Comprendre l'alerte à la grippe porcine

Quelques infos sur la grippe porcine

Vous le savez surement, au Mexique plus de 100 personnes sont décédées d'une forme de grippe porcine et plus de 1300 seraient atteintes. Les médias en ont beaucoup parlé cf p. ex. ici.
Il s'agit d'une souche A/H1N1 qui infecte normalement les porcs.
Occasionnellement de telles souches infectent l'homme. Il semble qu'elle puisse se transmettre d'humain à humain car certaines des personnes atteintes n'ont pas eu de contact avec des porcs. Cette transmission fait craindre une épidémie.
Le CDC répertorie les cas aux USA qui semblent liés à cette épidémie.
La souche est sensible à l'Oseltamvir vendu sous le nom de Tamiflu (Mode d'action: animation @ Roche) dont les autorités mexicaines disposent de bonnes réserves. (Tamiflu et neuraminidase @ prolune)
Selon le MMWR une immunité contre la grippe saisonnière ne protège probablement pas de cette souche.
La plupart de ces infos ont été trouvées à partir de ScienceInsider : des informations très à jour de la revue Science

Hemagglutinine et neuraminidase ?

On le sait ces 2 protéines définissent les souches et déterminent la dénomination HxNy.
Dans un article sur les leçons à tirer de l'épidémie de 1918 Belshe, Robert B. (2005) illustre la réorganisation possible pour la grippe aviaire du génome du virus en un schéma commenté

Figure 1 : Le virus de la grippe avec les hemagglutinines (dont le fameux H5 ou H1) et les neuraminidases (N1) L'hemagglutinine à la surface du virus de la grippe fusionne avec les membranes et lui permet d'entrer dans nos cellule. La neuraminidase permet la libération des virus achevés. Credit: Nature Structural & Molecular Biology, advance online publication (22 February 2009)

Entre panique et indifférence... comment réagir ?

Certains ont fait un peu facilement le rapprochement avec une épidémie en 1976 aux USA où une campagne de vaccination massive avait été déployée à la hâte et avait eu des effets secondaires importants.
La question de la pertinence des vaccins va sûrement être soulevée. Les médias adorent faire peur et faire mousser des positions polémiques - fondées ou non - fait vendre...
Aussi pour que chacun puisse se faire une opinion, une analyse de cette crise sur le site du CDC est une approche qui mérite aussi d'être lue, Sencer DJ, Millar JD. (2006) Reflections on the 1976 swine flu vaccination program.

Déployer trop vite une campagne de vaccination, c'est s'exposer au reproche d'une surréaction, aux effets secondaires, aux perturbations de la vie sociale et économique et aux coûts. Mais la déployer trop tard peut coûter beaucoup de vies.
Je crois que je n'aimerais pas être responsable des autorités sanitaires...

Que dit l'OMS de cette grippe porcine ?

L'OMS prône une surveillance mondiale

Fig 2: Pour l'OMS on en est à la phase 4 (Transmission humain-humain confirmée et foyers d'infections locaux) sur les 8 phases de l'évolution d'une pandémie.(Source)

L'OMS a édité une brochure de questions et réponses - Swine influenza questions and answers [pdf 79kb]

On y lit par exemple qu'il n'est pas dangereux de manger du porc correctement cuit et que le virus est détruit à des températures de cuisson de 70°C "Is it safe to eat pork and pork products? Yes. Swine influenza has not been shown to be transmissible to people through eating properly andled and prepared pork (pig meat) or other products derived from pigs. The swine influenza virus is killed by cooking temperatures of 160°F/70°C, corresponding to the general guidance for the preparation of pork and other meat. "
On craint surtout une recombinaison du virus de la grippe porcine avec d'autres souches humaines.

A Mexico ils ont pris des mesures énergiques. Pour le moment l'OMS recommande seulement aux autres pays une surveillance renforcée

Prédire l'évolution par le web ?

Savoir où en est la grippe est difficile et certains ont approché la question sous un angle inhabituel : en analysant les mots-clé que les gens tapent sur un moteur de recherche (Google), pour détecter des pics de requêtes comme "grippe" ou sur les symptômes comme "fièvre", ils ont pu prédire par région l'apparition de l'épidémie saisonnière 10 jours avant les méthodes habituelles basées sur les rapports des médecins.

• Butler, Declan. (2008). Web data predict flu.Nature News 19 November 2008 456, 287-288 (2008) | doi:10.1038/456287a
• Auteur inconnu, "Google détecte la grippe avant les médecins" Science et Vie I 09 | Intranet.

Cependant, comme cela révèle les préoccupation des internautes et non les réels cas d'infection, il est douteux que ce qui marche lors de la banale grippe saisonnière soit applicable à une situation de panique si elle se produisait.

Des espoirs de vaccin à large spectre sur le long terme ?

Le vaccin contre la grippe se heurte au problème qu'on trouve souvent de nouvelles variantes du virus avec des protéines de surface différentes, ce qui oblige les autorités sanitaires à tenter de prévoir quelle variante va se développer l’hiver à venir et à fabriquer de nouveaux vaccins chaque année. Depuis peu on sait (Russell, Colin A. & al., 2008: Une analyse de 13'000 virus par séquençage de masse et analyse bioinformatique) que les souches de la grippe saisonnière proviennent d'Asie de l'Est et du Sud-est puis tournent autour de la terre d'Est en Ouest. Cela permet de préparer le vaccin a temps pour la saison grippale en Europe et aux USA.

Le virus : un malin qui mute ses protéines de surface pour faire plus de tort ?

Par facilité de langage on dit facilement du virus qu'il "mute ses protéines de surface fréquemment", ce qui renforce la conception que le virus aurait une intention ou que les mutations découleraient du simple fait qu'elles présentent un avantage pour lui. Cette conception est un obstacle pour comprendre l'évolution. Si on l'emploie, on ne doit guère s'étonner si le chapitre de l'évolution est ensuite difficile à traiter !
Je pense qu'on parle surtout des gènes des protéines de surface parce que les mutations qui se produisent ailleurs ne donnent pas souvent des virus "mieux adaptés" qui échappent au système immunitaire des personnes immunisées, et on ne voit donc presque jamais ces innombrables virus qui ont muté sans succès (pour eux).

Une immunisation très durable même si on attrape la grippe chaque année ?

Fig. 4 : La Grippe de 1918 avait fait des millions de morts. Source : U.S. Naval Historical Center

On a récemment montré (Ledford, Heidi. 2008) que chez 94% des gens -agés de 91 à 101 ans- qui ont survécu à la terrible grippe de 1918 on trouve encore des anticorps qui le neutralisent et même qui sont capables de sauver des souris infectées par ce virus-là. On savait les cellules B mémoires durables, mais qu'elles produisent des anticorps en quantité après pas loin d'un siècle en a surpris plus d'un.

Des anticorps contre LES grippes ?

On a tout récemment (Sui et al. 2009) réussi à produire des anticorps qui atteignent un large éventail de la protéine H5. Leurs anticorps se fixent sur presque toutes les variantes de la protéine Hemagglutinine. Intrigués, les chercheurs ont essayé de voir pourquoi et ont trouvé qu’elle se fixe sur la partie de la protéine intégrée à la membrane qui varie moins.


Fig 2 L’hémagglutinine verticalement en bleu et vert au centre avec l’anticorps (orange et rouge en de part et d’autre sur fond grisé fixé dessus)
On peut voir la structure (3FKU) en 3-d sous tous ses angles ici

Selon les auteurs on peut espérer produire ainsi des anticorps pour faire un sérum antigrippal efficace immédiatement. Et à terme cela pourrait constituer un espoir pour réussir à produire un vaccin antigrippal durable.

L'évolution permet des prédictions pessimistes

Mais si la rareté des mutations observées sur cette partie de la protéine n'est que le résultat d'une sélection comme on l'a vu plus haut, on risque bien de voir ces mutations-là se révéler dès qu'on commence à appliquer ces anticorps ou ce vaccin...
Si un changement de cette partie profonde ne donne aucun avantage aux virus dans un environnement où ces anticorps nouveaux ne sont pas présents, on peut craindre que l'arrivée des anticorps révèle des mutations qu'on n'avait pas vu.
Et on dira que le virus "s'est mis à muter la partie profonde de l’hémagglutinine pour se défendre contre les attaques de la médecine " ?

J'espère que je me trompe ...

• Selection de liens sur la grippe pour l'enseignement

Références :

• Belshe, Robert B. (2005) The Origins of Pandemic Influenza -- Lessons from the 1918 Virus N Engl J Med 2005 353: 2209-2211
  
• Butler, Declan. (2008). Web data predict flu.Nature News 19 November 2008 456, 287-288 (2008) | doi:10.1038/456287a
• The Global Circulation of Seasonal Influenza A (H3N2) Viruses
  Colin A. Russell, T. & al. (2008) Science 320 (5874), 340. ] The Global Circulation of Seasonal Influenza A (H3N2) Viruses. | Abstract | Full Text | DOI: 10.1126/science.1154137
• Google détecte la grippe avant les médecins Science et Vie I 09 | Intranet
• Ledford, Heidi. (2008) Remembrance of viruses past | Nature News 18 August 2008 | doi:10.1038/news.2008.1045
  
• Morbidity and Mortality Weekly Report (MMWR) dispatch du CDC (U.S. Centers for Disease Control and Prevention)
• Sencer DJ, Millar JD. Reflections on the 1976 swine flu vaccination program. Emerg Infect Dis [serial on the Internet]. 2006 Jan [date cited]. Available from http://www.cdc.gov/ncidod/EID/vol12no01/05-1007.htm
• OMS (2009) Le point sur la grippe porcine
  
• ScienceInsider : des informations très à jour de la revue Science
• Sui, J. et al . (2009) Structural and functional bases for broad-spectrum neutralization of avian and human influenza A viruses Nature Struct. Mol. Biol. advance online publication, doi:10.1038/nsmb.1566 (2009).
• Tamiflu et neuraminidase @ prolune
• Tamiflu (Mode d'action: animation @ Roche

L' amour, poésie ou molécules ?

