"Stories" et BD-sur les protéines, illustrations schématiques SwissBioPics



Protein Spotlight (ISSN 1424-4721) est une revue mensuelle rédigée par l'équipe Swiss-Prot du SIB Swiss Institute of Bioinformatics.Les articles Spotlight  décrivent une protéine spécifique ou une famille de protéines sur un ton informel.

Elles sont passionnantes et peuvent donner de la vie à un cours où ces protéines apparaissent

Publications Spotlight récentes

• Octobre the many lives of colour
• Aout the colour red
• Juliet unnatural stuff
• Juin two birds, one stone
• Avril luck of the draw

Elles sont en anglais mais les traducteurs automatiques font un travail acceptable pour les textes scientifiques

De plus ils publient des petites BD sur des protéines spécifiques

Elles sont marrantes et peuvent illustrer et rendre plus vivantes un cours où ces protéines apparaissent

https://www.proteinspotlight.org/comics/

En français?

Cliquer sur une vignette et un lien apparaîtra pour la version française.

What's a protein ?	Silent pain	The greenest of us all	Branching out
A gait on the wildside	A taste of light	Tainted	A way in
On light, buds and bursts	Beneath us	A wasp's sting	Small sacrifice
The makings of transparency	Twist and shift	No LFS, no cry	Liquid states
The Plant Kingdom's sloth	Talking heads	The life of a whiff	The tenuous nature of sex

D'autres histoires de molecules

• PDB: Molecule of the month
• Protein Spotlight in Japanese
• InterPro: Protein of the Month
• Julian Voss-Andreae sculpts proteins. A brief documentary.
• Mara Haseltine also sculpts proteins.

Copyright © 2004-2022 SIB Swiss Institute of Bioinformatics. Protein Spotlight (ISSN 1424-4721) is published by the Swiss-Prot group at the SIB Swiss Institute of Bioinformatics. Authorization to photocopy or reproduce this article for internal or personal use is granted by the SIB provided its content is not modified. Please enquire at Protein Spotlight Enquiry for redistribution or commercial usage. | Designed by Cybermedia Concepts.

SwissBiopics : des images de cellules et d'organelles

https://www.swissbiopics.org/

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC9216577/

Une bactérie qui n'est pas un microbe !?

Une définition ...définitive ou un modèle à transposer ?

Une bactérie qui fait plus d'un cm - pas franchement microscopique donc ! - qui a des dizaines de milliers de génomes enveloppés avec des ribosomes dans une petite membrane qui s'appelle en anglais pepin…

De quoi contrarier un enseignement déjà bien difficile… Et compliquer la transposition en classe où l'on aime bien des affirmations claires et définitives, faciles à tester et à inclure dans des exercices ou activités, et socialement reconnues (les parents et les collègues reconnaissent ces objets d'enseignement classiques), comme Chevallard (1991) l'a montré.
Mais cela pourrait plaire à ceux qui cherchent à mettre en évidence les limites des définitions, que ce soient des élèves au tempérament frondeur, ou des enseignants que l'exception fascine.

Très pertinent à l'enseignement d'une science qui avance, qui argumente, qui discute les limites de ses modèles sans les rejeter au premier contre-exemple.

C'est aussi un joli exemple qui rassurera les défenseurs de la biologie naturaliste : on publie encore sur la base de la découverte d'une nouvelle espèce... mais le coeur de l'article est la discussion des mécanismes sous-jacents, pas une simple description ajouteront d'autres :-)).  Joli débat en salle des maîtres de bio ? 

Cette publication très synthétique pourra donner aux lecteurs der JTS de bonnes  bases pour discuter comment des phénomènes tels que la diffusion limitent la taille des cellules (bactériennes ici mais en général aussi) et par quelles structures ou mécanismes ces organismes les contournent.

Une synthèse qui pose bien les problèmes de taille des cellules et les mécanismes qui permettent de les résoudre.

Dans Science du 23 Juin 2022 (Levin,2022) ici, elle-même chercheure dans le domaine, nous offre une synthèse sur les enjeux et les mécanisme que la taille des très grandes bactéries posent.  Partant d'une publication récente, elle écrit que " Volland et al. (2022) publient l'identification d'une bactérie qui est ​​visible à l'œil nu.

