Bio-Tremplins : un volet de Jump-To-Science focalisé sur les changements de la biologie et son enseignement.
Pour développer et maintenir vivant le lien entre la recherche et l'enseignement. Des éclairages sur l'actualité scientifique , comme un tremplin vers la source de l'information scientifique
Le mois de décembre débute par au musée d'histoire des sciences une conférence qui promet d'être passionnante, et se continue par une expo pour voir le son … ! Un championnat de sciences"Curieux et inventifs" pour les jeunes de 8 à 15 ans à réaliser en équipe ( plus bas)
Conférence
Une histoire de l'Univers du Big Bang à nos jours et au-delà…
par Yann Mambrini
mercredi 1er décembre à 18h30 au Musée d'histoire des sciences
Depuis que l'homme réfléchit à son destin et ses origines, jamais il n'a été aussi proche d'une compréhension unifiée de l'Univers, de l'infiniment petit à l'infiniment grand. Les récentes découvertes de l'accélération de l'expansion de l'Univers, du boson de Higgs, des ondes gravitationnelles, et des trous noirs permettent désormais d'avoir une vision globale de l'histoire de notre Univers, du Big Bang à nos jours. L'auteur retrace les étapes clefs qui ont permis ces découvertes, croisant la route de ses découvreurs, de Newton à Einstein en passant par Planck. A travers les résultats les plus récents nés des paradoxes de la relativité et de la physique quantique, la conférence propose un voyage dans le temps passionnant qui nous mènera des origines à notre destin final.
Yann Mambrini est directeur de recherche au CNRS/Université Paris-Saclay, physicien théoricien des particules, spécialisé dans la physique de l'Univers primordial et la matière noire. Il est également membre du conseil scientifique de l'Institut de Physique du CNRS et scientifique associé au CERN. Auteur de plus de 100 articles scientifiques dans des revues internationales et de plusieurs ouvrages de vulgarisation dont le récent Newton à la plage qui vient de paraître cet été. Il est trois fois lauréat du prix d'excellence scientifique du CNRS pour ses travaux de recherche (2010, 2014 et 2018) et prix de la Société Française de Physique 2006. Il enseigne également à l'école doctorale de l'Ecole Polytechnique et à l'Ecole Normale Supérieure.
Gratuit et tout public Certificat COVID19 obligatoire
Une exposition du Musée d'histoire des sciences
Une exposition bilingue français anglais, qui fait la part belle aux expériences interactives et n'a pas peur du bruit! L'exposition en quelques mots:
Les sons nous environnent, nous accompagnent au quotidien, mais au fait, qu'est-ce qu'un son? Cette exposition vous emmène à la découverte de ce phénomène physique et du monde merveilleux des ondes…
Chaque section est agrémentée d'éléments interactifs.
1. Le son est une onde mécanique, il a donc besoin de matière (Le son est une onde; Le son se caractérise par différents paramètres): - Eh oh, du tuyau (vitesse de propagation du son) - Ondes en mouvement - Vague ondulante - Rouleau à ondes - Des ronds dans l'eau! 2. Des oreilles pour entendre (Le spectre audible, Trop fort) - Modèle d'oreille - Enregistrements de sons d'animaux, de voix humaines; d'ambiances sonores 3. La fabrication d'un son (Les diapasons; Mélanger les sons) - Des sons qui résonnent - Différentes expériences avec des diapasons - Résonateurs de Helmholtz - Monocorde - Figures de Chladni 4. Quelques phénomènes liés aux sons (L'effet Doppler; le mur du son) 5. Voir avec le son (Le sonar des chauves-souris; Les ultra-sons aux multiples visages; Un camion à infrasons) 6. Pollution sonore et bruit
Pour découvrir l'exposition autrement :
CQFD du 10 juin 21 (audio)Cult du 11 juin 21 (YouTube) Rencontre (Radio Cité) du 15 juillet 21
Une section est consacrée aux instruments des collections qui permettent de mesurer, voir, produire ou amplifier le son (Brève histoire de l'acoustique; La mesure de la vitesse du son dans l'eau par Colladon).
L'exposition compte également un espace pour les plus petits. Elle est accompagnée d'un catalogue en français téléchargeable ou imprimé d'une centaine de pages, avec une section pédagogique proposant des expériences à faire à la maison ou en classe.
Tournoi scientifique pour les jeunes de 8 à 15 ans à réaliser en équipe
La IXème édition du championnat de sciences "Curieux et inventifs" aura lieu le samedi 5 mars 2022 à l' École Polytechnique Fédérale de Lausanne. Le flyer est désormais en ligne. Les inscriptions par équipes se feront en ligne cette année, jusqu'au 31 janvier 2022, dans la limite des places disponibles (15 équipes par catégorie d'âge). Attention c'est bientôt complet !
Le championnat de sciences "Curieux et Inventifs", sponsorisé par SimplyScience, permet à des jeunes filles et garçons de 8 à 15 ans de développer leur goût de la réflexion et de la recherche scientifique. Ils peuvent ainsi dévoiler leur inventivité dans une ambiance ludique et créative.
Vous n'avez pas tous pu assister à la conférence de Lluís Quintana-Murci - un orateur qui a su être exceptionnellement accessible mais approfondi et à la pointe de la recherche. Il est possible de la (re)voir et d'approfondir : JTS a retrouvé pour vous plusieurs des articles mentionnés. (Re)voir la conférence ici
Sur les traces ADN des migrations et des métissages d'Homo sapiens
Quintana-Murci a montré dans son exposé comment les migrations "récentes" (40-80'000ans) des humains ont apporté aux populations métissées des combinaisons de gènes - notamment dans le système immunitaire - qui protègent mieux contre les pathogènes. p. ex. encourage le lecteur à aller vérifier dans l'article d'origine : Quintana-Murci (2019) ici.
