RTFlash n°1081 : Le système immunitaire rév èle de nouvelles et étonnantes ressources …

Dans la prise en charge du COVID-19, un des enjeux est d’identifier les patients à risque de forme grave et ayant besoin d’une ventilation. Une étude rétrospective utilisant des méthodes d’intelligence artificielle (IA) a abouti à la mise au point d’une signature numérique de biomarqueurs prédictifs de l’évolution de la maladie. Elle utilise notamment les données de l’imagerie par scanner thoracique, dont on sait qu’elle révèle des images spécifiques au COVID-19 (structure en verre dépoli).

Conduite par des médecins et chercheurs de Gustave Roussy, de l'Assistance Publique-Hôpitaux de Paris, de CentraleSupélec, de l’Université de Paris, de l’Université Paris-Saclay, de l’Inserm, de l’Inria et de la société TheraPanacea, cette étude a recruté 478 patients dans cinq cohortes différentes, tous diagnostiqués COVID-19 positifs par RT-PCR. Parmi eux, 118 étaient des cas graves, 17 % ont été intubés et 6 % sont décédés.

Ils ont appris au dispositif d’IA à reconnaître les zones caractéristiques de la maladie dans les images de scanner grâce au concours de 15 radiologues expérimentés. Puis ils ont créé un algorithme utilisant 10 biomarqueurs utiles pour déterminer l’étendue et l’hétérogénéité de la maladie, l’atteinte pulmonaire et l’état cardiaque. Ces biomarqueurs ont été corrélés à l’âge et au sexe des patients, ainsi qu’à leurs données cliniques.

Le dispositif d’IA a ainsi appris à évaluer la sévérité du COVID-19 et son pronostic à court terme. Il permet de repérer les malades qui auront besoin d’une assistance respiratoire et d’une réanimation. Pour les chercheurs, il autoriserait également à proposer des médicaments en cours d’évaluation à des patients ayant des formes graves pour leur éviter le passage en réanimation.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

Univadis

Comment un robot à câble peut-il aider à renforcer la compétitivité du secteur de la construction en Europe ? Pour trouver des réponses, des chercheurs européens ont développé et sont en train de tester à Noblejas, dans la province de Tolède en Espagne, un système de ce type.

Grâce à huit câbles, cette installation robotisée pivote et se déplace le long d'une façade expérimentale de 100 m² d'un immeuble de trois étages. Elle peut soulever une plate-forme comprenant des outils et des ventouses qui servent à fixer, installer et maintenir des murs-rideaux en verre. Le dispositif permet ainsi de charger, puis placer environ une tonne de matériels au millimètre près, et ce dans un environnement complexe.

« Les sites de construction ne sont pas des environnements structurés : parfois, les mesures sont inexactes ou inexistantes et les bâtiments n'ont pas toujours les dimensions qu'ils devraient avoir », fait remarquer Kepa Iturralde, ingénieur civil à l'Université technique de Munich (TUM), qui participe à ce projet de recherche européen appelé Hephaestus. « C'est pour cela qu'il est très important que nous référencions chacun des éléments : pour y arriver, nous utilisons des caméras pour connaître la position exacte des murs-rideaux, mais aussi des outils de géolocalisation pour déterminer l'emplacement de chacun des éléments », explique-t-il.

La structure peut être adaptée en fonction de la taille de la façade : les grandes superficies nécessitent des câbles plus longs et des configurations géométriques différentes des points d'appui. Mais il faut aussi que les câbles soient tendus de manière adéquate comme l'expliquent les scientifiques impliqués dans ce projet de recherche. « À partir de cette tension, on peut prévoir les dimensions du reste des composants de la structure : le coût de toute l'installation en dépend car plus les câbles nécessitent de tension, plus l'installation sera chère », précise Mariola Rodríguez Mijangos, ingénieure industrielle au sein de la fondation Tecnalia, impliquée dans le projet. « Notre principal défi, c'est de trouver la tension minimale, mais suffisante à mettre dans les c&ac irc;bles pour que le robot soit capable d'accomplir ses tâches », dit-elle.

Les chercheurs voient de grands avantages dans ce système comme la rapidité et la précision dans l'exécution des tâches. Le robot peut permettre d'installer des murs-rideaux, des panneaux solaires et d'autres surfaces sur les bâtiments, mais aussi contribuer à l'analyse, à la mise en peinture, au nettoyage, au remplacement d'éléments endommagés ou à la réparation de fissures. « Les robots sont capables de réaliser des tâches en série, de manière automatisée, en respectant toujours les mêmes caractéristiques », indique Julen Astudillo Larraz, manager de groupe façades au sein de Tecnalia et coordinateur du projet Hephaestus. « Quand on aura développé un système d'installation fiable », poursuit-il, « toutes les autres configurations seront possibles : il su ffira d'adapter les outils qu'on a besoin d'utiliser, donc la qualité finale dans la construction sera largement améliorée ».