Entre ∼0,4 et 3 µm3 de volume, la bactérie typique n'est visible qu'avec un microscope puissant. Selon la définition de la plupart des manuels, « un microbe est un organisme microscopique » . Les bactéries seraient donc par définition microbiennes, sauf quand elle ne le sont pas. En effet,Thiomargarita magnifica, d'une longueur de près de 1 cm, vit accrochée aux feuilles enfouies dans les eaux sulfureuses des forêts de mangroves de l'archipel de la Guadeloupe. "

Traduction de Levin (2022) encourage le lecteur à aller vérifier dans l’article d’origine :  ici

Fig 1: Thiomargarita magnifica La grande vacuole de Thiomargarita magnifica est probablement remplie de nitrate et la fine couche de cytoplasme contient des granules de soufre, qui sont impliqués dans le métabolisme. Les synthases d'adénosine triphosphate (ATP) se localisent dans le réseau membranaire intracytoplasmique, augmentant fonctionnellement la surface disponible pour générer de l'ATP. Les «pépins» sont également intégrées dans le cytoplasme. Ces vésicules liées à la membrane sont le site de synthèse de l'ARN et des protéines et sont également observées dans les cellules filles qui bourgeonnent à partir de l'extrémité du filament.  [img]. Source : KELLIE HOLOSKI/SCIENCE Volland et al (2022).

Toujours selon (Levin,2022), ici, "cette découverte s'ajoute au groupe des grandes bactéries soufrées (LSB) et aide à comprendre les facteurs qui limitent la taille des cellules. Lorsque les cellules sont petites, le volume cellulaire est suffisant pour contenir le matériel génétique et la diffusion permet d'effectuer la biosynthèse de base pour la croissance et la prolifération. Pour les grandes cellules, la diffusion des molécules est probablement un défi majeur (Koch, 1996) (ici). Les petites molécules prennent une heure pour se déplacer de 1 mm par diffusion, ce qui rend l'acquisition des nutriments, la diffusion des signaux et l'élimination des déchets extrêmement difficiles à de grands volumes cytoplasmiques (Schulz,& Jorgensen, 2001) (ici). Le problème de taille n'est pas sans solution. Les cellules eucaryotes varient largement en taille, avec des volumes compris entre ∼1 et 1000 µm³. Pour les grandes cellules eucaryotes, le problème de la diffusion est résolu de multiples façons : des organelles spécialisées compartimentent les fonctions essentielles, notamment la transcription, la synthèse de l'adénosine triphosphate (ATP) et la sécrétion ; et les systèmes de transport déplacent efficacement les nutriments, les éléments constitutifs cellulaires et les déchets vers le bon endroit. Les bactéries ont également résolu le problème de la taille (Levin, & Angert, 2015) (ici).
Vivant dans un environnement riche en soufre,T. magnifica oxyde le sulfure d'hydrogène et réduit le nitrate ; le nitrate est susceptible d'être stocké dans une grande vacuole qui représente environ 75 % du volume cellulaire total. À cet égard, T. magnifica n'est pas sans rappeler d'autres LSB plus petits, en particulier Thiomargarita namibiensis (Schulz,et al. 1999) (ici). En tant que précédent détenteur du record pour les grandes bactéries (diamètre moyen ∼750 µm), 98 % du volume d'une cellule de T. namibiensis est occupé par une grande vacuole contenant du nitrate."

Traduction de Levin (2022) encourage le lecteur à aller vérifier dans l’article d’origine :  ici

