| | | | | | | | Edition du 07 Septembre 2019 |
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| Edito
Le cerveau n’en finit de révéler sa prodigieuse complexité
Chers lecteurs, Comme chaque année, notre petite équipe se met au vert et prend un peu de repos pendant le mois d'août. Je tiens à vous remercier chaleureusement pour votre soutien et votre fidélité à notre lettre, depuis maintenant plus de 20 ans. Vous retrouverez RTFlash le vendredi 6 septembre, pour son numéro de rentrée. D'ici là, nous vous souhaitons d'excellentes vacances, pleines de lectures scientifiques passionnantes... Bien cordialement René Trégouët Directeur de publication Cette semaine, je reviens une nouvelle fois sur une question scientifique que nous abordons régulièrement dans notre lettre, mais dont l’intérêt et la richesse semblent inépuisables : la connaissance du cerveau humain. Rappelons-le, le cerveau humain est considéré par la communauté scientifique comme l’objet le plus complexe de l’univers. Cet organe, bien qu’il pèse à peine 1,5 kg, ne contient pas moins de 100 milliards de neurones (et quatre fois plus de cellules gliales) reliés entre eux par des millions de kilomètres d’axones (longs prolongements des neurones) et un million de milliards de synapses. Dans un seul millimètre cube de cerveau, on trouve pas moins de 100 000 neurones, 4 kilomètres d’axones et 1 mètre de capillaires sanguins ! Depuis une trentaine d’années, des pas de géants ont été accomplis dans la connaissance du fonctionnement de notre cerveau, notamment grâce à l’utilisation massive de nouveaux outils d’imagerie (imagerie par résonance magnétique, tomographie par émission de positons, magnétoencéphalographie, microscopie confocale…) qui ont permis d’étudier le cerveau à diverses échelles spatiales et temporelles, de la cellule unique au réseau neuronal, de quelques millisecondes à plusieurs décennies. On commence enfin à mieux comprendre comment le cerveau perçoit et interprète le monde, et comment il ne cesse de se reconfigurer tout au long de la vie, faisant preuve d’une plasticité qui semble sans limite. On sait également à présent que la variabilité du fonctionnement des neurones et des synapses est liée à l’expression différente de nombreux gènes, qui commencent à être identifiés. Il est également établi que la reconfiguration permanente du cerveau se manifeste à tous les niveaux de son organisation, de la synapse au cortex entier. Les mécanismes par lesquels nous mémorisons, indexons et stockons les nombreuses informations que nous avons à traiter en permanence sont également mieux compris. Loin de fonctionner comme une bibliothèque, avec ses livres rangés de façon statique, notre cer veau apprend et mémorise sur un mode essentiellement dynamique, en construisant sans cesse de nouvelles connexions synaptiques et en établissant de nouveaux circuits de neurones. Depuis quelques mois, plusieurs découvertes scientifiques majeures sont venues élargir et enrichir notre connaissance encore bien fragmentaire du cerveau humain. La première concerne un vieux débat : le cerveau humain fabrique-t-il ou non de nouveaux neurones tout au long de sa vie ? L’idée que le cerveau humain adulte ne produit plus de nouveaux neurones a été émise par le célèbre scientifique catalan Santiago Ramon y Cajal, découvreur du neurone et Nobel de physiologie et de médecine en 1906. Mais ce vieux dogme de biologie a été invalidé en 2000, quand l’équipe américaine de Peter Eriksson et Fred Gage a découvert que des nouveaux neurones étaient générés dans le gyrus denté jusqu’à 72 ans. Depuis, de nouvelles études contradictoires ont été publiées, les unes confirmant cette théorie, les autres établissant au contraire que la neurogenèse se poursuit jusqu’à un âge avancé. L’année dernière, de nouveaux travaux américains dirigés par Arturo Alvarez Buylla (Université de Californie San Francisco) et publiés dans la revue Nature arrivaient à la conclusion que la fabrication de nouveaux neurones par le cerveau humain culminait pendant l’enfance, avant de chuter une fois adulte. C’est dans ce contexte que l’étude publiée le 25 mars dernier dans la revue « Nature » prend toute son importance. Dans ces recherches menées par l’équipe de María Llorens-Martín, du centre de biologie moléculaire Ochoa de Madrid, les scientifiques ont voulu analyser de manière très complète les tissus cérébraux de 13 personnes décédées, âgées de 43 à 87 ans, qui étaient toutes en bonne santé neurologique au moment de leur mort. Ils ont découvert que si leur cerveau contenait bien de nouveaux neurones, le nombre de ces cellules cérébrales diminuait progressivement avec l’âge. Ainsi, entre 40 et 70 ans, le nombre de neurones « neufs » détectés dans l’hippocampe passe de 40 000 à 30 000 par millimètre cube. Se lon ces travaux, il semblerait donc que notre cerveau soit bien en mesure de produire tout au long de la vie de nouveaux neurones, même si cette capacité semble s’amenuiser avec l’âge. Cette réduction progressive du nombre de nouvelles cellules cérébrales semble également être associée au déclin cognitif qui accompagne souvent (mais pas toujours) le vieillissement (Voir Nature). La même équipe a en effet analysé également les cerveaux de 45 personnes âgées de 52 à 97 ans, chez qui on avait diagnostiqué la maladie d’Alzheimer avant leur décès. Ces chercheurs ont pu observer que le cerveau de tous les sujets présentait bien de nouvelles cellules cérébrales, y compris pour les sujets les plus âgés. Mais l’observation la plus intéressante réalisée par ces scientifiques est que la neurogenèse était très différente chez les personnes saines et chez les sujets atteints d’Alzheimer. En effet, chez ces derniers, même chez ceux qui en étaient au tout début de la maladie (et ne manifestaient encore aucun symptôme), la production de nouveaux neurones était réduite de plus d’un tiers, par rapport aux sujets en bonne santé cérébrale. "Cette découverte est très importante car elle montre de façon solide que le nombre de cellules que vous détectez chez des sujets sains est toujours supérieur au nombre détecté chez les patients atteints de la maladie d'Alzheimer, quel que soit leur âge", explique le Professeur Llorens-Martín. Cette découverte suggère qu'un mécanisme indépendant, différent du vieillissement physiologique, pourrait entraîner ce nombre décroissant de nouveaux neurones. Il y a quelques semaines, en Mai, une équipe française de l’Inserm, dirigée par Christophe Bernard, a, pour sa part décrit pour la première fois le comportement et le langage des neurones qui assurent la consolidation de la mémoire pendant le sommeil. Ces chercheurs ont eu la surprise de constater que le rôle des neurones varie rapidement dans le temps et que les itinéraires empruntés par les informations changeaient sans cesse. Ces chercheurs ont utilisé des électrodes afin de pouvoir enregistrer l’activité électrique d’une centaine de neurones concentrés dans une région donnée. Trois zones connues pour être impliquées dans la mémoire ont été enregistrées chez des rats pendant leur sommeil : l’hippocampe, le