RTFlash n°986 : Comment s’attaquer au fléau du suicide des seniors en France ?

Le sommeil paradoxal est un état de sommeil particulier pendant lequel l’activité cérébrale est proche de celle de l’éveil tout en étant associée à une inhibition de l’activité musculaire. Il se caractérise notamment par des mouvements oculaires rapides et a longtemps été considéré comme uniquement impliqué dans les rêves et les processus émotionnels. Cependant, de récentes études ont montré qu’il jouait également un rôle majeur dans la plasticité neuronale de l’hippocampe, c’est-à-dire la capacité des neurones à reconfigurer leurs connexions.

Afin de mieux comprendre le fonctionnement du cerveau pendant le sommeil paradoxal, des chercheurs de l’unité Inserm 979 “Physique des ondes pour la Médecine”, dirigés par Mickaël Tanter au sein de l’Institut Langevin (ESPCI Paris/CNRS), et récemment labellisée Accélérateur de recherche technologique “Ultrasons biomédicaux” en collaboration avec le laboratoire Neuroscience Paris-Seine (Sorbonne Université/CNRS/Inserm), ont étudié l’activité cérébrale chez le rat pendant son sommeil.

Pour cela, ils ont couplé la technique d’électroencéphalographie (EEG), qui enregistre l’activité électrique des neurones, avec une technique d’imagerie par ultrasons ultrarapides appelée fUS (pour functional ultrasound). Cette technique innovante, développée par l’équipe de Mickaël Tanter, permet de visualiser avec une grande précision les variations des flux sanguins liés à l’activité neuronale dans l’ensemble du cerveau de rats éveillés et en mouvement.

L’équipe de recherche a observé que le sommeil paradoxal chez le rat est associé à une forte augmentation du débit sanguin dans le cerveau, se présentant sous forme de vagues qui atteignent d’abord les régions sous-corticales et se déplacent ensuite le long de l’hippocampe puis du cortex.

En comparaison, les phases de sommeil non-paradoxal et de réveil chez le rat inactif présentent des volumes sanguins cérébraux relativement bas. Cette hyperactivité vasculaire lors du sommeil paradoxal est caractérisée par deux phases : l’une proche de ce qui est observé lors d’un enregistrement chez un rat en activité, et l’autre inconnue jusqu’alors, composée d’augmentations soudaines du débit sanguin que les chercheurs ont appelées « poussées vasculaires ».

Ces dernières, qui durent en moyenne 5 à 30 secondes, peuvent perdurer pendant 1 minute dans les régions corticales et sont particulièrement puissantes dans l’hippocampe. Les chercheurs ont réussi à identifier un signal électrique dans l’hippocampe (zone cruciale pour la mémoire) caractéristique de ces pics d’augmentation du débit sanguin.

Ce signal – des oscillations gamma à haute fréquence – est ordinairement observé chez un rat éveillé. Leur intensité lors du sommeil paradoxal est directement corrélée à celle de la poussée vasculaire, ce qui suggère que ces oscillations locales pourraient contrôler le débit vasculaire de l’ensemble du cerveau. "Cette information est cruciale", précise Antoine Bergel, co-auteur auteur de l’étude, "car elle permet de cibler des régions du cerveau très précises potentiellement impliquées dans la genèse de ces événements vasculaires intenses".

Les scientifiques ont également constaté qu’il existait, durant le sommeil paradoxal, un phénomène de synchronisation vasculaire entre des aires cérébrales éloignées les unes des autres (cortex, hippocampe, et thalamus) bien plus important que dans tout autre état de sommeil ou d’éveil. Ces travaux présentent les tous premiers films du cerveau entier durant le sommeil paradoxal et confirment l’intérêt des ultrasons neuro-fonctionnels pour la recherche fondamentale en neurosciences.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

Inserm

Des chercheurs de l'Université Julius-Maximilians de Würzburg, conduits par le Professeur Gerhard Bringmann, ont identifié un composé de la vigne « tropicale » qui se montre extrêmement efficace à inhiber la croissance et la colonisation des cellules cancéreuses du pancréas.

Dans le cancer du pancréas, les cellules cancéreuses prolifèrent de manière très agressive, elles épuisent les nutriments et l'oxygène dans la zone de la tumeur. Alors que la plupart des cellules mourraient dans de telles conditions extrêmes, les cellules cancéreuses du pancréas survivent en activant une voie de signalisation cellulaire appelée Akt / mTOR. De nombreuses équipes recherchent donc des composés capables de perturber cette voie. Ces composés toxiques pour les cellules cancéreuses dans ces conditions extrêmes sont appelés ici composés « anti-austérité » (un terme dérivé du mot grec « austerotes »).

