Actualité scientifique selon Jacques. Juillet 2016
Nous gardons un oeil attentif sur la cryo-ME:
Iacovache, I., De Carlo, S., Cirauqui, N., Dal Peraro, M., van der Goot, F. G., & Zuber, B. (2016). Cryo-EM structure of aerolysin variants reveals a novel protein fold and the pore-formation process. Nature Communications, 7, 12062. doi:10.1038/ncomms12062.
Benoit Zuber à Berne maitrise la cryo-me à résolution presque atomique. Il poursuit un ancien travail sur l’aerolysine avec Gisou van der Goot à l’EPFL
Twomey, E. C., Yelshanskaya, M. V., Grassucci, R. A., Frank, J., & Sobolevsky, A.(2016). Elucidation of AMPA receptor-stargazin complexes by cryo-electron microscopy. Science, 353(6294), 83-86. doi:10.1126/science.aaf8411
Zhao, Y., Chen, S., Yoshioka, C., Baconguis, I., & Gouaux, E. (2016). Architecture of fully occupied GluA2 AMPA receptor-TARP complex elucidated by cryo-EM. Nature. doi:10.1038/nature18961
Ces deux articles prouvent que l’on se pousse au portillon. Il s’agit d’un récepteur du glutamate de la membrane postsynaptique. Il est important pour l’apprentissage et la mémoire.
Hsia, Y., Bale, J. B., Gonen, S., Shi, D., Sheffler, W., Fong, K. K., . . . Baker, D. (2016). Design of a hyperstable 60-subunit protein icosahedron. Nature, 535(7610), 136-139. doi:10.1038/nature18010.
Exploitation des possibilités de l’autoassemblage pour construire des minicages qui pourraient être ¨des pièces utiles à l’architecture ou la mécanique moléculaire.
Galej, W. P., Wilkinson, M. E., Fica, S. M., Oubridge, C., Newman, A. J., & Nagai, K. (2016). Cryo-EM structure of the spliceosome immediately after branching. Nature. doi:10.1038/nature19316
Schur, F. K., Obr, M., Hagen, W. J., Wan, W., Jakobi, A. J., Kirkpatrick, J. M., . . . Briggs, J. A. (2016). An atomic model of HIV-1 capsid-SP1 reveals structures regulating assembly and maturation. Science, 353(6298), 506-508.. doi:10.1126/science.aaf9620. Les collègues de Heidelberg et Grenoble
01.07.2016. Science 353, 6294
– 42. PROTÉINE, REPLIEMENT, CHAPERONINE. Pierre G. Groupe de Hartle à Martinsried. Repliement des protéines et contrôle de qualité in vivo. Un bel article de synthèse. On a bien à l’esprit le contrôle du repliement des protéines durant leur synthèse. On est moins au courant du réseau de contrôle visant à éliminer ou corriger les protéines qui vieillissent mal et qui induisent Alzheimer, Parkinson, etc. Va-t-on trouver les moyens de remuscler le système ? DOI : 10.1126/science.aac4354
– 58 – 62. PÉROVSKITE, PHOTOVOLTAÏQUE. Une méthode simple pour fabriquer des cellules photovoltaïques aux pérovskites. Groupe de Grätzel, EPFL. Nous l’avons souvent dit ici, les cellules solaires aux pérovskites ouvrent toutes les promesses. Elles sont efficaces, faciles à faire avec des matériaux bon marché, mais elles ont encore quelques défauts (par exemple elles tendent à se détruire à la lumière!). Nous suivons avec intérêt la rapide succession d’articles rapportant les progrès dans le domaine. Encore une fois, le groupe Grätzel semble inventif. Le défaut visé est le fait que les cellules sont très petites (mm2). Ici il est proposé une méthode d’étalement de la solution sous vide sur un support en rotation. L’efficacité reste de 20%, mais la surface utile gagne un ordre de grandeur (cm2). C’est mieux, mais il faudra encore quelques articles jusqu’à la réalisation de la grande promesse. J’ai bon espoir.
07. 07. 2016. Nature 535, 7610
BIOWEAPONS. Au vu des nouvelles technologies (CRISPR/Cas9) Malcolm Dando demande que la convention sur l’interdiction des armes biologiques (1972) soit réactivée.