Selon l'équipe, cette technologie représente une avancée en vue d'améliorer la compétitivité dans la construction, secteur industriel qui pourvoit le plus grand nombre d'emplois dans l'Union européenne avec une main-d'œuvre directe de quelque 14 millions de personnes et qui contribue à environ 9 % du PIB européen. « Pour une entreprise du bâtiment, ce système a deux avantages : le premier, c'est la réduction effective des temps d'installation des murs-rideaux, cela représente un bénéfice réel pour l'entreprise », souligne José Jiménez Vicaria, ingénieur civil au sein de l'entreprise de construction Acciona, partenaire du projet. « Le deuxième, c'est la minimisation des risques en matière de sécurité : on n'a plus ou presque plus de tâches à réaliser en hau teur, donc les ouvriers risquent beaucoup moins de tomber », déclare-t-il. Les chercheurs estiment que leur technologie pourrait faire leur apparition sur les sites de construction dans cinq à dix ans.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

Euronews

En avril dernier, j'avais souligné l'importance, dans mon éditorial : Les ondes térahertz : une révolution scientifique et médicale en cours… (Voir Editorial) des ondes terahertz, en tant que rupture technologique majeure.

L'actualité scientifique est venue confirmer cette prévision : des chercheurs du Massachussets Institute of Technology (MIT) et de l’Université de Waterloo (Canada) viennent en effet de mettre au point une source térahertz haute puissance, pouvant être transportable, ce qui ouvre la voie à des équipements térahertz plus performants et plus faciles à intégrer pour des applications d’imagerie en temps réel.

Se situant entre 300 GHz et plusieurs milliers de GHz - soit entre la plage de fréquence des infrarouges et des micro-ondes - la gamme de fréquence térahertz (THz) pose un certain nombre de problèmes technologiques et montre les limites des dispositifs électroniques et photoniques.

Si les dispositifs électroniques, tels que les transistors, fonctionnent bien en bas de cette gamme de fréquences, leurs performances chutent drastiquement lorsque l’on dépasse le térahertz. D’un autre côté, les composants photoniques, comme les lasers à diodes, ne peuvent être utilisés qu’à des fréquences supérieures à 10 THz. Il existe donc une bande de fréquence située entre 1 et 10 THz difficilement accessible.

Mais en développant un nouveau système lasers à cascade quantique à trois niveaux, composé d'une couche d'arséniure de gallium entre deux couches d'arséniure d'aluminium-gallium, ces chercheurs ont réussi à mettre au point un dispositif portable de laser terahertz dans la bande des 4 THz, qui peut fonctionner à la température de -23°C, alors que, jusqu'à présent, un tel rayonnement térahertz ne pouvait être obtenu qu'à une température de -73°C. Ces chercheurs pensent que la voie est désormais ouverte vers des lasers térahertz compacts et portables, pouvant fonctionner à température ambiante.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

Nature

Des téléphones aux satellites, en passant par les portes de nos réfrigérateurs, les aimants sont omniprésents dans notre vie quotidienne. Cependant, ils sont constitués de matériaux inorganiques lourds dont certains éléments constitutifs sont peu disponibles. Des chercheurs et chercheuses du CNRS, de l'Université de Bordeaux et de l'ESRF (le synchrotron européen de Grenoble) ont mis au point un nouvel aimant moléculaire, léger, conçu à basse température et aux propriétés magnétiques sans précédent.

Ce composé, issu de la chimie de coordination, contient du chrome, un métal abondant, et des molécules organiques peu coûteuses. Il s'agit du premier aimant moléculaire qui possède jusqu'à 240°C un « effet mémoire », c'est-à-dire qu'il est capable de conserver un de ses deux états magnétiques. Cet effet est mesuré par un champ, dit coercitif, qui est 25 fois plus élevé à température ambiante pour ce nouveau matériau que pour le plus performant de ses prédécesseurs moléculaires.

Cette propriété est ainsi tout à fait comparable à celle de certains aimants commerciaux purement inorganiques. Cette découverte, publiée le 30 octobre dans Science, offre des perspectives extrêmement prometteuses qui pourraient déboucher sur une nouvelle génération d'aimants complémentaires des systèmes actuels.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

Eurekalert

Un circuit électronique cumulant deux fonctions sur un même support, la mémoire et les opérations logiques, a été mis au point par des scientifiques suisses de l’École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL), en Suisse.

Cette nouvelle génération de circuits pourrait éventuellement permettre la création d’appareils plus petits, plus rapides, plus économes en énergie et [être] particulièrement intéressante pour les applications exigeantes utilisant l’intelligence artificielle, affirment les chercheurs dans un communiqué de l’EPFL.

De plus, la nouvelle puce helvétique intègre pour la première fois un matériau 2D. À l’heure actuelle, l’architecture des ordinateurs sépare les supports des processeurs et de la mémoire. Cette structure nécessite un transfert de données, ce qui demande du temps et consomme de l’énergie.

L’ingénieur spécialisé en électricité, Andras Kis, et ses collègues ont réussi à utiliser le même dispositif pour entreposer les données et les calculs en ayant recours à un semi-conducteur (MoS2) qui fait partie de la famille des matériaux 2D.

Ils ont en quelque sorte créé une nouvelle génération de circuits à deux têtes caractérisée par une structure moléculaire de base composée d’une couche ne comptant que quelques atomes seulement. Cette puce, de la famille des transistors à grille flottante, est capable de retenir une charge électrique pendant de longues périodes.

Ce type de dispositif est actuellement utilisé comme mémoire flash pour le stockage numérique des appareils photo, téléphones et ordinateurs. L’équipe suisse a trouvé une façon de tirer profit des propriétés électriques du MoS2, à savoir une grande sensibilité aux charges stockées dans la grille flottante, qui permet d’utiliser ces dispositifs à la fois comme mémoires et comme transistors programmables.

