RTFlash n°1262 : L’intelligence animale n’ a pas fini de nous étonner

Une équipe internationale comprenant notamment des scientifiques du Laboratoire Albert Fert (France), de l’Université de Toulouse (France), et de l’Université Paris-Saclay (France), a utilisé des impulsions électriques pour transférer l'information magnétique associée au spin des électrons, en un signal lumineux polarisé. Cette nouvelle technique permet notamment d'augmenter fortement la fréquence d’encodage de l’information et pourrait révolutionner les télécommunications optiques à longue distance.

En plus d’être des particules élémentaires chargées négativement, les électrons possèdent une autre propriété intéressante, appelée spin. Ils se comportent comme de minuscules aimants en rotation sur eux-mêmes, c’est la raison pour laquelle le spin des électrons peut être assimilé à un moment magnétique. Et de la même façon qu’un aimant possède un pôle nord et un pôle sud, le spin s’oriente de deux façons différentes, vers le haut (up) ou vers le bas (down), si bien que l’une des orientations peut être assignée à un bit de valeur 0 et l’autre à un bit de valeur 1. Une telle propriété offre donc la possibilité de stocker des informations dans des dispositifs numériques comme les mémoires MRAM (Magnetic Random Access Memory) qu e l’on retrouve dans des ordinateurs.

Pour utiliser cette propriété, ce type d’équipement doit être fabriqué à partir de matériaux ferromagnétiques, mais dès lors que l’on retire les électrons de ce dispositif de stockage, l’information sur le spin est rapidement perdue et ne peut donc pas être transportée. Une équipe internationale de scientifiques, dirigée par l’Institut Jean Lamour, a utilisé des impulsions électriques pour transférer l’information magnétique en la convertissant en un signal lumineux polarisé. Leur découverte, qui a fait l’objet d’une publication dans la revue Nature (en libre accès sur le site Nature), pourrait révolutionner les télécommunications optiques à longue distance.

Concrètement, la technologie développée consiste à se servir de diodes électroluminescentes, de quelques centaines de microns, qui émettent de la lumière, c’est-à-dire une onde électromagnétique (un champ électronique associé à un champ magnétique alternatif), et à manipuler la polarisation circulaire de cette lumière. Lorsque ces diodes sont utilisées en l’état, cette polarisation de la lumière n’est pas contrôlée et s’effectue à 50 % à gauche et à 50 % à droite. Les scientifiques ont ajouté une couche ferromagnétique sur ces diodes puis ont injecté des électrons à travers elle. Résultat : lorsque le spin d’un électron est injecté en position "up" dans la couche de la diode, la lumière polarisée s’oriente à gauche et quand le spin est injecté en position "down", elle s’oriente à droite. De cette manière, il est possible de convertir un signal magnétique en un signal optique.

Jusqu’à présent, pour moduler cet état de spin sur la polarisation de la lumière, la technique employée consistait à utiliser des champs magnétiques. Sauf qu’ils doivent être générés par des électro-aimants puissants, donc très volumineux, peu maniables, et la fréquence d’encodage reste relativement lente, de l’ordre du kHz (kilohertz) ou du MHz (Mégahertz). Dans ce travail de recherche, les scientifiques ont utilisé pour la première fois une impulsion électrique, sans champs magnétiques, pour moduler l’aimantation de l’injecteur, convertissant le spin de l’électron en un signal optique présentant une polarisation circulaire spécifique grâce à un effet quantique appelé un "couplage spin-orbite". Grâce à cet effet, la fréquence de l’encodage pou rra passer de 10 à 100 GHz (gigahertz) et le dispositif expérimental générant ces impulsions présentera une taille réduite qui rend sa mise en œuvre bien plus aisée.

« Le concept des spin-LED a été initialement proposé à la fin du siècle dernier, déclare Yuan Lu, chercheur CNRS à l’Institut Jean Lamour de l’université de Lorraine. Cependant, pour passer à une application pratique, il doit répondre à trois critères cruciaux : le fonctionnement à température ambiante, l’absence de champ magnétique et la capacité de contrôle électrique. Après plus de 15 ans de travaux dévoués dans ce domaine, notre équipe collaborative a réussi à surmonter tous les obstacles. Nous sommes très heureux de pousser cette technologie vers une autre application spintronique importante au-delà de l’effet de magnétorésistance ».

À l’avenir, grâce à sa mise en œuvre dans des diodes laser à semi-conducteurs, appelées spin-lasers, ce codage d’informations très efficace pourrait ouvrir la voie à une communication rapide sur des distances interplanétaires puisque la polarisation de la lumière peut être conservée lors de la propagation spatiale, ce qui en ferait potentiellement le moyen le plus rapide de communication entre la Terre et Mars. Ce nouveau codage pourrait aussi permettre le développement de plusieurs technologies avancées sur Terre, comme la communication et le calcul quantique optique, l’informatique neuromorphique pour l’intelligence artificielle et les émetteurs optiques ultrarapides.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

Nature

Les chercheurs de la TU Darmstadt ont franchi une nouvelle étape vers un ordinateur quantique opérationnel en atteignant le seuil des 1000 qbits. Les processeurs quantiques basés sur des réseaux bidimensionnels de pinces optiques, créés à l’aide de faisceaux laser focalisés, constituent l’une des technologies les plus prometteuses pour développer l’informatique et la simulation quantiques qui permettront des applications très bénéfiques à l’avenir. Un large éventail d’applications allant du développement de médicaments à l’optimisation des flux de trafic bénéficieront de cette technologie.