Le métissage accélère l'adaptation …
On sait tous que la sélection positive favorise certains variants que les mutations ont produites, mais Quintana-Murci rappelle que parfois des gènes sont introduits dans la population par introgression : le métissage produit rapidement de nouvelles combinaisons de gènes dont certaines seront plus avantageuses.
Fig 2: Le métissage avec Neandertal et Denisova a permis l'acquisition rapide de certains de nos gènes liés au système immunitaire [img]. Source :exposé Quintana-Murci à 1h17: 12
Par exemple Quintana-Murci montre que nos ancêtres lorsqu'ils sont venus depuis l'Afrique se sont métissés avec Neandertal (installé en Europe depuis longtemps et donc bien adapté aux pathogènes locaux). Il fournit des données montrant que ceal a accéléré l'acquisition de combinaisons de gènes qui nous protègent mieux. Certains de nos gènes liés au système immunitaire proviennent très largement de ce métissage de nos ancêtres migrants avec Néandertal. Jusqu'à 37% des européens actuels ont plutôt hérité la version Néandertal de gènes (TLR1, TLR6, TLR10) impliqués dans la réponse immunitaire innée encourage le lecteur à aller vérifier dans l'exposé Quintana-Murci à 1h17: 12 ) ou approfondir dans un article d'origine : ici.
Les résultats qu'il présente (vers 1h30:45) et (Barreiro, Quintana-Murci, 2020) ici soutiennent aussi l'hypothèse hygiéniste (que la confrontation à de nombreux agents infectieux bénins dans l'enfance puisse réduire le risque d'allergies et de certaines maladies autoimmunes), ce qui explique que l'allergie soit un problème plus fréquent en Europe qu'en Afrique. Ce serait un "dommage collateral" de notre meilleure protection contre les virus et bactéries, et il ne se manifeste que depuis que nous vivons dans une très bonne hygiène. Cf aussi un review : (Bach, 2021)ici
Fig 3: la susceptibilité (europénne) à l'allergie est probablement en partie le prix à payer pour cette meilleure protection contre les pathogènes [img]. Source :exposé Quintana-Murci à 1h30: 45
>> Découvrez l'interview du professeur Lluís Quintana-Murci réalisée par LeJournal de l'UNIGE.
Implications éducatives :
D'une part, ces résultats sont l'occasion de mettre à jour les données sur l'évolution humaine. D'autre part, si la question des migrations est assez sensible,… discuter sur la base de ces données comment le métissage a apporté ( et peut encore apporter) une biodiversité génétique qui enrichit la population est susceptibles d'aider les élèves à mettre en perspective ou à nuancer des affirmations idéologiques trop simplistes.
Références:
Bach, J.-F. (2021). Revisiting the Hygiene Hypothesis in the Context of Autoimmunity. Frontiers in Immunology, 11, 615192. https://doi.org/10.3389/fimmu.2020.615192
Barreiro, L. B., & Quintana-Murci, L. (2020). Evolutionary and population (epi)genetics of immunity to infection. Human Genetics, 139(6), 723‑732. https://doi.org/10.1007/s00439-020-02167-x
Quach, H., Rotival, M., Pothlichet, J., Loh, Y.-H. E., Dannemann, M., Zidane, N., Laval, G., Patin, E., Harmant, C., Lopez, M., Deschamps, M., Naffakh, N., Duffy, D., Coen, A., Leroux-Roels, G., Clément, F., Boland, A., Deleuze, J.-F., Kelso, J., … Quintana-Murci, L. (2016). Genetic Adaptation and Neandertal Admixture Shaped the Immune System of Human Populations. Cell, 167(3), 643-656.e17. https://doi.org/10.1016/j.cell.2016.09.024
Le génie d'Einstein influence encore nos vies bien plus qu'on ne se l'imagine, que cela soit à travers notre perception de l'espace-temps ou de la gravitation. Pourtant Einstein, comme tout génie, s'est parfois trompé.
Mais à quoi ont conduit ces erreurs? À l'occasion de sa leçon d'adieu, le professeur Nicolas Gisin présentera trois erreurs du savant Einstein, dont les natures très différentes pourraient surprendre.
Professeur honoraire de la Faculté des sciences de l'Université de Genève, Nicolas Gisin a acquis une notoriété internationale pour ses travaux dans le domaine de la cryptographie quantique, qui utilise les lois de la nature pour établir une communication en envoyant le message photon par photon, garantissant une confidentialité totale et impossible à pirater. Nicolas Gisin, récipiendaire de nombreuses distinctions internationales, figure parmi les quarante personnalités à faire son entrée dans Le Larousse édition 2022. Il est le seul Suisse à bénéficier de ce privilège.
LES 3 ERREURS D'EINSTEIN
Leçon d'adieu de Nicolas Gisin, Professeur honoraire à l'Université de Genève, Professeur au Schaffhausen Institute of Technology
Jeudi 9 décembre | 18h30 | Sciences II, salle A300 Sciences II, 30 quai Ernest-Ansermet, 1205 Genève
L'épigénétique : un mécanisme scientifique, ou un terme qu'on évoque pour soutenir sa théorie fétiche voire réfuter un "déterminisme biologique"... ?
Etienne Danchin (2021) évoque l'excès de popularité d'un concept souvent mal compris "Ce qui était auparavant incompris était attribué à des dieux, alors qu'aujourd'hui «c'est épigénétique »" Danchin, E. (2021) p. 63
Il est parfois évoqué pour soutenir la théorie fétiche d'un.e journaliste :
"Et si l'épigénétique était la clé pour retrouver un équilibre parfait ?" Verley, F. (2021, juin 16). Comment influer sur nos gènes pour vivre plus longtemps et en meilleure santé ?Vogue
Ce terme est beaucoup évoqué en sciences sociales pour réfuter un "déterminisme biologique" mais sans toujours justifier, il me semble, de manière scientifique - en s'appuyant sur des résultats discutés à la lumière des méthodes. D'autres l'évoquent plus rigoureusement, comme Dupras, C. (2017) pour remettre en question le cadrage conceptuel en termes de nature et culture (perçus comme séparés). Il met en évidence combien cette séparation nature-culture est floue et ancrée dans des questions politiques, éthiques très délicates. D'autres, comme l'historien des sciences Michel Morange (un biologiste au départ) s'élève aussi contre cette opposition dans une vidéo
Liberté épigénétique vs. déterminisme génétique : un mauvais procès Youtube
JTS se concentrera ici sur les aspects biologiques : présenter les mécanismes et quelques exemples bien étayés en termes scientifiques.
