L'idée qu'un gène soit bon ou mauvais est ... inadaptée ?

Alors que les progrès de la génomique révèlent de plus en plus de gènes associés à une maladie, chaque publication de "la découverte du gène de ..." engendre ou renforce l'idée qu'il y a des bons et des mauvais gènes.

La maladie qui sauve la vie ?

Chacun connait l'exemple de l'anémie falciforme (Drépanocytose pour les érudits) qui provient d'une mutation du gène pour l'hémoglobine bêta (HBB) sur le chromosome 11. Pour les homozygotes - en cas d'oxygène sanguin réduit - l'hémoglobine peut polymériser, former de longues aiguille et déformer les globule rouges, qui obstruent alors les vaisseaux, causent des douleurs et des dégâts aux organes. [image animée ]
Mais elle protège de la malaria les porteurs sains (les hétérozygotes) et les malades.
Figure 1 : les globules SS sont plus rigides et obstruent plus facilement les capillaires. source Diseases and Conditions Index (DCI)

• Un excellent résumé de la maladie dans Genes and Diseases
• Le gène HBB dans son contexte chromosomique sur mapviewer
  
• La protéine HBB_HUMAN sur Uniprot : P68871
• La structure 3-d de la protéine @ pdb :1ABY
• La maladie @ OMIM SICKLE CELL ANEMIA
• Un TP :l'anémie falciforme par Hélène Touzet CNRS qui explore cette thématique
  

On voit que la question de savoir si l'allèle S (Sickle) est bon ou mauvais dépend du milieu : au Congo où la malaria sévit c'est au total un très fort avantage, en Scandinavie c'est seulement un allèle très défavorable. Et effectivement on trouve l'allèle S très abondamment chez les habitants des régions tropicales qui ont été infestées de la malaria depuis longtemps et presque jamais ailleurs.

Figure 2 : La répartition de l'anémie falciforme ressemble bien à celle du paludisme. Source Touzet Hélène.
 Bien que la maladie soit qualifiée d'"autosomiale récessive", je militerais pour parler dans le contexte éducatif de codominance avec un 3ème phénotype : résistant-à-la-malaria-mais-pas-anémique. Pour éviter d'implanter ou de renforcer une conception qui fera obstacle lors de l'étude de l'évolution.

La surdité qui aide à cicatriser ?

Un enfant sur 1000 est atteint de surdité congénitale. Selon une news de Nature (Abbott, Alison. 2006) intranet.pdf, l'équipe de David Kelsell a montré que le gène responsable de certaines des surdités congénitales (implicant CX26) a aussi un effet très favorable : cet allèle permet une cicatrisation nettement meilleure même chez les hétérozygotes. La peau est aussi plus épaisse. Mais dans l'oreille interne des différentes structures défectueuses rendent sourd. La protéine est une connexine qui relie les cellules par les gap junction.
Fig 3 : Un des gènes de la surdité pourrait favoriser la cicatrisation et combattre les infections. Source Nature [img]© Punchstock

• La protéine chez Uniprot : Cx26
• La structure 3-d de la protéine @ pdb : 2ZW3
• La maladie @OMIM surdité congénitale : 220290

Là aussi parler de "maladie autosomique récessive" induit l'idée que cet allèle est simplement mauvais. Alors que si on envisage un 3ème phénotype "supercicatrisant", l'allèle perd son caractère purement négatif.
Cela peut entraver la compréhension de la sélection naturelle : que l'évolution agit en sélectionnant parmi les variantes existantes celles devenues favorables dans un environnement qui change.

Le prion de la vache folle servirait à affiner l'odorat !

Dans une news de Science Zelkowitz, Rachel. (2008) ici rapporte que des chercheurs ont trouvé un rôle dans l'olfaction pour la tristement célèbre protéine (PrPc) la forme normale du prion qui donne la maladie de la vache folle lorsqu'elle se déforme et polymérise de manière contagieuse. Ils ont observé qu'elle est exprimée fortement dans le système olfactif des souris. Pour en comprendre le rôle, ils ont produit des souris privées de ce gène-là.
Figure 4 : Le Prion normal PrPc est fortement exprimé dans les tissus olfactifs : Credit: Claire Le Pichon and Matt Valley source.

Elles trouvaient des fragments de biscuits au beurre de cacahouète cachés dans leur litière 3 fois plus lentement que des souris normales. L'odorat semblait perdre de son acuité sans être supprimé. C'est la première piste sur le rôle de cette protéine dont on ne connaissant d'effet que dans la maladie. Utile ou malfaisant ? difficile de trancher

La trisomie 21 protège du cancer ?

