RTFlash n°1150 : L’espérance de vie continu e-t-elle à progresser ?

Une équipe de chercheurs d’IBM utilise l’intelligence artificielle (IA) pour synthétiser des molécules de façon moins polluante. Ces chercheurs ont recours à RoboRXN, une machine pilotable à partir du Cloud, conçue pour exécuter les étapes d’opérations de rétrosynthèse de composés chimiques établie par une IA, RXN for Chemistry. Les chercheurs ont utilisé des modèles pour prédire les voies de synthèses incluant des réactions biocatalysées – c’est-à-dire l’utilisation d’enzyme. Ces substances présentent d’énormes avantages dans la synthèse de molécules. Non seulement les réactions catalysées à partir d’enzymes permettent une récupération facile des produits mais surtout elles peuvent s’effectuer dans l’eau à température ambiante, ce qui réduit fortement la production de déchet et l’utilisation de composants toxiques. De plus, les enzymes, entièrement constituées d’acides aminés, sont-elles même biodégradables et sont donc faciles à éliminer à la fin de l’opération.

Leur utilisation pour une chimie plus verte n’est pas nouvelle et fait l’objet d’un intérêt fort dans le recyclage. Les vingt dernières années, l’utilisation d’enzymes comme des xylanases s’est généralisée dans le blanchissement de la pâte krafts et a permis de limiter celle du chlore ou de l’eau de javel dans la production de papier. Toutefois, chaque enzyme existante est conçue pour une réaction chimique spécifique et leur grand nombre – on estime qu’il en existe environ 75 000 rien que dans le corps humain – rends difficile leurs applications dans de nombreux domaines industriels.

Pour résoudre ce problème, le nouveau modèle élaboré par l’équipe de chercheurs est entraîné sur une base de données sur la biocatalyse enzymatique, qui permet de sélectionner la bonne enzyme et le bon substrat pour la bonne réaction. Grace à un apprentissage par transfert, qui a permis d’utiliser un modèle préalablement entraîné sur une base plus large de réactions chimiques avant de la faire plancher spécifiquement sur des données de biocatalyses, les chercheurs ont obtenu une précision jusqu’à près de 50 % en synthèse et 40 % en rétrosynthèse.

« Le manque de données disponibles pour former notre modèle affecte encore considérablement sa précision », explique Daniel Prost, premier auteur de l’étude dans un billet de blog. « Cependant, un utilisateur ayant accès à des sous-classes spécifiques de réactions enzymatiques sur lesquels il souhaiterait travailler pourrait les utiliser pour affiner notre modèle et augmenter son pouvoir prédictif ».

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

Nature

La société américaine Blackrock Neurotech, basée à Salt Lake City (Utah) a conçu une plate-forme d’interface cerveau-machine (ICM) pour « restaurer la fonction de communication chez les patients atteints de handicaps causés par la sclérose latérale amyotrophique, la paralysie et d’autres lésions de la moelle épinière ». Les patients seraient donc capables de « créer du texte, simplement en s’imaginant qu’ils tapent ou écrivent à la main ».

Plus précisément, la plate-forme ICM est composée d’un implant, d’une électronique miniaturisée, de logiciels et de décodeurs. Lorsqu’une personne réfléchit, les électrodes implantées dans le cerveau envoient des signaux à l’aide de cinq décodeurs à des logiciels d’apprentissage automatique. Les algorithmes se chargent ensuite de reconnaître et de traduire « les symboles, le clavier virtuel et les mouvements d’écriture manuscrite des schémas de pensée en texte communicable ». Blackrock Neurotech affirme par ailleurs que sa technologie permettra aux patients de contrôler une chaise, un véhicule ou encore un bras robotique.

La plate-forme ICM de Blackrock Neurotech disposerait de taux de saisie de texte pensée plus rapide et d’une précision plus élevée par rapport à d’autres ICM grâce aux décodeurs sous licence de l’Université Stanford. « Les études de Stanford ont démontré une restauration remarquable de la fonction de communication, jusqu’à dix fois plus rapide que les autres options de décodage de communication ICM. L’objectif final est de permettre des fonctions de communication comparables à celles d’une personne valide », a indiqué la société. Grâce aux décodeurs, les vitesses de frappe iraient jusqu’à 90 caractères par minute, avec une précision de 94 %. Ce chiffre passerait à 99 % avec le travail de correction automatique. Blackrock Neurotech prévoit de commercialiser sa technologie en 2022. « Nous espérons que cet appareil n’est que le premier de nombreux progrès pour aider les patients à retrouver leur indépendance et à surmonter les limites posées par leur handicap ». L’entreprise va également la proposer à la communauté des neurosciences pour la recherche.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

Forbes

L’avenir des batteries passe par le sodium, plus durable que le lithium – qui alimente aujourd’hui la majorité de nos appareils et véhicules – cet élément chimique est en outre présent en abondance sur la surface de la terre. Seule difficulté : ses ions se meuvent difficilement dans l’électrolyte liquide des piles classiques, ce qui le rend pour l’heure moins performant que le lithium. La solution réside dans l’élaboration d’un électrolyte solide. Une équipe scientifique de l’Université de Genève (UNIGE) est parvenue à relever ce défi en modifiant la structure des cristaux d’un matériau composé de carbone, de bore et d’hydrogène (carbo-hydridoborate). Le groupe de recherche a également défini la pression idéale à appliquer sur la pile pour un fonctionnement eff icient.