cortex préfrontal et le cortex entorhinal. Comme le souligne Christophe Bernard, « D’après la régularité des ondes dans l’encéphalogramme, nous imaginions que les neurones fonctionnaient selon un schéma bien précis et répétitif pour transmettre les informations ou les stocker. Or les enregistrements montrent qu’il n’en est rien ». Ces scientifiques ont en effet montré que des ensembles de neurones sont capables de s’interconnecter très rapidement pour stocker et transmettre de l’information, et se relaient en permanence. Autre découverte, au sein de chacun de ces ensembles, seuls quelques neurones jouent un rôle prépondérant. « Nos travaux ont montré qu’il ne semble pas y avoir de hiérarchie établie au sein des neurones, mais plutôt une répartition équilibrée des rôles &raq uo;, explique Christophe Bernard. Une autre découverte majeure réalisée par cette équipe est que l’information ne suit pas toujours le même chemin. « Nous avons été très surpris de constater que, contrairement à ce que nous pensions, le transfert de l’information ne suivait pas un trajet fixe, mais empruntait des itinéraires qui se modifiaient en permanence, de manière à optimiser la capacité du réseau à acheminer l’information, exactement comme sur l’Internet », souligne Christophe Bernard. Enfin, ces travaux ont permis de montrer qu’il existait un véritable « langage » des neurones avec des « mots », correspondant à des sous états, et des « phrases », correspondant à des séquences de sous-états. Le sens profond de ce langage &ea cute;chappe pour l’instant aux chercheurs mais il est clair qu’il permet, grâce à sa complexité, d’optimiser le traitement de l’information. En Juin, c’est un autre dogme solide des neurosciences qui a été sérieusement ébranlé par une étude américaine. Des chercheurs de l’Université Yale ont en effet montré que, contrairement à la théorie dominante qui voulait que le centre de la prise de décision se situe dans le cortex frontal de notre cerveau, le siège de la pensée supérieure, il y aurait en fait trois circuits cérébraux distincts se connectant à différentes régions du cerveau, l'amygdale ou les noyaux accumbens, et qui semblent impliqués dans la prise de décisions et la mémorisation de ces décisions. Pour arriver à cette conclusion, les chercheurs ont étudié les cerveaux de rats alors qu'ils avaient des choix à faire entre des actions menant ou non à des récompenses. Ils ont observé qu'un circuit « bon choix » est activé lorsque l'action conduit à une récompense. Un autre circuit, le circuit « mauvais choix », est activé lorsque l'action ne conduit pas à une récompense. Et un troisième circuit, le circuit « mémoire », permet de prendre des décisions telles que de refaire une action ayant plusieurs fois conduit à une récompense, même si cela n'a pas été le cas au cours de la dernière action. Ces chercheurs forment l'hypothèse que des altérations de ces circuits pourraient expliquer pourquoi certaines personnes continuent à faire de mauv ais choix, même après une succession d'expériences négatives. Une autre découverte très intéressante réalisée récemment concerne les différences fondamentales qui existent entre le fonctionnement de notre cerveau et celui de nos cousins les primates, en dépit d’une structure biologique extrêmement proche (Voir Nature). On le sait, notre cerveau est également le fruit d’une longue et passionnante évolution, qui a sans doute commencé il y a plus de sept millions d’années, quand sont apparus les premier Hominiens, distincts des primates. D’après une étude parue il y a deux mois, la façon dont le cerveau humain et celui des macaques reçoit le son diffère fondamentalement. Selon cette étude, au fil de l’évolution, notre cerveau aurait évolué pour finalement préf&eacu te;rer la musique et la parole au bruit, contrairement à celui du singe, incapable de faire la différence. Pour en arriver à cette conclusion, les chercheurs ont travaillé avec trois macaques rhésus et quatre humains. Ils leur ont fait écouter des tons harmoniques et des bruits comportant cinq gammes de fréquences différentes. A l’aide d’images d’IRM, ils ont mesuré les réponses cérébrales et montré que, bien que ce soit les mêmes parties du cortex auditif qui sont activées chez les deux espèces, les cerveaux humains étaient bien plus sensibles aux "pics" dans les tons harmoniques que les animaux, qui ne semblaient pas les distinguer du bruit normal. Or, ces fréquences harmoniques faites de "pics" ou "hauteurs tonales" sont précisément les éléments spécifiques qui caractérisent la parole et la musique, explique l’étude. Ces résultats laissent donc penser que ces sons, qui font partie de la mus ique et de la parole, pourraient avoir puissamment contribué à la structuration du cerveau humain. Une précédente étude comparative avait déjà montré des différences fondamentales de perception auditive entre l’homme et le singe. Les chercheurs avaient ainsi pu observer que le cortex préfrontal ventrolatéral n'est pas relié de la même manière aux zones cérébrales impliquées dans l'audition chez les animaux. Selon cette étude, cette différence expliquerait pourquoi les macaques ont beaucoup de difficultés à passer certains tests d’audition. Ces découvertes confortent également l’hypothèse selon laquelle l’homme a progressivement développé la capacité d’utiliser ce qu’il entendait pour réaliser des fonctions cognitives intellectuelles complexes, ce que les macaques semblent incapables de faire. La dimension sociale et relationnelle du cerveau, qui s’est développée à un niveau unique chez notre espèce, fait également l’objet de nombreuses recherches. Il est établi depuis longtemps que, sans que nous en ayons conscience, lorsque nous avons un échange de conversation avec quelqu’un, nous lui envoyons des signaux à travers nos gestes, nos intonations, notre posture corporelle. Nous avons également tous ressenti que, dans certains échanges, nous avions le sentiment d’être parfaitement en phase avec notre interlocuteur, sur la "même longueur d'onde", comme le dit l'expression populaire. Cette impression profonde n’est pas illusoire et repose sur des fondements neurobiologiques bien réels, comme le rôle des fameux « neurones miroirs ». Au fil de l’évolution, il semble que l’homme ait développé, pour o btenir un avantage compétitif décisif dans un environnement hostile, cette extraordinaire capacité d’ajuster, de synchroniser ses émotions et ses réactions physiologiques sur celles de ses interlocuteurs. L’équipe américaine de Greg Stephens, de l’Université de Princeton, a réussi à montrer qu’au cours d’une conversation en situation naturelle, l’activité cérébrale de l’auditeur se synchronise spatialement et temporellement avec celle du locuteur. Les mêmes chercheurs ont également montré que, comme nous en avons tous fait l’expérience dans certaines situations, l’activité cérébrale de l’auditeur est parfois légèrement en avance sur celle du locuteur, comme si la personne qui écoutait quelqu’un parler était capable d’anticiper ce qui va être dit ! Récemment, en utilisant la technique d’hyperscanning, qui consiste