Selon une news de ScienceNOW (Miller,Greg. 2009 archive : ici) on savait depuis pas mal de temps que les personnes atteintes du syndrome de Down (=trisomie du 21) ont beaucoup moins de cancer. Evidemment on cherche à trouver si on peut bénéficier de cet effet protection sans les autres effets de la trisomie. Sandra Ryeom et son équipe ont identifié la protéine DSCR1 qui ralentit l'angiogénèse (la croissance des vaisseaux sanguins). Sans vaisseaux sanguins pour se développer la tumeur ne peut guère croître. Les auteurs pensent qu'on pourrait un jour produire à partir de cela un anticancéreux préventif : une peu comme les vitamines contre la grippe.
Figure 5 : Les personnes atteintes du syndrome de Down sont bien moins atteintes par le cancer.

• Le gène dans son contexte Chromosomique sur mapviewer
  
• La protéine chez Uniprot : DSCR1= RCAN1
  
• La maladie @OMIM surdité congénitale : 602917

Là encore DSCR ... un gène qui n'a pas que des inconvénients...

La mutation africaine qui protège de la malaria rend vulnérable au VIH/ SIDA ?

Encore dans une news de Nature, Ledford,Heidi. (2008). parle d'une mutation fréquente en Afrique qui protège de la malaria mais rend plus vulnérable au VIH. La mutation engendre la perte de la protéine DARC (Duffy antigen/chemokine receptor), un récepteur qu'on trouve a la surface des globules rouges. On sait qu'elle est utilisée par les parasites Plasmodium vivax et Plasmodium knowlesi pour pénétrer dans les globules rouges. la plupart des Africains portent une mutation près du gène pour DARC qui en prévient l'expression. Mais pour les chercheurs He, W. et al. (2008). ceux qui ont cet allèle survivent en moyenne 2 ans de moins au SIDA, ont 40% de chances d'être infectés par le SIDA et cette mutation pourait être la cause de 10% des infections au SIDA en Afrique.
Figure 6 : une mutation qui protège de la malaria rend plus vulnérable au VIH.

• Le gène dans son contexte chromosomique @Mapviewer
  
• La protéine chez Uniprot : DARC

L'intolérance au lactose de Darwin !

Dans la publication Prolune de Swissport / ISB à l'Unige Altairac, Séverine. (2009) montre que probablement Darwin aurait été intolérant au lait !

• La protéine @ Uniprot : Lactase, Homo sapiens (humain): P09848

A son retour du tour du monde "La consommation à nouveau régulière de produits laitiers expliquerait les troubles qui le dévastaient. Des crises de vomissements, des flatulences, des maux de têtes, des palpitations cardiaques, des douleurs articulaires et des tremblements le faisaient souffrir mais également une fatigue chronique et une dépression."
Fig 7 : Portrait de Charles Darwin par George Richmond à la fin des années 1830. (source ; Prolune)
"Les adultes continuant à produire la lactase – résultat de changements génétiques observés en Europe du Nord – digèrent certes bien le lactose, mais sont aussi plus sensibles à une intolérance passagère en cas de stress ou lors d’une infection intestinale.Etait-ce le cas de Darwin ? Portait-il ces variations génétiques ? Seul un test ADN pourrait nous le révéler, encore faudrait-il parvenir à mettre la main sur un de ses cheveux ou un fragment de sa peau…"

La question de l'évolution de la tolérance au Lactose a été traitées dans une Bio-Tremplins de mai 2008.
Campbell, A., et al (2005) dans Darwin's illness revealed proposent même qu'il a en fait passé a coté d'une belle opportunité d'illustrer l'évolution : Cet allèle semble bien donner un avantage sélectif auprès de peuples d'éleveurs, tout en étant défavorable en cas de stress.

La mucoviscidose est si fréquente qu'elle doit bien avoir un avantage, non ?

Le gène de la mucoviscidose : CFTR (cystic fibrosis transmembrane conductance regulator) a été identifié sur le chromosome 7 en 1989 – il y a juste 20 ans – (bilan de ces 20 ans: Couzin-Frankel, J. (2009))on a alors pensé que cela permettrait une meilleure compréhension et que la thérapie génique serait bientôt une solution pour ces gens. Ce n'est toujours pas le cas, mais avec d'autres progrès leur espérance de vie a gagné 10 ans pour atteindre 37 ans.

