Ce mois, je vous conseille en particulier
– le 1er et 3 nov.: intéressantes contributions concernant l’origine et la structure du langage. Chomsky non – Chomsky oui.
– le 3 encore: l’étonnante découverte lausannoise d’un gène qui raconte son histoire même quand il ne devrait pas.
– le 24: encore un peu plus sur le mécanisme sophistiqué de réparation de l’ADN.
– et puis, on line, la lamentable décomposition d’un effort qui fut prometteur pour dynamiser la politique scientifique européenne. C’est triste.
Nous gardons un oeil attentif sur la cryo-ME:
Mazhab-Jafari, M. T., Rohou, A., Schmidt, C., Bueler, S. A., Benlekbir, S., Robinson, C. V., & Rubinstein, J. L. (2016). Atomic model for the membrane-embedded VO motor of a eukaryotic V-ATPase. Nature, 539(7627), 118-122. doi:10.1038/nature19828
Les vacances ! OK, Science n’est plus au catalogue, mais Nature avait toujours été la plus structurale des deux revues. Alors, est-ce la statistique ou l’usure du domaine ? Au vu du nombre de laboratoires de Cryo-EM qui se créent dans le monde, la première de ces possibilités est sans doute la bonne. À suivre.
01.11.2016. Scientific American.
– 65 – 69. LANGAGE, CHOMSKY. Anne-Claude B, P. Ibbotson et M. Tomasello. Chomsky avait tout faux. L’idée de Chomsky, datant des années 50, veut que l’être humain soit doué d’une grammaire innée à partir de laquelle sont construites toutes les langues. Le motto était : « Langage happens ». Toutefois, il a été très difficile de définir cette « grammaire générative » et avec le temps, elle est devenue de plus en plus générale et de moins en moins spécifique. Dans les années 2000, il n’en restait guère que la « récursion », c’est-à-dire la capacité du « etc. », peut-être due à une mutation il y a 50 – 100’000 ans (nous en avons parlé : https://www.dubochet.ch/jacques/?p=203).
Tomasello, un des auteurs de l’article sévère dont je fais rapport ici est, avec van Schaik ou quelques autres, celui qui m’a le plus aidé à penser l’origine de l’homme ({Tomasello, 2014 #5753}{Schaik, 2016 #5731}). C’est dire si je prends cet article au sérieux. Ces gens sont moins obnubilés que les linguistes par la nature extraordinaire et prétendument exclusivement humaine du langage. Ils cherchent plutôt son origine dans la continuité des facultés qui existaient chez nos ancêtres animaux. Ils se réfèrent souvent à la théorie du couteau suisse ; ils pensent les êtres vivants en termes fonctionnels ; chacun disposant d’un certain nombre de capacités qui, en combinaison, lui permettent d’effectuer les tâches de la vie. Généralement, ces fonctions sont remarquablement conservées au cours de l’évolution. Il ne faut pas imaginer que la faculté du « langage » serait tombée du ciel avec l’homme. Tomasello et Ibbotson la voient plutôt dans une combinaison (non exhaustive et sans ordre) de : (i) la faculté à produire des sons différenciés, (ii) la faculté d’imitation, (iii) une bonne mémoire et, très important, (iv) la capacité de classer par analogie.
À ce propos, une présentation au récent colloque EMBO-EMBL « mémoire » montre que c’est pendant le sommeil que se fait le transfert entre l’hippocampe, la région du cerveau où entrent d’abord les éléments de la mémoire biographique (les histoires qui nous arrivent) et le cortex cérébral où ils sont activement stockés. Selon le conférencier, c’est durant ce transfert que se fait la classification des données en une forme plus fonctionnelle.
Notons aussi un article récent sur l’usage des outils chez la pie qui montrait qu’il ne lui faudrait pas tellement plus pour que son couteau suisse lui ouvre la serrure du langage (Nature du 15.9.2016 ; https://www.dubochet.ch/jacques/?p=919). À moins que l’on préfère constater que, justement, le langage de la pie n’est pas le langage humain. À suivre.