Pour progresser encore, il est nécessaire d’augmenter le nombre de qubits dans les processeurs. C'est désormais chose faite par une équipe dirigée par le professeur Gerhard Birkl du groupe de recherche "Atomes – Photons – Quanta" du Département de physique de la TU Darmstadt. « Nous sommes extrêmement heureux d'avoir été les premiers à franchir la barre des 1 000 qubits atomiques contrôlables individuellement, car de nombreux autres concurrents exceptionnels nous suivent de près», a déclaré le Professeur Birkl.

Les chercheurs ont pu démontrer dans leurs expériences que leur approche consistant à combiner les dernières méthodes d’optique quantique avec une technologie micro-optique avancée leur a permis d’augmenter considérablement les limites actuelles du nombre de qubits accessibles. Ils ont eu recours à la nouvelle méthode de "suralimentation quantique des bits". Cela leur a permis de surmonter les restrictions imposées sur le nombre de qubits utilisables par les performances limitées des lasers. 1 305 qubits à atome unique ont été chargés dans un réseau quantique comportant 3 000 sites de piège et réassemblés en structures cibles sans défauts comportant jusqu'à 441 qubits. En utilisant plusieurs sources laser en parallèle, ce concept a permis de briser les frontières technologiques qui étaient jusqu'&ag rave; présent perçues comme presque insurmontables.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

TUD

Des chercheurs de l’Université du Saskatchewan (Canada) ont mis au point un bioplastique sous forme de granulés obtenus entre autres à l’aide de coquilles d’œufs. Dans leur compte-rendu, les scientifiques soulignent que les granulés sont biodégradables, mais également qu’ils ont une autre qualité. En effet, le bioplastique est capable d’absorber certains polluants tels que les phosphates, que l’on retrouve notamment dans certaines eaux de surface.

Constitué de matériaux naturels et biodégradables (paille de blé, polysaccharides marins et coquilles d’œufs), le bioplastique des chercheurs canadiens se décompose dans la nature en restituant des nutriments. Ce matériau peut donc contribuer à la fertilisation des sols et favoriser ainsi une réduction de l’utilisation des engrais chimiques. Par ailleurs, les granulés absorbent les phosphates et limitent la pollution des rivières et autres cours d’eau. Vitaux pour la vie et la croissance des plantes, les phosphates peuvent toutefois contribuer à l’appauvrissement des sols ou encore à la pollution de l’air. Il s’agit aussi d’une ressource naturelle importante (non renouvelable) qui entre dans la composition de nombreux engrais. Or, en absorbant les phosphates dans l’eau, ce bioplastique permet également d’éviter une extraction minière elle-même très problématique sur le plan environnemental.

Enfin, soulignons une autre qualité très intéressante. Le bioplastique en question permet d’éviter un phénomène très grave : la décomposition des plastiques en micro et nanoplastiques. Il s’avère que ces particules sont actuellement présentes un peu partout sur Terre, dans les précipitations, la nourriture ou encore l’eau potable.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

RSC

Des chercheurs de l’université Heriot-Watt ont découvert un nouveau type de matériau poreux capable de stocker les gaz à effet de serre. Ce progrès pourrait marquer un tournant dans la lutte contre le réchauffement global, en ciblant spécifiquement le dioxyde de carbone (CO2) et l’hexafluorure de soufre (SF6), deux des principaux contributeurs à l’effet de serre. Le matériau, composé de molécules en forme de cages, a été développé pour capturer et stocker efficacement des gaz à effet de serre. Cette technologie utilise des structures moléculaires spéciales qui se lient et isolent les gaz comme le CO2 et le SF6. L’originalité de ces structures réside dans leur capacité à former un “cage de cages”, un agencement qui maximise le stockage des gaz nuisibles.

L’innovation présentée par l’équipe de Heriot-Watt représente une avancée significative dans le domaine de la capture et du stockage des gaz à effet de serre. Le SF6, en particulier, est un gaz extrêmement nocif, avec un potentiel de réchauffement global considérablement plus élevé que celui du CO2, et peut rester dans l’atmosphère pendant des milliers d’années. Les chercheurs ont utilisé des modèles informatiques avancés pour prévoir comment les molécules s’assemblent pour former ce matériau poreux innovant. Les simulations, menées en collaboration avec des experts en modélisation computationnelle de l’Imperial College London et de l’Université de Southampton, ont été cruciales pour comprendre et prédire le processus d’assemblage.

Au-delà de la capture des gaz à effet de serre, ce matériau présente des potentialités étendues, notamment dans le domaine de la santé. Le Docteur Marc Little, un des chercheurs principaux, suggère que les structures complexes du matériau pourraient également contribuer à éliminer des composés organiques volatils toxiques de l’air, ouvrant ainsi la voie à des applications médicales futures.