Nous connaissons le sujet. Pendant 5 ans, Jacques Diezi et moi avons organisé l’intendance locale du colloque Pugwash de préparation au colloque annuel de préparation à la conférence quinquennale de révision de la Convention de l’ONU sur les armes biologiques (BWC) – oui, oui, c’est ça. La BWC initiée dès 1972 précède la convention sur les armes chimiques CWC de 1993, mais elle est beaucoup plus faible puisqu’elle n’a pas de moyens de contrôle alors que le bureau de la CWC à Haye compte 500 personnes dont la moitié sont des inspecteurs. La conséquence est que tout ce qui tourne autour de la BWC semble n’être qu’une immense parlote par laquelle les délégués des 173 États participants tentent de se profiler. La prochaine conférence aura lieu en novembre et la tension monte. Ce ne sont pas les délégués officiels qui s’agitent, mais des scientifiques, des hauts fonctionnaires et des politiciens qui ont conscience que les nouveaux développements du génie génétique autour de CRISPR/Cas-9 changent la donne. Ils le font savoir, par exemple : Gerstein, D. M. (2016). Can the bioweapons convention survive Crispr? BAS (article chez moi). On y lit: « Crispr-based kits go for less than $500 in some cases, with pathogen-specific kits—West Nile virus, human coronavirus 229E, human adenovirus 35, to name a few—offered up like so many choices at a grocery store. Companies selling these kits are certainly not keeping registries of buyers or attempting to control the technology beyond the intellectual property that has been invested. The kits come with operator manuals that have only minimal warnings about containing hazardous materials and being for laboratory use only. Considering the safety and security problems those labs (and other biological facilities) often encounter, the use of such kits outside of them is especially frightening. »
– 41 – 42 + 10.7554/eLife.14846. MÉMOIRE, BIOLOGIE MOLÉCULAIRE. Les réseaux de neurones stimulés de manière répétitives se renforcent et se stabilisent. C’est la « long term potentiation » LTP qui est à la base de l’engram, le réseau neuronal de la mémoire. Comment est-ce que ça marche ? Évidemment, on imagine une protéine qui modulerait l’efficacité de la synapse. On la cherche. On peine à la trouver. En 2006, Tsokas et al. Pensaient l’avoir identifiée : PKM-x, une kinase active dans la synapse. Le résultat a été contesté, car la souris PKM-x– a une mémoire normale. Le présent article montre que le résultat initial était correct, mais qu’il existe des voies compensatoires pour la fixation de la mémoire. On ne s’étonne pas que la mémorisation soit un processus complexe et multiple. On espère en savoir plus bientôt. Je continue à être attiré par l’hypothèse d’un changement conformationel d’une protéine de type t, dont la transition en prions serait l’extrême pathologique.
08. 07. 2016. Science 353, 6295
– 106 -7. ÉTHIQUE BIOMÉDICALE, RECHERCHE. News. Recherche avec les êtres humains. Le gouvernement US était sur le point de faire passer une nouvelle règlementation sur l’expérimentation avec les êtres humains. Tout est arrêté par le Congrès et le Président qui demandent qu’une nouvelle commission reprenne la question à la base. Le problème, c’est la « Common Rule » qui veut que tout ce qui se fait soit spécifiquement autorisé par le donneur de matériel ou d’information. Ainsi, si un échantillon de sang a été prélevé dans un certain but, l’utilisation de ce même échantillon pour une autre analyse nécessite un nouvel accord du patient. Cette règle rendrait impossibles toutes les idées de « Big Data » en médecine et en biologie (exploration de masse de données sans savoir à priori ce que l’on va trouver).
Personnellement, je suis plutôt favorable à plus de liberté de recherche, mais le fait que la loi restrictive soit bloquée à un stade très avancé est symptomatique des espoirs que suscitent la nouvelle possibilité en médecine – et peut-être ailleurs.
Attention toutefois ; voir ci-dessous : nature 21.7. pp. 345.
– 111, 158 – 162. BIOTECHNOLOGIE, INGENIEURING TISSULAIRE, BIOHYBRIDE. Une raie artificielle, étonnante ! Parker et al, Cambridge. Ils prennent des cellules du cœur de rat (les fibres musculaires du cœur ne sont pas alignées, mais ils les font pousser dans des conditions où elles s’alignent). Ils modifient ces cellules par optogénétique pour qu’elles se contractent à la lumière. Ils font croitre ces cellules dans un support en élastomère sur un squelette en filaments d’or donnant au tout la forme d’une raie à l’échelle 1 :10. Ils laissent aller la « bête » dans un liquide nourricier et ils la conduisent en l’illuminant adéquatement. Ça ne va pas vite, ce n’est pas très efficace, mais ça marche.
