Nous gardons un oeil attentif sur la cryo-ME:
Fischer, N., Neumann, P., Bock, L. V., Maracci, C., Wang, Z., Paleskava, A., . . . Stark, H. (2016). The pathway to GTPase activation of elongation factor SelB on the ribosome. Nature, 540(7631), 80-85. doi:10.1038/nature20560
Worrall, L. J., Hong, C., Vuckovic, M., Deng, W., Bergeron, J. R., Majewski, D. D., . . . Strynadka, N. C. (2016). Near-atomic-resolution cryo-EM analysis of the Salmonella T3S injectisome basal body. Nature. doi:10.1038/nature20576
Neyer, S., Kunz, M., Geiss, C., Hantsche, M., Hodirnau, V. V., Seybert, A., . . . Frangakis, A. S. (2016). Structure of RNA polymerase I transcribing ribosomal DNA genes. Nature. doi:10.1038/nature20561. Une double approche combinant la reconstruction de la RNA Pol I à 3.8Å par particules isolées et une reconstruction tomographique de l’arbre de transcription à 29Å où les auteurs croient voir deux conformations suivant l’activité du site.
Schmidt, C., Kowalinski, E., Shanmuganathan, V., Defenouillere, Q., Braunger, K., Heuer, A., . . . Beckmann, R. (2016). The cryo-EM structure of a ribosome-Ski2-Ski3-Ski8 helicase complex. Science, 354(6318), 1431-1433. doi:10.1126/science.aaf7520
James, N. R., Brown, A., Gordiyenko, Y., & Ramakrishnan, V. (2016). Translational termination without a stop codon. Science, 354(6318), 1437-1440. doi:10.1126/science.aai9127. Le mois passé on rapportait la découverte du groupe Benton au CIG-UNIL d’une protéine qui néglige un codon STOP pendant la traduction. Ici, par cryo-ME, on montre comment une protéine est relâchée en fin de gène, même en absence de codon STOP. La nature à toutes les échappatoires.
Mattei, S., Glass, B., Hagen, W. J., Krausslich, H. G., & Briggs, J. A. (2016). The structure and flexibility of conical HIV-1 capsids determined within intact virions. Science, 354(6318), 1434-1437. doi:10.1126/science.aah4972. Détermination par le groupe de John Briggs au EMBL du pavage de la capside du HIV par tomographie en cryo-me. Tous les virus étant différents, il n’est pas possible d’utiliser les méthodes de sommation sur plusieurs virus. Par contre ils tirent avantage de la redondance des protéines de la capside (sub-tomographie)
Hors programme : 25.11.2016. Science 354, 6315
1046 – 8. MÉMOIRE, APPRENTISSAGE. Les jeunes et les vieux. Smith et al. Comment protéger la mémoire en état de stress? On se souvient moins bien de ce que l’on apprend lorsqu’on est en situation de stress. Les auteurs étudient comment limiter cet effet. Ce n’est pas tellement cela qui m’intéresse dans cet article, mais le fait que l’on apprend beaucoup mieux par reconstruction que par répétition. Ce fait, qui est semble-t-il, bien documenté est à la base du présent travail.
Je simplifie un protocole plus compliqué. L’apprenant reçoit, dans le désordre, une suite rapide de 30 mots et 30 images correspondantes (2’). Après quoi, pendant un moment, on lui fait faire autre chose. Ensuite il doit reprendre la mémorisation. Deux stratégies sont comparées. (i) Répétition : l’apprenant reçoit une 2e fois les mots et les images, plus lentement, mais dans le désordre (4’). (ii) Reconstruction : il dispose de 4 minutes pour noter le plus possible ce dont il se souvient. On teste le lendemain ce qui reste de la mémorisation.
Résultats : (i) l’apprentissage par reconstruction donne des résultats nettement meilleurs ; (ii) la diminution de la performance avec le stress n’est sensible que lors de l’apprentissage par répétition, mais pas par reconstruction ; (iii) on se souvient mieux des mots à valence négative que des mots neutres.
Conclusion générale: je vais continuer à remplir mes petits carnets.