Fig 8 : Il y a 20 ans cet enfant de 4 ans posait dans le numéro de Science où la séquence du gène CFTR était publiée. [img] CREDIT: STEVE BARRETT

• Le gène CFTR dans son contexte Chromosomique @GDV
  
• La protéine CFTR@ Uniprot: 13569
• la protéine CFTR en 3-d @PDB: 1XMI
• la maladie Cystic fibrosis@ Genes and Diseases
  
• La maladie (Cystic Fibrosis en anglais)@ OMIM
• Un historique pour cette maladie est accessible ici : 

La fréquence élevée de la mucoviscidose dans la population reste un mystère. De nombreuses hypothèses ont été avancées : par exemple un lien avec la persistance de la lactase (Modiano, 2006)Intranet.pdf, ou plus récemment avec les maladies diarhéiques.
Fig 9 : Pour certains la mucovscidose est en quelque sorte l'inverse de la diarrhée.© SPL

Son effet épaississant – qui semble opposé aux diarrhées – a été avancé (news rapportée par Powell, Kendall. 2003) récemment comme un facteur de protection contre le Typhus. En effet la bactérie du Typhus utilise la protéine CFTR pour entrer dans les cellules de souris et celles qui n'ont pas de CFTR n'attrapent pas le choléra. Comme l'équipe de Jorde le suggère, le typhus a causé pas mal de morts et si les hétérozygotes sont protégés cela a du être un avantage sélectif énorme.
Même si l'argument de l'opposition diarrhée- mucoviscidose parait léger, la science regorge de cas où une piste qui paraissait simpliste s'est avérée féconde.... Mais on en trouve encore plus qui se sont révélées effectivement simplistes. Attendons donc pour voir si l'allèle n'est que négatif...

L'hyperactivité : favorable dans l'environnement du paléolithique ?

Plus insolite encore, l'hypothèse de certains (Bereiter, C. 2006), selon laquelle ce qu'on appelle hyperactivité aurait pu être très avantageux dans un groupe de chasseurs-cueilleurs : alors que certains sont très concentrés à la tâche, que d'autres soient perpétuellement en éveil, sensibles a tout stimulus de danger ou d'opportunité imprévue pourrait constituer un réel avantage pour le groupe.
Dans un tout autre contexte l'environnement scolaire, ce sont des caractéristiques peu adaptées...

Un gène une fonction ....une bonne idée qui gêne la compréhension ?

L'idée qu'à un gène corresponde une fonction remonte à Beadle & Tatum et reste un de concepts centraux de la biologie actuelle. Elle est un des piliers de ce qu'on appelle souvent le "dogme fondamental de la biologie"
En 1941 George Beadle et Edward Tatum publient une expérience démontrant le lien fondamental entre un gène et une enzyme. Jusqu'alors le gène était perçu comme une entité abstraite, on ne cherchait pas à en trouver le support matériel. Ignorée par une grande partie de la génétique de l'époque, prestigieuse et formelle, cette expérience stimule la recherche des bases biochimiques de l'hérédité.
Bien que très féconde dans un premier temps pour comprendre la génétique et le fonctionnement cellulaire, elle peut devenir un obstacle pour comprendre l'évolution.

Une idée dépassée depuis 150 ans qui a pourtant la vie dure ...

L'idée qu'un gène fait correctement ou non sa fonction et celle qu'un défaut de cette fonction ne peut être qu'une maladie, mène facilement à l'idée qu'un gène soit intrinsèquement bon ou mauvais... Nous avons vu ici que c'est souvent plus complexe que cela.

Cette vision binaire "bon-mauvais" est d'une certaine manière un retour de 150 ans en arrière, c'est oublier que la valeur d'un phénotype n'a de sens que par rapport à un environnement donné. C'est oublier Darwin et des milliers de recherches qui ont montré que c'est l'environnement qui détermine si une caractéristique génétique est adaptée ou non. Dans le contexte médical, forcément centré sur la maladie on voit évidemment cet allèle comme défavorable, mais bien souvent c'est aussi un avantage adaptatif. Ce qui ne veut pas dire qu'il ne faudrait pas soigner ceux qui sont défavorables dans notre environnement actuel !

Il n'y a probablement pas de bon ou mauvais gène, juste des gènes plus ou moins adaptés à un environnement ou à un autre.C'est selon le milieu.

Peut-être que comme pour les gens, il faut accepter la différence comme une richesse, affronter le fait que rien n'est simplement noir ou blanc ?

Liens et sources :

• Abbott, Alison. (2006). Deafness gene has health benefit | Nature News8 May 2006 | doi:10.1038/news060508-1 | Intranet.pdf
• Altairac, Séverine. (2009). De l'origine des flatulences Dossier n°26, mai 2009 Prolune. Swiss-Prot de l'Institut Suisse de Bioinformatique
• Bereiter, C. (2006). Education and Mind in the Knowledge Age (Second ed.): Lawrence Erlbaum Associates. p. 49-50
• Campbell, A., & Matthews, S. (2005). Darwin's illness revealed (Vol. 81, pp. 248-251): The Fellowship of Postgraduate Medicine.
  
