Les Ptérosaures décollaient-ils a 4 pattes ?

L'atterrissage d'un Pterosaure fossilisé ?

Selon Torrice, Michael. (2009). ici dans Science NOW Daily, des traces de pas fossilisées découvertes récemment garderaient la trace de l'atterrissage d'un ptérosaure : 4 empreintes parallèles 2 à 2 et plus fortes suivies d'empreintes de pas alternées de l'animal marchant dans un sol meuble.


Fig 1 : Padin pense qu'un pterosaure a aterri ici et laissé ces quatre traces (1-4) puis a continué à marcher sur cette plage surnommée "Pterosaur Beach." [img] Source Kevin Padian (tracks); Jean-Michel Mazin (illustration). in Torrice, Michael. (2009). A Pterosaur Comes In for a Landing ScienceNOW

Les ptérosaures : une taille défiant à l'imagination...

Les Ptérosaures ont vécu de 220 million à 65 millions d'années, et avaient une taille depuis celle d'un moineau jusqu'à celle d'un petit avion ou un deltaplane, notamment les Ptérodactyles (Cf. fig 2) .

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Figure 2 :Source : Gould, S. J. (1993). Le livre de la vie. Paris: Seuil.p. 171

Ce animaux ont stimulé l'imagination comme peu, même parmi les dinosaures !
Dans les petites nouvelles de Science AAAS(2009) ici, on apprend que certains de ces animaux (Quetzalcoatlus) étaient de la taille d'une jeune girafe et pesaient 70kg soit beaucoup plus que les oiseaux actuels. et que des traces fossilisées indiquaient que ces animaux marchaient à quatre pattes, posant les mains qu'ils ont dans leurs ailes au sol.


Fig 3 : Quetzalcoatlus était aussi grand qu'une jeune girafe. [img ] CREDIT: MARK WITTON

Comment marchaient-ils ?

On avait d'abord pensé qu'ils rampaient - une idée logique pour des reptiles – puis avec de nouvelles données - et l'exemple des oiseaux peut-être - on a imaginé qu'ils marchaient sur 2 pattes; actuellement on pense plutôt qu'ils marchaient sur 4 pattes
Un site de chercheurs sur les ptérosaures pterosaur.net a un article de Mark Witton qui fait le point sur la manière dont au cours des années on a envisagé question :



Fig 4 Comment on a imaginé le déplacement de ces étranges animaux ... un Ptéranodon dessiné rampant dans les années 70, un Dimorphodon dessiné bipède dans les années 1980 et un Pteranodon semi-dressé dans les années 90; enfin Anhanguera dans les années 1980 et 1990. source pterosaur.net

Ils ont aussi une très belle collection d'images de fossiles de ces étranges animaux.

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L'erreur de les imaginer comme des oiseaux...

Si on arrive à peu près à imaginer qu'ils planaient, un peu comme nos deltas profitant des courants ascendants, (cf fig 3) pendant on longtemps on s'est interrogé sur la manière dont ces animaux pouvaient décoller. Quand on voit la difficulté d'un albatros au sol, on imagine mal les ailes immenses de ces ptérosaures battant lamentablement le sol pour tenter de décoller ...
J'ai entendu certains parler de décollage de falaises pour ces animaux, mais le deltiste que je suis n'a pas été convaincu.
Se reposer au sommet n'est possible que dans des conditions de vent favorables et rares. Et ils n'avaient pas les téléphériques et car postaux pour les remonter...


"On a essayé de les interpréter avec comme référence le modèle des oiseaux" qui décollent sur leurs 2 pattes ne battant des ailes, dit le paléontologue David Unwin de l' University of Leicester, U.K.

Comment décollaient-ils ?

Depuis quelques temps des voix s'élèvent pour suggérer que ces organismes décollaient en courant à 4 pattes comme le font certaines chauve-souris actuelles.
Qu'ils aient pu voler e profitant des ascendants est assez bien établi
Livre on-line
Fig 5 :Les pterosaures profitaient des différentes formes de courants ascendants pour voler avec moins d'effort. Source ; Chatterjee, et al. (2004)

Michael Habib du Johns Hopkins University in Baltimore, Maryland, avait fait des calculs montant qu'un tel décollage quadrupède est plausible. Sur la base de la solidité des os qui révèle la force que les muscles exercent et les charges supportées – et en comparant avec 20 espères d'oiseaux - il conclut que les membres avants très robustes des Ptérosaures ne s'expliquaient pas par le vol seulement mais par une démarche quadrupède et rendaient possible une course d'envol très dynamique.
James Cunningham, un ingénieur spécialiste des mécanismes de vol chez les vertébrés à Collierville, Tennessee pensait déjà que le décollage quadrupède est plausible car ces oiseaux n'ont pas assez de muscles des épaules pour décoller en vol battu après un saut des pattes arrière comme les oiseaux.