Introduites sur le marché au début des années 90, les batteries aux ions de lithium (ou batteries «li-ion») alimentent aujourd’hui la plupart de nos appareils électroniques et véhicules électriques. Elles présentent toutefois deux défauts importants. L’électrolyte liquide qu’elles contiennent, et qui permet la circulation des ions positifs entre les deux électrodes de la pile, est très inflammable. Lors de fuites, il peut réagir violemment avec l’oxygène et représenter un danger important pour les utilisateurs. L’approvisionnement du lithium est aussi problématique: réparti inégalement autour du globe, il est au cœur d’enjeux géopolitiques majeurs au même titre que le pétrole.

Une alternative existe, ce sont les batteries au sodium. Présent en abondance sur l’ensemble de la surface de la terre et dans la mer, cet élément chimique est également moins cher. Son recyclage est aussi plus aisé. Toutefois, son utilisation est encore peu développée. « La production de ce type de piles implique une technologie différente de celle utilisée pour les batteries basées sur le lithium. Les industriels sont encore réticents à se lancer dans cette technologie avec laquelle ils sont moins familiers », explique Fabrizio Murgia, chercheur au sein du laboratoire de cristallographie de la Faculté des sciences de l’UNIGE.

Le sodium étant plus lourd que le lithium, ses ions se déplacent aussi moins facilement dans l’électrolyte liquide. Pour y remédier, la solution est de concevoir un électrolyte solide, de surcroît non inflammable. Composés d’hydridoborates (bore et hydrogène), les électrolytes de ce type développés jusque-là ne permettaient toutefois pas d’atteindre les performances des piles au lithium. Deux recherches récentes menées par le laboratoire de cristallographie de l’UNIGE, dirigé par le Professeur Radovan Cerny, sont parvenues à résoudre cette problématique.

La première a abouti au développement d’un matériau efficient : le carbo-hydridoborate de sodium (NaCB11H12). « A l’origine, ce matériau notamment utilisé en médecine nucléaire n’est pas conducteur », explique Radovan Cerny. « En modifiant la structure de ses cristaux, et plus précisément la disposition dans l’espace des atomes, nous sommes parvenus à le rendre conducteur, ce qui en fait le moyen de transport le plus efficace des ions de sodium disponible actuellement ». Pour parvenir à ce résultat, l’équipe de recherche a soumis ce composé à des chocs importants, engendrant des températures élevées, à l’intérieur d’un moulin à billes. Une méthode par ailleurs peu gourmande en énergie et très utilisée dans l’industrie d e ciment, par exemple.

La seconde recherche a consisté à mettre en condition ce matériau dont la structure cristalline a été modifiée. Pour qu’une pile fonctionne, il faut que l’électrolyte, qu’il soit liquide ou solide, soit en contact intime avec les électrodes positives et négatives de la pile. Il doit donc être contenu fermement au sein de la batterie. « Pour y parvenir, il faut appliquer de la pression grâce à des vis ou des ressorts. Nous avons cherché quelle était la "force" idéale à exercer sur notre électrolyte solide », explique Matteo Brighi, ancien post-doctorant au sein du laboratoire de cristallographie.

Il a été démontré que celle-ci doit être environ de 400 atmosphères, soit l’équivalent de la pression sous l’eau à 4000m de profondeur, ce qui s’obtient très facilement, en quelques tours de vis. Ces deux découvertes ouvrent la voie à une production facilitée des batteries au sodium, en particulier dans l’industrie automobile. « En raison du poids légèrement plus important de ces accumulateurs, ils pourraient être utilisés en priorité pour alimenter des voitures. L’évaluation de la rentabilité de leur fabrication reste également encore à faire. Mais il est désormais important que les industriels se rendent compte que le matériau que nous avons découvert est vraiment intéressant », conclut Fabrizio Murgia.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

Unige

La production d'électricité à partir d'hydrogène ne prendra son essor que si le platine utilisé pour dissocier la molécule H2 à l'anode d'une pile à combustible peut être remplacé par un métal moins onéreux. Des catalyseurs moléculaires bio-inspirés pourraient à terme fournir la solution. Leur conception s'inspire des sites actifs des hydrogénases contenant des atomes de nickel. Ils offrent en principe une efficacité par atome métallique supérieure à celle des métaux nobles, ainsi qu'un impact environnemental moindre.

Leur structure mobile et flexible est une caractéristique centrale pour leur fonction catalytique. La façon dont les molécules sont immobilisées sur leur support doit donc respecter cette structure mobile, tout en garantissant un bon contact électrique entre le catalyseur et son support. C'est cette organisation moléculaire qu'il est possible d'optimiser grâce à une observation détaillée. Or, une fois fixées, les molécules échappent aux méthodes classiques de détection ou d'imagerie.

En conséquence, les chercheurs de l'Irig ont adopté une approche pluridisciplinaire pour développer une anode à catalyseur bio-inspiré. Celui-ci est greffé de manière non-covalente à des nanotubes de carbone, eux-mêmes déposés sur un feutre de carbone. Le support du catalyseur doit en effet être à la fois conducteur pour transporter les électrons et poreux pour favoriser la circulation gazeuse (H2) et faciliter le contact avec l'électrolyte où se déplacent des ions (H+).