• Couzin-Frankel, J. (2009). The Promise of a Cure: 20 Years and Counting. Science, 324(5934), 1504-1507. | Intranet.pdf
• He, W. et al. Cell Host Microbe 4, 52-62 (2008). | PubMed |
• Kelsell D. P., et al. Nature, 387. 80 - 83 (1997). | Article | PubMed |
• Powell, Kendall.. (2009) Chemical stops deadly diarrhoea Molecular stopper could fight cholera and mimic cystic fibrosis.| Nature News 13 January 2003 | doi:10.1038/news030106-16
  
• Ledford,Heidi. (2008). African mutation may increase HIV infection|Published online 16 July 2008 | Nature News| doi:10.1038/news.2008.948 imgUne mutation africaine qui protège de la malaria mais rend plus vulnérable au VIH
• Modiano, G., Ciminelli, B. M., & Pignatti, P. F. (2006). Cystic Fibrosis: Cystic fibrosis and lactase persistence: a possible correlation. European Journal of Human Genetics, 15(3), 255-259. | doi:10.1038/sj.ejhg.5201749 | Intranet.pdf
  
• Miller,Greg.(2009). New Clue to Cancer Protection in Down Syndrome ScienceNOW Daily News, 20 May 2009 : la protéine DSCR1 et l'angiogénèse...
• Pearson, Helen. (2009). Human genetics: One gene, twenty years | News Feature8 July 2009 | Nature 460, 164-169 (2009) | doi:10.1038/460164a | Intranet.pdf
• Powell, Kendall.. (2009) Chemical stops deadly diarrhoea Molecular stopper could fight cholera and mimic cystic fibrosis.| Nature News 13 January 2003 | doi:10.1038/news030106-16
  
• Convergence et evolution de la lactase
• Zelkowitz, Rachel. (2008). A Whiff of Mad Cow ScienceNOW Daily News 23 December 2008

Mise à jour le 8 avril 20  : corrigé des liens qui ont changé

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) .

intranet.jpg
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.

---

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.

---

Et en français ?

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

---

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.

---

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.
  

---

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

---

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
• Check, E. (2005). Synthetic biology: Designs on life. Nature, 438(7067), 417-418.
• Endy, D. (2005). Foundations for engineering biology. Nature, 438(7067), 449-453.
  • Drew Endy, Isadora Deese & The MIT Synthetic Biology Working Group. (2009). Adventures in Synthetic Biology Nature 438, 449 - 453 (24 November 2005) doi:10.1038/nature04342
• 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
• Lartigue, C., Vashee, S., Algire, M. A., Chuang, R.-Y., Benders, G. A., Ma, L., et al. (2009). Creating Bacterial Strains from Genomes That Have Been Cloned and Engineered in Yeast. Science, 1173759.
• Levskaya, A., Chevalier, A. A., Tabor, J. J., Simpson, Z. B., Lavery, L. A., Levy, M., et al. (2005). Synthetic biology: Engineering Escherichia coli to see light. Nature, 438(7067), 441-442.
• Nature special issue celebrates the emerging field of synthetic biology.Volume 438 Number 7067 pp395-530 (24 November 2005)
• 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.

---

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.

Oubliez ce que vous savez, la mémoire a changé !

...Ou plutôt n'oubliez pas, mais préparez-vous à sensiblement enrichir et modifier ce que vous savez !

On sait maintenant -par exemple- que l'évocation d'un souvenir, ce n'est pas simplement rappeler une information inscrite quelque part dans notre cerveau : c'est la reconstruire - et même probablement la modifier de ce fait. Il en résulte qu'une interrogation de la mémoire maladroite ou malintentionnée peut sérieusement l'altérer : on parle d'implanter des faux souvenirs. (Il semble que l'exemple d'Outreau soit une illustration dramatique de ce phénomène). Par exemple demander "De quelle couleur était la voiture qui a débouché à vive allure et écrasé le piéton ?" C'est subtilement implanter l'idée que la voiture allait trop vite. Le témoin risque désormais de se souvenir en toute bonne foi de cette vitesse excessive.

Les faux souvenirs : une spécialiste à Genève mardi 1er septembre

La plus connue des spécialistes de ce domaine des faux souvenirs est probablement Elizabeth Loftus, qui donne une conférence à UniDufour mardi prochain 1er septembre. Cf plus bas

---

Le point sur la mémoire ?

Pour faire le point sur la mémoire de manière générale, un excellent numéro spécial de LA RECHERCHE présente un dossier intitulé "MEMOIRE : nouveaux regards sur notre cerveau". Quelques extraits pour vous faire envie ...

Anticiper c'est "fabriquer" un souvenir possible avec l'expérience passée ?