à enregistrer simultanément l’activité de deux cerveaux en interaction, une équipe de recherche de l’Université d’Aachen, en Allemagne, a étudié comment les cerveaux de parents et d’enfants âgés de 5 à 9 ans se synchronisent au cours d’un jeu. Les enfants devaient soit jouer avec un adulte de manière coopérante, soit jouer contre l’adulte de manière compétitive, et cet adulte pouvait être leur parent ou un étranger. Les résultats montrent clairement un couplage de l’activité cérébrale au niveau de l’activité préfrontale qui apparaît à la condition que l’enfant coopère avec l’un de ses parents. Ces expériences ont en revanche montré qu’un tel couplage n 217;était pas observé lorsque l’enfant interagit avec son parent dans une situation de compétition ou avec un adulte étranger. Evoquons enfin, pour terminer ce rapide tour d’horizon des avancées en matière de neurosciences, une étude publiée il y a quelques semaines, intitulée « Comment l’Internet modifie le fonctionnement de notre cerveau » (Voir Wiley). Cette étude réalisée par des chercheurs britanniques, australiens, américains et belges montre que, contre toute attente, savoir faire plusieurs choses à la fois (le "multitasking" en anglais) sur Internet ne signifie pas savoir faire plusieurs choses à la fois dans la vie réelle. Il semble contraire que le multitasking digital pousse plutôt à être attentif à de nouvelles distractions. Les chercheurs soulignent que le flux permanent d’informations numériques qui nous traversent a tendance à fragmenter notre attention et à réduire notre capacité d’attention à une seule et unique tâche. Selon les résultats de cette étude, le cerveau semble considérer les interactions sociales virtuelles de la même façon que les interactions sociales réelles. Cette réalité peut être bénéfique pour les populations plus âgées, qui parfois font face à des problématiques d’isolement. En revanche, cette étude souligne que les sujets plus jeunes semblent beaucoup plus sensibles aux conséquences découlant des interactions sociales en ligne, notamment le regard de leurs semblables. Cependant, les auteurs de l’étude notent que les réseaux sociaux peuvent aussi être util isés, dans certaines situations, comme des formes de thérapie pour les jeunes souffrant de troubles psychologiques ou psychiatriques. « Les résultats de cette étude montrent à quel point nous avons à apprendre de l’impact du monde digital sur notre santé mentale et cérébrale », explique le Docteur. John Torous, co-auteur de l’étude et chercheur à Harvard. Au-delà de leur grande diversité, il est frappant de constater à quel point l’ensemble des études et travaux que je viens d’évoquer convergent pour confirmer que la prodigieuse complexité et l’extraordinaire plasticité de notre cerveau ne peuvent plus aujourd’hui être appréhendées hors des dimensions sociales, relationnelles, affectives, historiques, qui caractérisent notre espèce humaine. Inséparable de notre corps, de nos affects, de notre existence singulière, de notre environnement socioculturel et de la longue et foisonnante évolution de notre espèce, notre cerveau apparaît plus que jamais comme une fabuleuse machine à interpréter et reconstruire le monde, et à lui donner un sens cohérent, tant au niveau individuel que social. Le paradigme biologique trouve ici ses limites et les grandes avancées dans la connaissance de notre cerveau ne peuvent se faire qu’en ayant toujours à l’esprit la nature anthropologique, philosophique et symbolique de toute connaissance, mais aussi de toute action, comme l’ont magistralement montré des penseurs tels que le regretté Michel Serres, ou encore Edgar Morin. Gageons que ce siècle sera riche d’extraordinaires avancées dans la compréhension de notre cerveau mais ne parviendra pas à épuiser son infinie richesse, ni à dissiper ses mystères insondables. René TRÉGOUËT Sénateur honoraire Fondateur du Groupe de Prospective du Sénat e-mail : tregouet@gmail.com
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| | | Information et Communication | |
| | | | | Chaque année en France, la grippe saisonnière touche 2,5 millions de personnes et en tue 4000 à 6000 par an, majoritairement âgées de plus de 65 ans. Pour combattre le virus influenza, à l’origine de la grippe, des vaccins sont proposés aux personnes à risque. Mais l’efficacité de ces derniers peut être remise en cause par les mutations du virus, souvent expliquées par le décalage entre le moment où le vaccin est fabriqué et celui où l’épidémie se déclenche. Pour doper l’efficacité de ce vaccin, des chercheurs australiens ont fait appel à l'intelligence artificielle. Leur vaccin, mis au point par une IA, va prochainement entrer en phase d’essai clinique aux États-Unis, après deux ans de recherche. Les essais seront réalisés sur 371 personnes de 18 à 64 ans, peut-on lire dans l'étude. Les chercheurs affirment que l'efficacité du vaccin pourrait atteindre 80 à 90 %, contre 20 à 50 % en moyenne pour les vaccins classiques. L’intelligence artificielle a été particulièrement utile pour la conception d’un adjuvant, destiné à améliorer le système immunitaire du patient, donc à augmenter l’efficacité du vaccin. Pendant deux ans, les chercheurs ont appris à leur IA à reconnaître et différencier les vaccins qui avaient fonctionné de ceux qui avaient échoué à prévenir la grippe. À partir de ces informations, un autre programme a conçu des milliards de composés imaginaires qu’il a ensuite analysés pour identifier les 10 composés les plus efficaces. C'est ainsi que leur remède est né. Le recours systématique des outils d'IA dans l'industrie pharmaceutique devrait permettre de diminuer de 70 % le coût de la fabrication des médicaments : 1,5 milliard de dollars en moyenne, pour le développement d'une seule molécule thérapeutique. Dans le cas du vaccin antigrippal, les chercheurs affirment être passés de cinq ans de développement à deux années seulement, grâce à l'IA. « Cela représente le début d’une nouvelle ère où l’intelligence artificielle va jouer un rôle de plus en plus dominant dans la découverte et la conception des médicaments », souligne Nikolai Petrovski, l'un des chercheurs. Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash FU | | | ^ Haut | |
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| | Nanotechnologies et Robotique | |