Le Docteur Little souligne également le rôle de l’intelligence artificielle dans l’accélération de la découverte de nouveaux matériaux. La combinaison des études computationnelles et des nouvelles technologies d’IA pourrait fournir une source inépuisable de nouveaux matériaux pour répondre aux défis sociétaux les plus urgents, comme le changement climatique. L’étude démontre comment le packaging cristallin poreux pourrait être conçu pour favoriser l’assemblage de cages organiques adaptées à la capture de gaz à effet de serre. Ce principe pourrait être étendu pour développer des stratégies de conception plus larges dans l’ingénierie des matériaux. Cette avancée pourrait potentiellement transformer la lutte contre le réchauffement climatique en offrant une solution efficace pour réduire la présence de CO2 et SF6 dans l’atmosphère.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

Heriot-Watt University

Les déchets électroniques représentent un défi environnemental majeur, avec une augmentation de 82 % entre 2010 et 2022, selon un récent rapport des Nations Unies. Les circuits imprimés, présents dans presque tous les appareils électroniques, sont particulièrement problématiques en raison de leur composition complexe qui rend leur recyclage difficile. Une équipe de chercheurs de l’Université de Washington a par conséquent développé une solution prometteuse pour résoudre ce problème.

Les chercheurs ont mis au point un nouveau type de circuit imprimé utilisant un matériau appelé vitrimère. Ce polymère de pointe peut être transformé en une substance gélatineuse à l’aide d’un solvant, sans endommager ses composants. Cette propriété permet de récupérer facilement les éléments électroniques pour leur réutilisation ou leur recyclage. Les "vPCB" (circuits imprimés en vitrimère) peuvent être recyclés à plusieurs reprises, contrairement aux plastiques conventionnels qui se dégradent significativement à chaque recyclage. Lors des tests, les chercheurs ont pu récupérer 98 % du vitrimère, 100 % de la fibre de verre et 91 % du solvant utilisé pour le recyclage.

L’équipe a testé les propriétés mécaniques et électriques des vPCB et a constaté qu’ils offraient des performances comparables au matériau le plus couramment utilisé pour les circuits imprimés, le FR-4. De plus, la production de vPCB ne nécessiterait pas de changements majeurs dans les processus de fabrication existants. Vikram Iyer, professeur assistant à l’Université de Washington et co-auteur principal de l’étude, souligne l’importance de cette découverte : « Nous avons créé une nouvelle formulation de matériau qui possède des propriétés électriques comparables aux circuits imprimés conventionnels, ainsi qu’un processus permettant de les recycler à plusieurs reprises ».

L’analyse de l’impact environnemental des vPCB a révélé une réduction potentielle de 48 % du potentiel de réchauffement climatique et de 81 % des émissions cancérigènes par rapport aux circuits imprimés traditionnels. Cependant, les chercheurs soulignent que pour recycler les vPCB à grande échelle, il faudra mettre en place des systèmes et des incitations pour collecter les déchets électroniques.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

University of Washington

Des scientifiques du MIT ont détecté du 2-méthoxyéthanol dans l'espace pour la première fois à l'aide d'observations au radiotélescope de la région de formation d'étoiles NGC 6334I.

De nouvelles recherches du groupe du professeur Brett McGuire du MIT ont révélé la présence d'une molécule jusqu'alors inconnue dans l'espace. L'article en libre accès de l'équipe, "Spectre rotationnel et première détection interstellaire du 2-méthoxyéthanol utilisant ALMA Observations de NGC 6334I", a été publié dans Les Lettres de journaux astrophysiques.

Zachary TP Fried, étudiant diplômé du groupe McGuire et auteur principal de la publication, a travaillé à l'assemblage d'un puzzle composé de pièces collectées à travers le monde, s'étendant au-delà du MIT jusqu'en France, en Floride, en Virginie et à Copenhague, pour réaliser ce projet passionnant. « Notre groupe tente de comprendre quelles molécules sont présentes dans les régions de l'espace où les étoiles et les systèmes solaires finiront par prendre forme », explique Fried. « Cela nous permet de comprendre comment la chimie évolue parallèlement au processus de formation des étoiles et des planètes. Pour ce faire, nous examinons les spectres de rotation des molécules, les modèles de lumière uniques qu'elles dégagent lorsqu'elles se déplacent d'un bout à l'autre dans l'espace. Ces motifs sont des empreintes digitales (codes-barres) pour les molécules. Pour détecter de nouvelles molécules dans l’espace, nous devons d’abord avoir une idée de la molécule que nous voulons rechercher, puis nous pouvons enregistrer son spectre en laboratoire ici sur Terre, et enfin nous recherchons ce spectre dans l’espace à l’aide de télescopes ».