"Les récents travaux des neurosciences l’ont révélé, c’est en nous aidant à reconstruire le passé et à nous projeter dans le futur que notre mémoire et ses différents systèmes forgent notre identité." Ainsi les mêmes mécanismes sont mis en oeuvre quand on évoque et quand on cherche à anticiper : on fabrique des "souvenirs" anticipés quand on se projette dans le futur. " Ainsi, projection de soi, état de repos et prédiction utilisent la même machinerie cérébrale." Pour Moshe Bar, la simulation, la planification et la combinaison du passé et du futur, qui occupent constamment notre cerveau fabriquent de nouveaux: éléments à mémoriser, des faux souvenirs en quelque sorte puisqu'ils ne correspondent à aucun événement réel."

• Notre passé construit le futur La Recherche -VII09 extraits-intranet.pdf
• Voir aussi en plus simple : Sans passé pas de futur S&V mars 2007 extraits intranet.jpg

Diférentes formes de mémoire

Selon L'organisation de la mémoire, La Recherche VII 09 on peut distinguer différentes formes de mémoire extraits-intranet.jpg

• Mémoire à court terme.
• Mémoire à long terme
• Mémoire épisodique
• Mémoire sémantique
• Mémoire perceptive
• Mémoire procédurale

Les régions impliquées dans la mémoire sont décrites dans L'anatomie des souvenirs, la Recherche VII09 extraits intranet .jpg D'autres aspects de la mémoire m'ont paru intéresssants :

• Les-rouages de l'identité La Recherche -VII09 extraits intranet.pdf
• Comment se forment les habitudes-La Recherche-VII09 extraits-intranet.pdf

La bonne influence des émotions

La manière dont les émotions -même négatives - influencent positivement la mémoire est discutée dans Rémy Lestienne. La bonne influence des émotions, La Recherche, VII09 extraits-intranet.pdf Chacun sait qu'il est plus facile de mémoriser ce qui a une charge émotionnelle forte. Pour apprendre les noms des gens on recommande par exemple d'associer avec des items qu'on aime ou déteste voire carrément grivois... L'hippocampe et l'amygdale (pas celles au fond de la gorge, celle qui est au centre de l'encéphale....) travaillent de concert pour mémoriser, notamment dans le cas du conditionnement (Pavlovien). "L'amygdale contrôle le déclenchement des réactions émotionnelles et l'apprentissage du conditionnement, c'est-à-dire l'association entre la stimulation et l'émotion induite. L'hippocampe - quant à lui - effectue la mise en situation contextuelle de l'événement, et détermine les conditions de sa mise en mémoire. " Rémy Lestienne. La bonne-influence des émotions

L'hormone de la faim qui aide à mémoriser

Un article récent (Ledford, Heidi,2008) montre qu'une hormone de la faim (la ghreline) aide à mémoriser. Juste avant les repas, quand la ghrelin déclenche le sentiment de "faim", les auteurs ont mis en évidence une meilleure mémorisation des images de repas et une activité accrue de l'amygdale. Cet effet est annulé quand la ghrelin est bloquée. Ils suggèrent que de bien retenir ce qu'on a mangé aide à établir l'association avec ce qu'on a mangé pour l'éviter lorsque le mets nous a rendu malade ou retrouver l'endroit si il était bon : un tel conditionnement a un avantage évolutif évident. Est-ce que la ghrelin pourrait aider à apprendre le latin ou la biologie ? Les auteurs sont prudents et expliquent que les expériences sur les souris n'aident pas à trancher : "pour un rongeur, la plus grande partie de la mémoire concerne la nourriture" ! Par contre, selon Heidi Ledford cela pourrait poser un problème si on essaie de bloquer la ghrelin en vue de lutter contre l'obésité puisque cela risque de perturber la mémoire...

L'oubli : nécesssaire !

Le Temps a aussi publié des articles sur l'importance de l'oubli avec les effets dramatiques de l'hypermnésie (des gens qui n'oublient quasiment rien ! ) Un cas d'une personne dont la mémoire épisodique est presque sans limite, montre combien l'oubli est nécessaire. "La mémoire de Jill Price est presque parfaite. Elle enregistre 99% de ses expériences vécues et de ses émotions indépendamment de leur force. En comparaison, une mémoire normale ne conserve que 3% des expériences et favorise celles qui sont reliées à des émotions intenses. Cette disposition ne rend pas la vie plus facile à Jill Price. «Cela peut faire très mal comme procurer de la joie», dit-elle simplement. Les souvenirs vont et viennent, défilant devant ses yeux comme un chuchotement continu dans l’oreille. Une odeur, une chanson ou une rencontre peuvent servir de détonateur. «Le 2 septembre 1991, nous étions venus en famille au Grill. J’ai mangé du poulet et du riz.» «Je suis prisonnière de mes souvenirs», déclare-t-elle. Chaque vision du passé lui apparaît de manière aussi exacte que si elle la revivait. Les émotions la secouent aujourd’hui avec la même vigueur qu’hier. Le décès de son mari il y a quatre ans repasse sans cesse devant ses yeux sans qu’elle puisse l’effacer. «Seul le choc s’est atténué», concède-t-elle. "

