.
Ces chercheurs ont ensuite identifié un composé, CSRM617, susceptible de contrecarrer Onecut2 en réduisant significativement la taille des métastases. "Nos recherches suggèrent qu'Onecut2 est un régulateur important des formes mortelles de cancer de la prostate, qui pourrait constituer une cible thérapeutique utile chez près d'un tiers des patients dont le cancer se propage et échappe à l'hormonothérapie", déclare Michael Freeman.
"Nous avons besoin de nouvelles stratégies pour empêcher le cancer de la prostate de devenir mortel pour les milliers d'hommes dont la maladie résiste à la thérapeutique hormonale", explique Michael Freeman. "Ces découvertes sont emblématiques du travail de changement de paradigme mené dans le domaine du cancer", a poursuivi Dan Theodorescu, directeur de l'institut du cancer à l’origine de l’étude. "Ils montrent comment nos chercheurs relient la découverte scientifique au développement clinique de nouveaux traitements qui auront un impact sur les patients".
Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash
Science Daily
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La radiothérapie est une des armes essentielles pour traiter le cancer. Prescrits dans un cas sur deux (soit 200 000 cas par an), les rayonnements utilisés en radiothérapie fragmentent l’ADN des cellules cancéreuses pour les détruire. Dans la tumeur, cependant, certaines cellules peuvent résister au traitement en réparant les cassures de leur ADN. Pour augmenter l’efficacité de la radiothérapie sur la tumeur, par exemple en inhibant la réparation de l’ADN de cette dernière, il faut d’abord comprendre en détail le fonctionnement de ces mécanismes de réparation.
Dans les cellules irradiées, tout un assemblage protéique s’organise autour d’une protéine en forme d’anneau appelée Ku (prononcer « Kou ») qui encercle très rapidement les extrémités des cassures dans l’ADN. Ce ballet a pour final la soudure entre elles des extrémités des cassures qui sont ainsi réparées.
Les chercheurs ont étudié le premier tableau de cette chorégraphie dont Ku est le centre, en particulier comment entrent en scène APLF et XLF, deux protéines partenaires de Ku. Par une technique de cristallographie qui permet de visualiser les complexes entre protéines à l’échelle atomique, ils ont réussi à réaliser un arrêt sur image de l’interaction des couples Ku/APLF d’une part et Ku/XLF d’autre part.
Ces images montrent pour la première fois que chacun des deux partenaires entre en contact avec Ku sur des sites distincts. Les chercheurs ont montré qu’en changeant ces sites, la machinerie se grippe. La réparation des cassures devient alors défectueuse et les cellules survivent beaucoup moins bien après leur irradiation.
À plus long terme, la connaissance précise des zones de contact entre les acteurs de la réparation des cassures de l’ADN pourrait permettre de concevoir, à façon, des molécules qui s’ajusteraient parfaitement à ces sites ; en empêchant l’assemblage de la machinerie de réparation dans les tumeurs, ces molécules pourraient les rendre plus sensibles à la radiothérapie.
Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash
CEA
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