Unwin dit que cela permet de prédire comment devraient être les traces de décollage des ptérosaures et donc de vérifier la théorie. Les traces d'atterrissage récemment trouvées vérifient partiellement ces prédictions.

Pterosaur Beach ?

Kevin Padian de l' University of California, Berkeley, et son équipe ont trouvé un indice majeur sur un site entre Bordeaux et Toulouse surnommé "Pterosaur Beach." Ils ont publié dans Proceedings of the Royal Society B.
Au Jurassique, il y a 150 million years ago, c'était un lagon avec des marées légères qui ne devaient guère troubler le sable de la plage. juste ce qu'il faut pour préserver les traces de pas... Parmi de nombreuses traces de Prtérosaures, 4 traces ont attiré leur atention : au lieu d'être alternées, elles étaient cote à côte et les traces des orteils étaient bien plus longues comme si elles avaient glissé dans le sable. Pour les auteurs, cela suggère un atterrissage avec les 2 pattes arrière touchant le sol en même temps et glissant un peu puis les 2 pattes avant. Ensuite l'animal semble s'en être allé en marchant normalement. "C'est un instant du jurassique qui nous est ainsi révélé", dit Padian
Ce seraient donc le signe d'une excellente maîtrise du vol, que de terminer par un décrochage au raz du sol et pratiquement plus de vitesse.

Figure 6 : Certains ptérosaures étaient d'immenses animaux volants. Source [img] Farabee, Michael J. (2006) biobooks On-Line Biology Book

David Unwin un paléontologue de l'University of Leicester in the U.K. dit qu'il aimerait bien le croire mais qu'on ne peut pas encore éliminer l'hypothèse que ce soit des traces de nage au moment ou l'animal arrive à la rive et prend pied sur la tere plus ferme. Padian rétorque que les tracees seraient alors bien plus floues.

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Et en français ?

• L'information a percolé jusque dans la vulgarisation scientifique : Science et Vie Octobre 2009 p. 20 Extraits intranet.pdf

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Ils ne manquaient pas d'air...

Fig 8 : [img] Les sacs aériens sous la peau de Anhanguera santanae's pourraient l'avoir aidé à voler. Credit: Mark Witton

Récemment Fields, Helen.(ici ) rapporte dans ScienceNOW qu'une étude dans PLoS One a révélé combien leur squelette et en particulier leur cage thoracique était compatible avec le vol . Ces animaux disposaient de sacs aériens dans leurs os et d'une cage thoracique qui se soulevait pour ventiler des poumons bien plus efficace que ceux que nous imginions par analogie avec les reptilees . "Quand nous pensons aux reptiles, nous les imaginons rampant sur le sol, plutôt lentement " dit le paleontologue David Unwin de l' University of Leicester UK. "Si on place des ailes sur un lézard ou un crocodile, ils seraient très vite a court d'énergie" car le vol battu est un effort énorme. Les oiseaux maintiennent un afflux d'oxygène suffisant avec leur système de sacs aériens qui permettent un flux à contre-courant du sang beaucoup plus efficace que notre respiration en "sac". Mais il faut se méfier des analogies anatomiques de fossiles avec les animaux actuels dit Jaap Hillenius, un morphologiste functionel au College of Charleston in South Carolina. Il reste sceptique tant qu'on n'en a pas trouvé de vivant. Et ça ne risque pas d'arriver de si tôt !
Tout de même cela fait un indice de plus dans ce sens-là.

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Un chaînon manquant de moins ?

La période est décidément faste pour les ptérosaures - ou en tous cas ceux pour qui s'y intéressent.

Dans une nouvelle de Science ici Berardelli, Phil. (2009) décrit la découverte d'un ptérosaure au nom de Darwinopterus, de la taille d'un corbeau et vieux de 220 millions d'années. On avait jusque-là 2 groupes de ptérosaures sans intermédiaires. Les uns - plus anciens - équipés d'une longue queue et un crane court et des mains aux doigts courts, ressemblaient un peu à des faisans, dit-il. Les plus récents étaient équipés de queues courtes, de longs doigts et de crânes longs.