Une définition
"On peut définir l'épigénétique comme l'étude de tous les changements d'expression des gènes non dus à une variation dans la séquence nucléotidique de l'ADN et qui néanmoins sont transmis soit entre générations de cellules, soit entre générations d'organismes". Danchin, E. (2021, p. 64) Cette définition très large s'applique à de nombreux mécanismes possibles ou bien établis.
Quels mécanismes ?
"Le mécanisme épigénétique le mieux documenté concerne des modifications chimiques sur les nucléotides de l'ADN. La plus connue d'entre elles implique l'ajout d'un radical méthyle, sur certaines des cytosines […] Chez les mammifères, plus un promoteur est méthylé, plus cela rend difficile la fixation de la [machinerie machinerie moléculaire de transcription]. Si de nombreuses cytosines ont un radical méthyle, la transcription ne se produit plus et le gène en question est silencé [on dit que les gènes non exprimés sont «silencés »] . La méthylation-déméthylation des cytosines constitue donc un puissant mécanisme d'expression différentielle des gènes. Danchin, E. (2021) p.65
Méthylation de l'ADN
Dans la mesure ou la compaction de la chromatine empêche la transcription (on utilise souvent l'anglicisme silencer) , des modifications qui décompactent l'ADN rendent plus accessibles les gènes qui sont donc plus exprimés.
Un exemple bien documenté de mécanisme épigénétique chez la souris
Un exemple désormais classique trouvé dans la revue Nature et joliment intitulé " Lamarck revisited : Epigenetic inheritance of ancestral odor fear conditioning" Szyf, M. et al. (2014) ici
Leur étude montre que lorsque les souris sont conditionnées à craindre une odeur, leur progéniture et la génération suivante naissent en la craignant. Le gène d'un récepteur olfactif activé par l'odeur est spécifiquement déméthylé dans la lignée germinale et les circuits olfactifs de détection de l'odeur sont renforcés. (traduction de Szyf, M. (2014). encourage le lecteur à aller vérifier dans l'article d'origine : ici
Fig 3 : Le conditionnement à craindre une odeur peut se transmettre à la génération suivante par modification épigénétique img source : Wikimedia CNX Biology TextbookCC-BY-4
Szyf, M. (2014). Lamarck revisited : Epigenetic inheritance of ancestral odor fear conditioning. Nature Neuroscience, 17(1), 2‑4. https://doi.org/10.1038/nn.3603
Comment l'un des Chromosomes X est inactivé chez les femmes
Les mammifères femelles ont deux chromosomes X, et les hommes un seul. Un mécanisme remarquable a évolué qui empêche que ne se produise un déséquilibre dans l'expression de gènes : dans toutes les cellules en comportant deux, un chromosome X entier est «silencieux» c'est-à-dire que la transcription de l'ARN est empêchée. Ce processus s'appelle l'Inactivation du Chromosome X (XCI en anglais) et commence tôt dans le développement des embryons femelles. Une fois achevée cette inactivation XCI est essentiellement stable pour la vie. Par conséquence les gènes d'un chromosome X humain peut être réduit au silence pendant plus de 100 ans. Ce XCI est devenu un paradigme pour les processus épigénétiques - dans lesquels l'ADN et les protéines associées sont modifiés pour altérer l'expression des gènes. XCI a été étudiés de manière intensive pendant des décennies. Au cours des 25 dernières années, une grande partie de cette recherche s'est centrée sur un ARN long non codant (LNCRNA) appelée Xist, qui est nécessaire pour orchestrer cette XCI. Cependant, les détails du mécanisme d'inactivation (silencing en anglais) de Xist étaient restés incompris. Dossin et al. (2020) publient dans Nature une magnifique série d'expériences qui révèlent la manière dont les gènes Xist, en partenariat avec une protéine appelée Spen inactivent l'ADN de manière durable. (Traduction de Trotman, & al., 2020) encourage le lecteur à approfondir dans l'article d'origine : ici
Fig 4: Mécanisme d'inactivation des gènes du X : l'ARN long non codant Xist et son cofacteur protéique, SPEN. répriment l'expression(silence en anglais) des gènes sur l'un des chromosomes X chez les cellules de mammifères femelles [img]. Source :Trotman, & al. (2020)
Dossin, F., Pinheiro, I., Żylicz, J.J. et al. SPEN integrates transcriptional and epigenetic control of X-inactivation. Nature 578, 455–460 (2020). https://doi.org/10.1038/s41586-020-1974-9
Comment le tabac modifie l'expression du Génome
Le CDC répertorie des exemples d'épigénétique ici: JTS a sélectionné le cas du tabagisme qui peut entraîner des changements épigénétiques. Par exemple,
au niveau de certaines parties d'un facteur de transcription AHRR, les fumeurs ont tendance à avoir moins de méthylation de l'ADN que les non-fumeurs. La différence est plus grande pour les gros fumeurs et les fumeurs de longue durée. Après avoir arrêté de fumer, les anciens fumeurs peuvent commencer à avoir une méthylation accrue de l'ADN au niveau de ce gène. À terme, ils peuvent atteindre des niveaux similaires à ceux des non-fumeurs. Dans certains cas, cela peut se produire en moins d'un an, mais la durée dépend de la durée et de la quantité de fumée avant d'arrêter de fumer. (McCartney, & al., 2018). encourage le lecteur à aller vérifier dans l'article d'origine : ici
La protéine AHR dont l'expression est modifiée : P35869 @ Uniprot "Facteur de transcription activé par un ligand qui permet aux cellules de s'adapter aux conditions changeantes en détectant les composés de l'environnement, de l'alimentation, du microbiome et du métabolisme cellulaire, et qui joue un rôle important dans le développement, l'immunité et le cancer "