Certainsalcaloïdes (composés organiques naturels contenant de l'azote) présentant cette capacité anti-austérité ont été identifiés dans des vignes au Congo. L’équipe allemande a isolé et caractérisé la structure d’un de ces alcaloïdes, l'ancistrolikokine E3, à partir de la vigne Ancistrocladus likoko. Cet alcaloïde s’avère un agent prometteur, capable de cibler in vitro efficacement les cellules cancéreuses du pancréas.

Le composé, testé in vitro, entraîne des modifications spectaculaires sur la morphologie des cellules cancéreuses et finit par les tuer. De plus, le composé inhibe la migration et la colonisation des cellules cancéreuses, ce qui suggère que le composé pourrait également contribuer à prévenir la formation de métastases chez les patients.

Le composé tue les cellules cancéreuses en inhibant la voie Akt / mTOR et la voie de l’autophagie. Ces travaux confirment le potentiel de ce composé des vignes et d’autres alcaloïdes apparentés sur le plan structurel pour le développement de nouveaux anticancéreux basés sur une stratégie anti-austérité.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

JNP

UW

Des scientifiques du National Institute of Mental Health aux États-Unis ont tenté de mettre en évidence les traces qu’imprime dans le cerveau des enfants le contexte dans lequel ils ont grandi. L’équipe d’Armin Raznahan du NIMH à Bethesda, au Maryland, a analysé 1243 scans de la structure du cerveau de 623 jeunes (299 filles et 324 garçons) obtenus par la technique d’imagerie par résonance magnétique (IRM) entre l’âge de 5 et 25 ans dans l’espoir de découvrir une relation entre le milieu socioéconomique dans lequel ces jeunes ont vécu durant cette période de leur vie et la morphologie de leur cerveau.

Ces chercheurs ont ainsi trouvé des associations positives entre le statut socioéconomique des parents (leur niveau d’éducation et leur profession notamment) et les volumes du cerveau entier, de la couche corticale et de certaines structures subcorticales de l’enfant.

Ils ont également remarqué que ces associations demeuraient stables entre l’âge de 5 et 25 ans, laissant entendre le fait que ces associations entre le milieu socioéconomique et l’organisation du cerveau s’établissent durant les premières années de la vie, au moment où le cerveau est encore en développement, et que, pour cette raison, elles n’étaient pas liées à l’âge de l’individu.

Les auteurs de l’étude ont également observé que la surface du cortex préfrontal latéral, cingulaire antérieur, temporal latéral et pariétal supérieur, de même que celle des régions sous-corticales du thalamus ventrolatéral, ainsi que de l’amygdale et de l’hippocampe médians avait pris plus d’expansion chez les jeunes ayant vécu leur enfance dans un milieu socioéconomiquement riche que chez ceux ayant évolué dans un milieu défavorisé.

« Selon des méta-analyses de données issues d’imagerie cérébrale fonctionnelle, ces régions corticales particulières renferment des systèmes cérébraux impliqués dans les fonctions sensori-motrices, le langage, la mémoire et le traitement des émotions », précisent les auteurs.

Les chercheurs de l’étude ont également pu montrer que les variations anatomiques de certaines de ces régions corticales interviennent en partie dans l’association positive observée entre le statut socioéconomique et le quotient intellectuel (QI). Ces résultats confirment à quel point les premières années de la vie précédant l’entrée à l’école sont importantes pour le développement du cerveau et les aptitudes cognitives futures.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

CSH

Des chercheurs de l'Université Southwestern au Texas, dirigés par Joachim Herz, travaillent sur une nouvelle voie intéressante visant à inhiber l’action d’une protéine spécifique pour prévenir l'apparition de la maladie d'Alzheimer chez les patients qui ont une prédisposition génétique à la maladie. Les mutations génétiques associées à la maladie d'Alzheimer à début tardif sont nombreuses, mais la plus importante est la mutation du gène de l'ApoE.

Il existe plusieurs variantes de ce gène, mais une variante en particulier, ApoE4, est associée à un risque de développer la maladie d'Alzheimer dix fois plus important. "Si nous bloquons l'action négative d'ApoE4 tôt, nous pourrons peut-être prévenir l'apparition de la maladie d'Alzheimer chez beaucoup de personnes, afin qu'elles ne tombent pas malades du tout", a déclaré le Docteur Herz. Les chercheurs ont donc étudié le gène et la protéine qu’il produit, dans le but de bloquer son action.

La mutation ApoE4 est associée à la perte de mémoire observée chez les patients. Elle favorise également la formation, dans les neurones, d'agglomérats de b-amyloïde, responsables des plaques caractéristiques observées chez les patients atteints de la maladie d'Alzheimer.

Les chercheurs ont découvert que cette mutation provoquait un défaut dans le "trafic cellulaire" des neurones. Dans les cellules neuronales, il se produit en effet un grand va-et-vient des vésicules contenant les molécules nécessaires à la communication neuronale. Si cette activité est perturbée, les neurones ne fonctionnent pas comme ils le devraient.