Darwinopterus, qui est d'environ 160 million d'années, constitue "un intermédiaire parfait entre les 2 groupes, selon le paleontologue Stephen Brusatte du American Museum of Natural History in New York City qui est impliqué dans la découverte.

Fig 10 Un intermédiaire entre 2 groupes de ptérosaures. le crâne de Darwinopterus (encadré) est plus avancé que le reste du corps Credit: Mark Witton, University of Portsmouth; (encadré) Lü Junchang.

Un test de souplesse mentale ?

Décidément l'évolution met à rude épreuve notre souplesse mentale...

Ce que nous savions change, et il faut imaginer si et comment l'enseigner !
Notre capacité à imaginer du nouveau est forcément appuyée sur nos connaissances, qui permettent de comprendre, mais qui peuvent aussi brider l'acceptation des idées très nouvelles car elles remettent en question ces connaissances.
Une connaissance vraiment nouvelle est peu comme un coup de scie dans la branche sur laquelle notre savoir est assis.
Enfin la difficulté à ne pas appliquer la tendance profonde des humains à interpréter comme des intentions cette l'évolution. Difficile de ne pas y projeter de finalité...
Pourquoi des animaux si admirables ont-ils disparu ?

Références

• AAAS(2009) PTEROSAUR LIFTOFFS random samples Volume 323, Number 5912, Issue of 16 January 2009
• Berardelli, Phil. (2009) Flying Reptile Fills an Evolutionary Slot ScienceNOW Daily News 14 October 2009
• Benton, Michael J. (1984)Dinosaur Encyclopedia. Simon Pulse
  
• Chatterjee,Sankar Templin, R. J. . (2004) Posture, locomotion, and paleoecology of pterosaurs
• Farabee, Michael J. (2006) biobooks On-Line Biology Book
  
• Fields, Helen. (2009) Pterosaur Wings With a Rib Cage to Match ScienceNOW Daily News 19 February 2009
• Gould, S. J. (1993). Le livre de la vie. Paris: Seuil.
• Mazin, J.-M., Billon-Bruyat, J.-P., & Padian, K. (2009). First record of a pterosaur landing trackway. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences, 276(1674), 3881-3886.
  
• Torrice, Michael. (2009). A Pterosaur Comes In for a Landing ScienceNOW Daily News 19 August 2009
• S. Bo. (2009) Science et Vie Octobre 2009 p. 20 Extraits intranet.pdf
• Wilkinson, M. T., Unwin, D. M., & Ellington, C. P. (2006). High lift function of the pteroid bone and forewing of pterosaurs. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences, 273(1582), 119-126.
  
• Witton, Mark. (2009) From belly-dragging sprawlers to two-legged dynamos and everything in-between: terrestrial locomotion in pterosaurs Pterosaur.net
  

Des papillons de nuit brouillent le sonar des chauves-souris

Plus qu'un papillon furtif, plus qu'un signal de mauvais goût, ce papillon de nuit brouille le sonar des chauve-souris.

Des chercheurs ont pu mettre en évidence comment un gros papillon de nuit américain échappe à une chauve-souris : l'insecte émet un ultrason très fort qui varie comme une sirène et lui permet d'échapper presque à chaque fois au prédateur.

Figure 1 : Une chauve souris (Brown bat) capture un papilon de nuit rendu silencieux accroché à un fil. Le papillon de nuit Bertholdia trigona (encadré) émet des click ultrasonores qui brouillent le sonar de la chauve-souris Credit: Photo Nickolay Hristov;

Price, Michael. (2009) dans les News de Science (Moths Block Bats' Sonar) rapporte comment les chercheurs on pu mette en évidence ce mécanisme de brouillage

Le sonar des chauve-souris rendu audible

Les chercheurs menés par Conner (Aaron et al. 2009 ici ) ont attaché des papillons de nuit à des fils extrêmement fin ( indétectable au sonar) et ont enregistré avec une caméra infrarouge et en audio ce qui s'est passé.
On sait que les chauve-souris explorent leur environnement avec un sonar : elles émettent des "ping" ultrasonores réguliers, les "ping" s'accélèrent quand elles repèrent une proie, et encore plus quand elles ciblent et attrapent finalement la proie. L'extrait ici le fait bien entendre. Ces extraits sont des enregistrement des ultrasons rendus audibles et ralentis de 15 fois.
L'enregistrement révèle des brouillages intenses et le papillon en réchappe souvent : écoutez ici. On entend bien comment la chauve-souris une fois que l'insecte brouille son sonar reprend des sons plus lents et l'image montre qu'il ne parvient pas à attraper le papillon.