"Comment T. magnifica et d'autres bactéries géantes résolvent-elles le problème de diffusion ? La présence de la vacuole de nitrate dans les LSB est une partie de la réponse. Pressée contre l'enveloppe cellulaire par la vacuole, la couche cytoplasmique de T. magnifica n'a qu'environ 2 à 3 µm d'épaisseur, facilitant la diffusion et le transport des nutriments et d'autres molécules dans la cellule et l'exportation des déchets. En plus des granules de soufre nécessaires à la respiration, le cytoplasme contient un réseau complexe de membranes. La F1F0 ATP synthase, qui est responsable de la production d'ATP à partir d'un gradient de protons, se localise sur ce réseau, suggérant un autre mécanisme par lequel T. magnifica surmonte les défis associés à un rapport surface/volume inférieur. La polyploïdie est également importante pour surmonter les limites de diffusion (Levin, & Angert, 2015) (ici). Les génomes distribués permettent une transcription et une traduction localisées, éliminant ainsi le besoin de transporter des protéines sur de grandes distances pour répondre aux besoins biosynthétiques de base. Les grandes cellules métaboliquement actives sont généralement polyploïdes. Les glandes salivaires de Drosophila melanogaster contiennent des centaines de copies chromosomiques, tout comme certaines cellules végétales spécialisées. […]. On estime que T. magnifica contient environ 40 000 copies de son génome. Cependant, T. magnifica pousse la polyploïdie un peu plus loin que les autres LSB, emballant soigneusement son génome, ou peut-être ses génomes, dans des vésicules liées à la membrane réparties dans tout le cytoplasme. Ces compartiments (appelés pepins) contiennent non seulement de l'ADN mais aussi des ribosomes (voir la figure1). Avec des données indiquant qu'elles sont un site principal de synthèse des protéines, leur structure suggère que les pépines fonctionnent presque comme des organismes autonomes au sein de la plus grande cellule, effectuant une transcription et une traduction simultanées, comme cela est courant chez les bactéries. Réaffirmant l'importance des pépins dans le cycle de vie de T. magnifica, Volland et al. (2022) les ont également observés dans les cellules filles qui bourgeonnent à partir des extrémités de longs filaments, dans ce que les auteurs pensent être une forme de reproduction. Un métabolisme lent semble être une adaptation supplémentaire à la grande taille de T. magnifica. Les auteurs prédisent que T. magnifica nécessitera jusqu'à 2 semaines pour produire des cellules filles. L'étiquetage indique la présence de "points chauds" pour la synthèse des protéines à proximité des sites de constriction au niveau des pôles cellulaires, ce qui suggère un mécanisme pour diriger l'activité vers les sites de croissance et de différenciation." "

Traduction de Levin (2022) encourage le lecteur à aller vérifier dans l’article d’origine :  ici

"Alors que des biofilms (communautés bactériennes) se forment sur toute surface suffisamment grande pour supporter un microbe, la surface de T. magnifica est remarquablement vierge, malgré leur taille énorme. Alors que plus de 625 000 Escherichia coli pourraient tenir à la surface d'une seule cellule de T. magnifica, la microscopie électronique à balayage indique que leur surface est dépourvue de bactéries épibiotiques.
Les grappes de gènes biosynthétiques, dont beaucoup codent pour des synthases de peptides non ribosomiques et des synthases de polycétides, représentent environ 25 % du grand génome de 12 Mb de T. magnifica. Cette distribution rappelle les grappes de gènes biosynthétiques dans le génome des actinomycètes, qui sont une source majeure d'antibiotiques et de précurseurs d'antibiotiques. Ces grappes de gènes biosynthétiques - et en particulier leurs produits - fournissent une explication probable du manque d'organismes associés à la surface.
Comment une si grande bactérie régule la biosynthèse dans des régions subcellulaires spécifiques pour coordonner la croissance et le développement est un mystère. Les mécanismes qui contrôlent l'importation de métabolites et l'exportation de déchets, ainsi que les réponses au stress environnemental, restent opaques. Pour éclairer ces aspects et d'autres de la biologie de T. magnifica, il faudra développer des méthodes pour le cultiver en culture, ce qui n'a été réalisé que pour une petite fraction des espèces bactériennes en raison d'exigences de croissance fastidieuses et souvent insaisissables. Pourquoi ces organismes doivent être si gros est un autre problème tout aussi intrigant, bien que difficile. La question de savoir si T. magnifica représente la limite supérieure de la taille des cellules bactériennes est de nature plus philosophique. Cela semble peu probable et, comme l'a montré l'étude de Volland et al. (2022) illustre, les bactéries sont adaptables à l'infini et toujours surprenantes - et ne doivent jamais être sous-estimées." "

Traduction de Levin (2022) encourage le lecteur à aller vérifier dans l’article d’origine :  ici

Références:

• Chevallard, Y. (1991). La transposition didactique. Du savoir savant au savoir enseigné (2e éd. revue et augmentée, 1985 lre). La Pensée sauvage.
• Koch, A. L. (1996). What size should a bacterium be? A question of scale. Annual Review of Microbiology, 50, 317‑348. https://doi.org/10.1146/annurev.micro.50.1.317
  