Cette particularité a permis aux ingénieurs suisses d’implémenter un grand nombre de fonctions logiques dans un même circuit. Cette faculté à changer la fonction d’un même circuit se rapproche du fonctionnement du cerveau, où la même structure, c’est-à-dire le neurone, est à la base de la mémoire et du calcul mental, explique M. Kis.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

Radio Canada

Des chercheurs de l'Université d'Hong-Kong, Hongzhe Sun, Qi Zhang, Runming Wang, ont montré, dans le cadre d’une recherche sur l’antibiorésistance, qu'un ancien médicament bien connu, l’auranofine, utilisé pour soigner la polyarthrite rhumatoïde, peut être combiné à un antibiotique pour lutter contre des bactéries multi-résistantes. Cette nouvelle technique permettrait de soigner les infections du sang des plaies ou encore les pneumonies.

Les antibiotiques sont utilisés pour éliminer les bactéries et soigner les infections. Depuis de nombreuses années, leur usage est répandu à travers le monde, mais ils sont parfois mal ou trop utilisés. Ce phénomène a fait émerger des bactéries multi-résistantes : les médicaments ne permettent plus de les tuer. De nouveaux antibiotiques ont été mis au point ; néanmoins, les bactéries multi-résistantes s’adaptent et les rendent peu à peu inactifs. Aujourd’hui, l’un des enjeux de la science est de trouver de nouveaux traitements efficaces.

Dans une recherche de l’Université d’Hong Kong réalisée en 2018, les chercheurs ont utilisé une combinaison de traitements pour lutter contre ces bactéries : ils ont employé un médicament capable de lutter contre l’antibiorésistance et un antibiotique "classique".

Cette même équipe a renouvelé l’expérience avec un nouveau médicament : l’auranofine, composé d’or organique. Ils constatent que cette combinaison améliore l’efficacité de traitements devenus impuissants face à ces bactéries résistantes. Ces effets positifs sont constatés avec les céphalosporines, les carbapénèmes ainsi que la colistine, lorsqu’ils sont employés contre un type spécifique de bactérie Escherichia coli, normalement résistante.

L’emploi d’un double médicament a permis de bloquer l’action de la bactérie contre les antibiotiques. Les chercheurs constatent que cette technique diminue également la dose d’antibiotiques nécessaire, à terme, cela permet d’allonger leur durée de vie car une utilisation moins importante ralentit l’apparition de résistances. Dans un essai réalisé sur des souris, la combinaison des deux médicaments a permis de guérir les souris d’une infection à E. Coli en cinq jours.

« L’auranofine, comme d’autres médicaments à base d’or, pourrait élargir les options thérapeutiques pour traiter les infections provoquées par les super bactéries multi-résistantes », souligne l’auteur principal de cette recherche, Hongzhe Sun. L’antibiorésistance fait partie des "plus graves menaces pesant sur la santé mondiale" d’après l’Organisation mondiale de la santé. Certaines infections sont aujourd’hui difficilement traitables, voire incurables, comme la pneumonie, la tuberculose ou la septicémie, à cause d’antibiotiques devenus inefficaces.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

Nature

On savait déjà que notre cerveau, avant de prendre une décision, commence par imaginer ce qui peut se passer. Par exemple, si nous décidons d'aller faire des courses au supermarché, il va imaginer l’itinéraire à prendre pour y arriver le plus vite, plus l'entrée du parking la plus pratique pour pouvoir se garer du bon côté, par rapport aux accès du magasin.

Pour la première fois, des chercheurs de l'Université d'Oxford ont pu montrer que ce processus, qui nous permet de faire le meilleur choix pour atteindre notre but, relève de la mise en œuvre coordonnée de deux mécanismes cérébraux de prise de décision. Les chercheurs ont découvert que le cortex cingulaire antérieur, impliqué dans la prise de décision, est également celui qui visualise les conséquences d’une décision pour nous aider à faire le meilleur choix possible. « Nous sommes parvenus à identifier une structure cérébrale impliquée dans l’apprentissage et démontrer que son activité encode de multiples aspects du processus décisionnel », a ajouté Thomas Akam, professeur à l’université d’Oxford et auteur principal de l’article. &laqu o; Ces résultats sont très excitants », poursuit Rui Costa, autre auteur de l’étude. « Ces données identifient le cortex cingulaire antérieur comme une région cérébrale clé dans la prise de décision basée sur des modèles, plus spécifiquement pour prédire ce qui se passera dans le monde si nous choisissons de faire une action particulière par rapport à une autre ».

Toutes les décisions ne relèvent pas de ce mécanisme cérébral, précisent les chercheurs, et certains résultent d’un apprentissage sans modèle, donc sans simulation des conséquences de l’action, qui repose sur l'expérience d'actions passées. Lorsqu’un itinéraire, par exemple, est connu, notre cerveau utilisera l’apprentissage sans modèle et suivra la route habituellement empruntée.

Pour isoler ces deux schémas cognitifs, basés sur un modèle et sans modèle, les chercheurs ont mis en place un puzzle en deux étapes pour les souris. L’animal commence par choisir l’un des trous situés au centre pour y pénétrer son nez, ce qui active l’un des deux autres trous. Chacun de ces trous a une probabilité de fournir un verre d'eau. « Tout comme dans la vraie vie, le sujet doit effectuer de longues séquences d'actions, avec des conséquences incertaines, afin d'obtenir les résultats souhaités », a précisé Thomas Akam.