– 123 – 4, 163 – 6. RESEAUX, BIG DATA. Benson et al. Organisation des réseaux complexes. La statistique nous donne de magnifiques exemples de ce que l’on peut faire pour interpréter des données complexes. Par exemple, (i) la distribution trop serrée des données de Mendel trahit le fait qu’il les a passablement arrangées ; (ii) la cryo-microscopie électronique de particules isolées n’est possible que parce que la statistique révèle ce que nous ne voyons pas. Il faudrait pourtant faire beaucoup mieux pour vraiment utiliser les données du big-data (par exemple répondre aux questions : (i) comment l’enfant apprend-il à parler à partir de ce que ses sens lui communiquent ? (ii) Comment tant d’Américains peuvent-ils suivre Trump ? Certains pensent que, un peu comme la théorie des cordes réunissant prétendument la physique quantique et la relativité générale, la théorie des graphes pourrait permettre d’analyser les données complexes du BigData mieux qu’on ne le sait faire jusqu’ici. De cette théorie, nous savons qu’un paramètre comme le nombre de voisins de chaque point et sa distribution peut être un indicateur puissant. On peut aussi considérer des structures supérieures, c’est-à-dire analyser non pas point par point, mais par groupement de points. Ainsi, trois points peuvent être connectés de 13 façons différentes (a voit b qui voit c qui voit a ; idem avec encore b voit a, etc., on peut s’amuser à les trouver). Le présent article énonce et discute différents théorèmes qui relient de manière surprenante ces paramètres plus globaux. Je n’y comprends pas grand-chose si ce n’est que l’analyse passe par la description du réseau sous forme de matrice (quel nœud est lié à quel nœud) que l’on transforme et analyse par leurs vecteurs propres et ce qui va avec.
Je n’ai rien dit d’utile par ce § si ce n’est de suggérer qu’il est bon de garder un œil attentif sur les développements de ces mathématiques.
14. 7. 2016. Nature 535, 7611.
– S1 – S19. DOULEUR. ∏. Un dossier.
J. Marchant. S14-15. Simulation honnête. Les placébos. Une petite synthèse « main stream ».
– S15-16. L. Laursen, Arjun. La morphine et d’autres opioïdes sont, dans les cas sévères, les seuls antidouleurs efficaces. En Europe, on en utilise légalement en moyenne 100 mg/personne (plus de 500 aux USA). Dans les pays en voie de développement, en raison de la « guerre à la drogue », l’accès aux opioïdes est dramatiquement bloqué. Ainsi en Inde l’usage n’atteint pas le centième ( !) de l’usage Européen. La conséquence en est que, dans les pays en développement, on meurt dans la douleur alors que chez nous, on la calme. Encore une forme de discrimination riche/pauvre ! Il est noté ici que Rajagopal (est-ce celui que nous connaissons?) a entrepris une campagne de promotion des soins palliatifs et des moyens qui les rendent possibles.
15.07.2016. Science, 353, 6296.
208 – 9. NEUROIMAGERIE. REPRODUCTIBILITÉ, fMRI. Jacques Di. La validité de beaucoup des données accumulées par fMRI ces 20 dernières années est mise en doute. L’imagerie par résonnance magnétique fonctionnelle permet de cartographier les zones du cerveau actives en temps réel. Les résultats sont fascinants, souvent presque incroyables, par exemple l’association – un mot/une zone du cerveau – rapportée dans Nature du 28 avril. Il y a longtemps que des voix critiques se font entendre. Elles demandent des statistiques plus rigoureuses et des contrôles plus sévères. Ici est rapporté un article par E. Eklund dans PNAS qui montre que la paramétrisation des softwares généralement utilisés pour ces études induit souvent des faux positifs. Initialement, près de 40’000 publications étaient mises en question. Après décantation il en reste 3’500. Comme d’habitude la situation serait meilleure si les auteurs publiaient l’ensemble de leurs données. Encore une pierre ajoutée pour l’édification d’une science ouverte.
– 286 – 8. APPRENTISSAGE, COGNITION. Le jeune poulet est capable d’abstraction ; il peut considérer comme équivalents des groupes d’objets qui ne se ressemblent que très indirectement. La méthode expérimentale aussi est intéressante. Dans ce genre d’expérience on demande habituellement à l’animal de peser conditionnellement sur un bouton. Ici, on part de l’observation de Lorenz que les canards suivent ce qu’ils ont reconnu comme étant leur maman. Une foi, instruit à suivre un groupe d’objets (boule, cône, cylindre de couleurs variées), les auteurs étudient les variantes qui sont reconnues par la suite.