- 12. 2016. Nature 540, 7631
– 30 – 32, 33 – 4. ÉCONOMIE, AGRICULTURE, GOUVERNANCE, POLITIQUE. Timon, Olivier, Lucy, Arjun. Deux articles par des auteurs bien placés qui analysent pourquoi culture et l’élevage, leur transformation et leur distribution ne produisent pas la nourriture abondante et saine dont le monde a besoin. Au contraire, le système laisse 800 millions de personnes en état de sous-nutrition et près de 2 milliards de personnes en surpoids. Pour tous, elle favorise une diète inappropriée et malsaine. Ainsi la nourriture est le 1er facteur global de risque de maladies. Encore quelques chiffres : l’agriculture est responsable de 60% de la perte de biodiversité, 24% de l’émission de GES, 33% de la dégradation des sols et elle a causé la perte de 60% du stock de poissons exploitable. Ce bilan catastrophique étant posé, que faire ? Le premier de ces articles propose 10 priorités pour la recherche. Ce sont par exemple : (i) identifier les points d’entrée pour un changement ; (ii) rendre les données mieux disponibles ; (iii) analyser les incitations du marché ; (iv) comprendre l’effet de la longueur des chaines de production-distribution, etc. Dans chaque cas les auteurs offrent des exemples édifiants qui suggèrent ce qui devrait être.
Le 2e article est un peu plus tranchant. Il provient de TEEB (The Economics of Ecosystems and Biodiversity), un organisme en lutte pour faire progresser le système. Leur conclusion est que le problème est politique et leur mode d’action consiste à établir des dossiers bien documentés afin d’informer une communauté élargie capable de s’engager. On croit lire la Déclaration de Berne dénonçant les intérêts financiers dominant la gouvernance. Ce n’est pas étonnant puisque les mêmes problèmes appellent les mêmes solutions.
02.12.16. Science357, 6416.
– 1089, 1136 – 39. NEUROBIOLOGIE, MÉMOIRE INTERMÉDIAIRE, SYNAPSE. Françoise S. La mémoire à temps intermédiaires semble être inscrite dans les synapses. Si Christine me demande d’acheter 3 objets au magasin du coin, je peux lui répéter sa commande sur le moment. C’est la mémoire de travail qui travaille; ce sont les neurones qui avaient été sollicités qui continuent leur flambage pendant un court moment. Pourtant, j’aurai oublié la commande avant d’arriver au magasin , à moins que je me répète en chemin, pain, citron, carotte, pains, citron, etc. Sauf réactivation, la mémoire de travail s’efface en quelques secondes. Beaucoup plus tard (heures ou jours), il en restera peut-être quelque chose suivant l’effet original et le contexte. C’est la mémoire à long terme ; elle a à faire avec la LTP (potentialisation à long terme des synapses) et la réorganisation du réseau synaptique. Mais, entre les quelques secondes et les quelques heures, que se passe-t-il ? On sait depuis une dizaine d’années que quelque chose reste dans les synapses une fois éteint le flambage de la mémoire de travail (p.ex. : Science 4.3.2008, p. 1543). En voilà plus, avec une surprise.
L’expérience consiste à présenter des images ou des mots à des patients en observation par fMRI (imagerie fonctionnelle par résonnance magnétique). Nous en avons parlé récemment, on sait reconnaitre l’objet observé dans la configuration de la réponse cérébrale en fMRI. Cette configuration disparait en quelques secondes avec l’extinction de la mémoire de travail. Dans la présente expérience, deux objets sont montrés en même temps (par ex. un visage et un mot). Les deux objets se reconnaissent sous forme de marques dans le cerveau. On continue de faire voir des « rappels » visuels de l’un des objets ; celui-ci reste actif dans la mémoire de travail, la marque de l’autre objet disparait. Jusqu’ici, rien de surprenant. Vient la suite. Une fois que la mémoire de travail du premier objet est bien éteinte, on envoie une dose de simulation magnétique transcrânienne (SMT) (simplement, un fort champ magnétique oscillant). Le paterne cérébral de l’objet oublié réapparait. La réactivation est plus forte si la SMT est appliquée dans une région que l’image fMRI met particulièrement en évidence. D’où la question : S’il n’était plus inscrit dans les trains de décharges des synapses, quel est le support mémoriel qui peut être ainsi réactivé par les ondes e-magnétiques ? On ne connait pas la réponse. Les auteurs suggèrent qu’elle doit impliquer un marquage des synapses ; celui-ci doit opérer en quelques secondes.