Comment des modifications épigénétiques permettent aux péruviens de vivre avec si peu d'oxygène
Les Quechua, un peuple autochtone du Pérou qui vit à des altitudes supérieures à 2500 mètres depuis au moins 11 000 ans, ont développé des adaptations héréditaires pour se perpétuer dans leur environnement hostile. Les scientifiques se demandent depuis longtemps si le stress environnemental, comme les faibles concentrations d'oxygène, peut façonner l'activité des gènes chez les peuples des hautes terres.[…] Cette recherche "pionnière" montre qu'il est non seulement possible, mais probable que des changements épigénétiques soient impliqués. Une nouvelle étude (Childebayeva, et al. 2021) ici révèle que dans ces conditions extrêmes on trouve des altérations épigénétiques […] de cet ADN, qui activent ou inactivent, diminuent ou augmentent l'activité de certains gènes. Ce mécanisme permet de s'adapter à l'environnement beaucoup plus rapidement que ne le permet la génétique classique. Le rôle que joue l'épigénétique pour aider les gens à s'adapter à une vie à haute altitude n'était pas clair avant cette étude. Cette recherche apporte les premières données expérimentales (evidence en anglais ~éléments de preuve) que grandir dans les montagnes peut altérer non seulement les gènes, mais aussi la façon dont ils sont exprimés dans le corps. (Traduction de (Kreier, F. 2020)) encourage le lecteur à approfondir dans l'article d'origine : ici
Childebayeva, A., Goodrich, J. M., Leon-Velarde, F., Rivera-Chira, M., Kiyamu, M., Brutsaert, T. D., Dolinoy, D. C., & Bigham, A. W. (2021). Genome-Wide Epigenetic Signatures of Adaptive Developmental Plasticity in the Andes. Genome Biology and Evolution, 13(2). https://doi.org/10.1093/gbe/evaa239
Une signature épigénétique unique propre aux jumeaux monozygotiques
Des chercheurs ont découvert que le jumeaux portent une signature épigénétique spécifique sur leur ADN, une signature qui se fixe dans leurs cellules au début du développement et se maintient jusqu'à l'âge adulte. À l'aide d'échantillons de sang et de cellules de la muqueuse buccale, les chercheurs ont scanné les épigénomes de plus plus de 3000 jumeaux monozygotiques, ainsi qu'un nombre comparable de jumeaux fraternels et de certains parents de jumeaux. Ils ont examiné 400 000 endroits différents sur le génome de chaque personne. Environ 800 sites présentaient des différences de méthylation qui distinguaient les jumeaux monozygotiques des autres, rapportent van Dongen, J.,et al. (2021). "C'est probablement quelque chose d'établi très tôt qui se propage aux cellules suivantes", explique van Dongen.
Un test épigénétique pourrait ainsi être utile pour déterminer si une personne a déjà eu un jumeau identique qui aurait disparu dans l'utérus. Parfois, un fœtus jumeau apparaît dans une échographie avant de disparaître, mais d'autres fois, il peut être absorbé sans laisser de trace. Selon certaines estimations, jusqu'à 12% des grossesses commencent comme multiples (y compris des jumeaux fraternels), mais seulement 2% des paires de jumeaux survivent. Traduction de Kayser, J. (2021). encourage le lecteur à approfondir dans l'article d'origine : ici
van Dongen, J., Gordon, S. D., McRae, A. F., Odintsova, V. V., Mbarek, H., Breeze, C. E., Sugden, K., Lundgren, S., Castillo-Fernandez, J. E., Hannon, E., Moffitt, T. E., Hagenbeek, F. A., van Beijsterveldt, C. E. M., Jan Hottenga, J., Tsai, P.-C., Min, J. L., Hemani, G., Ehli, E. A., Paul, F., … Boomsma, D. I. (2021). Identical twins carry a persistent epigenetic signature of early genome programming. Nature Communications, 12(1), 5618. https://doi.org/10.1038/s41467-021-25583-7
Le placenta : rôle-clé de modifications épigénétiques
Plus tôt ce mois-ci dans Nature, Li, et al. (2020), ont rapporté avoir trouvé de l'ADN méthylée (méthyladénine) dans des cellules des cellules souches du trophoblaste (qui deviendra placenta) de souris. Les méthyladénines étaient fréquentes dans les régions actives du génome, où la double hélice de l'ADN se déroule brièvement. Li et al. ont découvert que les méthyladénines dans l'ADN déroulé empêchent la liaison de la protéine SATB1 nécessaire pour rembobiner l'ADN. Le déroulement bloque à son tour l'expression des gènes qui permettraient aux cellules souches du trophoblaste de se différencier et d'arrêter leur croissance. Au lieu de cela, les cellules se multiplient, assurant qu'il y en a suffisamment pour former le placenta complet. Plus tard, les méthyles sont retirés - les chercheurs ne savent pas comment - et les cellules commencent à se spécialiser pour fabriquer le placenta. Traduction de Pennisi, E. (2021). encourage le lecteur à approfondir dans l'article d'origine : ici
Fig 7: Chez la souris, l'adénine méthylée stabilise l'ADN déroulé en empêchant la liaison par la protéine SATB1. La méthyladénine permet aux cellules souches de se multiplier avant de se différencier pour former le placenta. . [img]. Source :V. Altounian/Science in Pennisi, E. (2021)
Li, Z., Zhao, S., Nelakanti, R. V., Lin, K., Wu, T. P., Alderman, M. H., Guo, C., Wang, P., Zhang, M., Min, W., Jiang, Z., Wang, Y., Li, H., & Xiao, A. Z. (2020). N6-methyladenine in DNA antagonizes SATB1 in early development. Nature, 583(7817), 625‑630. https://doi.org/10.1038/s41586-020-2500-9
L'age du chien établi par les modifications épigénétiques ?
