La science infuse

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Sciences de la vie

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2 décembre 2013

Quand la mécanique contrôle nos gènes

Quel rôle peut bien jouer la physique dans le développement d'un embryon (ici de l'oursin Clypeaster subdepressus) ?

Gastrulation, mécanotransduction, phosphorylation et autres facteurs de transcription : bienvenue dans le monde fabuleux de la biologie moléculaire du développement ! L'équipe d'Emmanuel Farge navigue au milieu de ces notions pour décrypter les événements qui régissent les premières étapes de la vie du poisson zèbre (Danio rerio) et de la mouche du vinaigre (Drosophilia), au sein de l'équipe "Mécanique et génétique du développement embryonnaire et tumoral" de l'Institut Curie (Paris). Comme son nom l'indique, ce groupe de biologistes français s'intéresse en particulier aux liens qu'entretiennent la mécanique et la génétique, deux domaines qui de prime abord n'ont pourtant que peu de points communs.

Le "dogme central" de la biologie, établi en 1958 par Francis Crick (l'un des "inventeurs" de la structure moléculaire de l'ADN), stipule que la vie cellulaire est déterminée par le génome, stocké sur la molécule d'ADN sous forme de séquences d'acides aminés appelées gènes, lesquelles aboutissent à la synthèse de protéines, molécules assurant le métabolisme cellulaire. Mais si toutes les cellules d'un organisme partagent le même patrimoine génétique, elles se comportent de façon différente grâce à un ensemble de protéines spécifiques. La question des variations du métabolisme entre les différents types cellulaires se pose avec une acuité particulière au moment du développement de l'embryon, lorsque l'organisme passe d'une cellule à deux, puis quatre, puis huit... au départ toutes identiques, puis spécialisées (on dit différenciées) afin de donner naissance aux cellules sanguines, aux neurones ou encore aux cellules épithéliales. D'où surgit ce "programme" de différenciation ? Est-il purement gouverné par la génétique, comme le laisseraient entendre les tenants du "tout génétique" enivrés par la beauté conceptuelle du dogme central ? Des physiciens ont commencé à émettre une hypothèse concurrente : les forces physiques qui s'appliquent aux cellules en division seraient responsables de leur organisation, et partant de là de leur différenciation et de la formation des différents organes. C'est notamment la thèse de Vincent Fleury, un physicien français qui insiste sur le rôle majeur des "écoulements" de cellules en division dans l'embryon dans l'apparition du plan d'ensemble de l'organisme. Pour Emmanuel Farge et ses collègues, la réponse se situe entre ces deux extrêmes : si les gènes contrôlent la genèse des tissus à partir des cellules embryonnaires en division, les mouvements de ces dernières et les forces mécaniques qu'elles exercent les unes sur les autres à cette occasion modifieraient également l'expression des gènes !

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1 septembre 2013

Comment les baleines évitent les coups de soleil ?

La baleine bleue prend l'air à la surface de l'océan : attention aux coups de soleil !

Nous ne sommes pas les seuls animaux à craindre les rayonnements ultraviolets (UV), qui frappent la surface de notre planète avec d'autant plus d'intensité que la couche d'ozone s'amincit : poissons, amphibiens et invertébrés sont eux aussi sujets aux coups de soleil ! Il faut également ajouter à cette liste d'espèces photosensibles les cétacés, cet ordre de mammifères aquatiques regroupant baleines, dauphins, marsouins et autres cachalots. Laura Martinez-Levasseur et Karina Acevedo-Whitehouse, de l'Institut de zoologie basé à Londres (Royaume-Uni), avaient alerté les premières sur le danger encouru par les cétacés dans une première étude publiée en 2010. Elles mènent aujourd'hui aux côtés d'une équipe internationale de zoologistes de nouvelles investigations pour mieux comprendre les mécanismes de protection de ces mammifères qu'ils surnomment les "baromètres à UV des océans", en raison de leur répartition géographique étendue et de leur longévité record (un rorqual de plus de 130 ans s'est échoué sur les côtes danoises en 2010).

Chez l'homme comme chez les autres animaux, les rayonnements UV peuvent causer différentes lésions et mutations de la molécule d'ADN, provoquer la cancérisation des cellules de la peau (parmi lesquelles les mélanocytes) et mener in fine à la formation de mélanomes, le cancer cutané le plus agressif. Pour étudier l'impact des UV sur la peau des cétacés, les chercheurs se sont intéressés plus particulièrement aux lésions de l'ADN mitochondrial. Cette molécule est encapsulée non pas dans le noyau mais dans un organite cellulaire appelé mitochondrie, responsable de la production énergétique de la cellule. Présentant un plus grand taux de mutations et de plus faibles capacités de réparation que l'ADN nucléaire, l'ADN mitochondrial constitue un bon marqueur de l'influence des UV sur la physiologie cutanée. L'étude a comparé la réaction aux UV de trois espèces - le grand cachalot (Physeter macrocephalus) ainsi que la baleine bleue (Balaenoptera musculus) et le rorqual commun (Balaenoptera physalus), les deux plus grandes espèces vivantes - à partir de plusieurs dizaines de biopsies de peau prélevées dans le golfe de Californie entre les mois de janvier et de juin des années 2007 à 2009.