Les souris ont dû chercher à comprendre deux variables clés : quel trou est le plus susceptible de fournir un verre d’eau et quel trou permet d’activer le trou qui fournit le verre d’eau. Une fois la tâche apprise, les souris ont choisi la séquence d'action qui offre le meilleur résultat. Les chercheurs ont ensuite modifié l'expérience de manière à ce que les animaux soient flexibles. De temps en temps, le port latéral le plus susceptible de fournir une boisson a basculé ou la correspondance entre les ports centraux et latéraux s’est inversée.

Les choix des souris au cours de l’étude ont révélé leurs stratégies d’apprentissage. « L'apprentissage sans modèle et basé sur un modèle devrait générer différents modèles de choix », a décrit Thomas Akam. « En regardant le comportement des sujets, nous avons pu évaluer la contribution de l'une ou l'autre approche ». L’étude des résultats, qui a reposé sur l’analyse d’environ 230 000 décisions individuelles, a montré que les souris utilisent les deux approches en parallèle. « Cela a confirmé que la tâche est appropriée pour étudier la base neurale de ces mécanismes », a poursuivi le Docteur Costa. « Nous sommes ensuite passés à l'étape suivante : &eacut e;tudier la base neuronale de ce comportement ».

Les chercheurs ont concentré leur attention sur le cortex cingulaire antérieur, la région cérébrale où se construit la prise de décision. « Des études antérieures ont établi que cette région est impliquée dans la sélection des actions et fourni des preuves qu'elle pourrait être impliquée dans des prédictions basées sur des modèles », a affirmé Rui Costa. « Mais personne n'a vérifié l'activité des neurones individuels de cette région dans une tâche conçue pour différencier ces différents types d'apprentissage ».

Les chercheurs ont découvert un lien étroit entre l’activité de ces neurones et le comportement des souris. En observant les schémas d'activité entre les groupes de cellules, les scientifiques sont parvenus à décoder si la souris est sur le point de choisir un trou ou un autre. « Cela a fourni la preuve directe que le cortex cingulaire antérieur est impliqué dans la réalisation de prédictions basées sur des modèles des conséquences spécifiques des actions, pas seulement si elles sont bonnes ou mauvaises », s’est félicité le Docteur Akam.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

Nature

Des chercheurs du Southwestern Medical Center, à Dallas, ont indiqué avoir découvert des « cellules du temps » ou « cellules temporelles » dans le cerveau de plusieurs patients sur le point de subir une opération neurochirurgicale.

Selon ces scientifiques, dirigés par le Professeur Bradley Lega, les cellules temporelles nous permettraient de coordonner et sceller toutes les expériences qui sont emmagasinées dans notre esprit. Au fur et à mesure de la formation des souvenirs, les cellules y placent une sorte d’horodatage qui nous permet alors de mémoriser dans le bon ordre toutes les séquences d’événements ou d’expériences vécues.

Comme l’explique le Docteur Bradley Lega, auteur principal de l’étude et neurochirurgien à l’Université du Texas Southwestern Medical Center à Dallas : « en faisant en sorte que les cellules temporelles créent cette indexation dans le temps, vous pouvez tout assembler d’une manière qui a du sens ».

Le Docteur Lega et ses collègues ont découvert les cellules dans l’hippocampe (la zone du cerveau en lien avec la navigation, la mémoire et la perception du temps) en étudiant le cerveau de personnes qui attendaient d’être opérées pour une épilepsie sévère. Avant l’opération, les patients avaient des électrodes placées dans l’hippocampe, et les chercheurs en ont profité pour les faire participer à une petite expérience : les patients ont été invités à mémoriser une séquence de mots qui défilait à toute vitesse sous leurs yeux. Ils devaient ensuite citer les mots qu’ils se souvenaient avoir vus.

Les chercheurs, qui mesuraient l’activité des cellules cérébrales individuelles des participants, avaient alors constaté qu’un petit groupe de cellules situées dans l’hippocampe des patients se mettait en activité lorsqu’ils se rappelaient et citaient un des mots qu’ils avaient vu, et ce dans le bon ordre.

Au cours des expériences qu’ils avaient menées, les chercheurs avaient également constaté que les participants, qui souffraient de dommages cérébraux au niveau de l’hippocampe, ne sont pas arrivés à citer les mots, dans l’ordre où ils les avaient vus. Comme l’explique le Docteur György Buzsák, professeur Biggs de neurosciences à l’Université de New York, « les séquences ont complètement et absolument disparu chez les personnes atteintes de lésions hippocampiques ».

Ces travaux suggèrent que la mémoire et les cellules du temps sont intimement liées. Le Docteur Lega et ses collègues sont d’ores et déjà persuadés que « le ciblage des cellules temporelles » pourrait aider au traitement des maladies qui entraînent les déficits de mémoire, telles que la maladie d’Alzheimer.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

PNAS

L’organisation spatiale du génome est loin d’être aléatoire au sein des noyaux de nos cellules. On connaissait le premier échelon de cette organisation, le nucléosome, dont la structure cristallographique avait été révélée en 1997. Ce complexe permet d’enrouler la molécule d’ADN et représente donc un premier niveau de compaction de l’ADN en une fibre de chromatine.

À l’autre bout de l’échelle, on savait, grâce à des approches cytologiques et de microscopie photonique, que les chromosomes s’organisent en territoires chromosomiques individuels, occupant des positions préférentielles dans le noyau suivant leur activité génique, leur densité en gènes ou leur taille. En revanche, au milieu de l’échelle, les choses paraissaient beaucoup plus floues. Mais, depuis quelques années, cette organisation spatiale du génome se précise.