Fig 1 : L'amour est poétique ?Source : G. BECKER
Alors que le printemps explose dans nos contrées, que les oiseaux affichent leurs parades nuptiales, que dans la cour des écoles les élèves s'affichent tendrement enlacés... la question des bases biologiques de l'amour récemment découvertes vaut bien le détour...
Fig 1 : Combat ritualisés chez des foulques mâles, Calopteryx mâle défendant son territoire (une clairière), parade nuptiale chez les tritons alpestre (notez le mouvement de la queue du mâle à gauche), cygnes dans le soleil couchant : image romantique franchement anthropomorphique. (Photos F.Lombard)

Les neurosciences apportent de nouvelles données sur les liens entre l'ocytocine, les gènes et l'activation de certaines zones du cerveau !

Dans un Essay dans Nature, Young, Larry J., (2009) - spécialiste de la question - évoque ce qu'on sait sur les mécanismes de l'amour chez les humains. Que les recherches puissent expliquer l'amour par l'action de certaines molécules et l'activité de certains neurones, n'est pas forcément romantique, mais peut aider à comprendre l'un des moteurs de l'activité humaine, la sexualité. Il pourrait en résulter selon Young des substances destinées à augmenter ou réduire l'amour entre humains.

Le désir et le coup de foudre

Il faut d'abord distinguer l'attirance sexuelle de l'attachement durable dont les mécanisme sont différents semble-il .


Fig 2: Le circuit du plaisir active la libération de dopamine. Source : Dubuc, Bruno.(2008)

L'attirance sexuelle est liée à l'activité des centres du plaisir cf Le cerveau à tous les niveaux et notamment aux voies dopaminergiques (=les neurones qui utilisent la dopamine comme neurotransmetteur) du circuit de la récompense. "Le plaisir est le moyen mis au point par l’évolution pour nous inciter à manger, à trouver un partenaire sexuel, à se protéger du froid, etc. " Dubuc, Bruno.(2008). On peut actuellement assez bien décrire les mécanismes neuronaux qui s'activent lors du "coup de foudre" (cf par exemple Peyrières, C., (2005) dans Science et Vie junior 192 septembre 2005 qui est bien illustré et accessible pour les ados) et comment la dopamine augmente dans les phases initiales de l'amour.... et baisse lors de la rupture. Extraits intranet : Amour Naissant, Accro , Largué

Figure 3: Les aires activées par la vue de l'être aimé (source Bartels & Zeki 2000)

L'attachement maternel et de couple : mêmes bases neurochimiques ?

Par contre on savait depuis pas mal de temps que l'attachement de couple et parental est lié chez plusieurs mammifères à l'ocytocine pour les femelles et à la vasopressine chez les mâles. Selon Olivier Postel-Vinay (2004) le lien entre l'attachement et l'ocytocine chez la femelle et avec la vasopressine chez le mâle est bien établi. Et chez l'homme sans doute aussi.

"Deux neurotransmetteurs, l'ocytocine et la vasopressine, jouent un rôle déterminant dans le réglage de ces conduites. Le lien maternel, le lien paternel et le lien filial dépendent non moins directement de ces deux peptides et des aires du cerveau dans lesquelles ils s'expriment. Or, ces mécanismes se retrouvent à des degrés divers chez d'autres mammifères. Ils sont même impliqués chez l'homme, comme en témoignent des études par imagerie cérébrale." (Postel-Vinay, Olivier. 2004)

L'ocytocine au féminin

Young montre comment l'ocytocine libérée lors de l'accouchement détermine l'attachement maternel au nouveau-né : une injection d'ocytocine a une brebis produit un attachement rapide à un agneau étranger. L'ocytocine libérée lors de l'accouplement chez certains campagnols des plaines du Middle West (Microtus ochrogaster) stimule l'attachement durable. Si on infuse le cerveau d'une femelle de cette espèce avec de l'ocytocine, elle s'attache au mâle le plus proche et cela active le circuit de la récompense à dopamine. La neuro-imagerie (cf figure 3 et 4 ci-contre ) confirme un très grande similitude de ces mécanismes chez l'humain : Bartels A, Zeki S., (2000) montrent combien l'attachement parental et en couple activent des aires similaires.

La vasopressine au masculin

Selon Young, chez les mâles, on observe des circuits très similaires mais impliquant la vasopressine (par ailleurs une hormone antidiurétique) : cette hormone active la cour, l'agression envers d'autres mâles, et les instincts paternels tels que s'occuper des petits dans le nid. Et l'attachement dans le couple. Par exemple, en activant l'expression d'un seul gène des chercheurs menés par Young (Lim, M. et al. (2004)) ont rendu fidèle les mâles d'une autre espèce de campagnols, Microtus pennsylvanicus, qui sont normalement volages "We show that a change in the expression of a single gene [...]can profoundly alter social behaviour, providing a potential molecular mechanism for the rapid evolution of complex social behaviour."

Une perspective évolutionniste du couple

Selon Young, le découplage de la sexualité et de la reproduction chez la femme aurait permis le recyclage du mécanisme d'attachement parental comme attachement dans le couple. En effet la stimulation des zones érogènes comme les mamelons et le col de l'utérus produisent de l'ocytocine dans le cerveau et pourraient renforcer le lien de couple. Cela donne du poids à une hypothèse avancée y a longtemps par Desmond Morris, selon laquelle le développement de la poitrine féminine au-delà du nécessaire pour la lactation contribuerait à pérenniser la présence du mâle nécessaire à élever les petits humains, qui restent très longtemps dépendants.

"La femelle du chimpanzé possède une poitrine plate en temps normal qui ne gonfle que dans les moments où elle allaite. Et la plupart des animaux fonctionnent de la même manière. La femme est le seul primate dont la poitrine demeure proéminente pendant près de cinquante ans. Les seins provoquent un stimulus érotique très puissant et c'est une erreur de vouloir les cantonner dans un rôle purement alimentaire. " source

Les apports de la Bio-informatique en classe.

Chez les campagnols, une région régulatrice (avpr1) du gène pour le récepteur à la Vasopressine prédit la probabilité d'un mâle à s'attacher à une femelle. Chez l'humain on a cherché et trouvé un gène homologue : AVPR1A : les hommes porteurs d'une variante de ce gène sont 2 fois plus enclins a rester célibataires, et si ils sont mariés, 2 fois plus enclins à déclarer une crise récente dans leur mariage. Leurs épouses déclarent aussi plus d'insatisfactions dans la relation. Or le polymorphisme de ce gène (laquelle des variantes l'individu possède) détermine la quantité de récepteurs à la vasopressine dans l'encéphale.
Or nous avons accès en classe à une information très riche et de qualité grâce à SwissProt:

• Voir cette protéine dans la base UniProt


• Sur son rôle, ils en disent prudemment "Has been involved in social behaviors, including affiliation and attachment"


• On y trouve un lien sur la structure dans PDB : on peut visusaliser en 3D et tourner la molécule


• On peut y faire le lien -en 2-3 clics de connaisseur - vers Mapviewer et localiser ce gène sur le chromosome 12


• On peut voir combien cette protéine est répandue chez de nombreux mammifères en sélectionnant plusieurs espèces et en les alignant (cf Cours BIST scénario 5)

Figure 4 : les aires désactivées par la vue de l'être aimé (source Bartels & Zeki 2000)

L'amour désactive le jugement ?

L'IRMf a permis à Bartels A, Zeki S., (2000) de l'UniZH de mettre en évidence les zones activées et désactivées par la vue de l'être aimé : ils mettent en évidence la similitude des (in)activations causées par la vue de l'enfant par une mère et du partenaire amoureux plutôt qu'un ami.(cf figure 3 et 4) Entre autres ils interprètent la désactivation des aires du cortex préfrontal median (Cf. figure 4 a) impliquées dans le jugement critique.

"Autrement dit, du moins selon A. Bartels et S. Zeki, les jugements portés par la mère sur son enfant, par l'amoureux sur son amoureuse, jugements qui étonnent parfois leur entourage, seraient influencés par ces désactivations cérébrales." Postel-Vinay, Olivier (2004).

Ne dit-on pas "l'amour rend aveugle " ?

