Nature et autres lectures scientifiques de Jacques en février 2017

Dans la livraison de février, j’ai été particulièrement intéressé par les articles suivants:
– Nature, 2 février, p. 96. Comment prendre une décision en une petite fraction de seconde? L’équipe d’A.Lüthi de Bâle l’explique dans le cas de la souris qui choisit entre le comportement d’immobilisation ou de fuite.
– Nature, 9.2,152; 16.2. 298, etc.  La glace de l’Arctique fout le camp à toute allure et celle de l’Antarctique est plus instable qu’il n’y parait. C’est terrible!
– Science 17.2, 719. On avait vu sur Cérès, le plus grand des astéroïdes, deux points brillants bizarres. Ce sont probablement des sources hydrothermales riches en matière organique. De quoi rêver!
– Nature 23.3. Plusieurs articles. L’épitranscriptomique, un chapitre qui s’ouvre en biologie et qui vaudra peut-être bien l’épigénétique.
Last but Not Least
– Scientific American 1.3.17. Si vous êtes de la petite majorité qui souffre d’anosmie de l’asperge, cet article ne vous concerne pas. Si vous n’êtes pas de ceux-ci, vous aurez l’intense satisfaction de savoir enfin pourquoi votre pipi, parfois, sent horriblement mauvais. 

Nous gardons un oeil attentif sur la cryo-ME:

Li, M., Zhou, X., Wang, S., Michailidis, I., Gong, Y., Su, D., . . . Yang, J. (2017). Structure of a eukaryotic cyclic-nucleotide-gated channel. Nature, 542(7639), 60-65. doi:10.1038/nature20819

Fica, S. M., Oubridge, C., Galej, W. P., Wilkinson, M. E., Bai, X. C., Newman, A. J., & Nagai, K. (2017). Structure of a spliceosome remodelled for exon ligation. Nature, 542(7641), 377-380. doi:10.1038/nature21078

Bertram, K., Agafonov, D. E., Liu, W. T., Dybkov, O., Will, C. L., Hartmuth, K., . . . Lu Hrmann, R. (2017). Cryo-EM structure of a human spliceosome activated for step 2 of splicing. Nature, 542(7641), 318-323. doi:10.1038/nature21079

 

02.02.2017, Nature 542, 7639

– 8. TOMATE, OGM, SAVEUR, AGRICULTURE. Noté d’ailleurs : Science 355, 391 (2017). Chacun le constate, les tomates commerciales n’ont pas de gout. Cet article issu d’une collaboration Chine-US compare les gènes de l’arôme des tomates qui avaient encore du gout avec les tomates du grand commerce. Il est constaté que, au cours de la sélection pour la taille, la fermeté, la conservation, etc., le gout a été négligé et largement perdu, pas parce qu’il contrecarre les autres propriétés, mais simplement parce qu’on ne s’en est pas préoccupé. Les gènes du gout ainsi identifiés pourraient être remis en circulation par les méthodes classiques de la sélection des variétés ; même pas besoin d’OGM.

Une illustration de plus que les buts de l’industrie alimentaire ne sont pas les bons.

 

  1. RISQUE BIOLOGIQUE, GÉNÉTIQUE, GENE-DRIVE. Sévérine. X fois ici, j’ai parlé des risques incontrôlables associés à gene-drive. Le présent rapport donne une autre vue. Un labo italien dispose de la plus grande cage sécurisée pour étudier les moustiques modifiés par gene-drive dans le but de lutter contre la malaria. Ces chercheurs constatent que gene-drive est difficile à mettre en oeuvre. Je retiens trois arguments. (i) Les éléments génétiques égoïstes mobiles sont aussi divers que nombreux ; souvent pas si différents que ceux de gene-drive. Ils sont tous très difficiles à contrôler dans la nature. (ii) Il faut s’attendre que la résistance d’une espèce diversifiée à un organisme gene-drive se développera rapidement. Il suffira d’une mutation dans le drive CRISPR/Cas9 ou dans les séquences associées pour empoisonner le système. (iii) Dans ce, même numéro (pp 101-4) on trouve une étude génétique de différentes espèces de moustiques vecteurs de la malaria. Comme pour les abeilles butineuses, la diversité des espèces est surprenante.

Le dernier mot n’est pas dit, mais relativiser les catastrophes annoncées est au moins utile pour y réfléchir.

De son côté, Sévérine me signale la grosse étude US sur les possibilités et risques associés à CRISPR et gene-drive.
ISBN 978-0-309-43787-5 | DOI: 10.17226/23405

– 96 – 100. NEUROBIOLOGIE, COMPORTEMENT. Françoise. Fonctionnement du couteau suisse du comportement. Comment choisir entre la fuite et l’attaque ? On étudie depuis longtemps le comportement d’immobilisation (freeze) de la souris face au danger. Des cellules bien localisées du centre de l’amygdale (CEA) dans le cerveau antérieur les commandent. Dans le présent article, le groupe d’Andreas Lüthi à l’Institut Miescher de Bâle utilise l’optogénétique in vivo (une protéine excitant le neurone est couplée à un récepteur de lumière que l’on active par un faisceau de lumière localisé). Ils démontrent ainsi que les cellules responsables du comportement de fuite sont dans la même région du cerveau que celles de l’immobilisation. Les neurones de l’immobilisation sont somatostatin-positifs (SOM+) alors que celles de la fuite expriment une protéine de relâchement, la corticotropine (CRF). L’échelle de temps de telles réactions est au mieux de l’ordre de la seconde, alors que la souris doit décider bien plus vite. Comment fait-elle ?  Le présent travail donne un fort élément de réponse. L’équilibre entre les deux réactions est contrôlé par la conductivité entre les neurones SOM+ et CRF. Ainsi, entre ces deux types de neurones, l’activité de quelques synapses pourrait définir lequel des deux comportements est sélectionné. On comprend que cela puisse être l’affaire de quelques dizaines de millisecondes.