Deux remarques. 1) Comme on le voit aussi dans l’article ci-dessous (Nature du 8.12), les ondes cérébrales sont essentielles à la fonction du cerveau et elles peuvent être influencées par stimulation électromagnétique. 2)Nous avions montré {Zuber, 2005 #4682} que la « fente » synaptique, contrairement à son nom, est remplie de matière dense et structurée dont on ne connait guère la fonction. Je rêve que ce soit là, le site de notre mémoire intermédiaire dont on ne sait à peu près rien si ce n’est que, sans elle, nous ne pourrions pas penser.
- 12. 2016. Nature 540, 7632
– 207 – 8, 230 – 5. NEUROBIOLOGIE, AMYLOÏDE, ONDES CÉRÉBRALES. Françoise S. encore. La digestion des fibres d’amyloïdes toxiques dépend des ondes cérébrales. Les cellules gliales entourent les neurones, les nourrissent et font toutes sortes de choses que l’on découvre petit à petit. Parmi ces cellules, les microglies constituent la principale défense immunologique du CNS (système nerveux central). Elles combattent les intrus et éliminent les déchets.
Les neurones parlent l’un à l’autre à travers le contact des synapses. Comment se coordonnent-ils en nombre et à grande distance ? On découvre lentement que cette communication globale s’exprime par des oscillations électriques dont la gamme de fréquences s’étend de 0.5 à 200 Hz. Elles code, ondes cérébralesorrèlent avec les fonctions de l’esprit telles que la perception sensorielle, l’attention ou la mémoire. Les ondes g sont dans le domaine de 30 à 90Hz.
Le présent article montre que les ondes g stimulent les cellules de microglie à s’activer contre les agrégats d’amyloïde b, ceux auxquels on attribue la dégénérescence d’Alzheimer.
À quand la thérapie par stimulation électrique intra ou extracrânienne ?
– 202 – 3, 252 – 60. CALLOTE GLACIAIRE du GROENLAND. Tous ceux intéressés par l’échauffement climatique. Un commentaire et deux articles. La calotte glaciaire du Groenland (cgG) a-t-elle été stable durant le Quaternaire ? Non ! La méthode est intéressante. Le 10Be et le 26Al sont des isotopes radioactifs à longues périodes (≈ million d’années) produits par les neutrons rapides des rayons cosmiques. Protégés par une grande couche de glace ou d’eau, ils ne peuvent se former et disparaissent petit à petit. En absence de glace, à la surface, ils sont lentement produits.
Le premier article mesure la concentration de ces deux isotopes dans la couche minérale de surface sous la cgG là où elle est actuellement la plus profonde (point rouge GISP2 sur la figure). Ici la roche est stable et ne bouge pas. La concentration des deux isotopes aciaireindique que la glace a disparu au moins une fois et pour plus de 200’000 ans durant le dernier million d’années.
Le 2e article mesure la concentration de ces isotopes dans les dépôts alluviaux, à bonne distance des côtes (points bleus ODP). En ces lieux, protégés des radiations par la mer, la relative absence de ces isotopes signifie que les sédiments viennent de régions qui étaient couvertes de glace. Conclusion : La cgG est restée présente tout au long du quaternaire, c’est-à-dire depuis 2,6 millions d’années.
Comment lever cette belle contradiction ? Selon les modèles, une épaisse couche de glace devrait persister sur les montagnes de l’est du Groenland même si 95% de la cgG a fondu (frontière pointillée blanche sur la carte). Ce serait cette couche qui protègerait des rayons cosmiques les régions d’où sont issus les sédiments retrouvés dans les dépôts profonds ODP. Peut-être !