Cette étude est basée sur un concept relativement nouveau dans la recherche sur le vieillissement : que les modifications chimiques de l'ADN d'une personne au cours d'une vie créent ce qu'on appelle une horloge épigénétique. Les scientifiques ont démontré qu'une de ces modifications, l'ajout de groupes méthyle à des séquences d'ADN spécifiques, suit l'âge biologique de l'homme, c'est-à-dire les effets que la maladie, un mode de vie malsain et la génétique font subir à notre corps. En conséquence, certains chercheurs ont converti le statut de méthylation de l'ADN d'une personne en une estimation de l'âge - ou même une prédiction de l'espérance de vie (des éthiciens inquiets, disent que les données pourraient être utilisées à mauvais escient par les enquêteurs médico-légaux et les compagnies d'assurance (Dupras, C., et al. (2019) ici) .
D'autres espèces subissent également une méthylation de l'ADN en vieillissant. Les souris, les chimpanzés, les loups et les chiens, par exemple, semblent tous avoir des horloges épigénétiques. Pour découvrir en quoi ces horloges diffèrent de la version humaine, le généticien Trey Ideker de l'Université de Californie à San Diego et ses collègues (Wang, et al.… Ideker, 2019) ici)ont commencé avec des chiens. Même si les meilleurs amis de l'homme ont divergé des humains au début de la divergence des mammifères, ils constituent un bon groupe de comparaison car ils vivent dans les mêmes environnements et beaucoup reçoivent des soins de santé et des traitements hospitaliers similaires. encourage le lecteur à approfondir dans l'article d'origine : ici
La nouvelle formule, qui s'applique aux Labradors estime l'âge humain d'un chien à peu près :
âge équivalent humain = 16 x ln(âge du chien) + 31
C'est-à-dire le logarithme naturel (ln) de l'âge réel du chien, multiplié par 16, avec augmenté de 31
Dans l'ensemble, l'horloge épigentique canine tourne beaucoup plus vite au départ que celle de l'humain - un labrador de 2 ans peut se comporter comme un chiot mais il est d'âge moyen, suggère ce modèle basé sur la méthylation, puis ralentit.
Dupras, C., Beck, S., Rothstein, M. A., Berner, A., Saulnier, K. M., Pinkesz, M., Prince, A. E. R., Liosi, S., Song, L., & Joly, Y. (2019). Potential (mis)use of epigenetic age estimators by private companies and public agencies : Human rights law should provide ethical guidance. Environmental Epigenetics, 5(3). https://doi.org/10.1093/eep/dvz018
Wang, T., Ma, J., Hogan, A. N., Fong, S., Licon, K., Tsui, B., Kreisberg, J. F., Adams, P. D., Carvunis, A.-R., Bannasch, D. L., Ostrander, E. A., & Ideker, T. (2019). Quantitative translation of dog-to-human aging by conserved remodeling of epigenetic networks (p. 829192). https://doi.org/10.1101/829192
Le grand retour du Lamarckisme ?
Joël de Rosnay parle, déJà en 2011 ici, de « la grande révolution de la biologie de ces cinq dernières années » car elle démontre que dans certains cas, notre comportement agit sur l'expression de nos gènes
Etienne Danchin écrit à ce propos dans un ouvrage sur les formes de transmissions génétique et les autres.
"Lorsqu'au tout début du XIXe siècle Jean-Baptiste de Lamarck a formalisé l'idée que les espèces se transforment au cours du temps, c'était un grand pas dans la connaissance du vivant. L'idée était encore révolutionnaire six décennies plus tard, à l'époque de Darwin. Évidemment, on ne connaissait alors rien des mécanismes d'hérédité, ni de ses règles, ni de la manière dont l'information impliquée était encodée. Lamarck a alors suggéré la «règle de l'usage et du non-usage» des organes comme moteur général de l'évolution. Près de cinquante ans plus tard, Darwin proposait la sélection naturelle.[… selon laquelle] on devrait même s'attendre à l'existence de processus lamarckiens. En effet, l'information génétique, par sa très grande fidélité de transmission, est spécialisée dans la transmission d'informations héritées d'ancêtres très lointains. Or […] l'environnement des ancêtres récents doit constituer un bien meilleur prédicteur de l'environnement dans lequel se développera la génération suivante. Ainsi, tout organisme capable de transmettre à ses descendants des informations sur leur environnement aurait un avantage sélectif majeur, parce que ces derniers seraient en quelque sorte moulés aux conditions environnementales dans lesquelles ils se développeront, survivront et se reproduiront.[…]Tant pis si cette hypothèse est immédiatement taxée de lamarckiste et donc rejetée, car non conforme au néodarwinisme. Il existe dans la littérature scientifique de nombreux faits très bien documentés qui montrent que de tels mécanismes existent bien." Danchin, E. (2021) pp 55-56
Danchin, E. (2021). L'hérédité comme on ne vous l'a jamais racontée. Humensciences. ici
Joël de Rosnay, La symphonie du vivant, comment l'épigénétique va changer notre vie (Ed. Les liens qui Libèrent).
Imprimer un modèle 3D d'histone pour le faire manipuler par les élèves ?
Voir à l'écran ou dans un livre ne produit évidemment pas les mêmes apprentissages que la manipulation d'objets tangibles - probablement surtout chez certain.e.s élèves, notamment les plus jeunes ou moins scolaires (Achiam, 2016). On peut par exemple discuter la méthylation en collant un peu de pâte à modeler ou pâte collante genre patafix, blutack sur un modèle en plastique d'une Histone.