- 11. 2016. Nature 539, 7627
– 39 – 40. LANGAGE, SONS, SIGNIFICATION. W. Tecumesh Fitch : Rapport à propos de Blasi et al. PNAS 11310681 (2016). Les mots ressemblent à leur son. Ce qu’il y a de bien en sciences, c’est que la réalité est toujours plus complexe que ce que l’on en dit. La section précédente parlait en mal de Chomsky. Voici de quoi lui redonner de la couleur.
La question que pose l’image ci-dessus est fameuse: de ces deux formes, laquelle est bouba et laquelle est kiki ?. Chacun connait la bonne réponse, quelle que soit sa propre langue. Les mots dont le son évoque la signification s’appellent onomatopées, par exemple « coucou » ; il y en a dans toutes les langues. On les appelle idiophones lorsque la relation est moins directe. Et puis, il y a ce que l’on désigne par « son symbolique » lorsque la relation ne se rapporte plus au sens d’un mot, mais seulement au son des syllabes, comme dans l’exemple de bouba et kiki.
Signe du temps, l’article rapporté ici fait appel au big data tiré de plus de 6000 idiomes. La conclusion est que les sons symboliques sont plus répandus qu’on ne l’avait noté jusqu’ici. Ainsi, « i » est préférentiellement associé à petit alors que « ou » l’est à grand ou lourd ; « gl » est brillant et « sl » n’est pas bon (les exemples donnés dans l’article sont en anglais, à vous de chercher en français) ; « k » est pointu et « b » est rond, comme kiki et bouba, etc.
Platon soutenait que la signification du mot est dans le son. De Saussure (feu notre voisin, châtelain de Vufflens-le-Château) soutenait que le sens du mot est arbitraire. Le présent article pousse le curseur du côté de Platon … et de Chomsky.
– 93 – 97. BIOLOGIE MOLÉCULAIRE, GÈNE. Groupe de Richard Benton à l’UNIL. Les biologistes. Pseudo-pseudogènes d’un récepteur olfactif.
La biologie ne cesse de nous surprendre. Voici la dernière.
Les mutations STOP se produisent fréquemment. Elles causent la cessation prématurée de la lecture d’un gène, le rendant ainsi non fonctionnel. On pourrait donc penser qu’elles sont rapidement éliminées des vivants. Dans l’article que je rapportais de Nature du 13 octobre, il était montré que ces mutations sont quand même étonnamment nombreuses. Peut-être est-ce parce que la plupart des gènes sont redondants ou ne sont pas importants.
Surprise, surprise, il y a peut-être une autre explication.
Le groupe Benton travaille sur l’odorat de la mouche drosophile. Parmi les nombreux récepteurs de l’odorat de la D. melanogaster (l’espèce utilisée généralement dans les laboratoires), celui désigné Ir75a détecte l’acide acétique. Une autre espèce de drosophile D. sechellia vit dans les Seychelles et se nourrit exclusivement du fruit Morinda citrifolia dont la décomposition ne produit pas d’acide acétique. Il n’est donc pas gênant que le correspondant de Ir75a contienne une mutation terminale, car même nonfonctionnel le pseudo-gène ne dérange guère. La surprise vient quand la postodc Lucia Prieto-Godino remarque que le gène est quand même fonctionnel et qu’il participe à la richesse de l’odorat de cette mouche. Précisant la découverte, le groupe montre que la lecture du gène saute par-dessus l’ordre STOP comme si de rien n’était. Cette capacité n’affecte que le système nerveux.
Ainsi donc, dans ces cellules et seulement celles-ci, le ribosome – l’instrument de la lecture des gènes – est modifié pour ignorer le codon STOP. Vu ce qu’est un ribosome, cette propriété est remarquable.
Plus remarquable encore est la portée évolutive de ce mécanisme. La mutation STOP a détruit la fonction du gène. Comme ce gène n’était pas essentiel dans cette espèce, la mutation n’a pas été rapidement éliminée. Par contre, la fausse lecture du codon STOP redonne vie au gène inutile donnant toute liberté à ce que d’autres mutations, moins invalidantes, viennent enrichir la panoplie olfactive de l’organisme. Les auteurs présentent des évidences que ce mécanisme n’est pas limité à ce cas particulier. Il représente peut-être un moyen supplémentaire que la nature utilise pour potentialiser les mécanismes de l’évolution. Il n’est pas sans rappeler les évènements de duplication de gènes qui, souvent, sont à l’origine de nouvelles fonctions.