• Levin, P. A. (2022). A bacterium that is not a microbe. Science, 376(6600), 1379‑1380. https://doi.org/10.1126/science.adc9387
• Levin, P. A., & Angert, E. R. (2015). Small but Mighty : Cell Size and Bacteria. Cold Spring Harbor Perspectives in Biology, 7(7), a019216. https://doi.org/10.1101/cshperspect.a019216
  
• Schulz, H. N., Brinkhoff, T., Ferdelman, T. G., Mariné, M. H., Teske, A., & Jørgensen, B. B. (1999). Dense Populations of a Giant Sulfur Bacterium in Namibian Shelf Sediments. Science, 284(5413), 493‑495. https://doi.org/10.1126/science.284.5413.493
  
• Schulz, H. N., & Jorgensen, B. B. (2001). Big bacteria. Annual Review of Microbiology, 55, 105‑137. https://doi.org/10.1146/annurev.micro.55.1.105
  
  

Voeux 23 - Les plus belles images de science 2022 - selon Nature

La revue Nature propose une collection des plus belles photos de science de 2022 (Stoye & Gaind, 2022).. 
En voici un échantillon réduit, comme un apéritif pour vous donner envie...

Pour les admirer au complet : The best science images of 2022

Les voeux de Jump-to-Science à ses lecteurs pour 2023  :

Que les recherches que JTS vous encourage à aller voir nourrissent votre curiosité, et stimulent votre esprit critique pour dépasser le sensationnalisme (p. ex. "sur la base de quoi ils disent cela … Allons voir les méthodes qui permettront d'en comprendre la portée ") aller vérifier dans l'article d'origine.

Que la section discussion par les auteurs vous aide à nourrir la discussion avec les élèves; cette exigence de tenter la réfutation (Popper, 1973) des affirmations avant de les accepter : au coeur de la pensée critique en science… 
Est-ce qu'on le fait assez en  classe ? (P. ex. "Dans quelle mesure peut-on écarter les autres explications ? (rule out alternative explantions) ") , voyons sur quoi reposent les autres explications que celle qui me plait !)

• Voir par exemple l'activité discutant les causes possibles de la similitude entre une séquence HIV et le SARS-CoV2 développée par Marie-Claude Blatter du SIB ici p. 77
  

Bien sûr que les chercheure-s  sont plus enclin-e-s a trouver leurs propres arguments plus convaincants que ceux des autres… mais la section discussion d'un article doit au moins évoquer les autres explications et montrer en quoi elles sont moins solides, sinon ça ne sera pas publié dans les grandes revues.

Avec un peu d'ironie, Popper répondait à Lorenz lors du symposium Popper à Vienne. (1963) à propos de l'attachement du chercheur à ses hypothèses

Bien sûr, nous n'aimons pas faire ça, éliminer nos hypothèses! Mais nous préférons encore les éliminer nous-mêmes que les laisser éliminer par d'autres.
(Popper, et al. 1990)

Distinguons la science comme outil de pensée à enseigner et la pratique humaine des scientifiques

Et ce n'est pas parce que des chercheur-e-s sont biaisés, emportés par leur enthousiasme, ou carrément tordus, que nous devrions développer chez nos élèves une pensée scientifique biaisée...
L'école cherche à enseigner le français correct, même si Frédéric Dard a beaucoup publié avec un langage très incorrect. On enseigne l'exactitude en math même si des personnes remarquables commettent des erreurs mathématiques (Edison, par exemple) !
Ce qu'on vise en cours de science n'est pas d'imiter la pratique imparfaite d'êtres imparfaits, mais d'équiper les élèves d'outils intellectuels (compétences) qui aideront nos élèves dans un monde où les fake news ne sont pas près de disparaitre…

Voir aussi

• JWST's best images: spectacular stars and spiralling galaxies

  Nature's pick of the sharpest science shots this month is dedicated to the James Webb Space Telescope, which began peering into the Universe earlier this year.

Sources

• Stoye, E., & Gaind, N. (2022). The best science images of 2022. Consulté 10 janvier 2023, à l'adresse https://www.nature.com/immersive/d41586-022-04372-2/index.html
• Popper, K. R. (1973). La Logique de la découverte scientifique (trad. Par Nicole Thyssen-Rutten et Philippe Devaux). Paris, Payot.
  
• Popper, K. R., Lorenz, K., Sexl, R. U., Kreuzer, F., & Etoré, J. (1990). L'avenir est ouvert : Entretien d'Altenberg : textes du symposium Popper à Vienne. 63.

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