Une partie de cache-cache évolutive ?

Les chauves-souris localisent leurs proies avec un sonar, et peuvent ainsi chasser de nuit sans la concurrence des oiseaux qui occupent la plupart des niches écologiques de jour et y laissent donc peu de place aux mammifères.
Mais les papillons qui avaient des particularités les protégeant (comme des poils qui absorbent les ultrasons) on eu bien plus de descendants : ils ont ainsi évolué pour être velus, mais aussi pour détecter les ultrasons et fuir ou se laisser tomber irrégulièrement quand ils entendent des ultrasons. Cf Gould, J., et al (1994) intranet.jpg
Un très bon review de la quesiton est ici Waters, D. A. (2003)

Et même – cette recherche recentre le montre – pour produire des ultrasons qui brouillent le sonar et permettent à certains comme Bertholdia trigona d'échapper souvent à leur prédateur. Ceux-ci ont des organes spéciaux (cf fig 3 ) qui produisent des ultrasons, situés sous l'abdomen et produisent un bruit un peu comme une cannette de soda qu'on plie et qui se redresse.

On connaissait ces papillons de nuit qui font des bruits "click" parfois par mimétisme (pour imiter des espèces toxiques ou désagréables comme les syrphes imitent visuellement les guêpes)
Mais celui-ci B. trigona émet un bruit d'un ordre de grandeur plus élevé qui devient audible si on l'approche de l'oreille "zzt-zzt-zzt". Les chercheurs ont pensé que ce bruit pourrait surprendre les chauve-souris, mais dans ce cas devrait voir la chauve-souris s'y habituer et les capturer à la longue. Enfin on pourrait penser que c'est un signal avertissant de la toxicité comme les couleurs des guêpes.

Le mécanisme de brouillage mis en évidence

Dans le cas étudié, la chauve-souris essaye dès la première fois (ce qui élimine l'hypothèse de la surprise), persévère plusieurs jours de suite (ce qui élimine l'hypothèse du signal de goût désagréable).
Elles réessayent plusieurs fois par nuit , en général sans succès et finissent par abandonner ce qui rend l'hypothèse du brouillage la plus plausible.
Les chercheurs ont alors éliminé les organes sonores (cf fig 2) et observé que la chauve-souris réussissait bien mieux (400%) à attraper sa proie rendue silencieuse.

Fig 3 : Ces organes sonores sont situés sous l'abdomen des papillons de nuit et produisent un bruit un peu comme une cannette de soda qu'on plie et qui se redresse, mais 4500 fois par seconde. [img] Figure complète ici Source (Skals & Surlykke 1997à gauche et Aaron et al 2009 à droite)

Pour les auteurs les clicks sont perçus par les chauve-souris comme des échos multiples, des images acoustiques multiples qui empêchent de situer les proies. "multiple acoustic images in space," which "throws off the ranging software in the brain of the bat."

D'autres papillons émettent des sons audibles.

Peut-être avez-vous été comme moi un jour surpris par le très grand sphinx tête de mort (Acherontia atropos) le plus lourd des papillons de chez nous avec 1.5g. Si on le dérange il produit une sorte de puissant couinement. Comme sa chenille se nourrit de solanacées généralement toxiques, j'imagine que ce bruit avertit de son goût désagréable voire toxique, en plus de surprendre. En tous cas il a la réputation d'être un mauvais augure.


Figure 4 : Acherontia atropos a la réputation d'être de mauvaise augure, avec la tête de mort qui orne son thorax... (Source wikipédia)

Vulgarisé en français ?

On voit régulièrement comment l'information percole -et se dégrade- depuis des revues dites primaires (Science, Nature) vers des ouvrage de vulgarisation souvent plus attractifs pour les élèves mais tellement frustrants ; Excellent pour susciter l'envie de savoir mais pauvres en solide information : on reste sur sa faim.
Les Bio-Tremplins essayent de faciliter le travail de dé-vulgarisation, de rendre plus accessible la littérature d'origine. Celle qui est complexe, mais qui contient l'information complète. Et peut-être de donner le gout de cette démarche de lecture critique...
Dans le cas particulier Science et Vie a fait un article de quelques lignes sur le sujet.