Différentes techniques ont été mises en œuvre : d’abord, la diffusion de neutrons aux petits angles pour observer à l'échelle nanométrique l'auto-assemblage des molécules organiques bio-inspirées sur les nanotubes de carbone ; ensuite, la microscopie électronique à transmission (sur la plate-forme de nano-caractérisation) pour imager la couche catalytique sur des nanotubes individuels.

Les scientifiques ont observé que toute la surface disponible des nanotubes est couverte de manière homogène par le catalyseur, lui-même distribué en nanostructures régulières de petits agglomérats. Ils ont ainsi pu accéder à un contrôle fin de la concentration de surface en catalyseur et optimiser l'hydratation de la couche active qui détermine l'efficacité du transport dans la phase poreuse. Ces améliorations leur ont fait gagner un facteur 20 en efficacité par rapport à leurs précédents résultats (publiés en 2017). Les densités de courant obtenues de 0,4 A/cm2 se rapprochent désormais de celles atteintes avec des électrodes classiques à base de platine (1 A/cm2). L'intégration de cette nouvelle électrode dans des piles à hydrogène compactes sera leur prochain défi.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

CEA

Les galaxies sont distribuées dans un réseau complexe de filaments, composés de matière ordinaire et matière sombre, appelé la toile cosmique. A l’intersection de ces filaments se concentrent les amas de galaxies, des structures constituées de quelques centaines, voire de milliers de galaxies liées entre elles par la force gravitationnelle. Ces ensembles, qui sont parmi les plus denses et les plus massifs dans l'Univers, ont souvent été étudiés. Mais le rôle des filaments dans l’évolution des galaxies restait à dévoiler.

Dans ce but, une équipe internationale, dirigée par Pascale Jablonka et Gianluca Castignani du Laboratoire d’astrophysique de l’EPFL (LASTRO), a étudié l’environnement à grande échelle de l’amas de la Vierge, qui compte quelque 1500 galaxies et se situe à environ 65 millions d'années-lumière de la nôtre, la Voie Lactée. « Les propriétés des galaxies, telles que leur morphologie, leur contenu en gaz et leur activité de formation d'étoiles, sont directement influencées par leur environnement », explique Pascale Jablonka. « Nous savons que lorsque celui-ci est très dense, les galaxies forment moins d’étoiles et leur forme devient plus elliptique. Mais nous voulions connaître le rôle exact que jouent les filaments dans ces transformations ».

Dans ce but, les scientifiques ont analysé les propriétés des galaxies se trouvant autour de l’amas de la Vierge, un amas emblématique de l’Univers proche. L’analyse a couvert une région s’étendant jusqu’à une distance de douze fois la taille de l’amas central. Il s’agit ainsi de l'étude la plus extensive et la plus précise à ce jour sur le sujet, avec un échantillon d’environ 7000 galaxies, dont quelque 250 galaxies suffisamment massives pour que leur contenu en gaz puisse être estimé précisément, en particulier le gaz moléculaire, de l'hydrogène froid et dense, duquel se forment les étoiles. Les observations ont été réalisées grâce au radiotélescope décimétrique de Nançay en France et au télescope IRAM-30m à Pico Veleta en Espagne.

La combinaison de ces nouvelles observations et d’un ensemble de données d'archives a révélé un changement net et progressif des propriétés des galaxies - morphologie, âge et teneur en métaux de la population stellaire, activité de formation d'étoiles et contenu en gaz - lors du transit depuis leur position essentiellement isolée vers les filaments, puis dans les amas.

Il apparaît donc que les filaments agissent comme un milieu transitoire pré-conditionnant les galaxies avant qu’elles ne tombent dans l'amas. La formation d'étoiles y est déjà plus souvent réduite ou même stoppée. Les morphologies elliptiques sont plus fréquentes, et les quantités de gaz moléculaire et d’hydrogène sont moindres, attestant que les galaxies atteignent la fin de leur évolution. Les chercheurs ont pu quantifier cette mutation en fonction de la densité des filaments cosmiques : les galaxies en fin d’activité - c’est-à-dire ne produisant plus ou très peu d’étoiles – constituent moins de 20 % de la population lorsqu’elles sont isolées, tandis qu’elles sont 20 % à 60 % dans les filaments et jusqu’à 80 % au cœur de l'amas. Ces résultats ouvrent de nouveaux d&eacute ;fis pour les modèles théoriques de formation des galaxies et leur co-évolution avec les grandes structures de l’Univers.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

EPFL

Chez les patients atteints de mélanome, un régime riche en fibres est associé à une amélioration de la survie sans progression et de la réponse à l’immunothérapie, conclut cette équipe de dermatologues et de cancérologues du M. D. Anderson Cancer Center de l’Université du Texas. Si de précédentes études avaient déjà suggéré que les microbes intestinaux ont un impact sur la réponse au traitement d’immunothérapie, c’est l’une des premières recherches à souligner le rôle du régime alimentaire et du microbiote dans la réponse à l’immunothérapie. Ces données, publiées dans la revue Science, vont permettre aux médecins d’apporter à leurs patients les conseils diététiques adaptés.

Dans cette étude, les patients atteints de mélanome, qui consommaient plus d’aliments riches en fibres lors de la mise en œuvre de leur traitement d’immunothérapie, ont survécu plus longtemps sans croissance du cancer vs les patients ayant un apport insuffisant ou pauvre en fibres alimentaires. Ce bénéfice est encore plus marqué chez les patients qui ne prennent pas de suppléments probiotiques.