Sachant que ce gène ApoE4 se trouve dans des vésicules dont l'environnement est acide, ces scientifiques cherchent à diminuer l'acidité de ces vésicules, pour empêcher ApoE4 de se modifier et assurer ainsi le bon transport des molécules à l'intérieur des neurones.

Pour parvenir à leurs fins, ces chercheurs ont eu recours à une molécule pour rendre les vésicules des neurones moins acides. Dans les cellules en laboratoire, cette approche a fonctionné et a restauré la fonctionnalité des cellules. Reste cependant un long chemine à accomplir pour valider la pertinence de cette approche chez l'animal, puis chez l'homme.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

elife

Le cerveau humain est une machine complexe composée par environ dix milliards de neurones. Ceux-ci sont organisés en chaînes dites fortes ou faibles, selon le nombre de neurones qui les composent.

Or, il semblerait, selon les travaux d'une équipe de recherche en neurosciences dirigée par le Professeur Ido Kanter de l’Université Bar-Ilan, que cette organisation, et plus particulièrement les fractions de chaînes fortes et faibles, soit commune à chacun d’entre nous, même si les capacités cognitives varient fortement d’un individu à un autre.

A la suite de travaux de Donald Hebb datant des années 1950, nous avons pensé pendant 70 ans que l’apprentissage se passait exclusivement au niveau des synapses, cette interface entre les boutons terminaux d’un neurone et la dendrite d’un autre. Contrairement à cette ancienne théorie, l’équipe d’Ido Kanter a montré que l’apprentissage se faisait également dans les dendrites elles-mêmes. Ils ont aussi prouvé que « l’apprentissage dendritique » est beaucoup plus rapide que « l’apprentissage synaptique ».

C’est à l’aide d’études informatiques poussées et en se basant sur leur recherche sur « l’apprentissage dendritique » que l’équipe a découvert l’universalité de la structure dynamique du cerveau.

C’est ce dynamisme de l’activité cérébrale qui nous permet par exemple de penser à une nouvelle solution pour un problème donné après y avoir pensé plusieurs fois. De plus, une plus ample compréhension de « l’apprentissage dendritique » pourra dans le futur augmenter les capacités des algorithmes de machine-learning et d’intelligence artificielle.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

Nature

Selon une étude américaine réalisée par des chercheurs de l’Institut américain des sciences de la santé environnementale (NIEHS), plus la concentration en CO2 dans les espaces de travail fermés est grande, moins les travailleurs sont performants.

Ces scientifiques ont découvert que la qualité de l’air intérieur avait une influence directe sur les capacités cognitives des employés dans les bureaux. Cette étude démontre qu’il est nécessaire que les entreprises veillent à fournir un cadre de travail agréable et sain. En effet, lorsque l’organisation de l’espace répond aux règles du développement durable et que la ventilation est bien assurée, la productivité des travailleurs augmente très sensiblement.

Afin de mettre en évidence ces conclusions, les chercheurs ont demandé à vingt-quatre personnes de travailler dans un espace fermé de 9 heures à 17 heures pendant six jours. Durant cette période, les scientifiques ont fait varier la qualité de l’air respiré par les participants, et ce sans que ces derniers en soient tenus informés. La qualité de l’air reproduite dans cet espace correspondait à l’atmosphère type des bureaux américains à trois périodes différentes : les années 90, les années 2000 et aujourd’hui.

L’air du bureau des années 90 est de loin le plus pollué. À cette époque, la ventilation ne suffisait pas à évacuer les particules volatiles notamment causées par les produits d’entretien. Dans les années 2000, bien que les systèmes de ventilation se soient perfectionnés, la qualité de l’air était à peine meilleure.

Cela tient au fait que les constructions des années 2000 ont été voulues très hermétiques pour éviter toute déperdition d’énergie. Mais cet hermétisme a eu également comme effet de ne pas favoriser le renouvellement de l’air, qui ainsi restait très chargé en CO2 et en particules volatiles. Aujourd’hui, les systèmes de ventilation sont mieux optimisés, ce qui améliore la qualité de l’air.

Les résultats de l’étude sont sans appel : moins l’air est chargé en particules volatiles et en CO2, plus les performances des travailleurs sont bonnes. Afin d’aboutir à ce résultat, les participants ont été invités à répondre à une série de questions chaque jour durant 1h30 dans des ambiances plus ou moins polluées.

Ainsi, lorsque les participants étaient soumis à l’air des années 2000, leurs performances étaient 10 % meilleures par rapport à ceux qui travaillaient dans une atmosphère plus polluée. Et lorsqu’ils travaillaient dans une atmosphère où l’air était plus pur, les résultats étaient 61 % meilleurs par rapport aux moins bons résultats.

Fortes de ces constatations, certaines entreprises ne lésinent pas sur les moyens pour faire travailler leurs employés dans un air le plus sain possible. Et lorsque ces entreprises sont implantées dans des territoires connus pour être hautement pollués, une telle initiative relève même de la préservation de la santé publique.