• Réry, L. (2009). Ce papillon brouille le sonar des chauve-souris, Science et Vie Octobre 09 p, 21 extraits intranet.pdf

Sources :

• Gould, J., Gould, C., & Stamp Dawkins, M. (1994). The animal mind: Scientific American Library.
  
• Hoy, R., Nolen, T., & Brodfuehrer, P. (1989). The neuroethology of acoustic startle and escape in flying insects (Vol. 146, pp. 287-306).
  
• Price, Michael. (2009) Moths Block Bats' Sonar, ScienceNOW Daily News 16 July 2009
• Réry, L. (2009). Ce papillon brouille le sonar des chauve-souris, Science et Vie Octobre 09 p, 21 extraits intranet.pdf
• Waters, D. A. (2003). Bats and moths: what is there left to learn? Physiological Entomology, 28(4), 237-250.
• Rydell, J., Skals, N., Surlykke, A., & Svensson, M. (1997). Hearing and bat defence in geometrid winter moths. Proceedings: Biological Sciences, 264(1378), 83-88.
  
• Aaron J. et al. (2009).Tiger Moth Jams Bat Sonar. Science 325 (5938), 325. [DOI: 10.1126/science.1174096] Abstract » | Full Text » | PDF » | Supporting Online Material » | Podcast Interview »

Sons et vidéos

• Vidéo de la capture par une chauve-souris d'un papillon de nuit (B.Trigona) rendu silencieux. On entend bien quand la chauve souris s'approche de la proie, elle augment le rythme des impulsions et réussit à atteindre le papillon. (source : Aaron J. et al. Tiger Moth Jams Bat Sonar Supporting Online Material Avec les ultrasons rendus audibles ici et ralentis de 15 fois
• Vidéo d'un papillon de nuitqui échappe à la chauve-souris On entend que le papillon de nuit produit un brouillage qui empêche sa capture (source : Aaron J. et al. Tiger Moth Jams Bat Sonar Supporting Online Material

Evolution, conférence et cours de formation continue

L'évolution n'est pas un sujet facile à enseigner...

• Une conférence mardi 29 avec des spécialistes du domaine : Prof Michel Milinkovitch et Prof Alex Mauron
  
• Une formation continue en novembre avec des spécialistes (Prof. Michel Milinkovitch et Prof. Ivan Rodriguez,) qui acceptent de discuter comment appliquer en classe les nouvelles preuves de l'évolution.
  

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PO 422 - Les nouvelles preuves de l'évolution : y accéder en classe !

Vous pouvez encore vous inscrire online

L'évolution sous-tend toute la biologie. Comment accéder aux nouvelles preuves de l'évolution disponibles dans plusieurs domaines de la biologie, comment mettre en évidence et faire découvrir aux élèves le filigrane évolutif dans la plupart des chapitres ?

Spécialement orienté vers l'application en classe et dans le prolongement de la formation PO 422 "L'enseignement de l'évolution face à de nouveaux défis" de 2008-2009, ce séminaire sera articulé autour des spécialistes qui ont accepté de discuter de la transposition dans l'enseignement de leurs recherches.

Dates Jeudi après-midi 19 novembre et vendredi 20 novembre 2009

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L'évolution: un concept unifiant sciences du vivant et sciences humaines.

Mardi 29 septembre 2009 à 18h30

CMU - Centre Médical Universitaire Auditoire 400 Accès 1, rue Michel-Servet ou 9, av. de Champel

Entrée libre Conférences suivies d'un apéritif

Résumé

L'année bicentenaire de la naissance de Charles Darwin est l'occasion de faire le bilan de ce qu’on appelle, par abus de langage, la théorie de l'évolution. En effet, l’évolution n’est pas une théorie mais un fait scientifique. Par contre, nos connaissances sur les mécanismes par lesquels cette évolution se produit ne cessent de s’enrichir depuis l’apport majeur de Darwin: la découverte de la sélection naturelle. En effet, la théorie darwinienne s’est considérablement enrichie ce dernier siècle et demi suite aux découvertes de Gregor Mendel sur les mécanismes de la transmission génétique et ensuite grâce aux multiples découvertes de la biologie moléculaire et de la biologie du développement. C’est cet ensemble cohérent, appelé “théorie synthétique de l’évolution”, qui constitue désormais le cadre explicatif général de l'ensemble des sciences biologiques.