Le résultat solide, c’est que la cgG a été beaucoup moins constante qu’on ne le croyait avec deux conséquences. (i) Il faut reprendre tous les modèles climatologiques et glaciologiques parceque’ils n’ont jamais prévu ces énormes variations. (ii) Il faut revoir les prévisions pour le niveau de la mer avec le changement climatique. Le commentaire signale que, au vu des présentes observations, une augmentation de 2° pourrait faire fondre 75% du cgG. Selon mon souvenir, cela devrait correspondre à 6m de montée du niveau de la mer. La problématique est-elle semblable en Antarctique ?
– 220 – 229. AGRICULTURE, POLLINISATION, QUALITÉ DE VIE. Ceux intéressés par le bio. Une synthèse. Préserver les pollinisateurs et leurs contributions à la qualité de vie. Un gros article pour faire le point ; bcp. de références.
Des données : Les abeilles sont le principal groupe de pollinisateurs, actives sur 90% des 107 espèces de plantes agricoles. On a répertorié 20’000 espèces d’abeilles dont seulement 12 sont utilisées directement dans l’agriculture. L’essentiel des études porte sur notre abeille à miel Apis melifera. 75% de la production mondiale dépend de la pollinisation animale, mais le service de pollinisation, c’est-à-dire celui des insectes « cultivés » (typiquement les abeilles de ruche) ne compte globalement que pour 10%. Pourtant ils concernent les cultures à forte valeur ajoutée et le réglage que l’on peut faire de leur fonction (déplacement des ruches selon les besoins) leur donne une importance économique considérable. La carte présentée dans l’article montre de manière frappante que la question du service de pollinisation concerne surtout l’Inde et la Chine avec un bon complément en Europe du Sud, en Turquie et avec quelques petites taches ailleurs (Californie, Nigeria, Argentine, Brésil et… Cuba).
La suite de l’article discute de la préservation de la bonne pollinisation pour une bonne agriculture. Hélas la principale conclusion est que l’on manque de données. Par exemple : les néocorticoïdes sont-ils néfastes aux abeilles ? Oui, ce sont des poisons, mais les rares expériences en milieu réel, ne donnent pas des résultats tranchés. Le type de culture (monoculture) ou la façon de mettre en œuvre les pollinisateurs (transport des ruches sur de grandes distances) sont probablement plus importants. Bref, dans les problèmes de la production agricole, il est difficile de mettre le doigt sur un facteur déterminant ; c’est la cohérence de l’ensemble qui est déterminante. On l’avait compris.
En tous cas, l’histoire si souvent répétée d’Einstein annonçant la fin de l’humanité 4 ans après la fin des abeilles est doublement stupide. D’abord parce que Einstein ne l’a certainement jamais dit (http://bacterioblog.over-blog.com/article-12234638.html), ensuite parce que ne serait pas si simple que cela.
09.12.16. Science 357, 6417.
– 1214 – 15. PEROVSKITE, CELLULE PHOTOVOLTAÏQUE. Le point vers la commercialisation. Situation actuelle :
Rendement des meilleures cellules au Si : 25.3%
Rendement des cellules au Si standard (toitures) : 16-20%
Record pour cellules aux pérovskites : 22.1
Nouvelle combinaison Si-pérovskite : 25.2 (EPFL – Neuchâtel). Devrait atteindre 30% sans changement majeur.
Trois difficultés principales restantes: (i) Sensibilité au milieu (humidité). On sait encapsuler de manière qui devrait tenir >25 ans. (ii) Surface limitée. On était au cm2, on arrive doucement au dm2. (iii) Toxicité du plomb, bon bhin, il faut faire avec et s’en protéger.
– 1237 – 9. BIOSÉCURITÉS. Que sait-on des incidents qui ont eu lieu ? En fait beaucoup de choses (références). Un rapport fait le point. 93 incidents US sont décrits. La majorité concerne l’emploi malin de pathogénies ou de toxine. Les groupes écologistes extrémistes ou de défense des animaux sont cités plusieurs fois. Dans la grande majorité des cas, un insider est impliqué – le sachant ou pas.