C’est notamment le cas de l’entreprise Infosys, spécialisée en conseil informatique. Cette entreprise s’est dotée de puissants capteurs CVC afin de surveiller la qualité de l’air dans les bureaux de ses locaux de Bangalore, dans le sud de l’Inde. Dans ce pays où les pics de pollution sont très souvent dépassés, la surveillance de la qualité de l’air au bureau est quelque chose d’essentiel. Cependant, ceci est également important en France, car les Français passent en moyenne 90 % de leur temps de travail à l’intérieur.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

Techniques de l'Ingénieur

Des chercheurs du Massachusetts Institute of Technology (MIT) ont réussi à mieux comprendre comment le cerveau tente de compenser ses limites dans des tâches nécessitant une conversion compliquée de données. Leur étude révèle que le cerveau, comme dans d'autres types de situations où il a peu confiance en ses propres jugements, va surmonter ses difficultés en pondérant les différentes données et en s'appuyant sur de précédentes expériences.

L’exemple donné d’une tâche mentale complexe reposant sur une conversion de données elle-même complexe est l’exercice qui consisterait à écrire son nom de telle manière qu’il puisse être lu dans un miroir. Le cerveau possède toutes les informations visuelles dont il a besoin et chacun sait écrire son nom. Cependant, cette tâche est très difficile pour la plupart d’entre nous car le cerveau doit effectuer une conversion mentale qui ne lui est pas familière : utiliser ce qu'il voit dans le miroir pour guider la main avec suffisamment de précision pour qu’elle écrive à l’envers.

Les chercheurs ont entrepris d’explorer ce type de conversion mentale dans leur étude : les participants ont été invités à effectuer 3 tâches différentes avec des degrés différents de transformation mentale requise. L’expérience montre que dans le cas d’une tâche nécessitant une conversion de données difficile, les participants optimisent leur performance en utilisant les mêmes stratégies que celles utilisées pour vaincre le bruit dans la perception sensorielle.

Par exemple, dans une tâche de traçage de lignes, dans laquelle les participants doivent tracer des lignes de 7,5 à 15 centimètres, en fonction de la longueur de la ligne d'origine, les participants ont tendance à dessiner des lignes de longueur plus proche de la longueur moyenne de toutes les lignes. Cela leur permet d’avoir des traçages plus précis.

De précédentes recherches ont révélé les multiples stratégies qui aident le cerveau à compenser cette incertitude. À l'aide d'un cadre appelé « intégration bayésienne » ou modèle basé sur les probabilités, le cerveau combine plusieurs données pouvant être conflictuelles et les pondère en fonction de leur fiabilité.

Si ces données proviennent de 2 sources différentes, il s’appuiera davantage sur celle qui semble la plus crédible. Mais ce n’est pas tout : dans ce modèle, le cerveau prend également en compte ses expériences passées. L’exemple est donné de la recherche d’un interrupteur la nuit, qui s’appuie sur l'expérience passée de la localisation de l’interrupteur en question.

Une tâche complexe, qui nécessite une transformation mentale plus difficile et crée donc pour le cerveau un surcroît d'incertitude et de variabilité, induit le cerveau à se reposer sur ses expériences passées : « vous faites preuve de partialité envers ce que vous savez bien faire, afin de compenser cette variabilité », commente l’auteur principal, Mehrdad Jazayeri, professeur de sciences de la vie et membre de l'Institut de recherche sur le cerveau McGovern du MIT. Cette stratégie de rappel des expériences passées améliore réellement les performances globales.

Fiabilité de la source et enseignements des expériences passées, ces 2 stratégies semblent fonctionner ensemble pour parfaire l’adaptation du cerveau en faveur d’un résultat particulier. Cette adaptation en forme de régression vers la moyenne contribue à améliorer notre performance globale en réduisant la variabilité et l’incertitude.

Les chercheurs font alors l’hypothèse que, lorsque l’on devient très performant dans une tâche qui nécessite des calculs complexes, le bruit de fond se réduit et devient moins préjudiciable à la performance globale.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

Nature

Une équipe de recherche associant des scientifiques du MIT, du laboratoire Draper et du Brigham and Women's Hospital, dans le Massachusetts (États-Unis), ont élaboré un dispositif permettant de faciliter la prise de médicaments, en particulier pour les traitements de longue durée.

Ces chercheurs ont conçu une capsule ingérable, fabriquée à l'aide d'une imprimante 3D. Composée de plusieurs couches de polymères, certains souples, d'autres rigides, elle peut résister aux sécrétions acides de l'estomac. Une fois avalée, elle se loge à cet endroit, en se dépliant et en adoptant une structure en « Y ». L'une des branches contient quatre petits compartiments, pouvant servir à transporter des médicaments. De plus, le dispositif peut embarquer divers capteurs, capables de fournir des informations sur l'environnement et de recevoir des signaux, via une communication Bluetooth.