– 98 – 101, SIDA, PATIENT ZÉRO. Le steward Canadian Gaëtan Dugas avait été démonisé comme « patient zéro » du SIDA dès 1982 puis dans un livre éponyme du journaliste R. Shilts. Ce ne fut bon ni pour lui ni pour la réalité. Le présent article remet les choses en place. Il est basé sur l’analyse de 2000 séquences de virus trouvés dans les hôpitaux ou autres institutions. La méthode utilisée pour établir la figure ci-dessous s’appelle la cladistique : à partir de paires de séquences, on cherche ce que pourrait être l’ancêtre commun puis on combine toutes les paires de manière à trouver l’arbre généalogique le plus probable du virus. C’est de la statistique lourde. La réponse est probabilistique, mais les domaines de solutions peuvent généralement être définis de manière robuste.
Ainsi, il est montré que le virus du Sida est arrivé des Caraïbes à New York puis en Californie dès le début des années 70. Quand l’épidémie a été détectée en 1982, elle était déjà à New York depuis près de 12 ans ; dans les Caraïbes, elle est arrivée d’Afrique à la fin des années 50.
10.11.2016, Nature 539, 7628.
– 159 – 61. NEUROBIOLOGIE, RECHERCHE, GOUVERNANCE. Gilles. Mieux faire pour comprendre le cerveau. Alexandre Pouget, le 3e auteur est celui qui, en Suisse romande, a mené la fronde contre le Human Brain Project de Markram.
Une demi-douzaine d’initiatives majeures sont en route pour décrypter le cerveau. Actuellement ces projets peinent en compétition individualiste. Pourquoi et comment faire mieux ?
À la question pourquoi, les auteurs répondent que ce sont des projets avec des buts trop grands et irréalistes auxquels se sont jointes des masses de gens attirés par les sous, mais qui n’ont ni tradition, ni but en commun. Les grandes collaborations réussies comme la conquête de la Lune ou la collaboration ATLAS au CERN ont une tout autre base. C’est chez eux qu’il faut prendre modèle.
Avant d’en arriver là, les auteurs proposent de constituer des projets de taille moyenne (100 chercheurs) autour de but précis et réalistes à l’échelle de 10 ans. C’est dans ces groupes, partiellement délocalisé que la collaboration en tant que telle sera développée. Ce sera un but essentiel du projet. Dans un deuxième temps, il faudra amener ces projets à se mettre en réseaux sur des objectifs plus larges. Quelques recettes sont proposées :
– un projet/une fonction cérébrale.
– combiner théoriciens et ex-périmentalistes.
– standardiser les outils et les méthodes (prérequis à la collaboration)
– partage des données
– changer la façon de donner crédit. Les physiciens des particules et les généticiens ont quelques idées. C’est normal, il faut trouver autre chose quand chaque papier à des centaines d’auteurs. La neurologie semble être restée à la compétition individualiste.
– Des petits pas.
L’article cite quelques efforts qui vont dans ce sens. Il sera intéressant de suivre comment le domaine va se réorganiser, de gré ou de force. Pour le moment les projets Flag-ship européens et le projet US Brain continuent de faire soucis.
– 179 – 235. MALADIES NEURODÉGÉNÉRATIVES, MÉDICAMENT. Un dossier de 56 pages. Beaucoup de choses dont je ne tire pas grand-chose si ce n’est : (i) la similitude des prions/amyloïdes dans des contextes différents. (voir l’article de Riek (ETH) et D. Eisenberg UCLA). Il y a une unité dans ces maladies. (ii) L’amylose héréditaire familiale est la première maladie à prions pour laquelle un traitement médicamenteux est disponible, le Tafamidis. Il s’agit d’une maladie rare, limitée à certaines régions, en particulier au nord du Portugal. Elle attaque les organes, en particulier le foie. La forme non familiale ne se trouve que chez les supervieux. Notons le fait remarquable que le médicament a été développé sans bon modèle animal sur une base strictement structurale. Il empêche le fragment de la protéine transthyrétine à l’origine de la maladie d’effectuer la transition structurale qui le transforme en prion. Cela peut-il donner de l’espoir pour Alzheimer et Parkinson?
17.11.2016, Nature 539, 7629.