L’équipe d’Austin montre que microbes intestinaux ont un impact sur la réponse à l’immunothérapie. L’auteur principal, le Docteur Jennifer Wargo, professeur de médecine génomique et d’oncologie chirurgicale, commente : « cette étude met en lumière les effets possibles du régime alimentaire et de certains suppléments lors du démarrage du traitement par blocage des points de contrôle immunitaire. Elle apporte des preuves supplémentaires à l’intérêt de moduler le microbiome afin de contrer la progression du cancer ».

Les 37 patients qui consommaient plus de fruits, légumes, légumineuses et grains entiers et atteignaient ainsi un apport suffisant en fibres ont bénéficié d’une survie sans progression améliorée vs 91 patients ayant un apport insuffisant en fibres ; chaque augmentation de 5 grammes d’apport quotidien en fibres s’avère associée à une réduction de 30 % du risque de progression du cancer ou de décès. Une réponse à l’immunothérapie (diminution complète ou partielle de la tumeur ou absence de progression pendant au moins 6 mois) est observée chez 18 des 22 patients (82 %) avec apport suffisant en fibres et aucune utilisation de probiotiques vs 60 des 101 (59 %) patients avec apport insuffisant en fibres ou utilisation de probiotiques.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

Science

Depuis une vingtaine d’années, le nombre de personnes atteintes de diabète de type 1 ne cesse d'augmenter, au rythme de 3 à 4 % par an. Cette maladie est très handicapante car les personnes souffrantes doivent constamment surveiller leur taux de sucre dans le sang. C'est justement cet aspect que l'entreprise grenobloise Diabeloop a voulu transformer en créant DBLG1, un dispositif intégrant un algorithme capable de calculer précisément la quantité d'insuline nécessaire à injecter. Le service d’endocrinologie, gynécologie et diabétologie pédiatrique de l’hôpital Necker-Enfants malades et de l'Université de Paris a évalué l’efficacité et la sécurité de ce dispositif chez 21 enfants âgés de 6 à 12 ans souffrant de diabète de type 1. Le DBLG1, une sorte de pancréas artificiel, r&ea cute;unit trois dispositifs : un terminal, sur lequel est exécuté un système d'apprentissage automatique, une pompe à insuline et un système de capteur de glucose continu pour adapter le débit d'insuline envoyé par la pompe. Toutes les cinq minutes, l'algorithme analyse les données médicales du patient, permettant de déterminer la quantité optimale d'insuline à injecter. Le dispositif prend également en compte les informations externes rentrées par l'utilisateur, tels que les repas ou l'activité physique.

Le DBLG1 a reçu le marquage CE en 2018 puis a été inscrit sur la liste des produits et prestations remboursables par l'Assurance maladie en septembre 2021. La prise en charge est limitée aux patients diabétiques de type 1 adultes dont l'équilibre glycémique préalable est insuffisant en dépit d'une insulinothérapie intensive conduite par perfusion sous-cutanée continue d'insuline (pompe externe) pendant plus de 6 mois et d'une autosurveillance glycémique pluriquotidienne. Dans le cadre de l'étude française, les patients ont été assignés aléatoirement à un système de boucle fermée hybride ou à un système de boucle ouverte sans accessoire de commande avec algorithme. Une phase de 72 heures à l'hôpital a été suivie par une phase à domicile de six semaines. Après une période de re tour au traitement antérieur, les patients ont été assignés à l'autre traitement.

Les chercheurs ont relevé que le pourcentage de temps passé en hypoglycémie était significativement abaissé avec le système de boucle fermée (2,04 %) en comparaison avec le système de boucle ouverte (7,06 %). Cette amélioration du temps passé en hypoglycémie s'est accompagnée d'une amélioration du temps passé dans "la cible glycémique optimale" (70 - 180 milligrammes de glucose par décilitre de sang). De plus, aucun épisode d’acidocétose, d’hypoglycémie sévère n’est survenu. Les événements indésirables étaient essentiellement des problèmes techniques liés au traitement, notent les scientifiques. L'étude conclut que le DBLG1 permet de réduire les épisodes d'hypoglycémie et permet un bon équilibre glycémique chez les enfants pr&e acute;pubères dans des conditions de vie réelle. Ces résultats montrent que l'équilibre du diabète pourrait être amélioré avec cette boucle fermée, en toute sécurité, se réjouissent les auteurs de l'étude.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

The Lancet

Les travaux de Richard Austin et ses collègues de l’Université McMaster montrent pour la première fois comment la consommation de caféine bloque l'activation de la protéine SREBP2, qui à son tour provoque une baisse de la protéine PCSK9, une réaction à la chaîne qui augmente la capacité du foie à éliminer l'excès de cholestérol LDL de la circulation sanguine.

Ces résultats sont très intéressants. On aurait trouvé un nouveau mécanisme par lequel la caféine réduit le cholestérol. On avait pensé à toutes sortes d’autres mécanismes pour expliquer les bienfaits de la caféine, son effet anti-inflammatoire et sur le métabolisme du glucose… Mais là, on arrive avec un mécanisme beaucoup plus précis, affirme le cardiologue clinicien Martin Juneau, de l’Institut de cardiologie de Montréal, qui n’a pas participé à l’étude.