À cette échelle mystérieuse, diverses équipes avaient observé des repliements entre des régions éloignées du génome, ainsi que des regroupements de gènes situés sur des chromosomes différents. On soupçonnait donc l’existence de repliements de la fibre de chromatine et, par là même, de rapprochements physiques entre les promoteurs des gènes (un promoteur est une sorte d’interrupteur : une séquence d’ADN adjacente à un gène qui, lorsqu’elle est activée, déclenche l’expression de ce gène) et leurs séquences stimulatrices, ou enhancers, des séquences d’ADN parfois assez éloignées du promoteur qu’elles activent. On n’en savait pas beaucoup plus.

Puis, ces dernières années, des avancées majeures dans la compréhension de l’organisation spatiale du génome, de la centaine de kilobases (100 000 paires de bases) jusqu’à la mégabase (1 million de paires de bases), ont vu le jour grâce à l’application de nouvelles techniques de biologie moléculaire comme la méthode Hi-C, une méthode consistant à cartographier la fréquence des contacts entre les différentes régions du génome, afin d’y déceler des motifs inhabituels.

En 2009, on a ainsi vu apparaître les premières cartes de Hi-C, capturant l’ensemble des contacts entre régions génomiques dans l’espace 3D du noyau. Elles avaient une résolution relativement faible, mais on y distinguait déjà des organisations préférentielles de larges régions génomiques et, notamment, l’organisation en compartiments actifs et réprimés, notés respectivement A et B. En 2012, l’application de la méthode Hi-C ou de dérivées avec une résolution accrue a permis à des équipes – celle d’Edith Heard, à l’institut Curie, et celle de Bing Ren, à l’institut Ludwig pour la recherche sur le cancer à La Jolla, aux États-Unis – de découvrir de nouveaux domaines d’organisation de la chromatine, désormais appelés TAD (pour topologically associating domains).

Le long des chromosomes, les TAD représentent des zones du génome caractérisées par des interactions internes bien plus fortes que celles de TAD adjacents. Entre les TAD, on trouve de véritables frontières, qui conduisent à la partition du génome en une série de TAD. L’obtention de cartes de Hi-C à très haute résolution a aussi permis de mettre en évidence de nombreuses boucles d’ADN. Certaines, dites « structurales », séparent les TAD les uns des autres.

D’autres, situées à l’intérieur des TAD, joueraient divers rôles fonctionnels. Certaines rapprocheraient des promoteurs et des enhancers, d’autres les deux extrémités d’un gène (ce qui renforcerait la direction selon laquelle le gène est transcrit), d’autres encore se formeraient entre des sites reconnus par des protéines impliquées dans la répression de nombreux gènes – les protéines du groupe Polycomb –, renforçant leur action. En d’autres termes, les TAD permettent de mieux confiner certaines régions du génome, ce qui facilite la régulation de l’expression des gènes.

Par ailleurs, l’application toute récente de méthodes de microscopie à très haute résolution (de l’ordre de la dizaine à la centaine de nanomètres) a permis à plusieurs laboratoires d’affiner le mode de repliement de la chromatine à l’intérieur des TAD. C'est ainsi qu’on vient de révéler la présence de structures sous-jacentes aux TAD, de l’ordre de la centaine de kilobases, qui ont étés appelées « nanodomaines de chromatine », ou CND.

L'équipe de Frédéric Bantignies, directeur de recherche au CNRS, Institut de génétique humaine (CNRS, université de Montpellier) vient de montrer que les CND résulteraient d’interactions locales et dynamiques entre les nucléosomes, dépendantes de marques épigénétiques (des marques non codées dans le génome) situées sur les nucléosomes.

La découverte de ces différents échelons de l’organisation des chromosomes ouvre de nouvelles voies d’investigation pour comprendre le fonctionnement du génome, ainsi que des maladies dont l’origine restait mystérieuse. Notamment, des réarrangements chromosomiques, du type inversion ou délétion, surviennent au niveau des régions frontières des TAD. Cela a pour effet d’entraîner des défauts d’isolement entre les gènes.

Ainsi, des séquences stimulatrices localisées dans le TAD voisin peuvent communiquer et activer de manière erronée des gènes dans des tissus où ils sont normalement éteints. C’est par exemple le cas de gènes du développement directement impliqués dans des malformations des membres (syndrome F, polydactylie…), des défauts neurologiques ou des dysplasies.

De même, des réarrangements chromosomiques peuvent entraîner l’activation de gènes normalement éteints et susceptibles de conduire à la transformation des cellules et à l’apparition de tumeurs. Il est donc primordial de prendre en compte l’organisation 3D du génome pour expliquer les nombreux défauts cellulaires liés à la dérégulation des gènes.

A terme, ces travaux, encore très fondamentaux, pourraient permettre de prédire, dans un type cellulaire donné, la régulation de son expression génique en connaissant la séquence de l’ADN et son organisation tridimensionnelle, ce qui aurait des implications thérapeutiques majeures pour de nombreuses pathologies.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

Pour La Science

Une équipe franco-américaine de recherche, associant des scientifiques du CNRS, de l’Inserm et d’Aix-Marseille Université au Centre d’immunologie de Marseille Luminy, a mis au pont une nouvelle technique, permettant de connaître l’état énergétique des cellules, qui pourrait aider à personnaliser les thérapies anti-cancéreuses.