| | | | | Une fourmi seule et isolée ne présente pas une intelligence hors-norme. Au sein d’une colonie, en revanche, les individus sont capables d’élaborer des stratégies complexes et de réaliser des tâches sophistiquées pour survivre aux attaques de prédateurs plus imposants. A l’EPFL, les roboticiens du Laboratoire de Jamie Paik ont reproduit ce phénomène et développé de petits robots à l’intelligence physique minimaliste, mais qui sont capables de communiquer et d’agir collectivement. Malgré un design simple et un poids de seulement 10 grammes, chaque robot dispose de plusieurs modes de locomotion, ce qui lui permet d’évoluer sur tous les types de terrain. Ensemble, les petites machines peuvent détecter rapidement les obstacles, les franchir et déplacer des objets bien plus imposants et lourds qu’elles. La recherche fait l’objet d’une publication dans Nature. Fabriqués en forme de T, ces -robots origami sont appelés Tribot. Ils sont assemblés en quelques minutes par pliage de feuilles légères en multi-matériaux, ce qui en fait de bons candidats pour une production de masse. Autonomes et sans fils, les Tribots sont munis de capteurs infrarouges et de capteurs de proximité, pour la communication et la détection. Selon les applications, d’autres capteurs pourraient être facilement intégrés. « Leurs déplacements sont calqués sur ceux des fourmis Odontomachus. Ces dernières se déplacent en marchant, mais pour échapper aux prédateurs, elles font claquer leurs puissantes mandibules pour sauter de feuille en feuille », explique Zhenishbek Zhakypov, premier auteur de la publication. « Nos Tribots répliquent ce mécanisme en catapulte, grâce à une conception habile en origami, qui mêle de multiples actuateurs en alliages à mémoire de forme ». Un même robot pourra ainsi se déplacer selon cinq modes de locomotion. Il est capable de sauter horizontalement, verticalement ou en exécutant des saltos pour surmonter un obstacle, mais aussi de marcher sur des terrains avec relief, ou de ramper sur des surfaces planes. Bien qu’ayant la même anatomie, chaque robot peut endosser un rôle spécifique, selon le contexte. L’explorateur, par exemple, détecte les obstacles physiques sur le chemin, tels que des objets, des vallées ou des montagnes, et en informe toute la troupe. Le robot-meneur donne quant à lui les instructions exécutives. Et les ouvriers mettent leurs forces en commun pour déplacer un objet. « Tout comme les fourmis Odontomachus, chaque Tribot peut prendre des rôles différents et changer de rôle instantanément dans un environnement inconnu, lorsque la mission est nouvelle ou si d’autres membres sont perdus », explique Jamie Paik. « Cela va au-delà de ce que la nature peut faire ». Sur le terrain, en cas de mission de recherche dans des situations d’urgence, les Tribots pourraient être déployés en masse. Grâce à leurs qualités multi-locomotrices et leurs capacités de communication, ils pourraient repérer une cible de manière très rapide, sans recourir à un GPS, ni utiliser de feedback visuel. « Comme les robots peuvent être déployés en très grand nombre, la perte d’un ou de plusieurs robots durant l’action n’affecterait pas le succès de la mission », ajoute la chercheuse. « Nous pensons que nos robots présentent une intelligence collective unique. Ils démontrent une excellente capacité d’adaptation à des environnements inconnus. Ainsi, pour certaines missions, ils pourraient être plus efficaces que des robots plus puissants et plus volumineux ». Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash EPFL | | | |
| | | « Un robot dans une pharmacie ! Inattendu. Un nouveau process sur le circuit du médicament ». Par cette appellation, Robert, pharmacien à Toulouse, nomme son nouveau joujou robotisé installé à l'étage, pour sécuriser le circuit des médicaments. « Cela fait plusieurs années que je travaille avec les Ehpad (hébergement médicalisé pour personnes âgées) », explique-t-il « et la décision d'utiliser un robot vient d'une demande de ces établissements. Il faut savoir que la partie la plus compliquée et la plus sensible du circuit du médicament, se situe entre l'ordonnance et la prise par le patient (l'observance). Beaucoup de choses peuvent alors se passer ». Plusieurs systèmes existent déjà pour sécuriser ce circuit : dont le pilulier manuel avec le médicament coupé à la main. Cette formule demande beaucoup de temps (16 heures/semaine pour 80 lits). Elle se fait soit à l'Ehpad soit à la pharmacie. « Le système robotisé se fait lui, uniquement en pharmacie », poursuit ce pharmacien. Une officine équipée de différents robots qui permettent de traiter les ordonnances et de suivre les piluliers de façon informatisée. Une solution désormais possible grâce au partenariat entre les maisons de retraite et les officines. L'Ehpad donne un accès sécurisé au pharmacien afin que les contrôles de prescription puissent être faits. Ensuite, les pharmaciens, en collaboration avec les préparateurs, la validité de l'ordonnance et les horaires de dispensation des médicaments par patient. Suite à ces contrôles, la production des médicaments, sous forme de sachets, est alors lancée pour une semaine. Le robot compte médicament par médicament, évitant ainsi tout gaspillage. Et la facturation permet d'ajuster le nombre de médicaments en fonction de la prescription. « Les informations validées sont ensuite injectées dans le robot avec une réévaluation hebdomadaire pour coller au plus près de la prescription et des éventuels changements ». Après la livraison à la maison de retraite, les infirmières prennent le relais. « Avec ce système, le pharmacien ne livre plus seulement des poches de médocs aux Ehpad mais réalise aussi un geste plus humain. Et devient un acteur à part entière du circuit médicament et de sa sécurisation ». Si la formule ne coûte rien à l'Ehpad, cette acquisition représente un réel investissement pour la pharmacie : entre 70 000 et 140 000 euros, sans compter le personnel et le local approprié. Malgré ce coût, la formule tend à se démocratiser. « Aujourd'hui on parle beaucoup de la nécessité de faire des économies de santé : compter comprimé par comprimé en fait partie ». Une formule séduisante qui fait du robot, une machine décidément dans l'air du temps et qui ne signifie pas diminution du personnel. Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash La Dépêche | | | |
| | | Des chercheurs travaillent sur un minuscule robot en forme de méduse, qui serait capable de nager à l’intérieur de notre vessie pour délivrer des médicaments, dans le but de nous soigner. D’une largeur de seulement quelques millimètres, ce robot à commande magnétique imiterait le mouvement de la méduse, pour se déplacer à l’intérieur de notre corps. Alors que d’autres robots s’inspirent du comportement du calamar, ce dernier se calque sur celui de la méduse. Composé de 8 petits bras magnétiques, ce minuscule robot pourrait bien se révéler très utile. Metin Sitti, directeur du département d’intelligence physique à l’Institut Max Planck, explique comment fonctionne le mouvement de ce robot méduse : « si vous appliquez un champ magnétique lent dans une direction ascendante, les bras se courberont lentement vers le haut. Ensuite, un signal magnétique descendant très rapide permettra aux bras de se plier très vite vers le bas ». D’après les chercheurs qui travaillent sur ce projet, le robot serait aussi capable de capturer des objets. Sous sa base, aussi considérée comme la partie principale du robot, des micro-organismes pourront s’agréger et même si le robot n’a pas de mains, il sera en capacité de manipuler de petits objets. Ce mode de déplacement robotique, plutôt anodin pour un non-spécialiste, est en réalité une petite révolution pour les experts de ce domaine. Il s’agit d’un changement majeur qui ouvre la voie à de nouvelles techniques de soin. Mais avant qu’un tel robot puisse explorer le monde réel, les chercheurs devront trouver un moyen de l'alimenter en énergie et de pouvoir l'actionner à distance, avec des cellules hydrauliques, par exemple. Pour John Dabiri, ingénieur à l’Université de Stanford : « il s’agit d’une conception très astucieuse, qui reflète un intérêt croissant dans notre domaine de s’intéresser au biomimétisme et d’aller au-delà des robots classiques. L’exploration robotique nous promet de belles surprises et pourrait bien faire des prouesses dans le domaine de la santé ». Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash New Scientist | | | ^ Haut | |