Le groupe McGuire a récemment commencé à utiliser l'apprentissage automatique pour suggérer de bonnes molécules cibles à rechercher. « Il existe un certain nombre de molécules 'méthoxy' dans l'espace, comme l'éther diméthylique, le méthoxyméthanol, l'éther éthylméthylique et le formiate de méthyle, mais le 2-méthoxyéthanol serait le plus gros et le plus complexe jamais vu », explique Fried. Pour détecter cette molécule à l’aide d’observations au radiotélescope, le groupe a d’abord dû mesurer et analyser son spectre de rotation sur Terre. Les chercheurs ont combiné des expériences de l'Université de Lille (Lille, France), du New College of Florida (Sarasota, Floride) et du laboratoire McGuire du MIT pour mesurer ce spectre sur une région à large bande de fr&eac ute;quences allant des régimes de micro-ondes aux ondes submillimétriques (environ 8 à 500 gigahertz).

Les données glanées à partir de ces mesures ont permis une recherche de la molécule à l’aide d’observations ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) vers deux régions distinctes de formation d’étoiles : NGC 6334I et IRAS 16293-2422B. Les membres du groupe McGuire ont analysé ces observations du télescope aux côtés de chercheurs de l'Observatoire national de radioastronomie (Charlottesville, Virginie) et de l'Université de Copenhague, Danemark.

« En fin de compte, nous avons observé 25 lignes de rotation de 2-méthoxyéthanol alignées avec le signal moléculaire observé vers NGC 6334I (le code-barres correspondait !), ce qui a permis une détection sécurisée du 2-méthoxyéthanol dans cette source », explique Fried. «Cela nous a ensuite permis de dériver les paramètres physiques de la molécule vers NGC 6334I, tels que son abondance et sa température d'excitation. Cela a également permis d’étudier les voies possibles de formation chimique à partir de précurseurs interstellaires connus ».

Des découvertes moléculaires comme celle-ci aident les chercheurs à mieux comprendre le développement de la complexité moléculaire dans l’espace au cours du processus de formation des étoiles. Le 2-méthoxyéthanol, qui contient 13 atomes, est assez grand pour les normes interstellaires : en 2021, seules six espèces de plus de 13 atomes ont été détectées en dehors du système solaire, dont beaucoup par le groupe de McGuire, et toutes existant sous forme de structures annelées.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

MIT

Souvent diagnostiqué tardivement, à un stade où la chirurgie n’est plus possible, soigner le cancer du pancréas reste un défi majeur. L’équipe ImPact (Innovation thérapeutique dans le cancer du pancréas) du Pr Pierre Cordelier, au Centre de recherches en cancérologie de Toulouse (CRCT/Inserm/CNRS/Université Toulouse 3 Paul-Sabatier) y travaille depuis plusieurs années, en collaboration étroite avec les cliniciens chercheurs du CHU de Toulouse. Elle vient de mettre en évidence le rôle essentiel d’une protéine dans les tumeurs pancréatiques.

« La cytidine désaminase, appelée aussi CDA, est une protéine de recyclage pour la synthèse de l’ADN. Elle existe dans de nombreux tissus mais elle est surexprimée dans les tumeurs agressives du pancréas où elle rend possible la production de l’ADN. La CDA est une protéine essentielle à la croissance du cancer du pancréas, elle renforce la cellule tumorale », explique le Professeur Pierre Cordelier.

Sur modèle animal, son équipe observe la régression de la tumeur lorsque la CDA est neutralisée. « Quand on cible la CDA, la cellule tumorale a beaucoup plus de mal à gérer le stress associé avec la réplication de son ADN (stress génomique) imposé par la croissance tumorale ; elle finit par succomber. On savait que la CDA était un des facteurs clé de résistance à la chimiothérapie, mais personne n’imaginait qu’elle était aussi importante dans la biologie de la tumeur. Dans nos modèles de cancer du pancréas, nous avons démontré que la CDA participe activement à la synthèse d’ADN et qu’elle interfère avec les thérapies utilisées actuellement qui ciblent ce mécanisme protumoral.

Comme les cellules cancéreuses sont beaucoup plus dépendantes de cette protéine que les cellules normales, nos travaux font de la CDA un talon d’Achille à exploiter d’un point de vue thérapeutique », complète le chercheur. Grâce à l’expertise de Nicolas Bery et de ses collaborateurs dans le développement d’anticorps intracellulaires, et compte tenu de l’expertise de l’équipe dans le transfert de gène, l’objectif est de cibler la CDA dans les cellules cancéreuses.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

NIH

Des chercheurs australiens de l'université de Melbourne ont découvert exactement combien de temps, chaque jour, nous devrions passer assis, à dormir, debout ou encore à faire de l’exercice pour avoir et conserver un cœur en bonne santé. Ils ont tout d’abord estimé qu’il était vital d’être debout au moins cinq heures par jour car être immobile pendant une trop grande partie de la journée augmenterait le risque de nombreux problèmes de santé, notamment la prise de poids, le diabète de type 2, le cancer et même une mort prématurée.

Selon les résultats de leur recherche, nous devrions également rester assis seulement six heures par jour, faire des exercices vigoureux un peu plus de deux heures par jour et des exercices légers (tâches ménagères, préparer le dîner, etc.) pendant deux autres. Quant au sommeil, huit heures et vingt minutes sont essentielles.