Le point de vue évolutionniste s'applique pleinement à l'espèce humaine: Darwin l'avait bien vu, suscitant les appréhensions de ses contemporains. D'ailleurs une partie de la tradition philosophique et des sciences humaines a fait l'impasse sur cet ancrage d'Homo sapiens dans le monde vivant. Mais la barrière de l'exception humaine est en voie d'être surmontée. En effet, l'évolution devient un terrain de réflexion interdisciplinaire où se rejoignent de plus en plus de biologistes, philosophes, éthiciens et chercheurs en sciences humaines.

Professeur Alexandre Mauron

Professeur Michel Milinkovitch

Professeur ordinaire au Département de zoologie et de biologie animale de la Faculté des sciences de l'UNIGE

Venter a encore frappé - il veut recréer le vivant ?

Au-delà du génie génétique : la biologie synthétique.

Des chercheurs – menés par le très controversé Craig Venter – ont réussi à créer un être vivant à partir d'un ADN extrait d'une bactérie A, modifié dans un organisme B (levure), et introduit dans une bactérie C qui devient alors A.
Connu pour avoir mené en parallèle au projet public un projet privé de séquençage du génome humain il est vu par certains comme celui qui en a boosté la progression en créant de la compétition, ou comme un personnage peu scrupuleux dont la méthode rapide (shotgun) s'appuyait en fait sur les résultats mis a disposition de tous par le consortium public et qui a tenté de breveter tout ce qu'il trouvait.

C'est selon le point de vue d'où on le regarde... En tous cas il ne laisse personne indifférent.

Il viendra donner à Genève une grande conférence du 450ème ( cf plus bas) le 13 octobre qui ouvrira l'exposition Génome Voyage au coeur du vivant sur l'ile Rousseau: des visites sont prévues pour les écoles. nous y reviendrons.

Un bouton pour produire l'organisme vivant ?

On peut imaginer qu'un jour on aura des machines qui permettent de composer un ADN avec en bas de page un bouton : Print-to-ovule ou Print-to-bacteria qui activerait la production de l'organisme ainsi défini.

Finis les OGM, voilà les Organismes Synthétiques ?

Avec d'autres résultats récents, on voit émerger une nouvelle approche qui va plus loin que le génie génétique : on est sur le point de produire des organismes vivants à la carte. Actuellement – et de manières simplifiée – on "bricole" un organisme en lui ajoutant ou lui enlevant un ou quelques gènes.
Depuis plusieurs années on dispose des génomes complets de très nombreux organismes, (qu'on peut voir depuis p. ex. Mapviewer ). Cette masse d'information digitalisée a profondément transformé la biologie, et le séquençage de masse ouvre de nouveaux champs d'exploration dans tous les domaines de la biologie.

Mais on reste principalement dans une démarche d'observateur, de diagnostic ou de recherche; Les possibilités d'agir à partir de ces séquences étaient relativement limitées, jusqu'ici.
De nombreux groupes sont en train de mettre au point les outils d'une ingénierie complète du vivant : assembler des modules fonctionnels dans une base cytoplasmique minimale pour créer un organisme aux caractéristiques particulières. Un peu comme un ingénieur prendrait un châssis de base pour un ordinateur et vous monterait un disque dur, un lecteur optique et un processeur pour produire une machine correspondant à vos besoins.

On parle alors de biologie synthétique.

Un numéro spécial de Nature aborde ce thème : Special issue celebrates the emerging field of synthetic biology.
On y trouve une BD Adventures in Synthetic Biology [img]

Un génome artificiel anime une bactérie !

L'an passé déjà Craig Venter avait provoqué pas mal de remous (cf p. ex ici la news de Nature Pennisi, Elizabeth (2008)) en annonçant avoir créé un génome artificiel à partir de molécules de 6000 bases commandées chez des fabricants d'ADN, assemblées pour former le génome complet d'une bactérie Mycoplasma genitalium au génome relativement petit (600'000 bases) qu'ils ont réintroduit et fait vivre dans cette bactérie. Gibson, D. G.,et al. (2008).
conference TED de Venter sur la vie synthetique
Je suppose qu'on peut dire faire vivre si un ADN fait de séquences inertes contrôle une bactérie et lui permet toutes les fonctions de la vie ?
Dire qu'on a créé la vie est un peu excessif sans doute car les séquences fabriquées sont celles qu'on a séquencé chez des êtres vivants préalablement
Cf la conférence TEDTalks de Venter.