Voilà des données qu’il est bon de connaître, mais ce n’est pas ce genre d’incident qui cause les vrais soucis.
15.12.2016. Nature 540, 7633.
– 319. Remarque de eLife5, e20375(2016). ZOOLOGIE, ANTHOMOLOGIE, DEE. Adria LeBoeuf de notre institut a analysé le contenu de « baisé sur la bouche » des fourmis (trophallaxie). On imaginait qu’il s’agissait d’échanger de la nourriture. C’est bien plus. Elle a identifié de nombreux microRNAs, des hydrocarbones à longue chaine, des hormones et toutes sortes de protéines impliquées dans le développement, la digestion et l’immunité.
– 248 – 9, 418 – 22. EAU, GÉOGRAPHIE, CLIMAT. Arjun. Les surfaces d’eau sur Terre. Quand on y est, il est facile de savoir si un lieu est une surface d’eau. C’est beaucoup plus difficile quand il s’agit de l’ensemble de la Terre. Depuis 2009 on dispose d’une analyse à 250m de résolution. Ce n’est pas assez précis, car 40% des surfaces d’eau continentales ont moins de 1km2. Il faut aussi dire que l’analyse des données satellitaires est complexe. Pour reconnaitre l’eau sur une photo, il faut tenir compte de la position du soleil, des vagues et des variations de couleurs dues aux matériaux en suspension ainsi que de l’évolution de l’acquisition des données avec les nouveaux instruments. Le présent travail utilise 3 millions d’images portant sur 32 ans de données des satellites Landsat (1984 – 2015) avec une résolution de 30m relevée tous les mois. C’est beaucoup de données ; trop pour être utilisé par n’importe qui. Mais justement, les auteurs ont fait mieux ; les données sont présentées sous différentes formes synthétiques faciles à visionner et utiliser. Les figures ci-dessous montrent par exemple la variation de la couverture d’eau au cours des 32 années dans la région de la mer d’Aral (a) et sur le plateau tibétain. Le rouge indique la disparition permanente (en mer d’Aral surtout à cause de la culture intensive du coton (?) ; le vert marque la nouvelle couverture permanente (au Tibet à cause de la fonte des glaciers).
Toutes ces données sont facilement accessibles dans le format Google Earth : go.nature.com/2fdt80k
– 326 – 7. CRISPR, BREVET. Les bioéthiciens, les juristes. CRISPR/Cas9, suite de la saga. La nouvelle technique révolutionne la biotechnologie ; c’est une affaire à milliards de $. Mai 2012, Mme Doudna découvre le système avec des bactéries et comprend ses possibilités biotechnologiques. Avec Berkeley son employeur, ils font une demande de brevet. Décembre 2012, F. Zhang du Broad Institut du MIT et Harvard fait une demande pour la même technique, cette fois appliquée aux cellules eucaryotes. Grâce à une procédure expresse, ils obtiennent le brevet avant Berkeley. L’Institut Broad lance une procédure demandant la correction de cette anormalité. La bataille est dure. La haute cour des brevets a tenu audience le 6 décembre. La décision est due avant 2 mois.
Pour cette cour, le fond de l’affaire est le suivant : le passage de CRISPR des bactéries aux eucaryotes nécessite-t-il inventivité et capacité hors du commun ? Si la réponse est oui, c’est le MIT et Harvard qui auront le gros des bénéfices de la révolution. Si c’est non, l’essentiel revient à Berkeley. Les avocats de chacun des côtés avaient 20’ pour faire valoir leurs thèses. Ils ont fait grand usage de déclarations dans les médias. Par exemple, questionnée sur la possibilité d’étendre sa découverte aux eucaryotes, Mme Doubna a dit une fois qu’elle n’avait pas le temps de s’en occuper en ce moment. Pour un juge, voilà qui montre que le développement est une grosse affaire.
Je ne suis pas spécialiste, mais je comprends qu’Emmnuelle Charpentier et Jenifer Doubna sont les auteurs de l’article fondamental. Je les imagine engagées dans leurs recherches scientifiques plus que dans sa valorisation commerciale. L’affaire scientifiquement ainsi posée reste la partie commerciale. C’est là que Zhang et l’Institut Board essaient de prendre la première place.