Cette pilule high tech a été conçue pour pouvoir rester dans l'estomac pendant au moins un mois, une durée qui peut être adaptée en fonction de la durée de traitement d'un patient.

Cette capsule pourrait, à terme, remplir simultanément plusieurs fonctions : d'abord délivrer une dose de médicament à intervalles réguliers, pour s'assurer que le patient suit bien son traitement, par exemple pour lutter contre le SIDA ou le paludisme. Les chercheurs prévoient également de créer des compartiments capables de réagir à une instruction d'un smartphone, pour adapter les soins en fonction des données biologiques reçues.

Mais à plus long terme, une telle capsule pourrait également surveiller de l'intérieur un organe, détecter les signes précoces d'une maladie et libérer les doses de médicaments adaptées. Cette capsule pourrait également permettre un traitement très réactif pour les patients souffrant d'allergies et délivrer la quantité adéquate d'antihistaminiques, après avoir repéré une réaction. Les premiers essais cliniques sur l'homme sont prévus pour 2020.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

3dprinting

Les chercheurs du consortium européen GAPVAC (pour Glioma Actively Personalized Vaccine Consortium - ou Consortium pour un vaccin hautement personnalisé contre le gliome, ont mis au point un vaccin sur mesure, spécifique à un patient donné, dans le traitement du glioblastome, un grave cancer du cerveau. Quinze patients ont reçu avec succès ce traitement dans le cadre d'une étude de phase I.

Pour lutter contre ce cancer agressif, le défi consistait à développer un vaccin qui soit à la fois spécifique de la tumeur et du système immunitaire du patient. Pour atteindre cet objectif, les chercheurs ont procédé en deux étapes, avec deux vaccins différents. Pour le premier vaccin, APVAC1, l'analyse génomique et peptidique des tumeurs de chacun des 15 patients a été effectuée. "Nous avons comparé ces analyses à d'autres tumeurs ainsi qu'à des cerveaux sains pour mettre en évidence les peptides hyperexprimés dans une tumeur donnée", explique le chercheur. "Une dizaine de peptides non mutés et fortement exprimés ont été identifiés par patient". Ces peptides ont ensuite ét&eacu te; testés in vitro en présence de lymphocytes des patients pour évaluer leur capacité à déclencher une réponse immunitaire. Le vaccin APVAC1 ainsi personnalisé contient au final 5 à 10 peptides.

Pour le deuxième vaccin, APVAC 2, l'intégralité du génome de la tumeur est comparée au génome sain, afin d'identifier des peptides mutés dits néopeptides. "Sur 100 mutations, une seule va s'exprimer à la surface des cellules cancéreuses : l'idée était d'identifier le néopeptide qui va s'y exprimer et qui sera spécifique d'un patient", précise Pierre-Yves Dietrich, qui ajoute, "La composition des vaccins varie ainsi de manière importante d'un patient à l'autre, ce qui reflète l'hétérogénéité tumorale".

En plus d'avoir montré leur innocuité, ces vaccins personnalisés ont été capables d'induire une réponse immunitaire de bonne qualité, avec une survie médiane de 31 mois. "Nous sommes parvenus à démontrer la faisabilité de la mise au point d'un vaccin personnalisé avec une technique sophistiquée dans un cadre clinique, donc un temps restreint, et multicentrique", salue Pierre-Yves Dietrich. "Conceptuellement, notre étude montre la possibilité d'aller vers des immunothérapies de précision de plus en plus individualisées", conclut le chercheur.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

UNIGE

Nature

Dans notre cerveau, les neurones communiquent par des signaux électrochimiques le long des axones. Pour générer un signal sous forme de décharge électrique et communiquer, le neurone permet à des ions de traverser sa membrane, à travers des canaux ioniques. Ces échanges d’ions modifient très rapidement le potentiel électrique de l’intérieur et de l’extérieur de la cellule. C’est ce que l’on appelle le potentiel de membrane.

Des chercheurs du Laboratoire de BioPhotonique fondamentale (LBP) de l'Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), ont réussi à observer ces changements de potentiel et le flux des ions, en analysant le comportement des molécules d’eau qui entourent les neurones. La méthode, qui fait l’objet d’une publication dans Nature Communications, a été testée avec succès sur des neurones de souris in vitro.

L’activité électrique des neurones est révélatrice de nombreux phénomènes dans notre cerveau. Elle permet de dire si un neurone est actif, s’il est au repos, ou s’il réagit bien à un médicament. Actuellement, l’observation des neurones se fait soit en utilisant des fluorophores, soit en posant des électrodes sur la zone à surveiller.