Les immunothérapies, qui consistent à mobiliser le système immunitaire pour qu’il reconnaisse les cellules cancéreuses et les détruise, sont une approche prometteuse pour lutter contre les cancers. Néanmoins, l’environnement tumoral peut être hostile aux cellules immunitaires en les privant de leur source d’énergie, ce qui limite l’efficacité de ces traitements (actuellement, seul un tiers des patients répond aux traitements par immunothérapie). L’état énergétique des différents types de cellules immunitaires est ainsi un marqueur de leur activité, et en particulier de leur action pro - ou anti-tumorale. Afin d’augmenter l’efficacité des immunothérapies, il devenait donc indispensable de disposer d’une méthode simple pour caractériser le profil énergétique des cellules immunitaires p rovenant d’échantillons de tumeurs.

Appelée SCENITH, la méthode mise au point entre Marseille et San Francisco permet d’identifier les sources d’énergie dont dépend chaque type de cellule présent dans la tumeur, et en particulier les besoins spécifiques des cellules immunitaires dans cet environnement hostile. Elle utilise comme marqueur de l’état énergétique des cellules leur niveau de synthèse de protéines, ce processus consommant la moitié de l’énergie dans une cellule.

L’échantillon prélevé par biopsie est séparé en différents lots, chacun étant traité par un inhibiteur d’une des voies métaboliques permettant aux cellules de produire de l’énergie. Le niveau de synthèse de protéines est ensuite analysé dans un cytomètre de flux, qui permet en outre de différencier les différents types de cellules présentes dans l’échantillon et d’identifier les marqueurs qu’elles portent à leur surface, cibles des thérapies. Ainsi, la méthode SCENITH permet d’identifier l’état énergétique de chaque cellule de la tumeur, qu’elle soit immunitaire ou cancéreuse, ainsi que les sources d’énergie et les voies métaboliques dont elle dépend.

Les scientifiques ont déjà commencé à collaborer avec des équipes de recherche clinique afin de mieux cerner comment utiliser cet outil pour prédire la réponse des patients aux traitements. Ils souhaitent accroître les collaborations de ce type afin d’identifier les profils liés aux différentes réponses aux immunothérapies et chimiothérapies. SCENITH a ainsi vocation à personnaliser les traitements en exploitant les forces de la réponse immunitaire et les faiblesses de la tumeur de chaque patient.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

CNRS

On sait depuis plusieurs décennies que les capacités cognitives des oiseaux de la famille des corvidés sont tout à fait remarquables et qu'ils sont notamment capables d'anticiper des situations en choisissant les outils nécessaires à l’obtention d’une récompense future, une faculté que l'on croyait réservée aux grands singes et à l'homme.

On savait déjà que certains corbeaux utilisaient des outils, tels que des brindilles, pour atteindre par exemple une larve nichée dans un tronc d'arbre. Les scientifiques ont constaté ensuite qu'ils pouvaient, dans une expérience, utiliser une tige, trop courte, pour en obtenir une autre permettant d'accéder à une récompense. Le Professeur Markus Böckle, de l'Université de Vienne, est allé plus loin en montrant avec son équipe que des corbeaux calédoniens peuvent planifier une opération à venir, une des capacités définissant l'intelligence humaine.

Les oiseaux ont appris à utiliser trois outils, une tige, un caillou et un crochet, fonctionnant chacun exclusivement avec un dispositif dédié, contenant un petit morceau de viande.

On les a entraînés ensuite à suivre une séquence bien précise, mais seulement avec le dispositif fonctionnant avec la tige – un tube de plexiglas. Dans un compartiment, on leur montrait le tube contenant un morceau de viande pendant une minute. On plaçait ensuite le corbeau dans un compartiment adjacent, où après cinq minutes on lui présentait cinq objets : les trois outils, un distracteur (une balle), et un petit morceau de pomme, qui fait partie de son régime alimentaire.

Après avoir choisi un des cinq objets, l’oiseau devait attendre encore dix minutes avant d’être remis dans le compartiment où se trouvait le tube contenant la viande, qu’il récupérait grâce à la tige. Ce faisant, les oiseaux ont passé avec succès l’épreuve de la guimauve, dans laquelle on propose la gourmandise à un enfant ; la pomme au corbeau, en lui expliquant qu’en se retenant de l’engloutir il en obtiendra un plus grand nombre plus tard ; et la viande à l’oiseau.

Cette expérience de voyage mental dans le temps évalue la capacité du sujet à se projeter dans l’avenir, capacité qui apparaît chez l’enfant entre 4 et 6 ans Mais dans son expérience, il y a une difficulté supplémentaire, parce que l’oiseau doit effectuer une tâche technique, choisir un outil, pour atteindre son objectif.

Quatre des six corbeaux testés ont fait la preuve de leur capacité à se projeter dans le temps. Comme dans la deuxième expérience, toujours avec le seul tube, mais contenant cette fois un morceau de pomme. Placés dans le compartiment à outils, où un morceau de viande les attendait à la place, ils n’ont pas hésité à s’en saisir plutôt que d’attendre une récompense moins goûteuse. Puis les choses se sont corsées pour les quatre corbeaux sur les six ayant passé avec succès ces deux épreuves.

Afin de s’assurer que leur choix d’un outil ne résultait pas d’un apprentissage par association, en associant en l’occurrence la tige à une récompense, on les a soumis, à cinq reprises et dans un ordre différent, à deux séquences qu’ils n’avaient jamais expérimentées. L’une avec le dispositif fonctionnant avec le caillou, et l’autre celui avec le crochet. C’est la phase délicate, explique le Professeur Böckle, car les trois outils ont la même valeur, chacun étant la solution dans une situation, mais pas dans les deux autres.