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| | | | | | Des chercheurs de l’Université nationale de Yokohama, au Japon, ont réussi, en utilisant des ondes électromagnétiques, à transférer l’état d’un photon à des atomes de carbone. Cette percée en physique quantique ouvre la voie vers des télécommunications quantiques inviolables, à grande échelle. « La téléportation quantique permet de transférer l’information quantique dans un espace inaccessible d’une autre manière », présente Hideo Kosaka, professeur de cette université. « Elle permet aussi le transfert d’information dans de la mémoire quantique sans la révéler ou l’endommager ». Selon cette étude, l’espace inaccessible le plus adapté est le diamant. Notamment un défaut particulier du diamant, les centres azote-lacune, où un atome d’azote remplace un atome de carbone. Cet atome permet, en utilisant des micro-ondes et des ondes radio, de créer une intrication quantique entre des particules d’azote et de carbone. Cette intrication permet de transférer l’état d’un photon au carbone : la téléportation quantique de l’information est faite. Cette première étape pourrait permettre de transférer des morceaux d’information d’atome en atome et d’établir des chaînes de communication quantique. « Notre but ultime est de créer des répéteurs quantiques pour la communication à longue distance et pour réaliser des ordinateurs quantiques distribués pour du calcul quantique de grande échelle », envisage la co-auteure de la publication. Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash Nature | | | |
| | | A Grenoble, les ingénieurs du centre de recherche du CEA-Leti sont en train de mettre au point une puce du futur capable d’intégrer à la fois une très grande puissance de calcul et une grande capacité de mémoire. Cette technologie baptisée « In memory computing » prend la forme d’une puce nommée My Cube conçue en 3D et alternant en couches successives les processeurs de calcul et les espaces de stockage de mémoire. « L’intégration des deux composants dans une même puce permet de diviser par 20 la consommation d’énergie et donc d’augmenter la puissance de calcul. C’est une véritable technologie de rupture », explique Frédéric Heitzmann, responsable de l’intelligence artificielle embarquée au CEA-Leti. Ce projet financé par un programme de recherche européen et par les industriels partenaires comme STMicroelectronics ne devrait entrer en production que dans une dizaine d’années. En attendant, le centre de recherche du CEA-Leti travaille en étroite collaboration avec les chercheurs en logiciel de l’Inria qui réécrivent des algorithmes d’intelligence artificielle plus légers afin de les embarquer directement sur ces puces. L’enjeu pour ces puces du futur est majeur. Il consiste à sortir l’intelligence artificielle des grands centres de calcul déportés dans le cloud pour la loger directement dans les composants électroniques des voitures autonomes, des smartphones, des appareils de santé et des usines 4.0. « Aujourd’hui, l’intelligence artificielle est entraînée dans de grands centres de calcul. D'ici 5 ans, une fois modélisée, elle sortira de ces centres pour être embarquée dans les appareils au plus près des utilisateurs finaux », souligne Emmanuel Sabonnadière, directeur du CEA-Leti, qui ajoute « L’autre avantage de l’intelligence artificielle embarquée est de réduire considérablement la consommation d’énergie ». Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash CEA | | | ^ Haut | |
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| | | | | | Dans le cadre des mesures de sécurité, pour une future expédition sur Mars, des scientifiques de l’ESA (l’agence spatiale européenne) travaillent sur la bio-impression 3D, d’os et de peau. Une fois lancés dans cette mission spatiale, les astronautes ne pourront plus faire marche arrière. Si jamais certains d’entre eux se fracturent un os, ou se brûlent, ils pourraient s’en sortir grâce à ces échantillons de peau et d’os. Alors que des scientifiques ont déjà réussi à imprimer une cornée en 3D, le traitement des patients avec de la peau ou des os imprimés en 3D n’en est qu’à ses balbutiements sur Terre. Pourtant, les scientifiques travaillant sur les missions spatiales tentent d’accélérer la cadence, pour pouvoir répondre aux attentes de l’ESA (l’European Space Agency). Cette technique de soin pourrait être vitale dans l’Espace, là où le corps humain ne guérit pas aussi vite que sur Terre. Tommaso Ghidini, l’un des responsables de la division de l’Agence spatiale européenne qui supervise ce projet, explique que : « dans le cas de brûlures, par exemple, une peau toute neuve pourrait être bio-imprimée au lieu d’être greffée ailleurs sur le corps de l’astronaute. Cette technique pourrait éviter de causer des dommages secondaires qui peuvent ne pas guérir facilement dans un environnement spatial ». Le plasma sanguin humain est la base pour bio-imprimer des échantillons de peau. Pour qu’il puisse être utilisé dans l’Espace sans problème, il a été épaissi avec un matériel végétal. De la même manière, pour faciliter l’impression d’os, les scientifiques ont ajouté un ciment osseux au phosphate de calcium, directement dans les cellules souches humaines imprimées. Il permet de renforcer la structure osseuse et s’adapte au développement de l’os. Cette innovation fait partie de plusieurs dizaines d’idées qu’ont les scientifiques pour accompagner les astronautes dans leur voyage vers Mars. Au bout du compte, il faudra choisir les technologies les plus utiles, car le vaisseau spatial ne pourra pas contenir tout le matériel que les astronautes aimeraient avoir à leurs côtés dans l’Espace. Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash Siècle Digital | | | ^ Haut | |
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| | Santé, Médecine et Sciences du Vivant | |