– 288 – 291. BIODIVERSITÉ, EMPREINTE ÉCOLOGIQUE. Un consortium d’institution de protection de la nature dont le WWF à Gland. Où la biodiversité est-elle réduite par la présence de l’homme en dessous des valeurs tolérables ? Deux cas sont distingués : biodiversité avec ou sans espèces invasives. Le résultat est que 58% de la surface des terres est en dessous de la valeur tolérable. Cela représente 71% de la population. Le problème que je vois avec cet article est ce qu’ils définissent comme « valeur tolérable ». 20% de perte de biodiversité est nettement trop selon eux. Par précaution, ils placent la barre à 10%.
Je me rappelle d’un séminaire au DEE rapportant des expériences de modification de la biodiversité en milieu confiné ou sur des iles. La conclusion est que la nature est étonnamment souple. Pour évaluer l’effet, il faut préciser le paramètre considéré. Pour suivre les auteurs du présent article il faudrait regarder de plus près ce qu’ils appellent la fonction et le service de l’écosystème.
– 231 – 257. DANGERS NATURELS MAJEURS. Une série d’articles sur les dangers naturels majeurs, les moyens de les prévoir et de les mitiger. La 1ere figure résume les estimations du risque à long terme. La 2e montre la réalité sur la base des 60 dernières années. Dans cette analyse, il manque un élément : les risques de catastrophes artificiels, c’est-à-dire celles que l’homme pourrait créer. Il faudrait inclure une vilaine bosse tout à gauche du 1er graphique.
21. 07. 2016. Nature 535, 7610
– 345 –348. BUSINESS, PRIVATISATION. Wilbanks, J. T., & Topol, E. J. (2016). Stop the privatization of health data. doi:10.1038/535345a.
Le fric achète la science ; ce n’est pas nouveau, mais ça empire. Barroso, sitôt en avoir fini avec la présidence de la Commission européenne se fait engager par Goldman Sachs. Le présent article commence par une liste de scientifiques importants qui quittent leurs fonctions dans la recherche publique pour se faire engager par Google, Apple, etc. (Par exemple : Tom Insel, directeur de US Natl. Inst. Of Mental Health). Là-dessous, il y a le rush sur les données médicales ou, plus simplement, sur les données fournies par les petits bracelets qui comptent nos pas et de plus en plus de choses. Le bandeau frontal qui mesure les pensées n’est pas loin. On peut rêver… mais Google ne rêve pas.
La situation est rendue difficile par la nature supranationale des firmes concernées et leur invraisemblable capacité financière. On dit que les réserves en cash de Google se chiffrent en centaines de milliards.
L’article est un cri d’alarme qui appelle à défendre nos propres données. Un système open-source, un ferme engagement des pouvoirs publics et surtout la prise de conscience que nous devons être des consommateurs responsables.
– 367 – 375. NEUROBIOLOGIE, TRANSCRIPTOME. Un exemple de ce qui s’étudie actuellement en neurobiologie. Bakken, T. E., . . . Lein, E. S. (2016). A comprehensive transcriptional map of primate brain development. doi:10.1038/nature18637.
Quels sont les gènes actifs dans toutes les parties du cerveau ? On prend des macaques à 6 moments de la gestation ainsi qu’à la naissance et à 3, 12 et 48 mois. On analyse leur transcriptome (l’ensemble des gènes transcrits) dans toutes les régions de la carte cérébrale, en affinant la résolution dans certaines zones critiques pour certaines maladies neurologiques. Énorme masse d’information. Je ne cite que deux observations : (i) Les auteurs observent une remarquable synchronicité de formation de réseaux synaptiques dans des régions qui ne semblent pas reliées. (ii) Ce n’est que bien après la naissance que le transcriptome se stabilise.