Quant aux rasons d'oublier Christof Gertsch cite Schacter
"Dans son livre The Seven Sins of Memory (Les sept péchés de la mémoire), Daniel L. Schachter, professeur de psychologie à Harvard, détaille comment nous perdons le reste.
1. Le caractère éphémère: la perte de mémoire au fil du temps permet de se concentrer sur l’essentiel.
2. La distraction: pendant que nous laissons vagabonder nos pensées, le cerveau se révèle particulièrement créatif. On oublie où l’on a déposé les clés de la voiture, mais en échange on gagne un important moment de fantaisie.
3. Les souvenirs enfouis: la réponse est sur le bout de la langue, pourtant on ne parvient pas à l’exprimer.
4. La gêne: le souvenir du passé est influencé par les sentiments du présent. Nous affirmons que nous sommes opposés à la guerre en Irak depuis des années, uniquement parce que nous le sommes aujourd’hui. L’avis que nous nous forgeons sur quelqu’un dépend de l’opinion publique sur ce type de personnage.
5. Le souvenir tronqué: nous affirmons que Scarlett Johansson a joué dans tel film alors qu’il s’agissait de Penélope Cruz.
6. La suggestibilité: l’invention de faux souvenirs en raison d’influences extérieures. Les enfants y sont particulièrement sensibles.
7. La ténacité: le cerveau humain se souvient des émotions fortes plutôt que des instants indolents. Une belle faculté lorsqu’on se remémore un premier amour, mais plus désagréable lorsqu’on se souvient de moments honteux. "

• Gertsch, Christof. (2009). Trous de mémoire Le Temps-09-05-12 Extraits-Intranet.pdf
• Gertsch, Christof. (2009). Captive de ses souvenirs: Hypermnésie Le Temps_09-05-12 Extrait Intranet.pdf

---

Grande conférence Les illusions de la mémoire par Elizabeth Loftus, psychologue et professeure à l'Université de Californie Mardi 1^er septembre, 18h30, Uni Dufour

Connue du grand public américain pour avoir cerné puis conceptualisé le phénomène des «faux souvenirs», la psychologue Elizabeth Loftus travaille sur la nature de la mémoire individuelle et sur la manière dont nous archivons les faits vécus. Montrant, expériences à l’appui, comment de faux souvenirs peuvent être implantés dans l’esprit des gens, Elizabeth Loftus mène des expertises, au niveau scientifique, dans le domaine juridique et intervient fréquemment, aussi sous l’angle éthique, dans le débat public aux Etats-Unis. Conférence donnée en anglais, avec traduction simultanée en français https://mediaserver.unige.ch/play/68193

Cette conférence est accessible en vidéo depuis ici

Retrouvez l'intégralité du programme sur: http://www.unige.ch/450

---

Sources

• La Recherche n°432 - Juillet-Août 2009 Spécial mémoire : nouveaux regards sur le cerveau
• Dossier Spécial Mémoire : Nouveaux regards sur le cerveau
• Des cerveaux prodigieux, par Laurent Mottron
• Notre passé construit notre futur, par Lilianne Manning extraits-intranet.pdf
• L’anatomie des souvenirs extraits intranet .jpg
• Tous les rouages de notre identité, par Martin A. Conway et Pascale Piolino extraits intranet.pdf
• L’organisation de la mémoire extraits-intranet.jpg
• Comment se forment nos habitudes, par Hélène Beaunieux extraits-intranet.pdf
• Les traces cachées de nos souvenirs, par Pierre Gagnepain et al.
• La bonne influence de nos émotions, par Rémy Lestienne extraits-intranet.pdf
• Des faits qui résistent à l’oubli, par Aline Desmedt
• L’histoire d’Henri Gustav Molaison, par Marie-Laure Théodule et Delius
• La dépression nous éloigne de nous-mêmes, par Philippe Fossati
• Vieillir sans absences, par Anne-Marie Ergis
• Repérer plus tôt Alzheimer, par Hélène Amieva
• Un ordinateur dans la tête, par Bernard Lechevalier
• « J’ai révélé la mémoire épisodique », Entretien avec Endel Tulving

• Ledford, Heidi. (2008). Hunger hormone helps memory| Nature News 6 May 2008 | doi:10.1038/news.2008.802 | Intranet.pdf
• Sans passé, pas de futur S&V mars 2007 extraits intranet.jpg
• Conférence de Elizabeth Loftus lien vidéo

Il y aussi de nombreux autres articles sur le sujet mais ... j'ai oublié ! : )) Ah non ... ils sont ici :

• Sélection de liens sur la mémoire

Complété le 21 IX09 avec un lien sur la conférence

L'union fait la force... des abeilles contre le frelon !