Il leur a fallu effectuer une sorte d’exercice mental sur ce qu’ils auraient à faire par la suite. Trois des quatre corbeaux restants ont passé le seuil attribuable à la chance. Le champion, Neptune, a choisi le bon outil neuf fois sur dix, suivi par Triton et Uranus, avec sept sur dix…

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

Radio Canada

Les cancers cutanés non mélaniques sont parmi les tumeurs malignes les plus courantes et leur incidence augmente dans le monde entier. Le principal facteur de risque est l'exposition aux rayons UV, qui endommage l'ADN, augmente la production de ROS (espèces réactives de l’oxygène), active l'inflammation locale et épuise l'énergie cellulaire, ce qui induit une instabilité génomique et la mort cellulaire. Cette étude, présentée au 29e Congrès virtuel de l’European Academy of Dermatology and Venereology (EADV), révèle le pouvoir protecteur de la vitamine B3 contre les effets néfastes pour la peau, de l'exposition aux UV.

L’étude apporte aux bénéfices déjà documentés de cette forme de vitamine B3 (ou nicotinamide), en particulier contre certains troubles neurologiques, et vient confirmer les conclusions de précédentes études sur ces effets de protection cutanée et l'espoir de pouvoir contrer le risque de cancers cutanés non mélaniques.

Les chercheurs italiens de l’Azienda Ospedaliero Universitaria (AOU) Maggiore della Carità (Novare) ont isolé des cellules (kératinocytes primaires humains) de la peau de patients atteints de cancers cutanés non mélaniques. Ces cellules ont été traitées avec 3 concentrations différentes de nicotinamide, une forme de vitamine B3, pendant 18, 24 et 48 heures, puis exposées aux UVB.

L’expérience montre que le prétraitement avec 25 μM de NAM 24 heures avant l'irradiation UV permet de protéger les cellules de la peau des effets du stress oxydatif induit par les UV, dont les dommages à l'ADN. Cette étude montre que le nicotamide a amélioré la réparation de l'ADN, ce qui est démontré par une expression réduite de l'enzyme de réparation de l'ADN OGG1.

Lara Camillo, chercheur en dermatologie résume ainsi ces résultats : « l'augmentation de la consommation de vitamine B3, une vitamine facilement disponible dans l'alimentation quotidienne, permet de protéger la peau de certains des effets de l'exposition aux UV et de réduire, parallèlement l'incidence des cancers cutanés autres que le mélanome ». L'étude souligne toutefois que cet effet protecteur de la vitamine B3 est de courte durée, elle doit donc être consommée au plus tard 24 à 48 heures avant l'exposition au soleil.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

Eurekalert

Des chercheurs de la faculté des sciences du sport et de la santé de l'Université de Jyväskylä (Finlande) ont comparé les performances physiques et cognitives des personnes âgées de 75 à 80 ans à celles des personnes du même âge dans les années 1990 ; ils ont constaté que les seniors d’aujourd’hui étaient en meilleure forme globale et se débrouillaient ainsi mieux dans leur vie quotidienne.

Les travaux, menés sur des femmes et des hommes âgés de 75 à 80 ans, ont permis de constater que la force musculaire, la vitesse de marche, la vitesse de réaction, la fluidité verbale, le raisonnement et la mémoire de travail sont aujourd'hui nettement meilleurs que chez les personnes du même âge nées plus tôt. En revanche, les tests de fonction pulmonaire n'ont pas permis d'observer de différences entre les cohortes.

Comment expliquer ces différences ? « Une activité physique plus importante et une taille corporelle plus grande expliquent la meilleure vitesse de marche et la force musculaire chez la cohorte née plus tard », avance Kaisa Koivunen, doctorante et co-autrice de l’étude.

Quant aux différences de performances cognitives, elles seraient dues à “une éducation plus longue”. « La cohorte des 75 et 80 ans nés plus tard a grandi et vécu dans un monde différent de celui de leurs homologues nés trois décennies auparavant », poursuit Matti Munukka, chercheur postdoctoral. « Il y a eu de nombreux changements favorables. Parmi ceux-ci, on peut citer une meilleure nutrition et une meilleure hygiène, des améliorations dans les soins de santé et le système scolaire, un meilleur accès à l'éducation et une vie professionnelle améliorée ».

Pour les seniors d’aujourd’hui, cette amélioration des performances physiques et cognitives s’accompagne, de fait, par une augmentation de l’espérance de vie, ainsi que par une augmentation du nombre d’années vécues avec une bonne capacité fonctionnelle à un âge avancé. Cela s’explique, selon les chercheurs, « par un rythme de changement plus lent avec l'âge, un maximum de performance physique plus élevé au cours de la vie ou une combinaison des deux ».

L'étude conclut que nous devons changer notre vision médico-sociale du vieillissement et souligne « Qu'au sein de la population vieillissante, deux changements simultanés se produisent : le maintien d'années en bonne santé à des âges plus élevés et un nombre accru de personnes très âgées qui ont besoin de soins externes ».

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

ACER

Selon Bruno Andreotti, professeur de physique à l’Université de Paris Diderot, l’aération des lieux clos est cruciale dans la lutte contre le Covid-19. L’air se chargeant peu à peu de particules virales provenant de la respiration des personnes infectées – même en portant un masque - il faut le remplacer par de l’air frais. Depuis le début du mois d’octobre, le gouvernement français a introduit l’aération dans ses fameux gestes barrières pour ralentir la propagation du SARS-CoV-2, avec pour consigne d’aérer les pièces pendant 10 minutes, 3 fois par jour. C’est un début, mais c’est très probablement insuffisant.