– 360 – 361. LASER ALLEATOIRE. Rapport sur un article de Schönhuber et al. dans Optica. Un nouvel éclairage ? La direction d’un faisceau laser est généralement déterminée par deux miroirs parallèles entre lesquels résonne le faisceau. Que se passe-t-il en absence de résonateur ? La direction du faisceau de photons corrélés – c’est à dire formant ensemble un seul « grand » photon – n’est pas définie localement ; elle l’est par l’histoire du faisceau amplifié dans son milieu. Je n’avais pas réalisé ce problème lié au fait qu’un ensemble de photons cohérents ne sont pas localisés au sens usuel du terme. Ainsi existent des lasers aléatoires dont l’émission dépend de la distribution des particules excitées et de toute la géométrie du système (fig. a). Dans l’article dont il est question ici, les auteurs définissent subtilement la géométrie du milieu afin de contrôler la direction et l’intensité de la lumière produite (fig. b). Un sujet à suivre ; si je comprends bien, il faut s’attendre à une nouvelle révolution dans l’éclairage et l’analyse.
– 361 – 2, 448 – 51. BIOPHYSIQUE, PROTÉINE, CHAPERONNE. Les molécularistes ; Pierre G. La plasticité fonctionnelle de la chaperonne Hsp70. Petit rappel de la biophysique des protéines. Les protéines sont un long collier de différentes perles (les acides aminés) mobiles entre elles. Le collier, « pondu » perle à perle par le ribosome, se replie dans sa forme fonctionnelle strictement définie. Si chaque perle peut être tournée dans 10 positions par rapport à la précédente (c’est une estimation faible) et si le collier à 100 perles (idem), cela fait 10100 possibilités, c’est à dire 1075 fois le nombre de conformations que la protéine aurait eu le temps d’explorer depuis Bigbang. C’est un grand problème auquel deux lignes de solutions sont proposées. (i) Pour qu’une protéine soit retenue par l’évolution, il faut qu’elle soit fonctionnelle, c’est-à-dire qu’elle a l’extraordinaire propriété de se replier rapidement et de manière reproductible. Les protéines de la vie sont donc une infime minorité parmi les protéines imaginables. (ii) Les chaperonnes. Il s’agit d’une classe de protéines dont la fonction est d’assister aux repliements des autres protéines. Elles sont vitales dans tous les organismes. L’une d’entre elles est Hsp70 qui attache dans son sillon, la portion d’une autre protéine qui peine à se replier. Moyennant consommation d’énergie, Hsp70 referme alors le couvercle sur le sillon et la fin du repliage peut se faire en condition favorable. La chose extraordinaire, mais pas bien comprise, c’est que Hsp70 peut apporter cette aide à, à peu près, n’importe quelle portion mal repliée, indépendamment de la nature des perles. Sur quelle base reconnait-elle ce qui ne se plie pas correctement ? On aimerait mieux comprendre (fig a).
Le présent article met en évidence une autre capacité de Hsp70 : s’attacher à une protéine correctement pliée et la protéger de la dénaturation quand l’environnement devient défavorable (fig. b) comme c’est le cas si la température augmente (Hsp vient de heat shock protein parce qu’on l’a découverte en remarquant qu’elle est produite en masse quand la température augmente inhabituellement).
Tout ceci est étonnant : quel signal Hsp reconnait-elle quand elle s’attache à une portion qui peine à se replier ou quand elle s’attache à une protéine correctement pliée, mais en danger de perdre sa forme ? En général les interactions entre protéines sont extrêmement spécifiques ; elles dépendent strictement de la séquence des acides aminés. Ici, elles le sont très peu. Ça marche comment ?
NB: Le 27 octobre est morte Susan Lee Lindquist. À Chicago puis au MIT, elle fut une des principales figures dans le domaine des Hsp et des prions
24.11.2016, Nature 539, 7630.
– 498 – 9, 583 7. BIOLOGIE MOLÉCULAIRE, ADN, RÉPARATION. Les biologistes moléculaires. Trouver l’erreur. Le taux d’erreur lors de la réplication de l’ADN est de l’ordre de 10-8. C’est peu, une faute de frappe dans un gros volume de texte. Pourtant le complexe enzymatique qui fait la copie a un taux d’erreur au moins 1000 fois plus élevé. Le hic, c’est que les erreurs sont corrigées par la suite. Le mécanisme de correction est complexe et admirable. On en sait déjà beaucoup. Pour ses travaux, Paul Nodrich a reçu un prix Nobel l’an passé. On va, en savoir encore plus ici. Il s’git d’une étude sur la bactérie E. coli. Voici le résultat obtenu ; je le simplifie un peu.