L'ocytocine et la confiance

L'ocytocine augmente le sentiment de familiarité des visages : des volontaires traités à l'ocytocine par inhalation ont répondu qu'ils voudraient s'approcher de 46% des visages montrés contre 36% pour le groupe témoin. Plusieurs expériences confirment que l'ocytocine peut aussi accroitre la confiance accordée : Baumgartner, T. et al. (2008) de l'UniZH ont montré que l'ocytocine augmente la confiance et même qu'elle peut restaurer la confiance qui a été trahie. Des essais cliniques sont en cours en Australie pour établir si l'ocytocine peut aider des thérapies de couple. Swissinfo en parle en des termes assez généraux : Commentaire général (An) et les journaux gratuits en font un thème à sensation (Un médic' contre les scènes de ménage ? 20-minutes 9 XII08 | Intranet.jpg)

Enjeux de société

Young prédit que des Philtres d'amour nouveaux seront bientôt sur le marché. Il semble qu'on trouve déjà de tels produits comme Enhanced Liquid Trust. Il ne serait pour Young pas plus utile qu'un placebo mais l'accroissement de la confiance en soi peut faire des miracles... I parait cependant possible qu'un jour proche on puisse glisser dans votre boisson un dosage adéquat de molécules qui vous rende amoureux immédiatement... Est-ce la promesse d'un bonheur ou d'un problème ? D'autre part Young suggère qu'on explore les effets des antidépresseurs et du Viagra sur le circuit de l'ocytocine... Enfin la possibilité de tester quelle variante d'un gène particulier possède un partenaire potentiel pour savoir s'il est volage ou déterminer sa propension à s'impliquer est troublante... Et de modifier le degré d'expression d'un gène pourrait modifier profondément la manière dont on choisit son partanaire.
Va-t-on bientôt voir des annonces dansa ce genre :

JH 43, bonne situation, sérieux (AVPR1A allèle stable), sportif, cherche JF mince, non-fumeuse, aimante, ....

Finalement: l'amour, poésie ou gènes et molécules, pourquoi opposer ?

Au fond pourquoi faut-il opposer une compréhension des mécanismes et la poésie ou la beauté ? Lever un voile sur le mystère est-ce forcément s'éloigner de la beauté ? L'ignorance est-elle plus belle que la compréhension ? Denis Duboule de l'UniGe sous-titrait un article dans Science Endless Forms Most Beautiful" (Duboule, D., 2005) D'abord, on pourrait argumenter que plus on connait, plus on se rend compte de ce qu'on ne sait pas... ( hoc unum sci me nihil scire Socrate trad. en latin) aussi le mystère s'accroit-il avec la connaissance ! D'un autre côté nombreux sont ceux qui voient une beauté en plus dans chaque étape vers la compréhension des mécanismes complexes qui vous permettent d'aimer...

"Au cours de notre voyage, nous avons pris conscience de l’immensité de ce qu’il nous reste à découvrir tout en apprenant à nous émerveiller de ce que nous savons et de ce que nous ne savons pas. "(UNESCO, 2001).

Pour en savoir plus...

• Liens sélectionnés sur l'amour et les neurosciences

Sources :

• Bartels A, Zeki S., (2000) The neural basis of romantic love. Neuroreport. 2000 Nov 27;11(17):3829-34. Intranet.pdf
• Bartels A, Zeki S., (2000)The neural correlates of maternal and romantic loveNeuroImageVol. 21(3), p. 1155-1166 (2004)
• Baumgartner, T., Heinrichs, M., Vonlanthen, A., Fischbacher, U., & Fehr, E. (2008). Oxytocin Shapes the Neural Circuitry of Trust and Trust Adaptation in Humans. 58(4), 639-650.
• Auteur inconnu,Un médic' contre les scènes de ménage ? 20-minutes 9 XII08 intranet.jpg
• Baumgartner,Thomas et Al.(2008). L'ocytocine rétablit la confiance meme après la trahison Oxytocin Shapes the Neural Circuitry of Trust and Trust Adaptation in Humans Neuron Vol 58, 639-650, 22 May 2008 | Intranet.pdf
• Ditzen, B., & al. Intranasal Oxytocin Increases Positive Communication and Reduces Cortisol Levels During Couple Conflict. Biological Psychiatry, In Press, Corrected Proof. Intranet.pdf
• Swissinfo : commentaire général (An)
• Duboule, D. (2005). Evolution and development: A Long and Winding Road. Science, 308(5724), 955-956.
• Morris, D. (1969). The naked ape: Dell.
• Peyrières, Carine, (2005) L'amour, cette étrange alchimie. Science et Vie junior 192 septembre 2005 .p 36 Dossier Extraits intranet : Amour Naissant, Accro , Largué
• Postel-Vinay, Olivier (2004). Le cerveau et l'amour La recherche Nov 04 | intranet.pdf
• Rimmele, Ulrike, et al. (2008), Oxytocin Makes a Face in Memory Familiar, J. Neurosci. 29: 38-42; doi:10.1523/JNEUROSCI.4260-08.2009
• Holden, Constance, (2009) Haven't I Seen You Before? ScienceNOW Daily News 6 January 2009Science Now
• UNESCO, (2001). La bioéthique un enjeu international Actes de la table ronde des ministres de la science, Paris, 22-23 octobre 2001
• Young, L. J. & Wang, Z. Nature Neurosci. 7, 1048–1054 (2004). | Article
• Zeki, S. FEBS Lett. 581, 2575–2579 (2007). | Article | PubMed

Désaffectation des sciences et 450e

La désaffectation des sciences ?

Si l'on parle souvent de cette désaffectation, il semble que ce n'est pas vraiment l'image de la science elle-même qui soit en jeu. En effet la recherche a montré que cette image reste positive. Par exemple une étude sur les jeunes et la science a été réalisée par sondage auprès d'un échantillon représentatif de jeunes Français de quinze à vingt-cinq ans. Elle à montré que seulement 8% des jeunes français de 11 à 17 pensaient en 2002 que l'utilisation des recherches scientifiques "apporte plus de mal que de bien", et ce chiffre est inchangé depuis 1992 (Boy, 2002)
Cependant ceux qui estiment "qu'elles apportent plus de bien que de mal" ne sont en 2002 plus que 30% contre 40% en 1992.
Mais 89% des jeunes sont en accord avec l'affirmation que "Les chercheurs travaillent pour le bien de l'humanité" (Postel Vinay, 2002)
Une autre étude récente dans Science montre que les liens de la recherche scientifique avec les médias ne sont pas si mauvais qu'on le dit souvent (Peters et al., 2008).

Un desinvestissement face aux sciences à l'école ?

"Sommes-nous face à une crise idéologique des jeunes à l'égard de la science ou s'agit-il d'un désintérêt, voire d'une aversion pour les sciences scolaires ? " se demande Venturini (2007)
Pour lui on n'a en fait pas une crise, mais simplement une attitude plus critique des jeunes face aux sciences.

Par contre l'intérêt pour les sciences à l'école baisse avec la progression depuis l'école primaire vers le secondaire I et II .
Là, le constat est plus alarmant : "Ainsi, l'attitude envers les sciences à l'école n'est pas très bonne, spécialement la physique, pour laquelle la valeur des savoirs est purement instrumentale. L'attitude envers les sciences se détériore au fur et à mesure que l'élève avance dans son cursus scolaire, particulièrement après son entrée dans l'enseignement secondaire, en raison de l'abstraction croissante des contenus. L'enseignement des sciences est alors jugé peu attrayant, difficile, souvent théorique, trop fragmenté et décontextualisé."

"L'insatisfaction vis-à-vis de l'enseignement scientifique trouve certainement une partie de ses origines dans la différence entre les sciences attendues par les élèves et celles qui sont enseignées en classe. Les premières sont liées à leur perception des sciences dans la société, utiles, prestigieuses, fascinantes alors que les secondes apparaissent généralement théoriques et décontextualisées, difficiles et ennuyeuses"(Osborne et al. 2003).

Comment conserver la fascination pour le vivant des petits ?

Si les petits sont fascinés par une science "des petits oiseaux et des petites fleurs", ils perdent cette fascination au secondaire alors qu'on tente d'approfondir, de développer une rigueur, un formalisme qui fait la puissance de l'approche scientifique.
Evidement cela ne signifie pas qu'il faille poursuivre dans le secondaire une science uniquement descriptive, sans formalisation, faite d'émerveillement de surface uniquement.

Comment concilier l'intérêt des élèves et la rigueur ? ... la saveur des savoirs ?

J.P. Astolfi vient de publier La saveur des savoirs, où il réconcilie les recherches récentes en éducation et un apprentissage rigoureux de connaissances.
Il montre comment la force d'une discipline comme la biologie est sa capacité à révéler le monde au-delà du sens commun.
"On connaît la formule célèbre de Bernard de Chartres (XII" siècle), dit Sylvestre, rapportée par son disciple jean de Salisbury: « Nous sommes des nains juchés sur des épaules de géants. Si nous voyons plus de choses et plus lointaines qu'eux, ce n'est pas à cause de la perspicacité de notre vue ni de notre grandeur, c'est parce que nous sommes élevés par eux, soulevés et portés en haut par leur grandeur gigantesque ». Qui donc sont ces géants? je propose de filer cette métaphore médiévale, pour l'appliquer aux disciplines de la façon suivante. La maîtrise d'une discipline nous permet de nous hisser sur le dos d'un géant et de renouveler ainsi notre compréhension et notre interprétation du monde. Sans les ressources des disciplines, nous raisonnons au ras du sol, donc à trop courte vue, en nous cantonnant aux outils du sens commun et aux ressources de la logique."
Il montre ainsi comment donner aux élèves la maîtrise d'un outil puissant pour mieux comprendre le monde qui les entoure est bien un effort, mais procure la satisfaction de la Saveur des savoirs...
Je me délecte ... L'ouvrage vaut la lecture, même partielle ou en feuilletant le texte enrichi de résumés et de "points-clé" !

