La science infuse

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18 janvier 2014

Des mouches pour dépister le cancer

Le système olfactif de la drosophile, particulièrement sensible, pourrait être exploité à des fins médicales.

Afin de détecter la présence de cellules cancéreuses, une équipe italo-allemande propose de se passer des services des anatomo-pathologistes, ces médecins spécialistes de l'analyse des tissus, et de les remplacer par des... mouches ! Pour cela, les chercheurs ont comparé les réponses du système olfactif de l'insecte aux odeurs produites par des cellules saines et malades grâce à une méthode originale, l'imagerie calcique.

Le cancer naît d'un dérèglement des cellules suite à l'accumulation de mutations génétiques : les cellules cancéreuses présentent ainsi un métabolisme différent des cellules saines. Cela se traduit notamment par la synthèse de certaines protéines en quantité anormale, lesquelles fournissent autant de biomarqueurs utiles pour diagnostiquer la maladie ou mesurer son évolution face aux traitements. Certains de ces biomarqueurs peuvent être détectés dans le sang, l'urine ou encore dans l'air expiré. Une récente étude italienne proposait ainsi d'analyser le souffle de patients pour y rechercher une série de composés organiques volatils (COV) : ils sont ainsi parvenus à déterminer la signature moléculaire du cancer colorectal, permettant de dresser grâce à un simple test respiratoire un diagnostic fiable. Cette analyse des COV est habituellement effectuée par chromatographie et spectrométrie de masse. Toutefois, certains chercheurs se sont tournés vers d'autres analyseurs d'odeurs : les animaux. Les chiens, déjà utilisés pour repérer explosifs ou stupéfiants, peuvent également être dressés pour dépister les tumeurs. En 1989, dans la très sérieuse revue médicale The Lancet, deux dermatologues du King's College Hospital de Londres (Royaume-Uni) rapportèrent ainsi le cas d'une patiente, alertée par l'attention soutenue de son chien pour un grain de beauté situé sur sa jambe : cette lésion qui intriguait son fidèle compagnon était un mélanome, un cancer de la peau agressif ! Depuis, les médecins ont montré que les chiens étaient notamment capables de dépister les cancers de la vessie, de la prostate, ou encore de l'ovaire.

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1 janvier 2014

Les articles auxquels vous avez échappé en 2013

Le crocodile, un animal si sensible : l'une des découvertes de l'année 2013.

En 2013, La science infuse vous aura raconté 24 histoires de science, fruit d'une sélection difficile (et de contraintes d'agenda) car beaucoup d'autres scientifiques se sont une fois encore surpassés pour livrer des résultats étonnants. Voici un florilège des articles auxquels vous avez échappé cette année.

Des microbes aux requins : le bestiaire 2013

Sans doute le sujet que je regrette le plus d'avoir passé à la trappe : le caca de synthèse ! Celles et ceux qui me connaissent savent qu'un sujet me passionne : le microbiote intestinal, plus connu sous le nom de flore intestinale. Derrière ce vocable se cachent des milliards de bactéries qui pullulent dans notre tube digestif. Grâce à de nouveaux outils de génétique, les chercheurs ont pu commencer ces dernières années à décrire cet écosystème bactérien. Ils ont alors découvert son extrême diversité – à la fois en termes de nombre d'espèces présentes chez un même individu et de différences entre deux individus (les microbiotes se regroupent ainsi en trois entérotypes, équivalents aux groupes sanguins) – ainsi que son impact majeur sur le métabolisme de l'hôte. Cet exemple marquant de symbiose a d'ailleurs été reconnu comme l'une des dix découvertes majeures de l'année 2013 par le magazine américain Science. Si le microbiote influence l'état de santé de l'hôte, il est vite paru intéressant de modifier sa composition pour rétablir un bon équilibre avec l'hôte : c'est le principe de ce que les chercheurs appellent la transplantation fécale. Cette nouvelle thérapie consiste à échanger la flore intestinale "pathogène" d'un individu pour celle d'un donneur sain, récoltée à partir de ses selles. Problème : l'idée de se faire injecter le contenu du tube digestif d'un inconnu semble rebuter beaucoup de personnes, freinant de ce fait le développement de cette bactériothérapie d'un genre nouveau. Pour pallier cette difficulté, des chercheurs canadiens ont proposé de fabriquer un "substitut" de selle, regroupant 33 isolats bactériens récoltés initialement dans les excréments d'une donneuse saine âgée de 41 ans puis cultivés par la suite en laboratoire. Utilisé ici pour traiter une infection par la bactérie Clostridium difficile (qui cause des diarrhées nosocomiales), ce probiotique humain a été joliment baptisé par les auteurs RePOOPulate, car les bactéries d'origine fécale vont repeupler l'intestin du malade. Les essais se poursuivent, l'étude n'ayant pour l'heure inclus que deux patients : des volontaires ?

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8 décembre 2013

Le réchauffement climatique marque-t-il une pause ?

La hausse des températures semble marquer une pause depuis quelques années : faut-il y voir une remise en cause du dérèglement climatique lié aux activités humaines ?

Si la décennie 2001-2010 a été la plus chaude depuis le début des relevés de températures en 1850, la hausse régulière des températures à l'échelle planétaire depuis le début des années 1970 semble marquer une pause ces dernières années. Ce type d'événement climatique est du pain béni pour les climato-sceptiques, qui remettent en cause le rôle des activités humaines dans le dérèglement climatique que connaît la Terre depuis des décennies, n'y voyant qu'une variabilité naturelle du climat. Deux climatologues du National Center for Atmospheric Research, situé à Boulder dans le Colorado (États-Unis), ont ainsi cherché à comprendre l'origine de cette pause apparente dans le réchauffement climatique : la Terre aurait-elle cessé de se réchauffer ?

Pour Kevin Trenberth et John Fasullo, "la réponse dépend en partie de ce que l'on entend par "réchauffement climatique"". Derrière cette réponse de Normand se cache la mécanique complexe du thermostat planétaire. Les climatologues s'accordent ainsi pour attribuer une valeur positive au forçage radiatif, une grandeur thermodynamique qui correspond à la différence entre la chaleur reçue et la chaleur émise par le système Terre : de façon globale, notre planète engrange donc de l'énergie. Pour les climato-sceptiques, ce forçage est avant tout d'origine naturel : il peut s'agir des éruptions volcaniques qui émettent des nuages de particules dans l'atmosphère (comme a pu le faire il y a des milliers d'années le super-volcan Toba) ou encore des variations cycliques de l'activité solaire. Des causes anthropiques entrent également en ligne de compte, expliquant la hausse récente des températures : les gaz à effet de serre augmentent le forçage en "piégeant" les radiations émises dans l'atmosphère, alors que les aérosols ont un effet opposé et contribuent à "refroidir" la Terre. Tous ces facteurs modifient le forçage radiatif et contribuent au déséquilibre de la balance énergétique de la Terre. Toutefois, ce surcroît d'énergie emmagasiné ne se traduit pas de façon linéaire par une hausse des températures : cette énergie peut être transformée en autre chose que de la chaleur relarguée dans l'atmosphérique. Elle peut ainsi contribuer à la fonte des glaciers et des glaces polaires (qui a des conséquences diverses sur l'écosystème arctique) ou au réchauffement des océans, qui se traduit par une montée des eaux de 3,2 mm par an entre 1992 et 2012 selon les estimations des deux climatologues américains.

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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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