Pour parvenir à cette conclusion, les chercheurs ont analysé les données de plus de 2 300 volontaires, âgés en moyenne de 60 ans. Un quart souffrait de diabète de type 2. Ils ont suivi leur activité pendant huit jours à l’aide d’un petit moniteur porté sur leurs cuisses, calculant le temps total passé chacun assis, debout et endormi. L’équipe a ensuite comparé les marqueurs de santé parmi les participants, notamment le tour de taille et les niveaux de glucose et d’insuline.

« Le comportement sédentaire est associé de manière négative à la santé cardiométabolique. Bouger autant que possible est toujours encouragé alors que la vie nous oblige à être assis devant des écrans. Un temps assis plus court et plus de temps passé debout, à faire de l'activité physique et à dormir, améliorent considérablement notre santé cardiométabolique », a expliqué le Docteur Christian Brakenridge, l’auteur de l'étude, tout en rappelant que ce phénomène était lié à une amélioration de la glycémie, de la sensibilité à l'insuline, des niveaux d'insuline, du pourcentage de graisse, ainsi que des niveaux de triacylglycérol et de cholestérol.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

Daily Mail

Comment l’exposition à la pollution de l’air pendant la grossesse impacte-t-elle son bon déroulement et le développement de l’enfant à naître ? Une équipe de recherche de l’Inserm et de l’Université Grenoble Alpes s’est intéressée à la façon dont l’ADN du placenta serait modifié par l’exposition à trois grands polluants aériens. En comparant les données obtenues chez près de 1 500 femmes enceintes, elle a ainsi pu observer que l’exposition à ces polluants durant la grossesse était associée à des modifications épigénétiques susceptibles d’altérer le développement du fœtus, en particulier aux niveaux métabolique, immunitaire et neurologique. Ses résultats montrent en outre que les périodes de susceptibilité aux poll uants de l’air seraient différentes en fonction du sexe du fœtus, impactant ainsi le développement de façon différenciée entre les filles et les garçons.

L’exposition à la pollution de l’air extérieur présente un risque majeur pour le bon déroulement de la grossesse. Elle est notamment suspectée d’être à l’origine de pathologies cardio-métaboliques, respiratoires ou encore neuropsychologiques chez l’enfant à naître. Cependant, si ses effets physiologiques ont été étudiés, les mécanismes moléculaires en jeu sont encore mal compris.

Le placenta est un organe qui joue un rôle clé dans le développement fœtal. Particulièrement vulnérable à de nombreux composés chimiques, il peut être assimilé à une "archive" témoignant de l’environnement prénatal de l’enfant : les modifications épigénétiques survenant dans ses cellules reflètent en partie les expositions environnementales de la mère au cours de la grossesse. Pour étudier ces modifications, on mesure le plus souvent le niveau de méthylation de l’ADN, un des mécanismes épigénétiques les mieux connus, impliqué dans le contrôle et l’expression des gènes.

Une équipe de recherche menée par Johanna Lepeule, chercheuse Inserm, au sein de l’Institut pour l’avancée des biosciences (Inserm/CNRS/Université Grenoble Alpes), s’est intéressée à l’impact de trois polluants aériens – le dioxyde d’azote (NO2), et les particules fines (PM2,5 et PM10) – sur la méthylation de l’ADN placentaire. Grâce aux données de trois cohortes mère-enfant françaises, elle a pu comparer l’exposition à ces polluants et les niveaux de méthylation chez plus de 1 500 participantes pendant leur grossesse.

Ses résultats montrent un impact significatif de l’exposition aux trois polluants aériens sur les niveaux de méthylation de l’ADN placentaire concernant des gènes impliqués dans le développement fœtal. Un tiers de ces modifications étaient directement associées avec des indicateurs du développement de l’enfant (poids et taille de naissance, périmètre crânien, durée de la grossesse…).

D’autres modifications placentaires concernaient des gènes impliqués dans le développement du système nerveux, du système immunitaire et du métabolisme – dont des gènes impliqués dans la survenue du diabète néonatal ou de l’obésité.

Si ces altérations de la méthylation sont présentes chez les deux sexes, les scientifiques ont également pu mettre en évidence des modifications ayant un impact additionnel et touchant des gènes différents en fonction du sexe de l’enfant à naître. Deux périodes de gestation différentes particulièrement vulnérables aux modifications épigénétiques sous l’effet des polluants émergent dans ces travaux : le début de la grossesse (1er trimestre) chez les garçons et la fin de la grossesse (3e trimestre) chez les filles.

« Nos résultats montrent que l’exposition à la pollution de l’air pendant la grossesse induirait des modifications de la méthylation de l’ADN placentaire propres à chacun des deux sexes », indique Johanna Lepeule. « Cet impact différencié pourrait contribuer à des altérations du développement et du déroulement de la grossesse différentes en fonction du sexe de l’enfant à naître ».

Ainsi, chez les garçons, ont été détectées des altérations significatives de la méthylation au niveau de gènes impliqués de façon critique dans le développement du système nerveux et de l’intellect.

« Ces observations viennent appuyer les études de plus en plus nombreuses à associer l’exposition à la pollution de l’air pendant la grossesse et une atteinte du neurodéveloppement et/ou une réduction des capacités cognitives, avec une plus grande vulnérabilité des enfants de sexe masculin », précise Lucile Broséus, chercheuse Inserm et première autrice de la publication.