Cette semaine la science vient à la rencontre des jeunes et les appelle !

Dans le cadre du 450ème de la fondation par Jean Calvin du Collège qui allait devenir l'université, deux manifestations vont un peu dans le sens de ces réflexions (voir plus bas pour les détails) :

-Le concours "la Science Appelle les Jeunes" présente les travaux primés à UniMail, 24 et 25 avril. Un vent rafraichissant d'enthousiasme y souffle en général. La Science Applle les Jeunes est aussi une opportunité pour les collégiens d'y présenter leurs Travaux de Maturité, de les poursuivre et de les valoriser. (cf plus bas)
-La science vient à la rencontre des jeunes avec un stand dans des centre commerciaux consacré aux différentes facettes du savoir avec l’EuroPhysicsFun, une manifestation qui regroupe des installations scientifiques venues de 14 pays européens.

Sources

• Astolfi, J. P. (2008). La saveur des savoirs. Disciplines et plaisir d'apprendre. Paris: ESF.
  
• Boy, D. (2002), . Les raisons de la désaffection des jeunes pour les études scientifiques. Intervention dans la table ronde " L'image de la science chez les jeunes ". Paper presented at Les études scientifiques en question, Villeneuve d'Asq.(28 février au 1er mars 2002.)
• Osborne, J., Simon, S. & Collins, S. (2003) Attitude toward science: a review of literature and its implications. International Journal of science Education, 25 (9), 1049-1079.
• Peters, H. P., Brossard, D., de Cheveigne, S., Dunwoody, S., Kallfass, M., Miller, S., et al. (2008). SCIENCE COMMUNICATION: Interactions with the Mass Media. Science, 321(5886), 204-205.
• Venturini, P. (2007). L’envie d’apprendre les sciences : motivation, attitudes, rapport aux savoirs. Paris: Fabert.
  
  

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Nous avons le plaisir de vous présenter les prochains événements de la commémoration du 450^e anniversaire de l'UNIGE.

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Café du 450^e
Maladies neurodégénératives, quels enjeux ?
jeudi 23 avril, de 18h30 à 20h, Uni Dufour

Un rendez-vous thématique avec le prof. Martial Van der Linden (Faculté de psychologie et des sciences de l’éducation, UNIGE), le prof. Margitta Seeck (Faculté de médecine, UNIGE, et Hôpitaux universitaires de Genève) et le D^r Florian von Raison (Merck Serono)
http://www.unige.ch/450/animations/cafes/maladie.html
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Samedi de l'UNIGE
Emotions, freins ou moteurs ?
Samedi 25 avril, de 14h à 17h, CMU

Table ronde
Jalousie, émotions: freins ou moteurs dans la carrière ?
de 11h30 à 13h, CMU

Les émotions sont parties intégrantes de notre quotidien. Quand elles nous envahissent sur notre lieu de travail ou à l’école, sont-elles alors des freins ou des moteurs à notre réussite?
http://www.unige.ch/450/animations/samedis/emotions.html
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43^e Concours National
Les jeunes inventent la science
vendredi 24 et samedi 25 avril, Uni Mail

Exposition des travaux, présentation des projets et remise des prix
http://www.unige.ch/450/animations/sciencesappelle.html
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Le savoir au centre
du 27 avril au 9 mai, Chavannes Centre

Un stand consacré aux différentes facettes du savoir
http://www.unige.ch/450/animations/centrescommerciaux.html

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

Neurones miroir, CDZ et apprentissage par imitation.

Les neurones-miroir ?

Depuis une dizaine d'années on connait avec les travaux de Rizzolatti (Gallese, V., et al.1996) l'existence chez le macaque de neurones qui s'activent aussi bien quand le singe bouge que quand il voit quelqu'un bouger de manière similaire (cf Fig 1). On les a nommés neurones-miroir. On a pu aussi montrer par neuro-imagerie des résultats similaires chez l'Humain. Cette expression de neurones-miroir, très évocatrice a suscité un intérêt considérable : on y a - peut-être un peu vite - vu une base neuronale à l'imitation du sourire par exemple chez les nouveaux-nés, et la base de l'empathie par l'imitation des mimiques et des sentiments, et de l'amusante mimique des parents qui ouvrent la bouche en nourrissant les bébés à la cuillier. L'activité de ces neurones révèlerait une reconnaissance par une sorte de simulation chez l'observateur des gestes de l'acteur et même de ses intentions.





Fig 1 : En haut : L'activation d'un neurone miroir (dans l'aire F5) est similaire quand le singe saisit un objet et quand il voit quelqu'un saisir l'objet. (Source Rizzolatti, et al. 2009).(Abbreviations: AI, inferior arcuate sulcus; AIP, anterior intraparietal area; AS, superior arcuate sulcus; C, central sulcus; FEF, frontal eye field; IO, inferior occipital sulcus; IP, inferior precentral sulcus; L, lateral sulcus; LIP, lateral intraparietal area; Lu, lunate sulcus; MIP, medial intraparietal area; P, principal sulcus; STS, superior temporal sulcus; VIP, ventral intraparietal area. © Rizzolatti G and Fabbri-Destro M (2008) Curr Opin Neurobiol 18: 179–184. Source : Rizzolati et al. (2009))

Ne pas confondre avec l'hypothèse du neurone-grand-mère

Il ne faut pas confondre les neurones-miroir et l'hypothèse ironiquement décrite par l'expression du "neurone de la grand-mère" où il y aurait un neurone par item mémorisé. Et il y aurait le nuerrone qui représente la grand-mère et un autre pour le grand-père, etc. L'hypothèse dominante est plutôt connexionniste : que ce sont des circuits neuronaux qui codent la mémoire. Sans la remettre en question fondamentalement il me semble, un article récent (Quiroga, R. Quian, et al. 2005) conteste un peu cette hypothèse : on a trouvé -chez l'homme - des neurones qui s'activent quand on voit un personnage connu (Clinton, les Beatles, les Simpson's ou Jennifer Aniston ) même représentés très différemment, mais ne s'activent pas ou très peu pour d'autres personnes sous les mêmes angles ou d'autres objets connus.


Fig 3 : Un neurone de l'hippocampe qui réagit spécifiquement à des images de Jennifer Aniston (N° 4, 5, et 28-32 ) sous différents angles mais pas aux autres images (source) .

Il ne semble pas que cela remette fondamentalement en question le modèle connexionniste, mais c'est bigrement fascinant !

Plutôt des convergence–divergence zones' (CDZs) que des miroirs pour Damasio

Damasio (2008) proposait il y a une vingtaine d'années un modèle qui expliquerait ces données : plutôt que des aires-miroir il y aurait des 'convergence–divergence zones' (CDZs). Ces aires neuronales reçoivent des informations de plusieurs sources (convergence) et envoient des informations vers ces sources (divergence) . On sait en effet que les influx nerveux vont aussi vers les organes sensoriels, et pas seulement vers les centres depuis les sens.
Des zone CDZ rassembleraient des informations de diverses origines dont le motif particulier de stimulation simultanée identifierait une personne, une instance particulière de mémoire comme la photo de son propre mariage etc. Et cela reposerairt sur la réactivation des aires correspondantes
Ainsi, pour Damasio et Meyer, le bruit d'une cacahouète réactiverait dans les mêmes proportions les mêmes voies que celles activées lorsque le singe ouvrait l'arachide lui-même. Et les neurones de la CDZ ne seraient pas tant des miroirs que des marionnettistes qui commandent par ces ficelles que seraient les neurones divergents.

Fig 2 : Source D. PARKINS in Damasio, A., et al. (2008).

Cette vision plus active de ces neurones rend plus facile à comprendre comment on passe de l'observation à l'action et vice versa, alors que la métaphore du miroir est bien statique.
Les métaphores peuvent être évocatrices mais aussi contraindre ce qu'on arrive à imaginer.

Le mécanisme-miroir solidement étayé selon Rizzolati

Rizzolatti étaye son propos dans un article très complet que je vais juste effleurer (Rizzolatti, et al. 2009 intranet.pdf) de nombreuses expériences récentes. Il identifie(Cf figure 4) les aires homologues chez l'homme des aires miroirs chez le macaque.
En s'appuyant sur des expériences d'IRMf où la réponse de ces zones miroir est plus forte quand l'intention de l'acteur est explicite, il montre que ces aires réagissent à l'intention de mouvement perçue plus qu'au mouvement lui-même. Les données sont suffisantes dit-il pour fournir un nouveau cadre explicatif de nombreuses pathologies et pour proposer des thérapies. Par exemple il montre des données qui suggèrent que l'autisme est lié à un déficit de ces mécanismes, ou que la réhabilitation motrice après un accident vasculaire cérébral serait mieux expliquée si l'on prend en compte l'effet de ces neurones-miroirs.