1) Je déteste qu’il soit possible de faire diverger les deux aspects et qu’un juge, qui ne sait rien de la biologie, ait le dernier mot.
2) La révolution CRISPR n’est pas que scientifique ; elle est aussi financière, politique, sociale. Elle ne peut donc pas être traitée exclusivement dans le cadre des scientifiques et de leurs institutions ; que des financiers, des juges, des politiciens, comme aussi la population en général s’en mêlent est inévitable et normal. Le problème est général. On le retrouve par exemple dans la condamnation des géologues d’Aquilla (ils n’ont pas su prévoir un tremblement de terre), dans le fait qu’en Italie la méconduite scientifique est du ressort de la police, et encore, et ça m’agite beaucoup, dans l’incapacité de faire face aux risques associés aux « virus améliorés » et à gene-drive.
Entre 1) et 2) c’est aussi la tension entre l’expert et le citoyen. Comme pour la démocratie, il n’y a pas une solution, mais un chemin à parcourir.
Quel parcours suivrons-nous ?
(Merci à Gilles, Lucy et Adrienne pour les conversations)
22.12.2016. Nature 540, 7634.
– 489. SWISS POLAR INSTITUTE, EPFL. On savait la Suisse très active en glaciologie et dans l’étude des glaces polaires. Zurich et Berne sont souvent cités. Voici que l’EPFL se place aussi. http://polar.epfl.ch.
The Swiss Polar Institute (SPI), based at the Swiss Federal Institute of Technology in Lausanne (EPFL), is a consortium of Swiss universities – EPFL, the Swiss Federal Institute for Forest, Snow and Landscape Research (WSL), ETH Zurich and the University of Bern – and was cofounded with Editions Paulsen. Officially supported by the State Secretariat for Education, Research and Innovation (SERI), the SPI is a Swiss initiative with a decidedly international mission.
The SPI will study the Earth’s poles and extreme environments. Its first project is ambitious: an international scientific expedition, comprising 55 researchers from 30 countries working on 22 research projects, will circumnavigate Antarctica. The purpose of this Antarctic Circumnavigation Expedition (ACE) will be to measure and quantify the impact of climate change and pollution in the Southern Ocean. The ACE project has been created with the support of Ferring Pharmaceuticals and contributions from the Swiss Polar Institute and the Ecole polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL).
SPI Objectives
The Swiss Polar Institute is devoted to polar research and guided by the following objectives:
Global Challenges. The SPI shall enhance the Swiss scientific, economic and diplomatic contribution to understanding and solving Global Challenges such as climate and environmental changes and management of global resources through cutting-edge science and technology.
Interdisciplinary Science and Technology.The SPI shall bundle Swiss research in polar and other extreme environments (Alpine and Extreme Ecosystems and Landscapes, Lakes, Glaciers and Water Systems, Planets) with cutting edge technological developments such as: space technologies; satellites; remote sensing and data processing; drones; robotics; sensors for environmental monitoring; big-data handling; renewable energy; health monitoring.
Innovative Public Private Partnerships. The SPI shall position Switzerland as a key player, federating stakeholders in the fields of Extreme Environments and Polar Research through scientifically-driven and collaborative global initiatives relying on international innovative public-public and public-private partnerships.
À suivre.
– 567 – 9. HYDROLOGIE, ENVIRONNEMENT. Timon, Lucy, Anna. Slessarev et al. Le pH global du sol est très sensible à l’équilibre hydrologique. Le pH du sol est un paramètre essentiel pour l’agriculture. Il dépend entre autres de la quantité d’eau dans le sol. La présente étude montre, sur la base de 20’000 mesures statistiquement distribuées dans le monde, que le sol passe brusquement d’un pH basique à un pH acide quand la perte en eau (PET : potentiel d’évapotranspiration) dépasse la précipitation (MAP : précipitation annuelle moyenne). La figure montre que l’effet est brusque et bimodal. Une conséquence est que l’influence du changement climatique sur le pH du sol risque d’être plus grande qu’on ne l’avait supposée.