Pour réduire les contaminations par aérosol, une des solutions serait de faire comme en Allemagne, où 500 millions d’euros ont été débloqués pour la révision des ventilations mécaniques. Selon ce chercheur, il faut moderniser les systèmes existants, notamment en installant des VMC double flux, qui aspirent l’air vicié par le plafond et le remplacent par de l’air frais issu de l’extérieur, préalablement réchauffé au moyen d’un échangeur thermique.

Le flux d’air contaminé, en passant au-dessus des têtes des personnes présentes dans la pièce, réduit significativement la probabilité de contamination. L’air transite par un filtre avant d’être rejeté à l’extérieur. Ces installations pourraient être généralisées dans des lieux susceptibles d’accueillir du monde, comme les salles de classe ou à l’Université.

Une autre solution, moins coûteuse, est de mesurer la concentration de CO2 d’une pièce au moyen d’un capteur. Cela permettrait de quantifier la ventilation d’une pièce et de mesurer l’effort à fournir pour assainir l’air. C’est un dispositif abordable : un capteur de CO2 coûte une dizaine d’euros si on le monte et une commande d’Etat pourrait réduire le coût à 5 euros environ.

L’idée est de réduire la concentration de CO2, exprimé en particule par millions (ppm), afin de réduire d’un facteur important le taux de contamination. Le passage d’une concentration de 1500 ppm de CO2 à 650 ppm correspondrait à un renouvellement suffisant de l’air d’une pièce tout en gardant un certain confort. Ce chercheur a calculé que cela abaisserait d’au moins un facteur 5 la probabilité d’infection. A titre d’exemple, la généralisation du port du masque nous a permis de réduire d’un facteur 3 le taux de reproduction du SARS-CoV-2.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

Industrie & Technologies

Les crises d’épilepsie peuvent survenir à des heures très variables de la journée mais, chez un même individu, elles se manifestent le plus souvent à des moments privilégiés. Cette rythmicité individuelle interroge : l’excitabilité de leurs neurones, prérequis à la crise, pourrait-elle dépendre de leur horloge biologique ? Pour le savoir, un projet international associant des laboratoires français, américains, allemands et polonais s’est penché sur l’expression des gènes au niveau de l’hippocampe.

Cette structure cérébrale est particulièrement impliquée dans la naissance des crises qui caractérisent l’épilepsie du lobe temporal, région latérale inférieure du cerveau qui se trouve au niveau des tempes, la forme d’épilepsie la plus courante chez l’adulte.

Réalisée chez la souris, cette étude a révélé que l'expression locale de plus de 1 200 gènes dépend d’un rythme circadien.

Lorsque l'analyse est conduite chez des souris épileptiques, le nombre de gènes concernés par la rythmicité circadienne augmente de 30 %, et seul un tiers de ces transcrits est commun à ceux présents chez les animaux sains. Ainsi, la nature, le rythme et l’amplitude des variations de l'expression génique au cours de la journée apparaissent très spécifiques de l’épilepsie. Si la même observation était posée chez l’humain, elle aiderait à mieux comprendre la maladie et prévenir les crises aux moments les plus à risque de la journée.

Christophe Bernard, qui a encadré ce travail, explique : « L’architecture moléculaire qui régit le fonctionnement des neurones de l’hippocampe présente des différences fondamentales entre animaux contrôles et animaux épileptiques. Ces différences pourraient être à l’origine des crises : en injectant un médicament épileptogène à ces deux groupes d’animaux, on observe non seulement que le seuil de déclenchement de la crise est plus bas chez les animaux épileptiques, mais aussi que ce déclenchement survient à des moments différents de la journée que chez les animaux contrôles ».

« Les mécanismes de mémorisation qui siègent dans l’hippocampe suivent un rythme circadien. Il était donc légitime de rechercher une rythmicité de l’architecture moléculaire locale associée à l'épilepsie », poursuit le chercheur. « Nos travaux montrent que les variations moléculaires au niveau de cette structure cérébrale sont à la fois très nombreuses, très importantes et très spécifiques de la situation, physiologique ou pathologique. Nous allons maintenant entrer dans le détail : nos prochains travaux visent à identifier quels sont les gènes et protéines clés dont l’oscillation est associée aux moments de vulnérabilité vis-à-vis des crises d'épilepsie ». Ces recherches pourraient ensuite être tra nsposées chez l’Homme.

Mais les perspectives de ce travail sont plus larges, précise Christophe Bernard : « On peut supposer que d’autres pathologies cérébrales, comme la maladie d’Alzheimer ou la sclérose en plaques, sont également liées à des oscillations de l’expression de gènes qui leur soient spécifiques ». Étudier ces maladies à la lumière d’une rythmicité circadienne pourrait aider à mieux les comprendre, et sans doute mieux les traiter. « Dans l’épilepsie, on ne dispose pour l’heure que de traitements dont les mécanismes d’action sont peu spécifiques des causes de la crise, et dont les effets durent assez longtemps. En identifiant les gènes et protéines clés exprimés dans les moments favorables au déclenchement de la crise, on peut imaginer le développeme nt de nouveaux traitements les ciblant, qui seraient administrés au patient selon l’heure à laquelle il est le plus vulnérable ».

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

Inserm