Figure 4 : l'aire 44 serait l'homologue de la F5 chez le macaque. (source Rizzolatti, et al. (2009) ) Abbreviations: C, central sulcus; FEF, frontal eye field; IF, inferior frontal sulcus; IP, inferior precentral sulcus; PMd, dorsal premotor cortex; PMv, ventral premotor cortex; PrePMd, pre-dorsal premotor cortex; SF, superior frontal sulcus; SP, upper part of the superior precentral sulcus. Permission obtained from Elsevier Ltd © Rizzolatti G and Fabbri-Destro M (2008) Curr Opin Neurobiol 18: 179–184.

Selon Rizzolati les points-clé sont :

* Le mécanisme miroir est un système neural qui unifie la perception et l'exécution des actions
* Le mécanisme miroir est organisé en deux principaux réseaux corticaux, le premier est formé du lobe pariétal et du cortex prémoteur, le second, réside dans l'insula et le cortex antérieur cingulaire.
* Le rôle du mécanisme miroir est de fournir une compréhension directe des actions et emotions des autres sans médiation cognitive de haut niveau.[...]
* Un développement limité du mécanisme miroir semble déterminer certains des aspects centraux de l'autisme.
* Des protocoles de traitement basé sur l'action et l'observation pourraient être des stratégies de réhabilitation pour traiter les déficits moteurs après un accident vasculaire cérébral.

Le débat n'est pas clos. Est-ce grave ?

Sans pouvoir trancher entre Damasio et Rizzolati dans ce débat de spécialistes, il nous reste un fascinant mécanisme (miroir ou CDZ c'est égal... dans un premier temps). Nous pouvons probablement déjà mieux comprendre certains comportements avec une hypothèse qui les englobe les deux et vivre avec cette incertitude est le prix a payer pour une discipline qui est si dynamique notamment avec ce grand mouvement de développement des neurosciences ... !
Et passer d'une collection d'aires et de zones du système nerveux qu'il fallait apprendre par coeur à ces mécanismes d'imitation probables contribue à donner un sens aux apprentissages.

L'imitation comme modèle pédagogique ?

Ainsi le prof de gym qui fait une démonstration d'un mouvement est sans doute bien secondé par ce mécanisme neuronal remarquable pour aider à apprendre, par l'imitation.
Malheureusement ce mécanisme miroir n'aide pas forcément lorsqu'on démontre un théorème, ou lorsqu'on explique la méthode Sanger de séquençage...

Tous les enseignants ont-ils bien conscience de cette différence ?

Sources

• Damasio, A., & Meyer, K. (2008). Behind the looking-glass. Nature, 454(7201), 167-168. | Intranet.pdf | doi:10.1038/454167a; Published online 9 July 2008
• Damasio, A. R. Cognition 33, 25–62 (1989). | Article | PubMed
  
• Gallese, V., Fadiga, L., Fogassi, L. & Rizzolatti, G. Brain 119, 593–609 (1996). | Article | PubMed
• Quiroga, R. Quian, et al. (2005) Invariant visual representation by, single neurons in the human brain Nature 435, 1102-1107 (23 June 2005) | doi: 10.1038/nature03687
  
• Rizzolatti, G., Fabbri-Destro, M., & Cattaneo, L. (2009). Mirror neurons and their clinical relevance. Nat Clin Pract Neuro, 5(1), 24-34.|intranet.pdf

Comprendre mieux l'évolution, mieux en débattre face aux créationnistes de l'intelligent design.

Alors que l'année Darwin bat son plein, savoir positionner un enseignement de l'évolution entre respect de la diversité des opinions et solide assise scientifique de l'évolution reste difficile pour beaucoup.

Les médias renforcent des conceptions erronées de l'évolution...

Avec cet anniversaire, de nouvelles opportunités nous sont offertes pour mieux comprendre les enjeux, et mettre en perspective les informations des médias exprimant souvent une mécompréhension de l'évolution ...
La Tribune de Genève publiait le février 09 un article d'Anne-Marie Brouet " les plus faibles sont-ils condamnés à disparaitre ? " illustré (Intranet.jpg) d'une série depuis proconsul à l'homme actuel qui renforce l'idée linéaire et finaliste dans laquelle l'évolution culminerait avec Homo sapiens ( d'ailleurs en général il est représenté par un mâle, blanc relevait S. J. Gould. Les femmes et ceux dont la peau a une autre couleur apprécieront, j'imagine...).
L'idée que ce serait la force qui permet la survie au cours de l'évolution "faibles… condamnés à disparaitre" est une conception courante dans les sociétés néolibérales, mais que l'évolution ne confirme pas : T. Rex s'est éteint des mammifères ressemblant à  des rats ont survécu, les babouins qui ont le plus de succès reproductif ne sont pas les plus forts, mais ceux qui ont l'intelligence sociale la plus développée.
Mieux adaptés, pas plus forts !

Contrairement à cette illustration, Darwin déjà avait compris que l'évolution n'est pas linéaire, mais buissonnante !

Un autre article par Ph. Dumartheray : Darwin et les religions : "je t'aime mon non plus ", de ce même numéro (intranet.jpg) était illustré d'un arbre qui sépare "2 grande familles" : les vertébrés et les invertébrés.

Presque un suisse sur trois doute de l'évolution de l'homme.

"Selon une étude internationale, presque un Suisse sur trois refuse d'admettre que l'homme s'est développé à partir d'espèces animales antérieures. Ce rejet des théories de Darwin par 28% de la population (plus 10% qui «ne sait pas») " selon une étude "Menée par Jon Miller, de l'Université d'Etat du Michigan, aux Etats-Unis, cette étude vient de faire l'objet d'une publication dans la fameuse revue Science. Ses auteurs ont interrogé plus de 34'000 personnes dans 32 pays d'Europe, au Japon et aux Etats-Unis. " Source :Swissinfo : Les Suisses plutôt réticents face à Darwin.

Comment baser ses cours et débats sur de solides connaissances ?

Face à cette abondance d'informations de qualité variable, aider les élèves à se faire une idée scientifiquement fondée sur les données disponibles et sur la résistance des idées à l'argumentation n'est pas très facile.

Le labo du Pr. Milinkovitch organise du 22 avril au 27 mai une série de conférences sur ce thème : c'est une occasion à ne pas rater d'entendre des spécialistes de haut vol, de mettre à jour nos connaissances et d'avoir l'éclairage de la recherche sur cette question. Les élèves y sont aussi bienvenus.
Voir plus bas la description détaillée.

Comment traiter rigoureusement l'évolution en classe  sans heurter les valeurs et appartenances religieuses

• S'agit-il de croire en l'évolution ou de savoir utiliser des modèles de l'évolution?

Exiger des élèves de savoir utiliser un modèle n'est pas les faire adhérer à une croyance.
Dans un cours de sciences on ne peut certainement pas exiger que les élèves partagent nos opinions et croyances (qui n'ont d'ailleurs pas leur place dans un cours de biologie), mais on peut exiger qu'ils sachent utiliser les modèles qui fondent cette science pour expliquer des phénomènes.

Références

• Miller, J. D., Scott, E. C.,& Okamoto, S. (2006). SCIENCE COMMUNICATION: Public Acceptance of Evolution. Science, 313(5788), 765-766.
• Gregory, T. (2009). Understanding Natural Selection: Essential Concepts and Common Misconceptions. [10.1007/s12052-009-0128-1]. Evolution: Education and Outreach, 2(2), 156-175.

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Série de six conférences en "Génétique & Evolution"

Six scientifiques de l'Université de Genève se penchent sur l'évolution de différentes fonctions biologiques dans le monde du vivant et expliquent les bases de la théorie de Darwin. Les raisons pour lesquelles la théorie de l'Intelligent Design est inconciliable avec les fondements de la méthode scientifique sont également détaillées.
Tous les détails sur le site du LANE (Laboratory of Artificial & Natural Evolution Michel C. Milinkovitch's lab)
 
 Ces conférences ont  déjà eu lieu : vidéo de la conférence

Conférence
"Intelligent Design": l'imposture du créationnisme scientifique
Prof. Michel Milinkovitch, Section de biologie, Université de Genève

Le «dessein intelligent» est une tentative récente pour introduire l'idéologie néo-créationniste dans la sphère scientifique. La justification centrale de ce concept repose sur l’idée que les mécanismes naturels seraient incapables de générer des êtres vivants complexes. Pourquoi cette thèse est-elle incorrecte et en quoi cette approche est-elle inconciliable avec les fondements de la méthode scientifique

24 mai 2011 à 18h30  Auditoire U600 Uni-Dufour  vidéo de la conférence

  Complété le  24 mai 2019 : lien sur une approche pédagogique et correction de liens d'images perdus

Petit cerveau mais bien dans sa vie !

L'étonnante plasticité du cerveau

Durant la semaine du cerveau, lors d'une visite au laboratoire de Pr. Vuilleumier, Yann Cojan a permis aux élèves de manipuler des images d'IRMf et une discussion s'en est suivi. Parlant de la plasticité du cerveau, il a mentionné un cas étonnant d'un homme vivant à Marseille qui lors d'un contrôle presque de routine s'est avéré avoir une énorme cavité remplie de liquide céphalorachidien : le crâne paraissait quasi-vide il ne lui restait presque plus qu'une bande tapissant l'intérieur du crâne. Et cet homme vivait une vie normale !