Mais les fluorophores sont toxiques et les électrodes peuvent endommager les neurones. Les chercheurs du LBP proposent quant à eux de surveiller l’activité électrique simplement en observant les interactions entre les molécules d’eau et la membrane des neurones.

« Les neurones sont entourés de molécules d’eau. Or ces dernières changent d’orientation en fonction des charges électriques présentes », explique Sylvie Roke, directrice du LBP. « Ainsi, lorsque le potentiel de membrane se modifie, un certain nombre de molécules changent leur orientation et nous pouvons le voir ».

Pour leur étude, les chercheurs ont intentionnellement créé des changements dans le potentiel de membrane, en soumettant les neurones à un flux important d’ions potassium. A ce contact, les canaux ioniques présents à la surface des neurones -qui sont chargés d’équilibrer le potentiel de membrane- se sont ouverts pour laisser entrer ces ions. Les scientifiques ont ensuite stoppé le flux, et les neurones ont alors relâché les ions qui étaient entrés au préalable.

Pour observer cette activité, les chercheurs pointent deux rayons lasers de même fréquence sur les membranes lipidiques des neurones immergés dans l’eau. Ces rayons superposés sont constitués d’impulsions femtoseconde - générées grâce à la technologie récompensée par le Prix Nobel de Physique en 2018 - afin que les molécules d’eau proches de la membrane émettent des photons à une fréquence double, appelés « lumière de seconde harmonique ».

« Nous pensons que cette recherche a des implications à la fois fondamentales et appliquées. Elle peut nous permettre de comprendre les mécanismes liés à la propagation de l’information dans le cerveau, mais elle pourrait aussi intéresser les entreprises pharmaceutiques souhaitant tester des produits in vitro », indique la chercheuse. « Nous avons aussi démontré que nous pouvions sonder un neurone seul, ou plusieurs simultanément ».

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

EPFL

On le sait, les organes sont approvisionnés en nutriments et en oxygène grâce au sang qui les traverse dans de petits vaisseaux appelés capillaires : le sang frais arrive par les artères, et repart dans les veines avec les déchets métaboliques du tissu. La mise en place correcte de cet ensemble vasculaire, la vasculature, est donc essentielle pendant le développement embryonnaire.

Depuis longtemps, les chercheurs ont observé qu'au cours de la croissance d'un organe, artères et veines s'enchevêtrent naturellement d'une façon spectaculaire, en laissant entre elles un petit réseau de capillaires, comme si elles s'attiraient, tout en s'évitant. Comment ces vaisseaux trouvent-ils leur chemin ?

Grâce à une nouvelle technique d'imagerie ayant fait l'objet d'un dépôt de brevet, les équipes du laboratoire Matière et systèmes complexes (CNRS/Université Paris Diderot) et de l'Unité de technologies chimiques et biologiques pour la santé (CNRS/Inserm/Université Paris Descartes/Chimie Paristech) ont étudié précisément l'évolution de la vasculature et de la forme des vaisseaux dans un modèle standard de recherche en biologie vasculaire.

Première observation surprenante : contrairement à une idée reçue, les artères ne sont pas tout à fait cylindriques. Leur extrémité est même aplatie, collée au tissu, à la manière d'un tuyau écrasé. D'ailleurs, l'écoulement du sang est quasi-nul dans cette partie de l'artère. Le sang ne sort donc pas des artères par le bout, mais via les capillaires en aval de l'écrasement pour rejoindre ensuite les veines.

Guidée par le flux de sang, la croissance des veines les amène à s'intercaler entre les artères, et non à se placer face à leur extrémité où le sang ne coule pas. Grâce à ce phénomène, artères et veines s'organisent en alternance, l'extrémité des veines se plaçant au niveau des capillaires irrigués, en amont de l'extrémité des artères.

L'équipe de recherche souhaite poursuivre ses travaux en étudiant maintenant la mise en place d'organisations vasculaires dysfonctionnelles, telles que celles apparaissant dans les tumeurs de certains cancers.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

CNRS

Les virus sont incapables de se reproduire en l’absence d’un hôte. Ces limitations empêchent ces créatures d’être reconnues comme des « êtres vivants » à proprement parler. Or, leur situation déjà ambiguë risque de se complexifier à la suite de la découverte d’une équipe de chercheurs de l’Université Princeton.

Malgré leur apparente simplicité, certains virus semblent être en mesure non seulement de comprendre le langage des bactéries, mais aussi de les espionner. Cette aptitude leur permet de lancer une attaque-surprise au moment où ils pourront infecter un maximum de nouvelles bactéries.

On imagine souvent les bactéries comme des êtres individuels, mais ces dernières vivent et surtout agissent en communauté. Ces colonies synchronisent leurs activités grâce à divers modes de communication, principalement chimiques. L’un des principaux objectifs de leurs dialogues est d’évaluer le nombre de leurs congénères dans une région, un phénomène appelé détection du quorum qui permet de décider quand entreprendre certaines actions de groupe.