Depuis les années 1980, plusieurs études ont montré les effets bénéfiques d’une consommation régulière de café sur la santé cardiovasculaire et même sur la mortalité de façon générale. Les gens qui boivent entre 3 et 5 tasses par jour présentent environ 15 % moins de risques cardiovasculaires, incluant les maladies coronariennes et l’AVC, par rapport à des non-buveurs, rappelle le Docteur Martin Juneau, en citant une méta-analyse réalisée auprès d'environ 1 280 000 participants, en 2013.

Outre la caféine, le café contient plus d’un millier de composés. Si on connaît les propriétés antioxydantes et anti-inflammatoires de plusieurs d’entre eux, les mécanismes biochimiques qui expliquent l’effet bénéfique du café sur la santé cardiovasculaire restaient mal compris. La présente étude décrit l’un de ces mécanismes, celui par lequel le café et ses dérivés bloquent l’action de la protéine PCSK9 et permettent de contrôler le cholestérol LDL.

L’effet de la protéine PCSK9 sur le métabolisme du cholestérol est bien compris. Cette protéine s’attaque aux récepteurs qui captent les particules de cholestérol LDL présentes dans le sang. La baisse du nombre de ces récepteurs mène à une accumulation de cholestérol LDL dans le sang, ce qui crée un environnement favorable à la formation de plaques qui augmentent le risque d’obstruction des artères et autres vaisseaux.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

Circulation

L’un des grands défis actuels de la biologie moléculaire est de déterminer l’ensemble des activités et fonctions nécessaires pour qu’une cellule se développe et se divise. Une approche consiste à construire la cellule la plus simple possible, contenant uniquement les gènes indispensables à son fonctionnement. Avec l’idée que son étude et sa modélisation nous renseigneront sur le fonctionnement des cellules réelles, plus complexes, tout comme celle du plus simple des atomes, l’atome d’hydrogène, a aidé à comprendre l’architecture d’atomes plus lourds. Une équipe de chimistes, de physiciens, de biologistes et de bio-informaticiens autour de Zaida Luthey-Schulten, de l’Université de l’Illinois à Urbana-Champaign, aux États-Unis, vient de franchir une étape clé de cette quête de longue haleine en simulant le cycle de vie complet d’une cellule minimale.

Lorsque, à partir de 1995, on a commencé à séquencer des génomes entiers de bactéries, puis d’organismes plus complexes, on s’est vite aperçu qu’on ignorait la fonction de nombre de gènes séquencés, même chez l’organisme capable de se répliquer qui présente le plus petit génome connu – la bactérie Mycoplasma genitalium. Le génome de ce microorganisme responsable d’une maladie sexuellement transmissible ne compte que 525 gènes (une cellule humaine en a plus de 20 000).

La première approche pour combler cette lacune consiste à étudier systématiquement le rôle de chaque gène inconnu, un travail long et laborieux. Mais en 2008, des chercheurs de l’Institut J.-Craig-Venter, à Rockville (et maintenant aussi à La Jolla), aux États-Unis, ont synthétisé pour la première fois le génome entier d’une bactérie – toujours Mycoplasma genitalium – et ont montré que ce génome synthétique était viable. Dès lors, il devenait possible d’adopter une autre approche : partir d’un tel génome et y supprimer les gènes non nécessaires à la vie de l’organisme.

C’est ainsi qu’en 2016, après plusieurs années d’essais, le groupe de l’Institut J.-Craig-Venter a construit une cellule minimale à partir du génome synthétique d’une bactérie cousine, Mycoplasma mycoides. La construction a eu lieu en plusieurs étapes. En 2010, l’équipe a d’abord synthétisé un génome presque identique à celui de la bactérie (qui compte plus de 900 gènes) et l’a substitué à celui d’une cellule d’une autre espèce de mycoplasme, qui s’est transformée en une bactérie Mycoplasma mycoides viable. C’est ce génome que les chercheurs ont réduit, jusqu’à arriver, en 2016, à un organisme synthétique viable, nommé Syn3A, fonctionnant avec seulement 493 gènes, dont 452 codent des protéin es et dont seule une petite fraction (20 %) n’a pas de fonction claire.

Il y a quelques années, l’équipe de Zaida Luthey-Schulten, qui collabore étroitement avec des chercheurs de l’Institut J.-Craig-Venter, s’est lancé un défi : modéliser le fonctionnement de cette cellule minimale sur un cycle de vie complet, incluant sa division. En 2012, Markus Covert, à l’Université Stanford, aux États-Unis, et ses collègues, ont publié un modèle de Mycoplasma genitalium qui, pour la première fois, prenait en compte tous les gènes et processus chimiques connus dans un organisme capable de se répliquer. Ce modèle représentait presque tous les aspects de la vie de la cellule, de sa croissance à sa réplication. Cependant, les différentes fonctions cellulaires (métabolisme, transcription de l’ADN, réplication de l’ADN, réparation de l’ADN, polymérisati on de l’anneau qui divise la cellule en deux cellules filles par étranglement…) étaient réparties en 28 modules distincts, chacun modélisé à l’aide de la méthode mathématique la plus appropriée. En d’autres termes, le modèle était plus fin dans sa description que tous les précédents, mais pas encore au point de prendre en compte la fonction de chaque gène de manière complètement intégrée.