Chez les filles, les méthylations touchaient des gènes impliqués dans le développement fœtal et la régulation du stress oxydatif. Elles pourraient ainsi être associées à des défauts de développement susceptibles d’augmenter les risques de développer des maladies chroniques métaboliques (hypertension, diabète, obésité…) plus tard dans la vie, mais aussi à la survenue de fausses-couches ou de pré-éclampsies chez la mère.

Ces travaux fournissent donc de nouvelles données concernant les mécanismes épigénétiques impliqués dans la dérégulation de la croissance fœtale sous l’effet de la pollution de l’air et qui pourraient être à l’origine de modifications à long terme du métabolisme.

« De prochaines études pourront investiguer si les changements épigénétiques placentaires causés par l’exposition à la pollution de l’air pendant la grossesse persistent après l’accouchement et comment ils pourraient influencer le développement durant l’enfance », complète Johanna Lepeule. « En outre, ce travail de recherche ayant été réalisé sur des cohortes françaises, ses résultats devront être vérifiés dans des populations d’autres régions géographiques et avec des profils génétiques différents », conclut la chercheuse.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

The Lancet

Sclérose en plaques, diabète de type 1, lupus… sont des maladies auto-immunes. Ces maladies sont caractérisées par l’attaque des cellules saines du corps par le système immunitaire. Elles sont aussi remarquablement inégalitaires : dans le monde, quatre patients sur cinq qui en sont atteints sont des femmes. Pourquoi une telle disparité ? Celle-ci serait due aux mécanismes moléculaires qui contrôlent l’activité des chromosomes sexuels X dans leurs cellules. Une expérience récente, réalisée par une équipe de l’université Stanford, confirme cette piste. Les biologistes ont administré à des souris mâles une molécule, un ARN, impliqué dans ce contrôle. Et ils ont découvert que cela accroît l’auto-immunité de ces rongeurs. Cet ARN, nommé Xist, est désormais point&e acute; du doigt pour son potentiel rôle dans l’apparition de maladies auto-immunes chez la femme.

Il est connu que les hormones peuvent favoriser l’apparition de réactions auto-immunes et expliquer leur présence accrue chez la femme. Cependant, le mécanisme précis à l’origine de cette différence notable entre l’homme et la femme n’est pas encore entièrement déterminé. Les cellules femelles possèdent deux chromosomes X tandis que les cellules mâles n’en présentent qu’un, accompagné d’un chromosome Y, plus court. Au sein des cellules femelles, l’inactivation d’un des deux chromosomes X est indispensable à la survie cellulaire, sans quoi la trop forte dose de gènes issus du second chromosome X empêche le développement de l’embryon. La communauté scientifique pensait déjà que le "muselage" de l’un des deux chromosomes X jouait un rôle dans les processus d’auto-immunit& eacute; chez la femme. Restait à comprendre comment.

Les biologistes ont mené une série d’expériences sur des souris génétiquement modifiées. In vivo, l’inactivation du chromosome X chez la cellule femelle est réalisée grâce à une molécule d’ARN (nommée Xist) qui n’est active que chez cette dernière, mais qui existe tout de même chez le mâle, en sommeil. Chez les femelles, cette molécule se lie à des protéines et forme un complexe qui, en s’agrippant à l’un des chromosomes X, bloque la lecture des gènes portés par ce chromosome et les rend inactifs.

En injectant une version active du facteur Xist dans une cellule mâle, les biologistes ont montré que le même complexe fabriqué chez les femelles peut être créé chez un mâle. Au sein de deux lignées de souris mâles, les chercheurs ont administré un produit chimique qui augmente les probabilités qu’un lupus se développe. Résultat : la lignée de mâles présentant le complexe propre aux femelles a développé une auto-immunité plus forte que les mâles témoins, pourtant eux aussi sensibles au lupus. « Ici, le facteur Xist actif introduit artificiellement chez les mâles est directement responsable de la forte auto-immunité observée », appuie Claire Rougeulle, chercheuse en épigénétique et directrice de recherche au CNRS, n’ayant pas participé à l’étude.

Chez cette lignée de mâles, la maladie survient presque aussi rapidement que chez une femelle sensible au lupus. Cependant, en effectuant le même test sur des lignées résistantes, ni les mâles, ni les femelles, n’ont développé d’auto-immunité particulière. Xist n’est donc pas le seul facteur qui entre en jeu, ce qui souligne la complexité de l’étiologie de ces maladies. C’est d’ailleurs ce qui explique que les hommes soient parfois victimes de maladies auto-immunes, au même titre que les femmes.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

La Recherche

Des chercheurs de l'Irig et de la Faculté de Pharmacie de Lyon ont identifié un inhibiteur de protéine-kinase susceptible d'induire la mort programmée de cellules cancéreuses. Celui-ci pourrait faire régresser le développement tumoral chez les patients atteints de cancer. Les protéine-kinases catalysent, à partir de molécules d'ATP (adénosine triphosphate), le transfert d'un groupe phosphate sur de nombreuses protéines cellulaires. Par ce mécanisme, ces enzymes régulent la plupart des fonctions cellulaires.