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27 juin 2013

Chez les souris aussi, la taille, ça compte !

Un bel attribut serait d'un certain avantage pour que le mâle (de la souris) perpétue son patrimoine génétique.

Le bon roi Henri pensait que c'était un os... pas chez l'homme en tout cas ! D'autres mammifères possèdent eux un os dans leur pénis. Cet os pénien, appelé baculum, est présent chez de nombreuses espèces de primates, de chauves-souris ou encore de rongeurs, avec une grande diversité de forme et de taille, le morse (Odobenus rosmarus) battant tous les records avec un baculum pouvant atteindre 60 centimètres ! Au-delà de l'intérêt presque esthétique pour cette "extravagance génitale", des zoologistes britanniques emmenés par la spécialiste Paula Stockley, de l'université de Liverpool (Royaume-Uni), se sont interrogés sur le pourquoi de cette extrême variabilité de l'os pénien, en se concentrant (pour des raisons pratiques) sur le cas de la souris grise (Mus musculus). Conclusion : plus l'os pénien d'une souris mâle est gros, plus celui-ci a de chances de féconder une femelle et de donner naissance à de nombreux souriceaux. Ou quand Darwin rejoint Freud, du moins dans l'univers des petites souris...

Pour leur expérience, les chercheurs liverpudliens ont placé plusieurs souris mâles et femelles dans un enclos empli d'herbe pendant trois à quatre mois, le temps pour les femelles de mettre bas jusqu'à trois portées (la période de gestation étant de 19 à 21 jours et le sevrage durant environ quatre semaines). Petite particularité de la souris : une femelle peut mettre bas simultanément à des souriceaux descendants de différents pères. Ainsi, la compétition sexuelle entre les mâles se poursuit une fois le(s) coït(s) terminé(s) pour que le sperme féconde une ovule. À l'issue de l'expérience, les chercheurs ont récupéré les centaines de souriceaux nés pour déterminer par génotypage l'identité de leur géniteur. Là où certains mâles n'ont donné naissance à aucun petit, les plus performants ont transmis leurs gènes à 27 petites souris. Quels critères permettent de distinguer les mâles les plus féconds ?

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20 avril 2013

Un antibiotique contre le charme envoûtant des femmes

Cet homme, sous le charme de la porteuse d'eau, semble prêt à vider ses poches pour lui plaire.

James Bond a beau être un agent secret de premier plan, il n'en reste pas moins un homme sensible, tombant bien souvent sous le charme de belles femmes, parfois à ses dépens. Cette péripétie n'est pas qu'une astuce de scénariste en mal de rebondissements (et de belles plastiques à mettre à l'écran) : plusieurs études de psychologie expérimentale ont montré que, face à une femme séduisante, un homme avait tendance à baisser la garde et à se comporter avec moins de prudence. Heureusement, les représentants de la gent masculine pourraient bientôt se ressaisir grâce à une potion magique, ou plus exactement, un antibiotique qui aurait le pouvoir d'annuler l'effet envoûtant d'un beau visage.

Une équipe japonaise menée par Motoki Watabe et Takahiro Tako a sélectionné 98 étudiants de l'université de Kyūshū pour un jeu d'économie expérimentale, appelé jeu de confiance. Le principe est le suivant : deux joueurs reçoivent une certaine somme (ici 1 300 yens, soit environ 10 €), l'homme doit alors choisir la somme qu’il souhaite envoyer à l’autre joueur, une femme en l'occurrence. Celle-ci reçoit alors un multiple du montant envoyé (trois fois dans le cas présent) et décide si elle partage ce montant avec sa comparse (attitude coopérative) ou si elle garde tout pour elle (stratégie qualifiée de trahison par les auteurs). Variante du jeu du dictateur, ce jeu évalue la confiance que le "cobaye" attribue à son partenaire : il lui donne de l'argent, mais au risque de tout perdre. Dans cette expérience, l'étudiant ne dispose que d'une photo pour décider s'il peut se fier à l'autre personne. L'expérience est reproduite avec huit étudiantes, choisies par les chercheurs nippons pour leur goût de la trahison (elles décident de garder tout l'argent pour elles). Les étudiants ne savent pas que l'issue de l'expérience est écrite par avance – ils vont se faire plumer –  ce qui permet d'observer s'ils vont placer leur confiance en une femme en se basant sur leur seule apparence physique.

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