C’est la prouesse que l’équipe de Zaida Luthey-Schulten a réalisée. Dans une première étape, en 2019, elle avait déjà modélisé le réseau de réactions chimiques qui ont lieu dans la cellule minimale Syn3A (c’est-à-dire son métabolisme) en s’appuyant sur les données expérimentales. À présent, elle a produit un modèle cinétique de cette cellule en ajoutant les fonctions des macromolécules : quelque 2 000 réactions liées à l’activité de 251 gènes qui interviennent dans les divers processus régissant la production de chaque protéine à partir de l’ADN.

De plus, le modèle prend en compte la géométrie de la cellule. À partir d’observations en cryotomographie électronique, une technique de microscopie électronique qui restitue la cellule en trois dimensions, l’équipe a reproduit la disposition des ribosomes (les unités de production des protéines) dans un modèle tridimensionnel de la bactérie, où elle a ensuite positionné les divers autres éléments, notamment le chromosome, à l’aide de règles de remplissage et d’exclusion. Ce volet spatial du modèle est trop gourmand en énergie pour fonctionner durant tout un cycle cellulaire, mais les 20 minutes qu’il simule suffisent à affiner la modélisation de la cinétique des réactions, en y injectant le fait que la cellule est un milieu hétérogène où les macromolécules d oivent diffuser un certain temps avant d’interagir.

Finalement, l’équipe a obtenu un modèle dynamique presque complet de la cellule sur un cycle de vie entier, qui a révélé comment la cellule équilibre les demandes pour son métabolisme, la transcription de son génome et sa croissance. Elle a aussi vu émerger des déséquilibres, et comment la cellule y remédie en ralentissant certains processus. « Ce travail est important, car il nous rapproche d’une compréhension complète et intégrative des mécanismes cellulaires », commente Sébastien Rodrigue, qui dirige le groupe de recherche sur la biologie synthétique et des systèmes de l’Université de Sherbrooke, au Canada.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

Pour La Science

Tout le monde connaît ce message : « Pour votre santé, évitez de manger trop gras, trop sucré, trop salé ». Cet avertissement préventif décliné dès 2007 dans les publicités agroalimentaires met en garde sur la consommation abusive de ces trois ingrédients. En particulier, le sel ingéré en trop grande quantité augmente le risque de maladies cardiovasculaires. C’est pourquoi la diminution du sel dans nos aliments est encore aujourd’hui un enjeu majeur de santé publique.

Des scientifiques d’INRAE se sont intéressés aux leviers disponibles pour diminuer la part de sel dans les aliments. Leur piste, diminuer la quantité de sel au niveau des procédés industriels, mais aussi lors des préparations domestiques en se posant la question « quand et comment saler ses plats avec moins de sel tout en préservant le goût salé ? ».

Pour cela, les scientifiques ont développé, grâce à la résonance magnétique nucléaire (RMN), un système innovant pour à la fois cartographier la répartition du sel et mesurer son interaction avec l’aliment. Cette technique laissant l’aliment intact, ils ont pu suivre le processus de salage dans le temps. Ils démontrent pour la première fois que coexistent plusieurs populations de sel au sein de certains aliments, chacune interagissant différemment avec l’aliment. Ils ont aussi quantifié la répartition du sel, qui est le plus souvent hétérogène. Ces différentes interactions et répartitions laissent présager de fortes différences en termes de sensation salée.

Ces résultats constituent des avancées majeures qui s’inscrivent dans le projet ANR Sal&Mieux, piloté par le CSGA (INRAE, Dijon), qui vise à optimiser les pratiques domestiques de salage. Cette nouvelle méthode d’imagerie non destructive, qui fait maintenant partie de l’offre de service de l’infrastructure de recherche PROBE labélisée par INRAE, est doublement utile. Elle permet d’abord de mieux comprendre les déterminants de la sensation salée, mais aussi d’accompagner le développement de solutions pour diminuer la quantité de sel par l’optimisation des procédés industriels et des usages domestiques.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

ASJ

Le diabète de type 1 est une maladie auto-immune qui se développe généralement chez les jeunes patients. La maladie se caractérise par une carence en insuline. La façon dont les cellules sécrétant l'insuline dans le pancréas (connues sous le nom de cellules β) sont perdues dans le diabète de type 1 est une question qui reste à résoudre. Des chercheurs de l’ULB (université Libre de Bruxelles) ont découvert une protéine qui pourrait empêcher la destruction des cellules productrices d'insuline dans le diabète auto-immune.

Différents gènes candidats liés à la pathogenèse du diabète de type 1 ont été postulés en analysant le génome entier des patients à la recherche de variations génétiques communes. Le rôle de ces protéines candidates et les mécanismes de dysfonctionnement des cellules β pendant la transition de l'inflammation au diabète sont les principales questions sans réponse dans notre domaine de recherche. Dans la revue Diabetes, des chercheurs du groupe Transduction du Signal et Métabolisme (Faculté de Médecine) ont découvert un nouveau mécanisme moléculaire par lequel une protéine candidate au diabète de type 1, PTPN2, protège les cellules β dans des modèles précliniques de diabète auto-immune.