Act 1. Certaines séquences de l’ADN sont méthylées sur les deux brins (groupe CH3, on en parle beaucoup de le cadre de l’épigénétique). C’est le cas, par exemple, de la séquence GATC. L’enzyme méthylasse qui attache le groupe méthyle est lent. Ainsi, après réplication de l’ADN, il faut un certain temps avant que soit méthylé le brin nouvellement synthétisé. Pour un moment, le site GATC se trouve en état d’hémiméthylation. Si une erreur de copie a eu lieu dans la région, le brin nouvellement synthétisé, c’est à dire, celui qui porte l’erreur peut donc être identifié, ce qui est bien nécessaire pour savoir quel brin il faut corriger.
Acte 2. L’erreur de copie la plus habituelle est le non-appariement, c’est à dire quand un A ne se retrouve pas en face d’un T ou un G en face d’un C comme il se doit. Cette erreur produit une distorsion de la double hélice qu’une enzyme spécialisée MutS (Mut parce que les cellules chez qui cet enzyme ne fonctionne pas ont un taux de mutations élevé) reconnait assez facilement et s’y attache (fig. a). Une fois MutS ainsi attaché, une autre enzyme, MutL, vient s’y joindre (fig. b). À cette paire vient encore s’attacher MutH (fig. c). La paire MutL/MutH libérée de MutS part diffuser librement le long de l’ADN (fig. d).
Acte 3. Maintenant, MutL/MutH se balade par diffusion aléatoire sur l’ADN. À moment donné, la paire va rencontrer la séquence GATC hémiméthylée (le hasard place une séquence de 4 bases en moyenne une fois toutes les 258 bases). MutH – je ne vous l’ai pas dit, c’est pourtant essentiel – est une nucléase très spécifique qui coupe le brin non méthylé à la séquence GATC. Couic !
Acte 4. Les dés sont joués. La cassure effectuée par MutH est détectée par le complexe de réparation (un autre groupe d’enzyme superoptimisé) qui s’attache à la coupure et, utilisant le brin méthylé comme modèle, remonte en détruisant base à base le brin non méthylé en le reconstruisant sur le modèle du brin méthylé. Le complexe de réparation continue cette opération jusqu’au moment ou il atteint MutS qui avait été laissé sur l’erreur à l’Act 2. Le tour est joué. L’erreur est corrigée. MutL, S et C sont libérés pour le prochain tour. Costaud !
Le résultat présenté ici explique comment le système peut fonctionner alors que l’erreur et la désignation du brin à corriger sont généralement situées à des centaines de basse l’une de l’autre – des milliers même, comme le montre l’article. Jusqu’ici, on imaginait que les deux sites devaient être juxtaposés en pliant l’ADN en boucle. Cela aurait pu être. Ce ne l’est pas.
29.11.16 Nature on line. www.nature.com/news/science-europe-lobby…
POLITIQUE SCIENTIFIQUE. Gilles. Science Europe frappé par un soudain exode. Science Europe est ce think-tank bruxellois des organismes nationaux de financement des sciences souhaitant être plus présentes face au poids de l’Europe. Une 50-aine d’organismes en font partie par exemple, le FNRS, la Fondation Hemholtz, le CNRS. Créée en 2011, il s’agissait d’être imaginatif et créatif pour que la politique scientifique européenne soit plus dynamique et plus créative. Aujourd’hui, plus moyen de le cacher ; ça va mal, peut-être plus du tout. Une vague d’organisations membres quitte et le personnel se décompose. Gilles connait ça, hélas! C’est une affaire de gouvernance illustrant une fois encore comment des chefs incompétents et bornés peuvent détruire la meilleure idée et les personnes qui s’y appliquent.
Pourquoi donc est-il si difficile de gérer la politique publique ? Que ce soit Science Europe, GB, les USA et bien d’autres, il y a un urgent besoin de science dans la gouvernance.