Ces gestes varient de la production de biofilms, une armure qui protège les groupes de bactéries, à des ordres de se disperser ou même de déclencher des infections. De plus, les bactéries ne communiquent pas qu’avec leurs semblables. Certaines peuvent reconnaître des molécules étrangères et ainsi réagir à la présence d’autres espèces. L’une de ces molécules de communication se nomme DPO et se lie à une molécule réceptrice nommée VqmA.

En fouillant des banques de données d’ADN microbien à la recherche d’êtres vivants possédant ces récepteurs, les chercheurs américains sont tombés par hasard sur un virus prédateur des bactéries, un bactériophage identifié par le numéro VP882. Initialement, les chercheurs croyaient à une erreur dans les données. La découverte de cette capacité qu'ont des bactéries de communiquer les unes avec les autres est relativement récente, et l’idée qu’un virus puisse intercepter ces communications leur semblait encore plus farfelue.

Toutefois, après avoir traqué l’échantillon viral, les chercheurs ont pu confirmer que le virus peut bel et bien « s’inclure » dans la conversation bactérienne. Cette hypothèse a été confirmée lorsque les chercheurs ont infecté des colonies de bactéries responsables du choléra avec ce phage. Lorsque les chercheurs ajoutaient la DPO au mélange, le virus passait à l’attaque et éradiquait les bactéries. D’un autre côté, des virus auxquels on avait retiré la capacité de détecter la DPO avaient perdu leur réactivité, peu importe le nombre de bactéries environnantes.

Normalement, lorsqu’un virus infecte une bactérie, il a deux options. Il peut la forcer à fabriquer des copies de lui-même jusqu’à ce qu’elle éclate, en libérant des milliers de nouveaux virus. Il peut aussi s’intégrer à son ADN et y rester en dormance jusqu’à ce qu’un signal lui donne l’autorisation de se réactiver. En espionnant la conversation des bactéries autour de lui, le virus peut « savoir » le nombre de cibles potentielles qui l’entourent et se réactiver au moment où il pourra faire le maximum de dégâts.

La découverte ne s’arrête toutefois pas là. Les chercheurs ont réussi à transformer le virus-espion en outil pour combattre des bactéries responsables de maladies humaines. Ce traitement, nommé thérapie phagique, est une méthode qui utilise un virus pour éliminer des bactéries multirésistantes. Bien que connue depuis longtemps, cette technique est difficile à réaliser à grande échelle, surtout parce qu’un phage est généralement spécifique à un seul type de bactérie.

Les chercheurs ont montré qu’en modifiant ce virus pour le rendre capable de reconnaître d’autres molécules de communications bactériennes, comme celles d’E. coli ou de la salmonellose, ils arrivaient à lui faire changer de cible et ainsi détruire les bactéries qu’ils avaient choisies.

Bien qu’une telle thérapie ait encore besoin de beaucoup de perfectionnement, ou même d’autres modifications génétiques, cette étude permet au moins d’apprécier la complexité grandissante de ces êtres microscopiques. D’ailleurs, en 2017, des chercheurs avaient réussi à montrer que les virus pouvaient « communiquer » les uns avec les autres, afin de choisir les meilleurs moments pour arrêter de détruire des bactéries et retourner en dormance.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

Radio-Canada

A l'occasion de la rencontre annuelle de l'Union Américaine de Géophysique (AGU), qui s'est tenue à Washington fin décembre, la NASA a a annoncé qu'elle développait un nouveau concept de robot à propulsion nucléaire, surnommé « tunnelbot », pour tenter de trouver une forme de vie extraterrestre sur Europe, la lune de Jupiter.

L’opportunité et la capacité pour atteindre réellement Europe étaient très limitées. De plus, la coquille de glace couvrant le corps céleste est épaisse d’environ deux à trente kilomètres. Le robot devra donc traverser cette épaisseur de glace et atteindre l’océan qui se trouve en dessous. Il est équipé d’un arsenal d’instruments permettant de renvoyer les données sur d’éventuelles découvertes vers la Terre.

L’étendue d’eau cachée sous Europa est considérée comme l’un des endroits les plus propices pour la formation d’une vie extraterrestre dans le système solaire. Cependant, il est coincé sous une croûte de glace, ce qui rend l’exploration difficile.

Depuis que la sonde Galileo a effectué plusieurs survols sur la Lune, les astrobiologistes ont repéré des lieux susceptibles d’abriter des vies microbiennes. Pendant des décennies, les « rovers » ont examiné et parcouru, en vain, la surface des planètes, comme Mars, pour trouver des preuves d’un organisme vivant ou des vestiges antiques. Néanmoins, tout pourrait changer avec le développement du nouveau robot capable de s’enfouir au plus profond du sol d’une planète.