En particulier, la protéine-kinase CK2 est surexprimée dans de nombreux cancers où elle participe à leur résistance à la mort cellulaire programmée (apoptose). L'inhibition de cette enzyme apparaît donc comme une cible prometteuse pour un traitement anti-cancéreux. Cependant, les inhibiteurs de CK2 développés jusqu'à présent agissaient sur la plupart des protéine-kinases, induisant de possibles effets indésirables. Dans ce contexte, des chercheurs de l'Irig et leurs partenaires sont parvenus à synthétiser et à caractériser la molécule AB668 qui est capable d'inhiber avec une grande sélectivité l'activité de CK2. AB668 se lie en effet simultanément sur le site catalytique de CK2 (fixation de l'ATP) et sur une "poche" adjacente hydrophobe.

En utilisant divers tests (activation des caspases impliquées dans la mort cellulaire, imagerie de cellules vivantes, analyse transcriptomique), les biologistes ont pu comparer les effets d'AB668 à ceux d'autres inhibiteurs de CK2. AB668 possède un mécanisme d'action distinct contre le cancer, induisant une mort cellulaire apoptotique dans plusieurs lignées cellulaires cancéreuses (de rein, sein, mélanome, pancréas et côlon). Point important, AB668 épargne les cellules saines, ce qui en fait un nouvel agent anti-cancéreux prometteur. La prochaine étape consistera à tester la molécule, après son optimisation par chimie médicinale, dans des modèles précliniques de différents cancers.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

CEA

Chez l’espèce humaine, la compaction des cellules embryonnaires est une étape cruciale au bon développement de l’embryon. Le quatrième jour après la fécondation, les cellules se rapprochent les unes des autres avant de donner à l’embryon sa première forme. Une compaction défaillante empêche la formation de la structure qui garantit son implantation dans l’utérus maternel. Cette étape est donc particulièrement surveillée avant toute implantation d’embryon en procréation médicalement assistée (PMA).

En s’intéressant aux mécanismes en jeu dans ce phénomène encore mal connu, une équipe de recherche interdisciplinaire menée par des scientifiques du laboratoire Génétique et biologie du développement (CNRS/Inserm/Institut Curie) a fait une découverte surprenante : la compaction de l’embryon humain est impulsée par une contraction des cellules embryonnaires. Les difficultés de compaction ne seraient donc pas dues à un manque d’adhérence entre les cellules embryonnaires, contrairement à ce qui était supposé jusqu’alors, mais à des défauts de contractilité des cellules. Si ce mécanisme avait déjà été identifié chez la mouche, le poisson zèbre ou la souris, c’est une première chez l’espèce humaine.

En améliorant notre compréhension des premières étapes du développement embryonnaire humain, l’équipe de recherche espère contribuer au perfectionnement des techniques d’identification des embryons fécondés in vitro dans le cadre de PMA, alors que près d’un tiers des inséminations sont aujourd’hui infructueuses.

Ces résultats ont été obtenus en cartographiant les tensions à la surface de cellules embryonnaires humaines. Les scientifiques ont également testé les effets d’une inhibition de la contractilité ou de l’adhésion des cellules, et analysé la signature mécanique de cellules embryonnaires à la contractilité défaillante.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

CNRS

Des chercheurs de l'Université Columbia dirigés par Kristin Baldwin ont réussi un exploit remarquable en créant des souris dotées de cerveaux hybrides contenant des neurones de rat, leur permettant ainsi de percevoir les odeurs comme le font les rats. Cette avancée marque la flexibilité remarquable du cerveau à intégrer et utiliser des cellules de différentes espèces, ouvrant potentiellement la voie à des approches révolutionnaires dans les interfaces homme-machine et les thérapies de transplantation cellulaire.

Ces scientifiques ont introduit des cellules souches de rat dans des blastocystes de souris, une étape précoce du développement survenant quelques heures seulement après la fécondation. Cette technique, appelée complémentation de blastocyste, est similaire à celle utilisée pour créer des souris avec des systèmes immunitaires humains, se révélant être des outils de recherche puissants. Jusqu'à cette étude, cette technique n'avait cependant pas réussi à créer des cerveaux hybrides de deux espèces différentes.

Dans leurs premières expériences hybrides, les chercheurs ont examiné la localisation des neurones de rat dans le cerveau de la souris. Les résultats ont montré que les cellules de rat se développaient et établissaient des connexions de manière similaire à celles des souris, démontrant ainsi la possibilité d'intégration fonctionnelle des neurones de rat. Cette intégration s'est avérée particulièrement efficace dans le système olfactif, utile pour les souris dans la recherche de nourriture et l'évitement des prédateurs.

En testant la sensibilité olfactive de ces souris hybrides en cachant des cookies dans leur cage, les chercheurs ont observé avec surprise que les souris pouvaient les retrouver grâce aux neurones de rat. Cependant, certaines souris se sont révélées plus douées que d'autres, soulignant la complexité de la substitution neuronale et la nécessité de stratégies ciblées pour éliminer les neurones dysfonctionnels dans les troubles neurodégénératifs et neurodéveloppementaux.