L'ADN, une molécule,... mais surtout un support d'information ?

Ainsi la position centrale de l'ADN en tant que séquence ou même information pure est encore plus clairement mis en évidence : la molécule n'est finalement que le support de cette information : on peut séquencer , soit extraire l'information des molécules, traiter l'information, et finalement rematérialiser cette information lorsqu'on veut produire un organisme ou une fonction.
La biologie est de plus en plus une science de l'information, le rapport BIO2010 (NRC, 2003) Ici le met en évidence avec clarté.

Une bactérie minimaliste à 182 gènes ?

Encore avant cela, des chercheurs avaient réussi a trouver une bactérie fonctionnelle à seulement 182 gènes. (Cf p. ex la news de Nature par Ball, Philip. (2006). Smallest genome clocks in at 182 genes).
Il s'agit de Carsonella ruddii, une bactérie symbiotique qui vit chez des insectes suceurs de sève : son génome fait à peine 159,662 bases. Bien qu'elle soit symbiotique, elle intéresse pour la biologie synthétique, car une bactérie au génome minimaliste pourrait constituer le châssis de base sur la base duquel composer avec les modules correspondant aux fonctions souhaitées une bactérie sur mesure. il s'agit en fait de trouver les gènes fondamentaux pour la vie. Certains pensent qu'il pourrait suffire de quelques 200 gènes qui seraient communs a toutes les espèces vivantes.

Un répertoire de pièces détachées biologiques ?

Le MIT tient un registre (http://parts.igem.org/Main_Page) librement accessible, des fonctions biologiques de base qui peuvent être utilisées pour composer des systèmes biologiques synthétiques. Il est accessible sous forme d'un Wiki dans lequel chacun peut contribuer, utiliser ou améliorer les items du Registry of Standard Biological Parts.

Une compétition pour ingénieurs en biologie : produire la bactérie la plus originale

On a même vu un concours iGEM (rapporté ici par Check, E. 2005) où s'affrontaient des ingénieurs du vivant pour produire en un temps limité l'organisme le plus original. Un groupe d'étudiants de l'EPFZ y a représenté la suisse : ils ont réalisé un compteur moléculaire... qui compte jusqu'à 2 ... c'est un début !

Des bactéries pour faire des photos !

Un groupe de chercheurs a réussi à "greffer"les photoécepteurs (des phytochromes issus de cyanobactéries) à une kinase intracellulaire chez Escherichia coli, produisant une bactérie qui traduit les niveaux de lumière en modifications chimiques. La résolution de ce bio-capteur atteint 100mégapixels par pouce carré c'est beaucoup plus que les capteurs actuels !
Figure 4: Des Escherichia coli réalisent un photocapteur.High resolution image and legend (33K) (source Levskaya, A. et al. (2005)Nature)

L'étape nouvelle réalisée aujourd'hui ?

L'étape que l'équipe de Craig Venter réalise et publie dans Science (Lartigue, C., et al., 2009) une étape assez instrumentale de plus. Ils ont réussi à isoler le génome d'une bactérie (Mycoplasma mycoides) , à l'insérer dans une levure sous forme de chromosome artificiel, à lui faire subir des modifications qui ne sont possibles que dans cet organisme, puis à le réintroduire dans une autre bactérie (Mycoplama capricolum) poour obtenir une bactérie qui est M. mycoides).
Ils avaient déjà observé que le génome inséré risquait d'être était digéré par les les enzymes de restriction de la bactérie d'accueil. Ils ont trouvé deux réponses : Désactiver ces enzymes dans la bactérie d'accueil , et methyler le génome à introduire.

Ils ont donc réussi à mettre au point cette technique de transfert de génome entre des "ateliers de modification" en somme : prendre un génome entier, le modifier dans un autre organisme et le faire s'exprimer sous forme de bactéries viables. La bactérie dans l'image à droite a son génome qui été modifiée pour être bleue. Figure 5: le génome extrait de la bactérie (bleue) est inséré dans la levure (beige) modifié, extrait, methylé (noir, cercle), introduit dans une bactérie verte dont le génome est supprimé. elle devient alors bleue. [Cliquer pour une version agrandie]CREDITS (TOP TO BOTTOM): C. LARTIGUE ET AL., SCIENCE; J. CRAIG VENTER INSTITUTE

Et un jour l'humain synthétique ?