Produire de tels modèles est devenu possible, abordable et presque facile… le projet Bioinformatique : opportunités pour l'enseignement fournit les données authentiques ici pour l'histone par exemple afin de la faire imprimer dans un Fablab ou auprès d'un collègue qui a une imprimante 3D.
Fig 9 :Un modèle imprimé en 3D de l'Histone H4 (celui-ci n'a plus qu'un tour d'ADN suite à des manipulations manquant de douceur … )
Ces activités sont encore nouvelles et à inventer, mais elles concilient l'authenticité scientifique d'être basées sur les meilleures données scientifiques disponibles et des activités concrètes en classe. Le numérique n'est pas forcément virtuel : il est plus tangible que les habituels modèles imprimés.
Se procurer de tels objets est peut-être plus réaliste que l'achat des modèles dans les circuits commerciaux habituels vu leur coût très modéré et le fait qu'elles soient aussi accessibles entre collègues sans démarches administratives, budgets, paperasses, etc.
Achiam, M., Simony, L., & Lindow, B. E. K. (2016). Objects prompt authentic scientific activities among learners in a museum programme. International Journal of Science Education, 38(6), 1012‑1035. https://doi.org/10.1080/09500693.2016.1178869
Campbell, N. A., & Reece, J. B. (2015). Biology : A global approach (10. ed., global ed). Pearson.
Childebayeva, A., Goodrich, J. M., Leon-Velarde, F., Rivera-Chira, M., Kiyamu, M., Brutsaert, T. D., Dolinoy, D. C., & Bigham, A. W. (2021). Genome-Wide Epigenetic Signatures of Adaptive Developmental Plasticity in the Andes. Genome Biology and Evolution, 13(2). https://doi.org/10.1093/gbe/evaa239
Danchin, E. (2021). L'hérédité comme on ne vous l'a jamais racontée. Humensciences.
Dossin, F., Pinheiro, I., Żylicz, J.J. et al. SPEN integrates transcriptional and epigenetic control of X-inactivation. Nature 578, 455–460 (2020). https://doi.org/10.1038/s41586-020-1974-9
Dupras, C., Beck, S., Rothstein, M. A., Berner, A., Saulnier, K. M., Pinkesz, M., Prince, A. E. R., Liosi, S., Song, L., & Joly, Y. (2019). Potential (mis)use of epigenetic age estimators by private companies and public agencies : Human rights law should provide ethical guidance. Environmental Epigenetics, 5(3). https://doi.org/10.1093/eep/dvz018
Wang, T., Ma, J., Hogan, A. N., Fong, S., Licon, K., Tsui, B., Kreisberg, J. F., Adams, P. D., Carvunis, A.-R., Bannasch, D. L., Ostrander, E. A., & Ideker, T. (2019). Quantitative translation of dog-to-human aging by conserved remodeling of epigenetic networks (p. 829192). https://doi.org/10.1101/829192
Li, Z., Zhao, S., Nelakanti, R. V., Lin, K., Wu, T. P., Alderman, M. H., Guo, C., Wang, P., Zhang, M., Min, W., Jiang, Z., Wang, Y., Li, H., & Xiao, A. Z. (2020). N6-methyladenine in DNA antagonizes SATB1 in early development. Nature, 583(7817), 625‑630. https://doi.org/10.1038/s41586-020-2500-9
McCartney, D. L., Stevenson, A. J., Hillary, R. F., Walker, R. M., Bermingham, M. L., Morris, S. W., Clarke, T.-K., Campbell, A., Murray, A. D., Whalley, H. C., Porteous, D. J., Visscher, P. M., McIntosh, A. M., Evans, K. L., Deary, I. J., & Marioni, R. E. (2018). Epigenetic signatures of starting and stopping smoking. EBioMedicine, 37, 214‑220. https://doi.org/10.1016/j.ebiom.2018.10.051
Szyf, M. (2014). Lamarck revisited : Epigenetic inheritance of ancestral odor fear conditioning. Nature Neuroscience, 17(1), 2‑4. https://doi.org/10.1038/nn.3603Trotman, J. B., & Calabrese, J. M. (2020). How to silence an X chromosome. Nature, 578(7795), 365‑366. https://doi.org/10.1038/d41586-020-00207-0
van Dongen, J., Gordon, S. D., McRae, A. F., Odintsova, V. V., Mbarek, H., Breeze, C. E., Sugden, K., Lundgren, S., Castillo-Fernandez, J. E., Hannon, E., Moffitt, T. E., Hagenbeek, F. A., van Beijsterveldt, C. E. M., Jan Hottenga, J., Tsai, P.-C., Min, J. L., Hemani, G., Ehli, E. A., Paul, F., … Boomsma, D. I. (2021). Identical twins carry a persistent epigenetic signature of early genome programming. Nature Communications, 12(1), 5618. https://doi.org/10.1038/s41467-021-25583-
Wang, T., Ma, J., Hogan, A. N., Fong, S., Licon, K., Tsui, B., Kreisberg, J. F., Adams, P. D., Carvunis, A.-R., Bannasch, D. L., Ostrander, E. A., & Ideker, T. (2019). Quantitative translation of dog-to-human aging by conserved remodeling of epigenetic networks (p. 829192). https://doi.org/10.1101/829192
L'idée d'une évolution linéaire "du singe à l'homme" perdure malgré d'abondantes recherches récentes et la découverte de métissages nombreux entre Néanderthal et Homo sapiens, ainsi que plusieurs espèces ayant vécu parallèlement à la notre récemment découvertes (floresiensis, denisova, naledi,…). On trouve cette idée de linéarité dans des ouvrages scolaires d'il y a quelques années et elle persiste dans bien des documents scolaires
On trouve d'innombrables images ironisant sur ce thème ( une jolie collection ici )
Même des médias assez sérieux semblent s'y raccrocher : P.ex. la RTS mentionnne ici cette linéarité comme si elle était encore dans la communauté scientifique…) et présente ces résultats comme " remise en cause des théories sur l'Evolution".