Comment les abeilles parviennent-elles à bout d'un prédateur beaucoup plus gros ?

Fig 1 : un essaim d'abeilles.(source Nature Research Highlights)

Au Japon, les frelons sont des prédateurs des abeilles mais elles réussissent à tuer ces frelons en s'agglutinant autour de l'envahisseur. Selon une news dans Nature on savait depuis longtemps que se produit ainsi un échauffement – jusqu'à 46°C – et on pensait que cela suffisait à tuer les frelons tout en épargnant les abeilles plus résistantes à la chaleur. Une étude récente (Sugahara, M., et al. 2009) révèle que la chaleur doit être accompagnée d'une augmentation du CO_² : dans ces boules d'abeilles (Apis cerana japonica), elle atteint le taux de 3.7% et dans cette atmosphère, la température de 46° est létale pour ces frelons (Vespa mandarinia japonica). Ces frelons-là ne sévissent pas chez nous, heureusement.

Fig. 2 : Vespa mandarinia japonica est énorme. A droite : une "boule d'abeilles" en train d'étouffer une frelon (Sources: vespa-crabro.deanimalpicturesarchive.com , wikipedia)

Les forces et les limites de l'approche réductionniste.

On voit ici la force, elle a pu résoudre cette question et, puisqu'il a fallu deux temps et durant un moment on a cru avoir résolu le problème, les limites d'une approche qui isole les paramètres pour les étudier les uns après les autres; l'approche dite réductionniste. Bien qu'elle soit très probablement dominante dans la biologie actuelle, elle marque ses limites dans certains problèmes, comme par exemple les interactions dans le métabolisme d'une cellule ou les études toxicologiques, les études d'effets de polluants ou les effets secondaires des médicaments : l'effet combiné de deux paramètres peut être beaucoup plus fort que chacun séparément ou même la somme des deux. Pour prendre un exemple simpliste, une personne deshydratée ou malade supportera très mal une température qui ne lui aurait pas posé de problème en temps normal, ou encore une femme enceinte ou un immunodéprimé ne supportera pas un fromage avec des bactéries (Listeria dans le Vacherin par exemple) que la plupart des gens supportent fort bien. Comment établir un seuil-limite tolérable ? On a vu un exemple plus complexe avec le millepertuis et le Sintrom dans une Bio-Tremplins du 20 aout 09 : Quand une herbe médicinale interagit avec un médicament vital On sait pourtant bien que le vivant est plus que la somme de ses parties !

Une approche globale : la biologie des systèmes ?

Aussi la biologie est en train de s'accroitre d'une approche plus synthétique : la biologie des systèmes. Elle cherche à intégrer les masses de données issues l'approche moléculaire avec l'aide de modélisations informatiques de systèmes vivants comme une cellule ou un écosystème pour en explorer le fonctionnement global. Pour y parvenir elle travaille en équipes pluridisciplinaires des biologistes, des chimistes, des mathématiciens et des informaticiens. Nous aurons bientôt l'occasion d'en reparler ...

Sources

• Animal behaviour: Smothered by a swarm Nature 460, 308 (16 July 2009) Research Highlights |Published online 15 July 2009 doi:10.1038/460308a;
• Sugahara, M., & Sakamoto, F. (2009). Heat and carbon dioxide generated by honeybees jointly act to kill hornets. Naturwissenschaften, 96(9), 1133-1136.

Le "naturel" et le "chimique"... pas sans danger !

Quand une herbe médicinale interagit avec un médicament vital

Le millepertuis (Hypericum perforatum) est largement utilisé en tisanes pour son effet en cas de "dépressions, humeur morose, anxiété, états de tension et difficultés d'endormissement ou troubles du sommeil " (Source ch.oddb.org).

Selon Swiss Web Flora, Hypericum perforatum L. s.str. est présente partout en suisse.

Elle est vendue sur internet par exemple ici [img] avec l'indication:

Conseils d'utilisation : 3 x 30 gouttes par jour pendant 3 à 4 mois. Evitez l'exposition au soleil. Consultez votre pharmacien ou votre médecin pour toute interaction avec des médicament.

Un médicament "pour le coeur"

De nombreuses personnes prennent l'anticoagulant acénocoumarol. Connu par exemple sous le nom de Sintrom (Source ch.oddb.org) il est donnés aux personnes souffrant de problèmes cardiaques ou à risque de thrombose. Le maintien dans le sang de la dose précise en est critique : trop et on risque des hémorragies, trop peu et l'effet protecteur contre les thromboses disparait.