L'idée - la crainte, le fantasme ? - qu'on puisse un jour produire un être humain sur commande revient avec plus d'acuité. Il n'est pas techniquement envisgeable de le voir bientôt, question d'échelle car produire un génome de bactérie à 600kbases c'est autre chose que créer des chromosomes de 3 GigaBases. Mais ce n'est plus impossible à imaginer.

Peut-être vaut-il la peine d'aborder les questions éthiques que ces techniques soulèvent avant qu'elles deviennent réalité.
C'est ce qu'ont fait des scientifiques par exemple dans un cours d'été organisé par plusieurs universités dont l'EPFZ : 3TU.Ethics The Ethics of Synthetic Biology ici. On y trouvera de pistes de réflexions intéressantes, notamment la biosécurité, les usages militaires de recherches pacifiques (Dual use), les risques de contamination, et même la question de la communication au public ; comment éviter les simplifications qui laissent la porte aux dérives sensationnalistes dont les médias sont friands. (cf ici p. ex)

Sources et liens

• Engineering Escherichia coli to see light intranet-pdf | doi:10.1038/nature04405
• Ball, Philip. (2006).Smallest genome clocks in at 182 genes NatureNews 12 October 2006 | | doi:10.1038/news061009-10 Une bactérie à seulement 182 gènes !
• Ball, P. (2004). Synthetic biology: Starting from scratch. Nature, 431(7009), 624-626. intranet.pdf
• Barneoud, Lise. (2009)."Et si on créait un être vivant ?" Science et Vie Junior III 09 | extraits-intranet.pdf
• Dessibourg, Olivier. (2008). Les biologistes sur le point de recréer la vie . Le Temps 28 avril 2008 intranet.pdf
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• Endy, D. (2005). Foundations for engineering biology. Nature, 438(7067), 449-453.
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• Gibson, D. G.,et al. (2008). Complete Chemical Synthesis, Assembly, and Cloning of a Mycoplasma genitalium Genome. Science, 319(5867), 1215‑1220. doi:10.1126/science.1151721 intranet
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• NRC ( 2003). BIO2010: Transforming Undergraduate Education for Future Research Biologists (No. ISBN: 0-309-08535-7): National Research Council.
• Pennisi, Elizabeth (2008) Scientists Synthesize a Genome From Scratch, ScienceNOW Daily News 24 January 2008 Un génome fabriqué de toutes pièces : Le génome de Mycoplasma genitalium, 600'000 bases synthetisé et introduit dans la bactérie !
• Pennisi, Elizabeth. (2009) Genetic Engineering: Two Steps Forward for Synthetic Biology Science News of the Week 21 August 2009: Vol. 325. no. 5943, pp. 928 - 929 | DOI: 10.1126/science.325_928

• Sélection de liens sur la biologie synthétique
• SyntheticBiology.org
• Registry of Standard Biological Parts.

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Craig Venter et le génome humain

Selon le site de l'unige :
"Biologiste américain et concepteur d’une recherche à grande échelle, Craig Venter est l’un des pionniers du séquençage génomique. En 1995, il achève le premier séquençage complet du génome d’un organisme vivant, la bactérie Haemophilus influenzae. Trois ans plus tard, il fonde la société Celera Genomics qui, après avoir séquencé en un temps record le génome de la Drosophile, se fixe pour objectif de séquencer l’intégralité du génome humain, entrant ainsi en compétition avec le consortium public international, baptisé Projet Génome Humain. Les efforts conjoints des deux équipes aboutissent à ce qui est considéré comme une percée historique: la carte complète du génome humain. Cet exploit est salué à la Maison Blanche par le Président Clinton le 26 juin 2000. En 2002, Craig Venter fonde le J. Craig Venter Institute dans le but d’explorer la biodiversité génomique, notamment celle de la gigantesque population des bactéries marines, et de recréer un organisme vivant synthétique en laboratoire. Craig Venter a annoncé en 2008 une étape majeure dans ce processus, à savoir, la création du premier génome artificiel."

| mardi 13 octobre | 18h30 - Uni Dufour Conférence en anglais, avec traduction simultanée en françaisCes conférences sont retransmises par vidéo et peuvent être vues après coup : celle de Elizabeth Loftus sur les illusions de la mémoire est ici par exemple

Complété le 20 IX 09 : lien sur un article dans le temps.