On voit bien l'inévitable transformation des savoirs dans la vulgarisation (Sensationnalisme, conclusions présentées comme définitives, absence des méthodes, …) Green & Clémence (2002) et cf. ici.
Pour les enseignants, il est bien difficile de s'y retrouver... De plus on sait combien diverses pressions concourent à ce que les savoirs transposés en classe perdent une partie au moins de ce qui fait leur scientificité : on glisse vers des affirmations définitives, on perd les méthodes et la discussion de la portée et du degré de certitude, on retombe sur des savoirs socialement reconnus (que les parents, les anciens, les médias reconnaissent),… C'est la transposition didactique de Chevallard, Y. (1991) et cf. ici
L'université de Genève propose une conférence avec un des meilleurs spécialistes sur cette question : Lluis Quintana-Murci L'occasion de se mettre à jour ? De savourer une magnifique conférence en présentiel ? D'y envoyer ses élèves ?
Pour se préparer, pour approfondir, ou pour ceux qui ne pourront pas venir propose un article de Lluis Quintana-Murci ici, et un review ici cf détails plus bas
Sur les traces ADN des migrations et des métissages d'Homo sapiens
Mardi 16 novembre 2021, à 18h. Uni Dufour, salle U600. Conférence également en ligne ici.
D'où viennent les humains et qui sont-ils ? C'est à ces questions universelles que Lluis Quintana-Murci tente de répondre en utilisant les analyses les plus modernes de l'ADN.
20 ans après le séquençage du génome humain, les données génomiques des différentes populations à travers le monde permettent de dresser un portrait étonnant de la diversité génétique humaine, à un niveau de résolution sans précédent. Ces études ont permis de mieux comprendre l'histoire des migrations humaines, de la sortie de l'Afrique il y a plus de 60'000 ans au peuplement de la Polynésie, il y a quelques millénaires. Ces études révèlent les constants métissages entre ces populations, mais également avec des humains dits archaïques, tels les hommes de Néandertal. Ces métissages soit entre populations humaines, soit avec des humains archaïques, ont contribué à la survie des homo sapiens lors de leurs rencontres avec de nouvelles conditions climatiques et nutritionnelles ou avec de nouveaux agents pathogènes, notamment des virus. Cependant, l'héritage néandertalien qui persiste en nous toutes et tous peut parfois se révéler délétère, voire même affaiblir notre immunité face au virus de la Covid-19!
Lluis Quintana-Murci est professeur au Collège de France où il occupe la chaire de Génomique humaine et évolution. Il dirige l'unité de Génétique évolutive humaine à l'Institut Pasteur, dont il a été directeur scientifique en 2016-2017. Il est membre de l'Académie des sciences.
A partager autour de vous : Le flyer A5 au format pdf
Soirée organisée en l'honneur des lauréat-es des Prix Latsis universitaires 2020 et 2021 (voir ici)
encourage le lecteur à s'informer dans un ou deux articles d'origine : p. ex
Quach, et al.…, Quintana-Murci (2016) dans Cell ici avec un excellent abstract graphique ou Quintana-Murci (2019) Human Immunology through the Lens of Evolutionary Genetics. Cell, un review très récent.
Chevallard, Y. (1991). La transposition didactique. Du savoir savant au savoir enseigné (2e éd. revue et augmentée, 1985 lre). La Pensée sauvage.
Green Staerklé, E., & Clémence, A. (2002). De l'affiliation des souris de laboratoire au gène de la fidélité dans la vie : Un exemple de transformation du savoir scientifique dans le sens commun. In C. Garnier & W. Doise (Éds.), Représentations sociales. Balisage du domaine d'études. Montréal : Éditions nouvelles, pp. 147—155, 2002. (p. 147‑155).
Quach, H., Rotival, M., Pothlichet, J., Loh, Y.-H. E., Dannemann, M., Zidane, N., Laval, G., Patin, E., Harmant, C., Lopez, M., Deschamps, M., Naffakh, N., Duffy, D., Coen, A., Leroux-Roels, G., Clément, F., Boland, A., Deleuze, J.-F., Kelso, J., … Quintana-Murci, L. (2016). Genetic Adaptation and Neandertal Admixture Shaped the Immune System of Human Populations. Cell, 167(3), 643-656.e17. https://doi.org/10.1016/j.cell.2016.09.024
Lombard, F., & Weiss, L. (2018). Can Didactic Transposition and Popularization Explain Transformations of Genetic Knowledge from Research to Classroom? Science & Education. https://doi.org/10.1007/s11191-018-9977-8
L'enseignement de la biologie ne peut pas passer sous silence l'évolution qui en fonde toutes les explications
On le sait bien; "Rien n'a de sens en biologie si ce n'est à la lumière de l'évolution" Dobzhansky, T. (1973.Trad.) pourtant il n'est guère facile de se positionner comme scientifique pour enseigner le modèle explicatif central de la biologie sans heurter des idéologies, des religions, et parfois sous des pressions sourdes pour ne pas faire de vagues…
Pierre Clément (2014) à montré sur un large échantillon de pays et de religions "qu'il est tout à fait possible d'être à la fois croyant (catholique, protestant, orthodoxe ou musulman) et évolutionniste. C'est cette compatibilité qu'il semble important de promouvoir pour lutter contre les fondamentalismes dogmatiques qui prétendent le contraire. Une meilleure formation épistémologique des enseignants pourrait,[…], contribuer à diminuer le rejet des connaissances scientifiques sur l'évolution biologique. " encourage le lecteur à aller vérifier dans l'article d'origine : ici
Taber argumente "Il ne faut pas croire à l'évolution mais aider les élèves à comprendre (c.-à-d. savoir appliquer) les modèles et théories scientifiques !