L'interaction dramatique entre 2 produits bénéfiques ?

Mais prendre les deux ensemble, c'est s'exposer à une interaction dramatique ou les enzymes de dégradation (Cytochrome p450, ou CYP3A4 par exemple) sont activées par les molécules de la tisane et diminuent ainsi la dose du médicament effectivement présent dans le sang : on risque d'être en-dessous de la dose thérapeutique.

"Ceci peut conduire à une diminution des concentrations plasmatiques et à un affaiblissement de l'action thérapeutique de toute une série de médicaments prescrits en même temps ainsi que - surtout en cas de substances à faible spectre thérapeutique - à des conséquences potentiellement graves. Le taux plasmatique et/ou l'action de remèdes interactifs - en particulier ceux à faible spectre thérapeutique - devraient de ce fait être soigneusement contrôlés au début et à la fin du traitement ainsi que lors du changement de dose de la préparation au millepertuis avec adaptation de leur dosage. Inversement, il peut se produire, lors de l'arrêt soudain de la prise de médicaments au millepertuis, une augmentation de la concentration plasmatique des remèdes pris dans le cadre d'un traitement adjuvant, phénomène accompagné d'éventuels effets toxiques."Source ch.oddb.org

C'est naturel, ça peut pas faire de mal, non ?

Pourtant cette plante naturelle, aux usages paraissant anodins et bienfaisants peut causer, selon un review Zhou et al. (2004), une diminution de la concentration sanguine de plusieurs médicaments : amitriptyline, cyclosporine, digoxin, fexofenadine, indinavir, methadone, midazolam, nevirapine, phenprocoumon, simvastatin, tacrolimus, theophylline et warfarin. Selon ces chercheurs, elle a causé le rejet de greffes en interagissant avec la cyclosporine, des hémorragies graves et des grossesses non désirées en inactivant la pilule contraceptive.
La recherche scientifique apporte ici des réponses précieuses basées sur des données rigoureuses.

Une mise en garde officielle

En suisse l'OICM (Office Intercantonal de Contrôle des Médicaments devenu SwissMedic) a diffusé en 2000 et – suite à des recours des droguistes – révisé en octobre 2002 une mise en garde à ce propos :

"Suite aux annonces d’interactions possibles entre des spécialités contenant des extraits d’Hypericum pour la voie orale et de nombreux autres principes actifs, en particulier certains immunosuppresseurs (ciclosporine), des anticoagulants oraux (phenprocoumone), des contraceptifs oraux (éthinylestradiol et désogestrel), la digoxine et des inhibiteurs des protéases influant sur le métabolisme du CYP3A4 (p.ex. l’indinavir). "

Il s'ensuit que ces produits ne peuvent plus être vendus en droguerie mais seulement en pharmacie et des règles sur l'information au patient et l'emballage : entre autres

"Le patient devra être informé des risques d’interaction par une mise en garde bien visible («boxed-warning») sur le cartonnage et dans l’information destinée aux patients. "

Un autre son de cloche en médecine alternative...

D'autres minimisent ces dangers : par exemple le spécialiste des plantes sauvages comestibles et médicinales, François Couplan s'élevait dans "Le journal du dimanche" à la radio suisse romande le 28 juin 2008 contre cette mise en garde en suggérant qu'elle serait téléguidée par l'industrie pharmaceutique et le lobby des médecins et pharmaciens, et que ce médicament n'aurait pas plus d'effets secondaires que les autres.

Mettre en perspective, apprendre à se faire une opinion étayée ?

C'est peut-être un exemple qu'on peut discuter en classe dans le débat qui oppose le "naturel" au "chimique"... On pourrait par exemple distinguer les points de vue de

• l'industrie pharmaceutique,
• la recherche scientifique
• les médecines alternatives.

Les liens proposés peuvent faciliter l'accès à des ressources authentiques, qui paraitront aux élèves moins "scolaires".

Peut-on tenter d'intéresser les élèves à la botanique par des exemples comme celui-ci ?

Sources

• Sintrom @ ch.oddb.org
• Millepertuis @ ch.oddb.org
• Millepertuis @ RSR.CH "Monsieur jardinier"
• Mise en garde de l'OICM -SWISSMEDIC cf p. 869
• Zhou et al. (2004) Pharmacokinetic Interactions of Drugs with St John’s Wort J Psychopharmacol.2004; 18: 262-276

Mise à jour 20 VIII 09 : corrigé quelques erreurs amélioré la mise en page et ajouté une image du sintrom.
Mise à jour le 23 XI 16 Corrigé les liens morts