Retrouver l'article d'origine ?

Nous avons la chance qu'en biosciences tous les articles soient indexés sur PubMed et donc aisés à trouver et accessibles au moins jusqu'à l'abstract et souvent jusqu'au texte complet. Une première recherche avec Google a repéré quelques articles généraux (p. ex. dans Le figaro) qui m'ont donné le nom de l'auteur (Feuillet et la publication : The Lancet en anglais donc) J'ai alors un peu fouillé Pubmed et avec "Feuillet" et "Brain" et trouvé l'article (Feuillet et al 2007) avec des images saisissantes (ici) (fig1). Pour comparer j'ai été chercher dans un site qui permet de voir toutes les tranches d'un encéphale par IRMa The whole brain atlas et j'ai cherché à y trouver les plans de coupe présentant les images équivalentes pour un sujet normal. Vous jugerez

Fig 1 : Un cerveau très réduit chez un individu menant une vie sociale normale (img Source Feuillet, L. , et al. 2007 ) Pour comparaison à droite : cerveau normal d'après Whole Brain atlas adapté. LV : ventricules latéraux remplis de liquide céphalo-rachidien(img)

Hydrocéphalie

Il s'agit d'un cas d'hydrocéphalie : une accumulation du liquide cépahlorachidien (LCR) dans les ventricules cérébraux, les espaces creux dans l'encéphale. Ces espaces normalement petits et presque difficiles à observer sont devenus immenses chez cette personne. Agé de 44 ans il n'avait plus consulté depuis l'age de 20ans pour son hydrocéphalie et lentement le LCR a du repousser à la marge les structures cérébrales. Sans doute que la très lente augmentation des ventricules a permis une adaptation progressive des fonctions dans les zones qui restaient fonctionnelles (la plasticité). Ce qui est incroyable aux yeux des spécialistes comme du béotien est que cet homme menait une vie sociale normale : un emploi, une famille, etc. L'auteur le dit avec la réserve prudente des scientifiques "Massive ventricular enlargement, in a patient with normal social functioning ". D'accord, il n'avait pas un QI particulièrement élevé (environ 75 d'après les tests faits à l'hôpital) mais on sait - et cet exemple le prouve particulièrement bien – le QI n'est pas la mesure définitive et complète des capacités mentales... Etait-il plus heureux comme Daniel Keyes dans Des fleurs pour algernon le suggère ? Est-il un employé plus fiable que d'autres ? La discrétion veut qu'on n'aille pas l'embêter avec ce genre de questions. En tous cas on lui a posé un drain qui devrait réduire la pression du LCR et améliorer son état.

D'autres cas de plasticité cérébrale pour répondre aux questions des élèves "qu'est-ce qui se passe si...?"

Les images qu'on obtient en cherchant sur le web sous hydrocéphalie m'ont paru inopportunes ici, à la limite d'un voyeurisme malsain des "monstres" comme on disait autrefois : le film Elephant man (David Lynch 1980) pose bien ce problème et montre bien le risque de la dérive en "cas intéressant pour congrès de spécialistes" ou en phénomène de foire. Un site à l'unige aborde la question sous un angle plus scientifique : NEUROCLUB "fondé en 1999 par le Prof. Jozsef Zoltan Kiss et deux étudiants, Raffaele Renella et Marc-Olivier Sauvain pour stimuler et aider les étudiants curieux et motivés dans leur découverte des Neurosciences " On y trouve une page avec d'autres cas de plasticité remarquables et - il me semble sans tomber dans le voyeurisme - permet de répondre -un peu - aux questions des élèves :

• Le cas d'une personne qui a vécu des années avec un crayon dans le crâne,
  

• 
  Le cas célèbre de ce contremaitre du nom de Phineas Gage qui a eu en 1848 son crâne traversé par une barre à mines et qui a récupéré presque complètement, mais dont le caractère s'est fortement altéré pour devenir peu responsable et imprévisible. Damasio a bien étudié ce cas dans "L'Erreur de Descartes", (1995) par ailleurs excellent et très lisible. Damasio y met en évidence le rôle de du cortex préfrontal comme un centre de régulation des émotions et de décision raisonnables.
  

Finalement ces cas mettent en évidence la plasticité – chez certains au moins – considérable de notre cerveau. Sans doute que la visibilité de ces cas cache de (très?) nombreux cas où la situation a évolué beaucoup moins bien et cela incite à être prudent avant de généraliser ces facultés de récupération. En effet, dans la vie de tous les jours, on croise des gens qui semblent très souples dans la tête et d'autres plus psychorigides. : ))

References :

• Feuillet, L., Dufour, H. & Pelletier, J., et al.Brain of a white-collar worker. Lancet 370, 262 (2007). (Abstract) |doi:10.1016/S0140-6736(07)61127-1
  
• Antonio Damasio, L'Erreur de Descartes, Ed. Odile Jacob, 1995.
  

Un texte en français pour stimuler le questionnement sur la plasticité cérébrale.

• Auteur non indiqué (2007)Un petit cerveau n’empêche pas une vie normale, Le figaro, 20Juillet 2007
  
• NEUROCLUB
  

Tete-a-Tetes de Sciences Moleculaires 2009

Tete-a-Tetes de Sciences Moleculaires 2009

La Section de chimie et biochimie a grand plaisir a vous convier a son cycle de conferences publiques et pour enseignant-e-s en sciences:

"Tete-a-Tetes de Sciences Moleculaires"
Mercredi 8 avril 2009, de 16h a 17h30, Auditoire A150, Sciences II

Au programme de cette annee:
- Dr Thierry Soldati, Departement de biochimie:
"Tout comprendre sur la phagocytose... les amibes a la rescousse!"
- Dr Hans Hagemann, Departement de chimie physique:
"L'hydrogene et son stockage, grands espoirs energetiques?"
Les conferences seront suivies d'un aperitif-discussion.

Je vous saurai gre de bien vouloir diffuser cette information aupres de vos eleves interesse-e-s par les aspects de la recherche moderne abordes sous un angle accessible et convivial, ainsi qu'aupres de vos collegues.

Le programme de cette rencontre, en annexe, mentionne egalement l'apres-midi de formation continue, "de l'Auditoire au Pupitre", que nous organisons a votre attention le mercredi 18 novembre 2009.

Dans l'attente de vous rencontrer tout prochainement et en restant a votre disposition pour toute information supplementaire, je vous adresse mes plus cordiales salutations,
didier


Dr Didier PERRET

Conseiller aux étudiants (MA+JE 09:00-13:00)
Chargé de communication
didier.perret@unige.ch
info-chimie@unige.ch (pour les questions relatives à la Section)
webmaster-chimie@unige.ch (pour les questions relatives au site web)
http://www.unige.ch/sciences/chimie/
http://www.unige.ch/sciences/chimie/?enseignants/perret_fr.php

ENVIE …D’ETERNITE ? Café scientifique, le LUNDI 30 MARS

Café scientifique, le LUNDI 30 MARS 2009 à 18h30 Musée d'histoire des sciences (dans le Parc de la Perle du lac) Trams 13 et 15, arrêt Butini / Bus 1, arrêt Sécheron, Parking adjacent. ENTREE LIBRE ENVIE …D'ETERNITE?
Lundi 30 Mars 2009 à 18h30

Le besoin d'éternité est sans aucun doute aussi vieux que l'humanité. Prolonger la vie dans l'au-delà, lutter contre le vieillissement, se cloner pour perpétuer son même, vendre son âme au diable pour bénéficier d'une jeunesse éternelle, laisser une œuvre, qu'elle soit artistique, scientifique, industrielle, humanitaire, etc., telles sont, en vrac, quelques unes des multiples tentatives inventées par les humains pour enrayer la course inexorable du temps. Pourquoi ce besoin ? Pourquoi avons nous tant de mal avec la fatalité de la fin ? Est-ce que le besoin d'éternité ne serait-il pas tout simplement la manifestation « d'un instinct de vie » sans lequel il n'y aurait pas de raison de vivre ?

Avec notamment la participation de :

M. Serge BIMPAGE, écrivain

M. Sylvain THEVOZ, théologien

Mme Sylvie DETHIOLLAZ, biologiste, spécialiste des expériences de mort rapprochée

sous réserve:

M. Marc MISSOTTENT, biologiste, spécialiste de la mort cellulaire.

Animation:

M. Ninian VAN BLYENBURGH, anthropologue

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Plus d'informations sur l'activité de Bancs publics sur notre site Site internet http://www.bancspublics.ch

Semaine du cerveau II ...lire dans nos pensées

La semaine du cerveau s'ouvre - pour les lecteurs des Bio-tremplins qui sont à Genève - ce lundi 16 mars.

S'il faut en choisir une ...

Parmi toutes les conférences excellentes celle de mercredi est particulièrement troublante, car elle met en évidence combien la limite entre la pensée et la matérialité est bousculée par des techniques qui menacent de pénétrer ce que nous avons de plus intime : la pensée.

Lire dans les pensées mercredi 18 mars - 19h

Uni Dufour (24 rue Général-Dufour, Genève)
Auditoire Piaget (U600, sous-sol)

Demain, les nouvelles méthodes de neuroimagerie permettront peut-être le décodage de la pensée.
Quel serait l'impact d’une telle percée sur notre société?