| | | | | Selon une étude française, réalisée par l'équipe de recherche en épidémiologie nutritionnelle Eren (Inserm/Cnam, Paris), une augmentation de la consommation de boissons sucrées serait positivement associée au risque global de cancer et de cancer du sein. Une simple "augmentation de 100 ml par jour en moyenne de la consommation de boissons sucrées, ce qui correspond à un petit verre ou près d'un tiers de cannette standard (33 cl), est associée à une augmentation de 18 % du risque de cancer", relève la Docteur Mathilde Touvier, directrice de l'équipe de recherche en épidémiologie nutritionnelle Eren (Inserm/Cnam, Paris). Le risque est similaire qu'il s'agisse de boissons sucrées ou de purs jus de fruits sans sucre ajouté. Ces deux types de boissons sont en effet associés à un risque plus élevé de cancer en général, d'après l'étude. Les résultats suggèrent une augmentation de 30 % du diagnostic de "tous les cancers" dans le groupe qui consomme le plus de boissons sucrées par rapport à celui qui en consomme le moins. Même si l'étude ne permet pas de démontrer un lien de cause à effet, elle montre une "association significative", explique la chercheuse à l'AFP, les facteurs (âge, mode de vie, activité physique, tabac...) qui auraient pu influer sur les résultats ayant été pris en compte. Et "c'est le sucre qui semble jouer le rôle principal dans cette association avec le cancer", qui n'apparaît pas pouvoir être uniquement expliquée par une prise de poids des participants à l'étude. Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash BMJ | | | |
| | | Une passionnante étude réalisée sous la direction de l'anthropologue Herman Pontzer (Duke University-Caroline du Nord) a tenté d'évaluer l'extraordinaire endurance humaine, héritée de nos lointains ancêtres chasseurs-cueilleurs depuis deux millions d'années. La limite de l'endurance est mesurée en fonction du métabolisme de base, qui est l'énergie minimum (en calories) dépensée par le corps pour faire fonctionner l'organisme chaque minute. Cette limite est d'environ 2,5 fois ce métabolisme de base, conclut l'équipe de scientifiques menée par Herman Pontzer, de l'Université Duke. Dans des performances sportives "courtes" --des courses allant de quelques heures à quelques semaines, comme un triathlon, un marathon ou le Tour de France-- les sportifs pourront augmenter leur métabolisme à cinq ou dix fois leur métabolisme de base. Mais au bout d'un moment, la performance va forcément redescendre vers une limite de trois environ, expliquent les chercheurs. Impossible pour des humains de garder un régime supérieur au-delà de quelques semaines. Pour parvenir à ce chiffre, ils ont suivi cinq coureurs et une coureuse de l'extrême, participants de la Race Across the USA de janvier à juin 2015 : 4.957 km entre Los Angeles et la capitale Washington, soit l'équivalent d'un marathon par jour, six jours par semaine pendant 20 semaines. « Même ces coureurs finissent par dépenser plus de calories qu'ils n'arrivent à en remettre dans leurs corps », explique Herman Pontzer. « Tous ces gens perdent du poids, ils brûlent plus de carburant qu'ils n'arrivent à en remettre ». « Quel est le point auquel on arrive à absorber autant de calories qu'on en perd chaque jour ? C'est 2,5 fois le métabolisme de base. Environ 4.000 calories », dit le chercheur. Les fous de la "Course à travers les Etats-Unis" consommaient huit litres d'eau par jour dans la première semaine, et 6.000 calories par jour. Mais ils ont continué à perdre du poids jusqu'à la fin, sans jamais trouver l'équilibre. « Vous ne pouvez pas absorber plus de 4.000 calories par jour », poursuit Herman Pontzer. « Vous pouvez en consommer plus que cela, mais vous perdrez du poids tous les jours. Vous pouvez le faire quelques jours, quelques semaines, mais pas à l'infini ». Selon lui et ses collègues, la limite est liée aux fonctions digestives des humains, et non aux muscles ou au système vasculaire, car c'est in fine le plus petit dénominateur commun de toutes les activités étudiées : cyclisme, course à pied et triathlon font appel à des muscles différents, mais évidemment avec le même système digestif. Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash Science Advances | | | |
| | | Selon une étude australienne publiée dans la prestigieuse revue Lancet, la technique chirurgicale du transfert nerveux peut conduire à une amélioration fonctionnelle significative du membre supérieur, et peut par ailleurs être combinée avec succès à la technique chirurgicale du transfert tendineux. L’objectif était d’évaluer les résultats cliniques et fonctionnels de cette technique chirurgicale dans la restauration du membre supérieur chez des patients tétraplégiques. « Chaque année, 250 000 à 500 000 personnes dans le monde se blessent au niveau de la moelle épinière, avec plus de 50 % de tétraplégie », alertent les auteurs dans leur publication. Dans cette série prospective ont été recrutées, entre 2014 et 2018, 16 personnes ayant subi moins de 18 mois auparavant une lésion de la moelle épinière à l'origine de la paralysie. L’opération chirurgicale consistait à prélever des nerfs associés à des muscles fonctionnels situés au-dessus de la blessure, et à les lier aux nerfs de muscles paralysés au-dessous de la blessure, pour restaurer l’extension du coude, la prise, le pincement et l’ouverture des mains. Au total, 59 transferts de nerfs ont été effectués. Chez dix participants, les transferts nerveux ont été combinés à des transferts tendineux. Les résultats ont été évalués 12 mois et 24 mois après l’opération. Ainsi, deux ans après la chirurgie, et après une thérapie physique intensive, treize participants étaient déjà capables de tendre leurs bras et d’ouvrir leurs mains pour saisir et manipuler des objets. « Ces résultats suggèrent que les transferts de nerfs peuvent aboutir aux mêmes améliorations fonctionnelles que les transferts de tendons traditionnels, avec des incisions moins grandes et des périodes d’immobilisation post-chirurgicales plus courtes », indiquent les chercheurs. Parallèlement à ces deux avantages, « la technique chirurgicale du transfert nerveux permet de réanimer plusieurs muscles à la fois, contrairement à la chirurgie classique, c'est-à-dire les transferts tendineux qui nécessitent usuellement un tendon pour réanimer un seul et unique muscle », explique le Docteur Jacques Teissier, chirurgien orthopédiste et spécialiste de la chirurgie du membre supérieur à Montpellier. Néanmoins, cette opération chirurgicale possède des limites. Ainsi, sur les 54 transferts nerveux, quatre réalisés sur trois patients ont échoué. Pour de meilleurs résultats, les transferts nerveux doivent idéalement être réalisés dans les 6 à 12 mois suivant la lésion. D'autres études sont nécessaires afin de mieux sélectionner les candidats pour lesquels cette technique chirurgicale est la mieux à même de réussir en vue de minimiser l’incidence des échecs. Bien que l’échantillon soit de petite taille, les auteurs affirment que les transferts nerveux constituent une avancée majeure dans la restauration des mains et des bras chez les patients atteints de paralysie complète. Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash The Lancet | | | |