La déficience de PTPN2 dans les cellules β entraîne une défaillance du réticulum endoplasmique et une réponse inflammatoire exacerbée. Les chercheurs ont utilisé des modèles de souris, des cellules humaines souches et primaires et des lignées cellulaires pour clarifier le mécanisme d'action de PTPN2 en tant que protéine anti-inflammatoire. Le présent travail souligne l'utilité potentielle d'approches pharmacologiques ciblées pour améliorer les défenses des cellules β dans la lutte contre le développement du diabète auto-immune.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

ULB

Une étude réalisée chez 4872 adultes d'âge moyen à plus âgé (2678 femmes) par des chercheurs de l’Université d’Australie occidentale, à Perth, a montré que l’augmentation des taux de la vitamine du soleil chez les femmes était associée à une meilleure cognition, ainsi qu’à une meilleure capacité d’attention chez les femmes comme chez les hommes. La carence en vitamine D est un phénomène très fréquent et affecte de très nombreuses personnes à travers le monde. Donc, son importance extrême pour le cerveau peut être étonnant pour certaines personnes, mais non pas pour les spécialistes de ce domaine qui ne sont pas du tout surpris.

Ces recherches confirment le lien entre les niveaux inférieurs de vitamine D et le risque significativement élevé d’une variété de problèmes cérébraux. Ces derniers incluent la maladie d’Alzheimer et de Parkinson, la sclérose en plaques, l’autisme et, voire les migraines. D’autres études ont révélé que la vitamine D agit comme un antioxydant, un agent anti-inflammatoire, et qu’elle booste le cerveau d’utiliser l’énergie efficacement.

Pour faire le plein des bienfaits de la vitamine D, il est d’abord essentiel de combler vos besoins quotidiens. En effet, l’apport journalier recommandé (AJR) fait l’objet d’un débat au sein de la communauté scientifique. D’après l’Anses, la référence nutritionnelle pour la population équivaut à 15 microgrammes par jour pour les adultes, mais certains spécialistes croient que la quantité à consommer par jour doit être calculée selon le poids de la personne concernée.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

MDPI

L'information n'a pas fait la une dans la presse, ni dans les médias. Et pourtant, bien qu'elle reste pour l'instant du domaine de la recherche fondamentale, c'est une avancée scientifique majeure que viennent de réaliser des biologistes américains dans le domaine en pleine effervescence de l'ARN. Presque tous les médicaments actuellement disponibles ciblent l'une des quelque 700 protéines liées aux principales maladies, parmi les quelque 20 000 protéines humaines identifiées à ce jour. Cependant, les chercheurs tentent depuis des années d’agir directement sur l’ARN avec des médicaments. « Bien que la grande majorité de l'ARN du génome humain - 98% - est "non codant", cet ARN joue un rôle très important dans le génome, et nous comprenons maintenant que des mutations dans cet espace non codant peuvent entraîner de multiples malad ies », déclare l'auteur principal de cette étude, le Docteur Jeannie Lee, du Département de biologie moléculaire. à l’Hôpital général du Massachusetts. « Si nous pouvions cibler ces ARN, nous augmenterions considérablement les possibilités de trouver des médicaments pour traiter les patients », poursuit le Docteur Lee.

Le problème est que ces ARN, contrairement aux protéines qui ont des formes stables, ont des structures flexibles et changeantes. « Si une serrure change constamment de forme, votre clé ne fonctionnera pas », précise le Docteur Lee. Mais les chercheurs ont fini par découvrir que certaines régions de l'ARN conservaient des conformations stables sur lesquelles il était possible d’agir, à condition de trouver les molécules-cibles appropriées…

Ces chercheurs ont montré que l'ARN pouvait être une cible médicamenteuse viable, en utilisant une forme d'ARN non codant appelée Xist, qui fait taire les gènes sur le chromosome X. En collaboration avec les scientifiques de Merck, l'équipe du MGH a examiné Xist, puis a passé au crible une bibliothèque de 50 000 composés de petites molécules et en a trouvé plusieurs qui se lient à une région appelée Repeat A (RepA) sur Xist.

Cette équipe a ensuite identifié un composé, X1, qui possède des qualités particulièrement intéressantes : il empêche plusieurs protéines clés, PRC2 et SPEN, de se lier à RepA, ce qui est nécessaire pour que Xist "éteigne" le chromosome X. « L'approche employée dans cette étude va nous permettre d’identifier d'autres médicaments ciblant l'ARN. Cela ouvre vraiment un vaste univers pour le développement de nouveaux médicaments », déclare le Docteur Lee, qui ajoute « Bientôt nous n'aurons plus seulement 700 protéines à cibler pour traiter la plupart des malades qui nous affectent ; nous disposerons de centaines de milliers d'ARN à cibler pour traiter de manière extrêmement précise les causes de toutes les maladies ».

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

MGH

Les leucémies aiguës myéloïdes, qui affectent les cellules du sang et de la moelle osseuse, font partie des formes de cancer les plus mortelles. Plus de la moitié des malades de moins de 60 ans en meurent. Cette proportion s’élève à 85 % pour les malades de plus de 60 ans. Une équipe de l’Université de Genève (UNIGE) et de l’Inserm1 a identifié un mécanisme énergétique inconnu jusqu’ici qui pourrait permettre la mise au point de nouveaux traitements. L’activation sélective d’AMPK, un enzyme clé de l’équilibre énergétique des cellules tumorales, conduirait à la mort de ces cellules au travers de l’activation d’une réponse de la cellule au stress. Les scientifiques ont ensuite réussi à exploiter cette faille énergétique avec succès dans un mod& egrave;le animal de la maladie.