Intervenants:
Patrik Vuilleumier (neurologue, UNIGE),
Sara Gonzales Andino (physicienne, HUG),
Alex Mauron (éthicien, UNIGE)
Modérateur: Emmanuel Gripon

Pour se préparer à une conférence comme celle-là, voici quelques pistes.

• Campus a fait un dossier sur l'imagerie IRMf: La machine qui lit les pensées"
• Dossier Bio-Tremplins de mars 08: Ils l'ont fait! Voir les pensées dans le cerveau ?

Savoir à quel mot pense un sujet

On a pu prédire Mitchell, Tom M. et al. (2008) quel nom parmi des milliers et sans qu'on l'ait enregisté aurparavant dans l'IRMf, pensait un sujet dans le scanner IRMf, (cf à droite : image source Mitchell, Tom M. et al. (2008).).
Ils ont ainsi pu extraire d'un corpus de milliers de mots des caractéristiques sémantiques qu'ils ont pu associer à des motifs particuliers d'activation du cerveau sur de nombreux mots et peuvent ensuite prédire quel nom (concret) était vu à partir du motif activé. et ce avec une précision de 77%.

• Savoir quel nom vous voyez ! Noun Recognition Software (Abstract @Science) |Intranet.pdf
  
• Mitchell, Tom M. et al. (2008). Predicting Human Brain Activity Associated with the Meanings of Nouns : Science 30 May 2008: Vol. 320. no. 5880, pp. 1191 - 1195 DOI: 10.1126/science.1152876
  
• Peydrières, Carine, (2008) la machine à lire nos pensées.Science et Vie Junior, Aout 08, pp. 52-53 intranet.jpg
• Formisano,Elia et al. "Who" Is Saying "What"? Brain-Based Decoding of Human Voice and Speech , Science 7 November 2008: Vol. 322. no. 5903, pp. 970 - 973 DOI: 10.1126/science.1164318

Savoir quelle image le sujet regarde

On avait aussi pu déterminer quelle image regardait un sujet,

• Smith, Kerri . (2008) Mind-reading with a brain scan Nature News 5 March 2008 | | doi:10.1038/news.2008.650
  
• Kay, K. N., Naselaris, T., Prenger, R. J. & Gallant, J. L. Nature advanced online publication doi:10.1038/nature06713 (5 March 2008).
  

Comprendre l'effet placebo

On a pu déterminer si l'effet placebo était une diminution de la sensation de douleur, un traitement de la douleur ou une moindre expression de la douleur.

• Tourbe, C. (2004) L'effet placebo diminue bien la douleur, Science et Vie avril 2004 p. 26 (intranet.jpg)
• La publication originale dont est issu celui de S&V N. B: Tor WAGER (2004) et non WAGNER comme inscrit dans l'article : Placebo-induced changes in FMRI in the anticipation and experience of pain Tor Wager dans Science
• Une sélection de liens sur ce thème de l'effet placebo, de la douleur , du partage et de la gestion de la douleur.
  

La liste pourrait être très longue, ce n'est qu'une petite sélection !

Potentiels et enjeux :

• Le détecteur de mensonges pose des problèmes éthiques
  
• Growing Pains for fMRI les excès de l'IRMf ...
• La Recherche : l'IRMf discutée
  La puissance émotionelle des images IRMf Ethicists urge caution over emotive power of brain scans | Intranet

Techniques d'IRMf

• L'IRM et autre techniques de neuroimagerie (LeCerveau@McGill)
• Simulation interactive : IRM @PhET
• Imagerie-resonnance-magnetique-Rech-I-04.pdf
• IRMf-bold-diffusion la Recherche aout 2007 (1 et 2)
• Observation du cerveau par imagerie fonctionnelle (avec vidéo)
• Misere, Marc-André. (2008). Plus avant dans les labyrinthes du cerveau Swissinfo Prof P. Vuillieumier: l'IRM à l'université de Genève

SIDA et peste; la science trébuche et progresse

Pourquoi ~10% des descendants d'européens sont-ils protégés du SIDA ?

On sait (Stephens, J. C. et al. 1998) que jusqu'à 14% des européens sont porteurs d'une mutation qui les rend résisatant ou moins semsibles au SIDA parce que le co-récepteur CCR5 ( C-C chemokine receptor type 5) est muté. CCR5 est situé sur les lymphocytes (et macrophages) et sa fonction 'normale' est d'être un récepteur pour des chemokines, mais il forme aussi le point d'entrée pour le virus HIV. La raison de cette étonnante fréquence est ses possibles applications médicales suscite bien des réflexions...

La protéine CCR5 ?

On la trouve :

• SwissProt (maintenant UniProt) sous le nom de P51681 (CCR5_HUMAN) Sa séquence en acides aminés (format FASTA)
• Sa position localisation dans les chromosomes sur Mapviewer
  
• Sa localisation sur le chromosome 3
  

L'allèle Δ32

Il s'agit d'une délétion de 32 bases (d'où son nom de Δ32). Comme il ne s'agit pas d'un multiple de 3, cette délétion conduit à un décalage de phase de lecture (frameshift) et à une protéine CCR5 tronquée et non-fonctionnelle. L'apparition de cette mutation a été estimée vers -2500 ans BP (Before Present : il y a x années plutôt que des années avant J.C.)
La mutation Δ32 ne se trouve pas dans UniProt dans la fiche pour CCR5 car UniProtKB ne recense pas les mutations conduisant à des protéines tronquées. Or cette mutation ne produit justement plus de protéine, ... donc pour trouver plus d'information, il faut chercher le lien vers la base de données OMIM qui recense les informations pour les maladies...

• CCR5 et la maladie dans OMIM
  
• Séquence en acides nucléique du gène muté (allèle Δ32) dans Entrez Nucléotide (séquence Tooouuut en bas)

Comment le CCR5 est nécessaire au VIH

Fig. 1: Schéma de l'interaction entre le virus -notamment la protéine GP120 et les récepteurs du lymphocyte CD4 et CCR5
Source : DeFranco, Anthony L et al. (2007) The Immune Response in Infectious and Inflammatory Disease, New Science Press

"Après avoir accosté le récepteur CD4 [...], le VIH a besoin d'un second récepteur du macrophage, CCR5, pour traverser la membrane cellulaire. Après son union à CD4, gpl20 change de conformation, permettant son union à CCR5. [...]le second récepteur fait passer le complexe gpl20-CD4 à travers la membrane cellulaire, déclenchant le passage du contenu du virus dans la cellule " Raven p. 536 En effet cette interaction promeut la fusion entre la membrane du virus et celle de la cellule. Comme deux bulles de savons.

C'est d'ailleurs le blocage de ce même récepteur CCR5 qui est visé par la protéine PSC RANTES développée à l'UniGE par O. Hartley. cf (Bio-Tremplins 12 novembre 08)
Par aeilleurs, il apparait qu'on peut parfaitement vivre sans cette protéine.

Environ 10% des descendants d'européens protégés du SIDA ?

Selon (Janeway) la fréquence de l'allèle Δ32 est de 0.09 des Caucasiens (euphémisme américain pour blancs d'origine européenne) Cela signifie que 10% sont hétérozygotes (résistent 2-3 ans au SIDA) et environ 1% sont homozygotes (résistent au SIDA indéfiniment). "...homozygous individuals had nearly complete resistance to HIV-1 infection despite repeated exposure, and HIV-1 infected heterozygotes for the mutation delay the onset of acquired immunodeficiency syndrome (AIDS) 2–3 years longer than do CCR5-+/+ " (Stephens, J. C. et al. 1998)
On n'a pas trouvé cet allèle ailleurs. Cette étonnante différence régionale a suscité pas mal de réflexions.
Et évidemment on pense à une forte sélection, des conditions où cette mutation donné un fort avantage, ou plutôt aurait protégé les porteurs d'un sévère désavantage.

L'hypothèse de la peste noire du Moyen-Âge

Une recherche publiée en 1998 (Stephens, J. C. et al. 1998) avait calculé l'origine de cet évènement de sélection il y a environ 700 ans (entre 275–1,875) sur la base du "déséquilibre de linkage entre CCR5 et deux loci de microsatellites et à l'aide de la théorie de la coalescence". (Franchement je ne suis pas sûr d'avoir compris cela, mais je crois que je peux vivre avec et il me parait important en 2009 de savoir limiter ses recherches sous peine d'exploser). Ils ont proposé que la peste soit la cause de cette sélection. On sait que l'agent de la peste Yersinia pestis attaque les macrophages qui expriment aussi CCR5. En effet la grande peste noire a tué près de 40% des Européens entre 1347 et 1350 ! Hopkin, Michael. (2005). Il faut noter qu'on parle de la sélection d'une mutation pré-existante, car l'apparition de la mutation est bien plus ancienne : 2500 ans.
En fait ils étaient plus prudents : "are consistent with a historic strong selective event (e.g., an epidemic of a pathogen that, like HIV-1, utilizes CCR5), driving its frequency upward in ancestral Caucasian populations."