Taber (2019) rejoint Clément "Lorsqu'on enseigne la sélection naturelle, on doit être conscient que certains élèves auront des raisons religieuses de rejeter l'évolution." mais explicite bien ce qu'on peut comprendre par l'épistémologie ici en distinguant la croyance des connaissances scientifiques.
La science n'est pas une question de croyance, et le rôle du.de la professeur.e de sciences n'est pas de persuader les élèves qu'un récit scientifique est vrai. Son rôle est d'aider les élèves à comprendre (et donc à pouvoir appliquer) les modèles et théories scientifiques. Cela fait partie de l'enseignement des sciences d'aider les élèves à comprendre pourquoi les scientifiques en sont venus à adopter actuellement une idée particulière, mais ils n'ont pas besoin de les convaincre eux-mêmes. En effet, nous espérons que les scientifiques restent ouvert.e.s d'esprit - ouverts à de nouvelles preuves qui remettent en question les idées actuelles, ou à une nouvelle façon de penser qui donne une meilleure explication données disponibles. Un.e scientifique doit être convaincu que les modèles qu'ils appliquent offrent la meilleure explication actuellement disponible des données existantes, mais pas qu'elles représentent un compte rendu absolu et final de la nature. " Taber (2019)Traduction. p. 160 de MasterClass in science education : Transforming teaching and learning.
Si l'enseignement de la biologie ne peut pas exiger la croyance (qui appartient au religieux, découle des valeurs et des appartenances), on peut demander aux élèves de savoir prédire ou expliquer en utilisant les explications scientifiques de l'évolution. JTS a présenté cette approche ici : S'agit-il de croire en l'évolution ou savoir utiliser des modèles de l'évolution? et un projet du DIP propose des expériences et TP où on peut appliquer.
Une chercheure, Anat Yarden, analysera dans un Webinar gratuit et ouvert de LS2 un cas intéressant de personnes très religieuses qui acceptent, étudient et enseignent l'évolution. Elle a beaucoup publié, notamment :
Siani, M., & Yarden, A. (2021). "I Think that Teachers Do Not Teach Evolution Because It Is Complicated" : Difficulties in Teaching and Learning Evolution in Israel. International Journal of Science and Mathematics Education. https://doi.org/10.1007/s10763-021-10179-w
November 17 (17.30): Anat Yarden(Weizmann Institute of Science, Rehovot, Israel); Should we relate to students' religious faith when teaching evolution?
Devons-nous tenir compte de la foi religieuse des élèves lorsque nous enseignons l'évolution ? Anat Yarden et Reut Stahi, Département de l'enseignement des sciences, Weizmann Institute of Science, Rehovot 76100, Israël anat.yarden@weizmann.ac.il
L'évolution est l'une des questions scientifiques les plus controversées au monde, principalement en raison du conflit présumé avec la religion. Ce conflit survient également dans les cours de biologie à l'école, et des études ont montré que l'acceptation de l'évolution par les élèves diminue à mesure que leur religiosité augmente. Dans notre étude, nous nous sommes concentrés sur un groupe unique de personnes religieuses qui acceptent, étudient et enseignent l'évolution. Nous avons tenté de mieux comprendre la conception de ces personnes envers la relation entre l'évolution et la religion et les facteurs qui influencent leur conception. À cette fin, des professeurs de biologie et des scientifiques du secondaire religieux ont été interrogés et interrogés sur leur conception de l'évolution et de la religion et sur les facteurs qui ont influencé leur conception. Il a été constaté que l'interprétation de la Bible en tant que guide moral, plutôt qu'un livre de science, est une idée principale dans la conception des participants. La plupart des participants ont souligné que leur conception de l'évolution était influencée par l'approche scientifique de leurs parents et de leurs enseignants. Les participants qui ont rejeté l'évolution dans le passé ont souligné que l'exposition aux connaissances scientifiques à elle seule n'était pas suffisante pour diminuer leur rejet, tandis que l'exposition à la compatibilité possible entre la religion et l'évolution a favorisé leur acceptation. Ces résultats peuvent aider les enseignants à promouvoir les étudiants affiliés à une religion vers un meilleur apprentissage de l'évolution et vers un apprentissage significatif de la science en général. Anat Yarden Traduction.
Dobzhansky, T. (1973). Nothing in biology makes sense except in the light of evolution. American Biology Teacher, 35(3), 125‑129.
Quessada, M. P., Munoz, F., & Clément, P. (2013). Les conceptions sur l'évolution biologique d'enseignants du primaire et du secondaire dans 28 pays varient selon leur pays et selon leur niveau d'étude. Actualité de la Recherche en Éducation et Formation, 19. https://doi.org/hal-01026095
Taber, K. (2019). MasterClass in science education : Transforming teaching and learning. ch 10
Siani, M., & Yarden, A. (2021). "I Think that Teachers Do Not Teach Evolution Because It Is Complicated" : Difficulties in Teaching and Learning Evolution in Israel. International Journal of Science and Mathematics Education. https://doi.org/10.1007/s10763-021-10179-w
Lombard, F., Schneider, D. K., & Weiss, L. (2020). Jumping to science rather than popularizing : A reverse approach to update in-service teacher scientific knowledge. Progress in Science Education (PriSE), 3(2), 54‑60. https://doi.org/10.25321/prise.2020.1005
L'idée d'une évolution linéaire "du singe à l'homme" perdure malgré d'abondantes recherches récentes et la découverte de métissages nombreux entre Néanderthal et Homo sapiens, ainsi que plusieurs espèces ayant vécu parallèlement à la notre récemment découvertes (floresiensis, denisova, naledi,…). 
On trouve d'innombrables images ironisant sur ce thème ( une jolie collection 