Une combinaison de deux médicaments — dont l’un est déjà sur le marché — s’est en effet révélée prometteuse. Cependant, son efficacité doit encore être confirmée sur les cellules souches leucémiques capables d’échapper à de nombreux traitements pour ensuite redémarrer la croissance tumorale. Jérôme Tamburini, professeur associé au Département de médecine et au Centre de recherche translationnel en onco-hématologie (CRTOH) de la Faculté de médecine de l’UNIGE ainsi qu’au Swiss Cancer Center Léman (SCCL) et professeur à Université de Paris, travaille sur les mécanismes énergétiques des cellules tumorales dans les leucémies aiguës myéloïdes. Il s’intéresse particulièrement à une voie de signalisation c ellulaire nommée AMPK. « AMPK est le principal détecteur du niveau énergétique des cellules », explique Jérôme Tamburini. « Cette voie s’active en cas de carence en énergie et enclenche alors un processus de dégradation de certains nutriments situés dans les cellules – le catabolisme – afin de produire l’énergie nécessaire ». Sans énergie, aucune cellule ne peut survivre. Serait-il alors possible de manipuler sélectivement ce mécanisme dans les cellules tumorales pour provoquer leur destruction, tout en préservant les cellules saines ?

En 2015, Jérôme Tamburini et ses collègues de l’Inserm à l’Institut Cochin à Paris avaient participé au développement avec le laboratoire GlaxoSmithKline (GSK) d’un composé pharmacologique — GSK621 — qui s’était avéré un excellent activateur d’AMPK in vitro. « Après cette première preuve de principe, il nous fallait décrypter les mécanismes biochimiques à l’œuvre afin de les comprendre en détail, et en particulier quelles étaient les voies cellulaires activées par ce composé dans les cellules leucémiques, premier pas pour espérer ensuite exploiter ce phénomène à des fins thérapeutiques », explique Jérôme Tamburini.

Dans cette nouvelle étude, les scientifiques ont d’abord analysé l’expression des gènes de cellules tumorales humaines. Cela a permis d’identifier une enzyme, PERK, qui était particulièrement activée en réponse à la présence de GSK621. Or, PERK est un élément clé de la réponse au stress du réticulum endoplasmique, une structure intracellulaire spécialisée dans le métabolisme des protides et des lipides. « L’activation d’AMPK déclenche ainsi celle de PERK, puis une chaîne de réactions aboutissant à l’apoptose, la mort programmée de la cellule », détaille Jérôme Tamburini. « De plus, l’activation d’AMPK grâce au GSK621 permet d’augmenter le ciblage des cellules leucémiques par un autre composé pharmacologique, le venetocla x, aujourd’hui largement utilisé pour soigner les leucémies aiguës myéloïdes mais avec une efficacité limitée lorsqu’utilisé seul ».

Les scientifiques ont combiné ces deux médicaments chez des souris porteuses de cellules tumorales humaines et observé que la conjonction de ces deux composants permettait de contrôler le développement tumoral de manière bien plus efficace que lorsqu’un seul des deux était utilisé. Si GSK621 n’a pas été conçu pour devenir un médicament, d’autres produits actuellement en phase d’essais cliniques pour lutter contre les maladies métaboliques activent la voie AMPK. « Comprendre le mécanisme impliqué a mis en lumière des cibles thérapeutiques potentielles inconnues jusqu’ici », explique Jérôme Tamburini. « Nous allons maintenant pouvoir passer en revue tous les médicaments connus pour avoir un effet sur ces éléments et déterminer quelles seraient les combinaisons les plus efficaces ».

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

CNRS

Une équipe de Columbia Engineering (New York) a développé une technologie particulièrement innovante qui pourrait remplacer les biopsies et l'histologie conventionnelles par une imagerie en temps réel des organes. Baptisé MediSCAPE, cet outil extraordinaire est un microscope 3D à grande vitesse, capable de capturer des images de structures tissulaires qui pourraient guider les chirurgiens dans leurs interventions, leur permettant de naviguer directement à l’intérieur et autour des tumeurs, sans avoir besoin d'attendre les résultats de la pathologie.

Il faut rappeler que, pour la plupart des analyses de tissus, notamment en cancérologie, les médecins effectuent une biopsie en découpant de fines tranches de tissus biologiques, pour pouvoir les examiner de plus près au microscope. « La façon dont les échantillons de biopsie sont traités n'a pas changé depuis 100 ans, ils sont découpés, fixés, intégrés, traités avec des colorants, puis positionnés sur une lame de verre et visualisés par un pathologiste à l'aide d'un simple microscope. C'est pourquoi il faut parfois plusieurs jours pour avoir les résultats et confirmer le diagnostic », explique Elizabeth Hillman, professeur de génie biomédical et de radiologie à l'Université de Columbia et auteur principal de l'étude.

Ce nouvel outil, qui a pu être miniaturisé pour tenir dans un microscope normal, offre des images d’une résolution supérieure à celle des examens histologiques. Il utilise la technologie prometteuse SCALP (Swept Confocally Aligned Planar Excitation microscopy ou Microscopie d'excitation planaire alignée confocale balayée). Cet outil fonctionne sur les tissu vivants, n a pas besoin de colorants et permet de visualiser sous tous les angles les tissus observés, ce qui lui ouvre de nombreuses applications, en cancérologie mais également, et plus largement, dans de nombreux domaines de la recherche fondamentale et clinique.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

Columbia