Ces travaux ouvrent la voie à de nouvelles perspectives, notamment en matière de compréhension et de traitement des maladies neurologiques chez l'homme. En comprenant mieux la fonctionnalité et l'intégration cellulaires, cette recherche pourrait accélérer le développement de modèles pour des conditions comme la maladie de Parkinson et l'épilepsie, tout en offrant des opportunités précieuses pour les thérapies de remplacement cellulaire et les interfaces homme-machine. Au-delà des souris et des rats, cette approche pourrait même être étendue aux neurones de primates, ce qui rapprocherait les chercheurs de la compréhension des troubles neurologiques humains.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

Columbia University

La start-up Alga Biologics, créée en 2021 à Rouen, produit des anticorps à partir de microalgues marines. Cette microalgue marine, c'est la Phaeodactylum tricornutum. On la trouve naturellement dans différents océans, dans les fonds sous-marins assez profonds. Elle pousse facilement à des températures ambiantes, autour de 16 à 19 degrés. À l'origine de cette innovation unique au monde, Muriel Bardor, chercheuse et professeure à l'université de Rouen. Elle s'intéresse aux microalgues depuis plus de 10 ans. « On les utilise comme une usine cellulaire pour produire des protéines médicaments, en particulier des anticorps, qui ciblent les cancers ».

Ces protéines sont utilisées pour lutter contre les cancers. « L'anticorps va s'accrocher sur les cellules cancéreuses et va faire un pont avec les cellules du système immunitaire. Ça va permettre d'envoyer un signal au système immunitaire qui doit dégrader ensuite la tumeur », poursuit Muriel Bardor. Les chercheurs ont choisi de se focaliser en premier sur le traitement du neuroblastome pédiatrique, un cancer qui touche 24 000 jeunes enfants dans le monde chaque année, dont 200 nouveaux cas en France.

Des traitements très onéreux existent déjà en Europe et aux États-Unis. Celui d'Alga Biologic envisage d'être plus vertueux tout en diminuant des coûts de production de 70 %. Le procédé améliore la qualité des anticorps et l'empreinte environnementale. « Comme l'algue pousse en température ambiante, on n'a pas besoin de chauffer la culture », explique la professeure. Cette micro algues marine se trouve naturellement dans différents océans, dans les fonds sous-marins assez profonds. En comparaison avec les traitements existants, les premières études d'Alga Biologic montrent que ces protéines végétales activent de façon trois fois supérieures les cellules du système immunitaire.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

FR3

On le sait, les stocks de sang sont régulièrement en tension, voire en pénurie, ce qui ne pas sans poser de graves problèmes pour les établissements de soin. Certains individus sont tout particulièrement demandés et en premier lieu ceux dont le groupe sanguin est O- : ils ont en effet le statut de "donneurs universels", c'est-à-dire que leur sang peut convenir à n'importe quel receveur. Le problème, c'est que cette catégorie ne représente qu'environ 6 % de la population et que les personnes AB+, seules «receveuses universelles», ne sont quant à elles que 3 %. Mais cela pourrait bientôt être la fin du casse-tête pour les établissements chargés de collecter et redistribuer le sang. Des chercheurs scandinaves sont en train de s'approcher très sérieusement d'une solution permettant de rendre n'importe quel sang universel. Fruit d'une collaboration entre l'université technique du Danemark (DTU) et l'université de Lund (sud de la Suède), leur travail a permis de mettre en lumière le rôle potentiellement salvateur d'enzymes présentes dans nos muqueuses.

Produites par des bactéries intestinales, celles-ci auraient un effet incroyable sur le sang, qu'elles débarrasseraient non seulement de ses antigènes A et B, mais aussi de variants plus méconnus, dont la présence peut poser problème dans le cadre de certaines transfusions. La catégorisation en huit groupes sanguins (AB, O, A et B, chacun étant accompagné d'un rhésus positif ou négatif), qui date d'il y a environ 120 ans, est en effet légèrement désuète, même si elle continue à être employée. À ce jour, on dénombre en réalité quarante-cinq groupes sanguins différents, faisant intervenir 362 antigènes des globules rouges, qui sont déterminés par cinquante gènes.

La bactérie sur laquelle les chercheurs se sont focalisés se nomme «Akkermansia muciniphila», un composant de la muqueuse intestinale humaine. Celle-ci est friande de mucines, des protéines entrant dans la composition de nombreux mucus, qu'elle décompose à l'aide d'enzymes afin de produire du carbone, de l'azote et de l'énergie. C'est en réalisant que des antigènes de groupe sanguin se trouvaient également dans cette même muqueuse intestinale, que les scientifiques ont eu l'idée de tenter de faire le lien.

« Nous nous approchons de la possibilité de produire un sang universel à partir de celui des donneurs du groupe B, mais il reste encore du travail pour convertir le sang du groupe A, qui est plus complexe », résume Maher Abou Hachem, coauteur de l'étude et professeur au sein du département de biotechnologie et de biomédecine de la DTU danoise. La prochaine étape ? « Déterminer en détail s'il y a des obstacles additionnels et comment nous pouvons améliorer nos enzymes de façon à atteindre l'objectif ultime : la production de sang universel », complète le spécialiste.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

New Atlas