22.07.2016. Science 353, 6297.
– 334 – 5, 350 – 51, 351 – 2, 380 – 2, 394 – 9. MITOCHONDRIE, FLORE INTESTINALE , CO-ÉVOLUTION. Les biologistes évolutionnistes du DEE. Trois articles et des commentaires. Très intéressant, mais subtile. Les humains sont des superorganismes d’espèces multiples et de génomes divers qui coévoluent de manière liée. Ici sont étudiés : (i) Le cas de l’évolution des anthropoïdes et de leur flore intestinale (depuis l’ancêtre commun d’avec le gorille, les deux sont liés, mais avec plein de subtilités). (ii) Le génome des mitochondries est petit (13( ?) gènes chez l’homme), mais il se reproduit bien plus rapidement que le génome nucléaire. La coévolution entre ces deux génomes donne ainsi un avantage à la mitochondrie. Les conséquences discutées ici sont riches et nombreuses. (iii) Je croyais (mais je n’étais pas seul) que l’exclusion du génome paternel lors de la fécondation serait due au fait que seul le noyau du spermatozoïde entre dans l’oocyte. C’est faux. Il entre avec son avalanche de mitochondries paternelles, mais ces dernières sont marquées pour être détruites très proprement par apoptose. Le présent article (Zhou et al.) enrichit la connaissance du processus qui commence par la dépolarisation de la membrane interne de la mitochondrie, ce qui la rend infonctionnelle et la condamne à la destruction. Une protéine mitochondriale de l’espace périplsasmique est alors activée pour marquer l’ADN et le dégrader par une endonucléase (identifiée dans le présent article.) La suite du processus apoptotique est élégante : une membrane vient entourer la mitochondrie avant de fusionner avec un lysosome.
Cette destruction des mitochondries paternelle n’est qu’un exemple de la subtile gestion des différents génôme interagissant dans la même cellule (un autre exemple est la destruction de toutes les mitochondries lors de la perte du noyau dans le développement des érythrocytes).
Comme le démontre l’étude des supergènes chère au DEE, l’évolution n’est pas laissée au hasard. Les présents articles sur la coévolution entre différents génomes du même superorganisme en présentent une autre facette.
28.07.2016. Nature 535, 7613
– 465, 477 – 8. RECHERCHE FONDAMENTALE, ERC. Un éditorial hymne à la recherche fondamentale. Un bravo à l’initiative du président de l’ERC (European research council) d’avoir entrepris une sérieuse analyse des résultats sociétaux de 199 projets maintenant achevés. L’analyse est professionnelle (elle n’est pas faite sur la base d’un quelconque facteur d’impact) quoique la majorité des analystes ont eux-mêmes eu l’occasion d’être soutenus par l’ERC. La figure donne le résumé des résultats.
29.07.16. Science 353, 6298.
– 474 – 8. BIAIS DE GENRE, ENSEIGNEMENT, FRANCE. Lucy. L’analyse de l’engagement de 100’000 Français dans l’enseignement secondaire et universitaire montre un net biais en faveur du groupe sous représenté. L’effet est favorable aux hommes dans les branches du langage et même de la biologie (au niveau universitaire seulement). Il est nettement plus fort dans les domaines STM (Sciences, technologie, ingénieurie et mathématique) où son influence peut dépasser 10%.
– 495 – 498. ÉPIGÉNÉTIQUE, PARCOURS DE VIE, SOURIS. Laurée. Joli ! La sous-nutrition au début de la vie des souris induit une déficience du développement jusqu’à l’âge adulte par modification épigénétique (méthylation) de l’ADN ribosomal. Un effet similaire est induit si la mère reçoit une nourriture à haute teneur en graisse ou favorisant l’obésité. L’effet ne s’observe qu’en relation avec un variant spécifique du promoteur de ces gènes. Des données provenant des mouches et des levures suggèrent que l’effet pourrait être général et conservé chez les animaux. Pourquoi ? Y a-t-il quelque part un avantage évolutif ?
– 499 – 502. AGRICULTURE, GENOME, NEOLITHIQUE. Laurent L. D’où vient l’agriculture ? Du croissant fertile, tout le monde est d’accord. Toutefois, il semble que dans cette vaste région, elle soit apparue autour de au moins 3 centres distants l’un de l’autre. L’agriculture a-t-elle été inventée plusieurs fois ou bien les groupes se sont-ils communiqué l’invention ? Dans le présent article est rapporté le résultat du séquençage du génome de trois individus du néolithique précoce provenant de la région de Zagros en Iran où on retrouve certaines des plus anciennes traces d’agriculture. Surprise ! Les individus de cette branche sont génétiquement séparés depuis au moins 50’000 ans des premiers Européens agriculteurs comme aussi des Européens modernes. Ils ont des affinités avec les Afghans et les Pakistanais modernes et surtout avec les Iraniens Zoroastriens. Les auteurs concluent que l’agriculture a été adoptée par plusieurs branches de chasseurs-cueilleurs génétiquement différenciés et que la région de Zagros pourrait être le lieu origine de l’extension de l’agriculture vers l’est.