En français :

• D'où vient le gène de la résistance au sida ? La Recherche on-line
  

Utilisé comme exemple dans l'éducation

Une simulation éducative présentée à BioEd09 - d'ailleurs remarquable - prenait ce cas comme exemple : Deme 2.0 de Tony Weisstein, à la Truman State University : il concluait son exposé en disant : dommage que ce si bel exemple ne soit plus utilisable, mais c'est ainsi que la science avance !
Cette simulation de génétique des population pour un gène et deux allèles est cependant utilisable avec d'autres exemples et tourne avec les tableurs habituels comme OpenOffice Calc (.xls) et reste remarquablement intéressante. Excellent pour mettre en évidence la dérive génétique.

Mais en fait ... ce n'est peut-être pas la peste !

Sans vraiment prétendre faire une analyse historique complète, voyons quelques étapes du cheminement de cette idée.
Une première remise en question assez fondamentale apparaît en 2004 Mecsas, J. et al (2004) ils ont essayé devoir si d'être CCR5déficient pouvait protéger de Yersini pestis et ont conclu avec un non prudent "our results indicate that CCR5 deficiency in people is unlikely to protect against plague." D'autres Elvin, S. J., et al. (2004). ont cependant contesté ces conclusions en montrant que la mutation limite quand même l'entrée de Yersinia pestis dans les macrophages "we did find that there was a significantly reduced uptake of Y. pestis by Ccr5-deficient "

Figure 2 à droite : la peste noire a fait des millions de morts en Europe Source nature news;
Cette hypothèse était si belle et convaincante qu'on l'a largement répercutée, discutée, et fait l'objet de nombreuses publications (pubmed recense 17 publications pour "CCR5 plague"et 14 publications pour "CCR5 yersinia"

Dans une news de nature Hopkin, Michael. (2005) présente 2 théories :
1) L'hypothèse selon laquelle la peste noire serait en fait virale et non pas causé par la bactérie Yersinia pestis et la transmission virale expliquerait alors bien la sélection de CCR5 et la fréquence de la mutation CCR5-Δ32 plus importante en Scandinavie et en Russie où l'on sait que la peste a sévi plus longtemps et plus tard.
2) L'autre hypothèse est celle que le virus de la variole aurait sélectionné l'allèle CCR5-Δ32 Galvani A. P. et al. (2005). "we find that smallpox is more consistent with this historical role".
Dans les 2 cas la sélection résulterait d'un agent pathogène viral. Mais des chercheurs français Raoult, D., et al. (2000) avaient confirmé Yersinia pestis comme agent de la peste noire (La Recherche)

Enfin des résultats plus récents (Hummel, S. et al. 2005) mettent en doute la date de l'évènement de sélection puisqu'on a trouvé (par PCR) CCR5-Δ32 dans des squelettes datant de l'age du bronze (2900ans BP) tirés de divers sites européens. De plus la fréquence de l'allèle CCR5-Δ32 n'était pas différente chez les victimes de la peste du 14ème comparés à un groupe de contrôle. Ces résultats indiquent que la mutation était déjà fréquente dans les populations européennes préhistoriques et sont un argument contre la peste comme force majeure de sélection.
Il semble donc -prudemment - que la trop belle hypothèse ait fait long feu, ... et qu'il reste donc une explication à trouver, un challenge pour nos élèves !

La science trébuche mais progresse

Cet exemple montre finalement comment la science avance : de manière assez hésitante par allers et retours, pas seulement rationnellement, mais aussi en fonction comme ici de la fascination que certaines idées exercent. Mais arrive à la longue à une assez bonne certitude, jamais une vérité définitive : s'il semble que l'hypothèse de la peste est devenue assez faible, elle ne peut être écartée complètement. L'algorithme converge diront les gens du traitement de l'information.

Travailler sur des hypothèses pas des vérités

On voit aussi combien il est prudent d'enseigner la science en termes d'hypothèses et non de vérités. Si on a cédé aux sirènes des certitudes et parlé de la peste comme LA cause de cette résistance au VIH SIDA chez les européens, on est bien embêté... Si on en a parlé comme d'une hypothèse, on est très à l'aise pour dire que cette hypothèse n'a pas tenu face à l'apparition de nouvelles données et est bien moins probable actuellement.

Une pré-adaptation

C'est aussi intéressant de voir que cette mutation existait chez nos ancêtres bien avant l'apparition du SIDA. Mais personne ne l'avait repérée. Si le SIDA était apparu bien avant la science actuelle, ces gens-là auraient été presque les seuls survivants et la population humaine serait peut-être repartie depuis leurs descendants... Avec le recul on aurait dit : l'espèce s'est adaptée ! Comme si cette évolution avait été l'effet d'une intention !
Cet exemple illustre bien comment la sélection de changements - souvent invisibles avant- est le moteurs de l'évolution et donne l'illusion que les changements des organismes sont induits par le milieu.

Grâce à la science nous comprenons ce qui se passe !

On peut aussi se réjouir que la science -notamment la recherche en biologie - soit capables de comprendre ce qui se passe et permette à la médecine et aux organismes de prévention et finalement aux citoyens de ne pas seulement subir.
Nous savons aussi que ce n'est pas une malédiciton et que le préservatif protège et selon www.ciao.ch : le site d'info pour les ados "Ne sortez pas sans être couvert ! "
Nous pouvons faire vivre les sidéens avec des traitements - très lourds sans doute - mais ils peuvent vivre.
Cette résistance issue du CCR5 a évidemment suscité de nombreuses recherches pour tenter de trouver un traitement dont voici juste un aperçu !

Un traitement du SIDA possible ?

Certains ont essayé avec des ARN interférents de bloquer l'expression du CCR5 avec des ARN interférents : siRNAs (Sands, Tim, 2008) ils ont obtenu une protection significative contre l'infection des lymphocytes par le HIV-1.
Plus enthousiasmant encore dans un article du New England Journal of Medicine (NEJM) Hutter, G., et al. (2009). On peut actuellement confirmer qu'un sidéen greffé de la moelle dont le donneur était homozygote pour la mutation Delta-32 n'a toujours pas de HIV détectable, 20 mois après la greffe et est donc sans doute guéri du SIDA. Les cellules souches du donneur ont produit des Globules blancs sans CCR5 et donc insensibles au HIV. On peut désormais envisager une forme de thérapie génique contre le SIDA !
C'est évidemment un énorme espoir ! Soyons tout de même prudents en communiquant à ceux qui sont concernés ; le chemin depuis un espoir en recherche jusqu'au traitement est souvent long et semé d'embûches. (Cf De la recherche au médicament)

Souhaitons que ce résultat puisse se traduire en un traitement plus rapidement puisqu'il s'est révélé chez l'homme et donc saute une partie des étapes de ce processus.

Sources

• DeFranco, Anthony L et al. (2007) The Immune Response in Infectious and Inflammatory Disease, New Science Press
• Elvin, S. J., Williamson, E. D., Scott, J. C., Smith, J. N., de Lema, G. P., Chilla, S., et al. (2004). Evolutionary genetics: Ambiguous role of CCR5 in Y. pestis infection. Nature, 430(6998).
  
• Galvani A. P. & Slatkin M. Evaluating plague and smallpox as historical selective pressures for the CCR5-Δ32 HIV-resistance alleleProc. Natl Acad. Sci. USA 100, 15276 - 15279 (2005).
  
• Hopkin, Michael. (2005)Did Black Death boost HIV immunity in Europe? 11 March 2005 | doi:10.1038/news050307-15
• Hummel, S., Schmidt, D., Kremeyer, B., Herrmann, B., & Oppermann, M. (2005). Detection of the CCR5-[Delta]32 HIV resistance gene in Bronze Age skeletons. Genes Immun, 6(4), 371-374.
• Hutter, G., Nowak, D., Mossner, M., Ganepola, S., Mussig, A., Allers, K., et al. (2009). Long-Term Control of HIV by CCR5 Delta32/Delta32 Stem-Cell Transplantation. N Engl J Med, 360(7), 692-698.
  
• Janeway, C. A., Travers, P., Walport, M., & Shlomchik, M. (2001). Immunobiology. New York and London: Garland Science. url
• Auteur inconnu ; Le mystère de la peste noire élucidé , La recherche online
  
• Mecsas, J., Franklin, G., Kuziel, W. A., Brubaker, R. R., Falkow, S., & Mosier, D. E. (2004). Evolutionary genetics: CCR5 mutation and plague protection. Nature, 427(6975), 606-606.| intranet.pdf
• Raoult, D., Aboudharam, G., Crubezy, E., Larrouy, G., Ludes, B., & Drancourt, M. (2000). Molecular identification by ‚"suicide PCR‚" of Yersinia pestis as the agent of Medieval Black Death. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 97(23), 12800-12803.
  
• Raven, P. H., Johnson, G. B., Losos, J. B., & Singer, S. R. (2007). Biologie. Bruxelles: de Boeck.
  
• Sands, Tim(2008), RNA tackles HIV NatureNews 7 August 2008| doi:10.1038/news.2008.1018
• Stephens, J. C., Reich, D. E., Goldstein, D. B., Shin, H. D., Smith, M. W., Carrington, M., et al. (1998). Dating the Origin of the CCR5-[Delta]32 AIDS-Resistance Allele by the Coalescence of Haplotypes. The American Journal of Human Genetics, 62(6), 1507-1515. Intranet.pdf

Remerciements :
Merci à Tony Weisstein pour son exposé à BioEd09 qui a inspiré cette publication, à Michel Strubin et Marie-Claude Blatter pour leur précieux commentaires.