| | | Deux études présentées à l'occasion du récent congrès de l’American Diabetes Association (ADA) 2019 ont montré que le fait d'augmenter sa consommation de yaourt ou remplacer les boissons sucrées par du thé ou du café semble réduire le risque de diabète de type 2 (DT2). Des chercheurs de l’Université Harvard ont suivi plus de 250 000 individus issus de trois cohortes américaines et ont évalué l’association entre les changements d’habitudes alimentaires, notamment la consommation de boissons sucrées (boissons gazeuses, édulcorées, énergisantes, cocktails sucrés et jus de fruits) et de produits laitiers (lait, fromage, yaourt), et le risque de développer un DT2 au cours des 4 années suivantes. Les données ont été recueillies grâce à des questionnaires validés tous les 4 ans, pendant toute la durée de suivi de chaque cohorte. Les résultats ont été présentés par Jean-Philippe Drouin-Chartier, nutritionniste-diététiste dans le département de nutrition de l’école de santé publique d’Harvard, à Boston. Globalement, « les individus qui avaient diminué leur consommation de produits laitiers de plus d’une portion (250 ml par jour), avaient un risque plus élevé d’environ 12 % de développer un DT2 que ceux qui maintenaient leur consommation stable. Ces résultats suggèrent que la consommation de produits laitiers est associée à un risque plus faible de développer le diabète, » souligne l'étude. « En revanche, ceux qui augmentaient leur consommation de produits laitiers ne présentaient pas un risque plus faible que ceux qui maintenaient une consommation stable. La consommation de produits laitiers est donc probablement associée à un risque plus faible de développer le diabète, mais jusqu’à un certain seuil, soit autour de deux portions par jour selon les données de notre étude. » L’association entre le risque de DT2 et la consommation de produits laitiers variait selon le type d’aliment. L’augmentation d’une demi-portion (125 ml) par jour de yaourt était ainsi associée à un risque plus faible de 13 % (IC 95 %: 6 %, 19 %). « Il s’agit d’une association assez forte et tout à fait en concordance avec les données d’autres études prospectives sur la consommation de yaourt » a précisé JP Drouin-Chartier. Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash MDedge | | | |
| | | Des scientifiques de l’école d’ingénieurs de Columbia et de la Columbia University Irving Medical Center (CUIMC) ont réussi à éliminer, grâce à un nouveau traitement, des tumeurs chez des souris de laboratoire et à traiter d'autres tumeurs qui n'étaient pas initialement ciblées. Cette prouesse a été réalisée grâce à des bactéries programmées pour agir directement sur des tumeurs, faisant travailler en parallèle le système immunitaire de la souris malade. Elle pourrait permettre, à l'avenir, de pouvoir les traiter localement et de stimuler le système immunitaire afin qu’il puisse combattre de lui-même les cellules cancéreuses les plus coriaces. Dans leur étude, les scientifiques expliquent avoir créé une souche de bactéries non pathogènes capables de coloniser les tumeurs solides chez la souris et d’y délivrer de puissantes immunothérapies, méthode qui consiste à traiter le cancer en utilisant le propre système immunitaire du malade. Injectées dans les tumeurs, ces bactéries sont programmées pour se multiplier puis s’autodétruire lorsque leur nombre atteint un seuil critique. En disparaissant, elles délivrent des agents thérapeutiques. Seule une petite partie des bactéries survit, pour assurer la subsistance de la population et donc la poursuite du traitement délivré dans les tumeurs. Lors de leur action, ces bactéries ciblent particulièrement la protéine CD47, dont le rôle est en quelque sorte d’envoyer le signal "ne me mangez pas", empêchant les cellules cancéreuses d’être consommées par les cellules immunitaires naturellement présentes dans le corps humain. « Mais le CD47 est présent ailleurs dans le corps et son ciblage systémique entraîne une toxicité importante, comme en témoignent les récents essais cliniques », explique dans un communiqué l'auteur principal de l'étude, Sreyan Chowdhury. « Pour résoudre ce problème, nous avons conçu une bactérie qui cible exclusivement CD47 dans la tumeur et évite les effets secondaires systémiques du traitement ». Résultat : cette thérapie a non seulement permis d’achever la régression de lymphomes chez la souris, mais aussi de contrôler de façon significative des lésions tumorales distantes où aucune bactérie n’a été injectée. « Voir que les tumeurs non traitées réagissent aussi au traitement des lésions primaires est une découverte inattendue », s’enthousiasme dans ce même communiqué Tal Danino, professeur assistant en génie biomédical. [...] « Cela signifie que nous pourrons concevoir des bactéries pour amorcer les tumeurs localement, puis inciter le système immunitaire à rechercher les tumeurs et les métastases trop petites pour être détectées par imagerie ou par d'autres approches ». L'équipe de chercheurs est actuellement en train de réaliser d'autres essais pour valider sa découverte, ainsi que des études de toxicologie et de sécurité. Les résultats positifs déjà obtenus pourraient donner lieu, par la suite, à des essais cliniques sur des patients. Depuis une décennie, l'immunothérapie révolutionne la lutte contre le cancer. En utilisant les ressources du corps humain pour combattre les cellules cancéreuses, elle permet d'éviter les effets secondaires de la chimiothérapie. Si révolutionnaire soit-il, ce traitement n'est efficace que chez une minorité de patients. Il existe aussi de fortes disparités d’un type de cancer à l’autre. Allier cette méthode avec le domaine émergent de la biologie synthétique pourrait donc permettre de faire d'importantes avancées pour toucher davantage de cancers. Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash Nature | | | |
| | | Des chercheurs de l’Université d’Arizona travaillent sur la modélisation du vieillissement du cerveau en prenant en compte des facteurs individuels. Pour cela, ils se sont basés sur des méthodes associées à la médecine de précision, qui repose sur une personnalisation poussée des diagnostics et des méthodes de traitement. « De nombreuses études se sont intéressées aux facteurs de risque individuels qui peuvent contribuer au déclin cognitif lié à l’âge comme le stress chronique ou les maladies cardiovasculaires », explique Lee Ryan, président du département de psychologie de l’Université d’Arizona. « Néanmoins, ces facteurs peuvent avoir un impact différent sur les gens selon d’autres variables comme les gènes ou le mode de vie ». Les chercheurs sont partis du principe que chaque personne a des facteurs de risque différents, vit dans un environnement particulier et a des gènes uniques. En combinant toutes ces informations à l’échelle individuelle, il serait possible, selon eux, de déterminer comment leur cerveau va vieillir. Leur modélisation du vieillissement repose sur trois grandes catégories : les facteurs de risque, les variables génétiques et les troubles cérébraux. Chacune d’entre elles peut être divisée ensuite en groupes plus précis : par exemple, la santé cardiovasculaire fait partie des facteurs de risque, mais dans ce groupe, il y a des sous-catégories comme le diabète ou l’hypertension. Les troubles cérébraux rassemblent les mécanismes biologiques qui peuvent avoir un impact sur le cerveau. Enfin, les variables génétiques définissent les gènes qui ont des conséquences sur le vieillissement cérébral. Selon les chercheurs, prendre en compte ce modèle permettrait de mieux orienter le traitement des patients ou la prévention. À terme, les scientifiques aimeraient parvenir à maintenir le cerveau en bonne santé pendant toute la vie adulte, et ainsi le préserver du déclin cognitif qui peut être le signe de la maladie d'Alzheimer. Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash Frontiers in Aging Neuroscience | | | |