Conçu par des ingénieurs de l’Université de l’Illinois à Chicago, le tunnelbot est une machine capable de percer et de plonger. « Nous avons réalisé une sonde nucléaire capable d’atteindre l’océan et de percer des coquilles de glace tout en transportant une charge utile pour les recherches », ont expliqué les chercheurs. Présenté à la réunion de 2018 de l’ « American Geophysical Union », le tunnelbot aura pour principale mission d’évaluer l’habitabilité de la coque de glace et de l’océan sous-jacent.

Andrew Dombard a conçu le tunnelbot avec son épouse. « Nous ne nous inquiétons pas de la façon dont le tunnelbot se rendrait à Europa ou serait déployé sur la glace, nous pensions qu’il y arrivera », a-t-il déclaré. « Nous nous sommes concentrés sur la façon dont cela fonctionnerait lors de la descente vers l’océan ».

La NASA a relevé ce nouveau plan parmi ses nouveaux défis sur l’exploration spatiale. L’envoi d’une sonde sur Europa constitue l’une des ambitions majeures de l’agence. Cependant, il faudra attendre six ans pour que la sonde atteigne Jupiter et s’établisse en orbite autour d’Europa.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

UIC

Depuis le Big Bang, il y a 13,7 milliards d'années, notre univers est passé d'un état très chaud, dense et désordonné, à l' état que nous connaissons aujourd'hui, beaucoup plus froid et ordonné. Dans les années 70, le physicien anglais Tom Kibble a suggéré que, lors de son refroidissement, l’Univers s’est organisé en patchs indépendants.

Selon cette théorie, chaque patch d’univers aurait évolué indépendamment de ses voisins, en développant des structures uniques. Chacun de ces patchs aurait ensuite grandi puis touché ses voisins, ce qui aurait créé des frontières structurelles visibles dans l’Univers d’aujourd’hui. Ces domaines, nommés « défauts topologiques », sont souvent présents sous deux formes : vortex et anti-vortex.

La théorie de Tom Kibble prédit et explique la formation de ces défauts durant le processus de refroidissement et, plus particulièrement, comment leur formation dépend de la vitesse à laquelle l’Univers s’est refroidi. Reste que cette théorie était jusqu’à présent invérifiable, car cela nécessiterait des temps d’observation de plusieurs milliers d'années. Mais à la fin du siècle dernier, un autre physicien, Wojciech Zurek, a prédit l’observation de la théorie de Kibble comme étant possible en laboratoire, en étudiant le comportement de refroidissement de superfluides par exemple.

En utilisant les lasers couplés comme support d’études, un groupe de l’Institut Weizmann a démontré qu’il était possible d’observer et d’étudier le mécanisme de Kibble-Zurek. Ceux-ci ont utilisé un ensemble d’une dizaine de lasers indépendants qu’ils ont ensuite couplés, de sorte que, pour assurer la survie du groupe de lasers, ceux-ci soient forcés de se coordonner.

On dit alors que les lasers sont « en phase ». Tout comme notre Univers après le Big Bang, les lasers partent donc d’un état désordonné et évoluent vers un état ordonné. Cependant, durant le processus de synchronisation, des domaines appelés défauts topologiques dissipatifs, présents sous forme de vortex ou d’anti-vortex, se forment et demeurent stables dans le temps, comme prédit par la théorie de Tom Kibble.

Dans ces expérimentations, les vortex et anti-vortex sont des défauts de synchronisation de la phase des lasers. Des lasers parfaitement synchronisés auraient tous la même phase, c’est-à-dire que les creux et les bosses du champ électromagnétique de chaque laser arrivent en même temps en un point donné de l’Espace. Si des défauts topologiques apparaissent, ces creux et bosses ne sont plus synchronisés.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

Nature

Kroger est une start-up qui promet de livrer vos course à domicile avec une voiture autonome et donc sans conducteur. Pour y parvenir, l’entreprise a noué un partenariat avec Nuro l’été dernier, une autre start-up qui développe des véhicules de livraison autonome. Six mois plus tard, Kroger commence à livrer des courses à domicile avec la véhicule autonome Nuro R1 en Arizona.

Le Nuro R1 a pour mission de transporter les courses de l’épicerie Fry’s situé à Scottsdale. Ce drôle de véhicule sans sièges circule donc dans les rues de la ville sans que personne ne soit à bord. Néanmoins, le service étant encore en phase de test, les véhicules en fonctionnement restent surveillés à distance par un opérateur.

Une fois de plus, les véhicules autonomes et les services qui les accompagnent sont de plus en plus proche d’une réalité commerciale. Le PDG de Nuro, Dave Ferguson, s’est félicité de cette première étape concrète pour son entreprise et déclare dans un communiqué de presse : “Nuro envisage un monde sans courses, où tout est à la demande et peut être livré à un prix abordable. L’exploitation d’un service de livraison utilisant nos véhicules sans pilote personnalisés est un premier pas important vers cet objectif”.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

JDG