| | | La FDA vient d’autoriser la mise sur le marché d’un patch cutané de stimulation électrique (Nerivio Migra, de la société israélienne Theranica) destiné à soulager les patients atteints par la forme chronique de la migraine. D’après la société Theranica, Nerivio Migra est un produit totalement innovant. Il s’agit d’un patch porté au niveau du haut du bras et qui, sous contrôle d’un smartphone via une application dédiée, délivre des impulsions électriques permettant de faire cesser la crise migraineuse au moyen d’une modulation conditionnée de la douleur (Conditioned Pain Modulation, CPM), qui serait un mécanisme descendant capable d’inhiber la douleur dans des régions du corps situées à distance. D’après Theranica, ce type d’approche serait unique : les autres systèmes existants, comme la stimulation externe du nerf vague ou la voie transcrânienne, agissent par une désensibilisation des nerfs basée sur la théorie du portillon (Gate theory of pain). Le système est indiqué dans le traitement aigu de la migraine avec ou sans aura chez les adultes où l’affection n’est pas considérée comme chronique. La FDA a décidé d’autoriser Nerivio Migra sur la base des résultats d’une étude prospective, randomisée, en double aveugle et contrôlée versus placebo, chez 252 patients qui subissaient deux à huit crises migraineuses par mois. Les résultats, publiés en ligne début mai par la revue Headache, indiquent que la stimulation active était significativement plus efficace que la stimulation placebo dans le soulagement de la douleur. Le neuroscientifique Messoud Ashina, qui collabore au Centre Danois de la Douleur, est l’actuel président de la Société Internationale de la Migraine. D’après lui, cité par Theranica, « Les données cliniques relatives à ce système thérapeutique innovant sont de qualité très élevée. Elles indiquent qu’il peut apporter un soulagement significatif de la douleur et d’autres symptômes migraineux sans les effets indésirables des médicaments. » Le Nerivio Migra devrait être commercialisé « à un prix abordable », d’après Alon Ironi, CEO et cofondateur de Theranica, assurant par ailleurs avoir identifié « au moins 7 conditions douloureuses différentes qui pourraient être soulagées par cette technologie non invasive et non pharmacologique, après développement clinique approprié. » Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash Headache | | | |
| | | Les flippases sont des protéines membranaires qui participent au maintien d’une asymétrie lipidique entre les deux « couches » des membranes cellulaires. Elles sont essentielles à des processus aussi divers que la sécrétion d’insuline chez les animaux ou la réponse au stress thermique chez les plantes. Chez l’Homme, des mutations de ces protéines sont à l’origine de maladies génétiques rares. Les travaux de scientifiques de l’Institut de biologie intégrative de la cellule (Université Paris-Sud/CEA/CNRS), de l’Université d’Aarhus (Danemark) et du Max Planck Institute à Francfort (Allemagne) dévoilent les premières structures de l’une de ces protéines, obtenues à haute résolution. L’étude permet de comprendre le mécanisme de régulation de ces protéines membranaires et de proposer un cheminement des lipides à travers les membranes. Ces travaux représentent une première étape importante vers une meilleure compréhension des bases moléculaires des pathologies associées à ces flippases. La membrane biologique est organisée en deux feuillets de lipides dans lesquels des protéines sont partiellement ou totalement enchâssées. La composition en lipides des deux feuillets est asymétrique pour contrôler de nombreux processus biologiques (trafic membranaire, signalisation cellulaire…). L’asymétrie lipidique résulte de nombreux mécanismes dont les principaux contributeurs sont les protéines transmembranaires de transport de lipides. Les floppases catalysent le transport de lipides du feuillet interne (cytosolique) vers le feuillet externe (exoplasmique) des membranes et les flippases font le travail inverse. Chez l’Homme, des mutations de plusieurs homologues des protéines flippases sont impliquées dans des formes rares de choléstase intrahépatique ou d’affection neurologique (syndrome d’ataxie cérébelleuse associé à une déficience intellectuelle). Des travaux menés chez le rongeur montrent leur implication dans la sécrétion de l’insuline, la forme des globules rouges ou encore la survie des photorécepteurs de la rétine. Chez les plantes, les flippases sont essentielles à la réponse au stress thermique. Elles participeraient également à la virulence de certains pathogènes. Des efforts importants sont déployés pour déterminer les structures de ces protéines et éclairer ainsi les mécanismes de transport des lipides. A cet égard, les flippases intriguent. Elles constituent le seul sous-type (P4) de la famille des ATPases de type P à transporter des lipides. Les autres sous-types, P1 à P3, transportent uniquement des ions, des molécules environ dix fois plus petites que les lipides (le substrat du sous-type P5 n’est pas connu). Comment en adoptant une même structure globale, les ATPases de type P4 ont-elles pu évoluer par rapport aux autres sous-types et créer en leur sein un « chemin » suffisamment large pour faire passer un substrat « géant » ? Des équipes de l’Institut de biologie intégrative de la cellule (Université Paris-Sud/CEA/CNRS), de l’Université d’Aarhus et du Max Planck Institute à Francfort, se sont associées pour déterminer la structure de la molécule Drs2 en complexe avec sa sous-unité associée Cdc50, une flippase de la levure. Plus précisément, la structure de cette flippase a été étudiée dans trois conformations différentes : une conformation dans laquelle elle est autoinhibée, une conformation dans laquelle elle est active et une troisième conformation intermédiaire. Cette première pour la famille des flippases a pu se faire grâce à la cryo-microscopie électronique (technique d’imagerie qui a valu le prix Nobel de chimie à trois chercheurs en 2017). Les trois structures obtenues à des résolutions de 2,8 à 3,7 Å révèlent le mécanisme par lequel l’extrémité C-terminale de Drs2 inhibe l’activité du complexe et les premières étapes de la levée de cette auto-inhibition par le PI4P. La comparaison des structures révèle également l’existence d’une cavité par laquelle les chercheurs proposent que la tête polaire du lipide substrat (la phosphatidylsérine principalement) soit prise en charge lors de son cheminement d’un feuillet à l’autre des membranes cellulaires. Ces travaux décrivent pour la première fois l’architecture moléculaire d’une flippase. Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash CEA | | | ^ Haut | |
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