 

09.02.2017, Nature 542, 7640.

– 140. Highlights. AGRICULTURE, HISTOIRE, GÉNÉTIQUE. L’agriculture existait en Asie de l’Est il y a plus de 8’000 ans. On a partiellement séquencé les génomes de deux femmes datant de 7’700 ans dans ces régions. Leurs plus proches descendants se trouvent dans la population locale du lieu. Il y a des lieux où on reste sédentaire.

 

 

– 152 – 4. ÉCHAUFFEMENT CLIMATIQUE, ARCTIQUE, GLACE. J.-Cl. K. La glace de l’Arctique fout le camp à toute allure. L’effet d’entrainement est considérable puisque, en passant d’une surface de neige à une surface d’eau, la part d’énergie du soleil absorbée augmente d’un facteur 10. Au point où vont les choses, le 1er été arctique sans glace pourrait avoir lieu d’ici 2030.

Quatre-millions de personnes dont 400’000 indigènes habitent dans l’Arctique. Leurs conditions de vie vont être bouleversées. Les populations côtières devront se retirer, car, sans glace, les côtes sont déstabilisées, en particulier à cause des vagues et des tempêtes.

Quant aux espèces animales et végétales, si on parle beaucoup de l’Ours, l’article insiste sur le fait que nous sommes tous des espèces dépendant de la glace ; par exemple, les populations humaines, à travers les courants marins ou, à bien plus court terme, la descente des effets météorologiques vers nos latitudes.

 

– 142. Highlights. ENVIRONNEMENT, ÉCHAUFFEMENT CLIMITIQUE, POLITIQUE, SUÈDE. La Suède a décidé d’être carbon-neutre dans moins de 20 ans. Une loi prévue pour mars exigera que jusqu’en 2045, l’émission de GES par l’industrie et les transports soit ramenée à 15% du niveau 1990.

La photo de signature de la loi par la ministre entourée de 7 collaboratrices est bonne à voir face à celle des 7 connards mâles encadrant Trump signant son décret limitant l’avortement.

 

– 186 – 190. GÉNÉTIQUE, TAILLE. Le rôle de variantes rares dans la taille des individus. Doi : 10.1038/nature21039.

La taille est un trait hautement héritable. Dans un tel cas, j’avais tendance à croire qu’un petit nombre de gènes devraient être déterminants afin d’en faire un trait qui puisse facilement évoluer. Erreur de pensée, le trait taille est important depuis si longtemps et de manière si multiple qu’il entre dans le génome de différentes façons sans qu’aucune ne joue en elle-même un rôle considérable (400 gènes dont aucun ne contribue pour plus de 1%). Les manuels traitent abondamment le sujet.

Le présent article pose la question : y a-t-il des allèles rares qui pourraient jouer un rôle plus important ? L’article implique 400+ auteurs et considère 700’000 personnes. Il identifie 83 variants codants contribuant chacun pour 1 – 4.8% de la variance. L’un de ces allèles implique une taille plus élevée de 2 cm. Plusieurs de ces allèles mettent le doigt sur des fonctions métaboliques qui n’avaient pas été identifiées comme contribuant à ce trait.

Encore un article montrant la puissance du Big Data en génétique

 

– 143. Highlights, STE, ORIGINE NATIONALE, ETHNIE

Nature 09.02.17 Identity Gap

– 263, Carrière. POSTDOC, SALAIRE. Aux USA, 10 ans après le doctorat, ceux qui ont commencé par un post-doc gagnent 11% de moins que les autres.
Il faut revaloriser les carrières de la recherche fondamentale ou académique.

 

16.02.2017. Nature  542, 7641.

– 284 – 5. NANOTECHNOLOGIE, MFA. Rapport d’un article dans Nature nanotechnologie. Le labo d’IBM à Zürich a inventé le microscope à force atomique. Il s’agit de la forme affinée de l’aiguille des pickups de la musique de notre jeunesse. Ça leur a valu le prix Nobel en 1986. Cet instrument peut aussi déplacer des atomes un par un. Ici est présentée la construction « mécanique » d’une molécule impossible à synthétiser par la chimie. Joli gadget illustrant l’obsédante phrase de Feynman « en bas, il y a beaucoup à faire ».

IBM Zurich image2 IBM Zürich image

– 300 – 1, 307 – 12. GÉNÉTIQUE, QUINOA. Christine D. Le génome du quinoa. Il y a peu de plantes essentielles à la nourriture humaine. On aurait pu penser que, maintenant, le gros de leur séquençage serait terminé. Pas si vite ! On comprend pourquoi avec le cas du quinoa. Son génome correspond à la moitié du génome humain. Pour 64% il est formé de séquences répétitives difficiles à placer l’une par rapport aux autres. C’est une plante tétraploïde, issue, il y a quelques 3 – 6 millions d’années de la combinaison d’un diploïde d’origine américaine avec un autre d’origine asiatique. La séquence présentée ici suggère l’existence de 45’000 gènes. Moins de mille étaient connus précédemment, mais presque tous ceux-ci peuvent être identifiés dans la séquence obtenue, indiquant que la couverture de la lecture est à peu près complète. Comme il se doit, la séquence éclaire la nature de la plante et suggère des chemins pour améliorer sa culture. En particulier, la plante est naturellement toxique ; la graine est recouverte d’un produit amer et toxique, la saponine, qui détruit les globules rouges. C’est un bon truc de la nature pour protéger la plante des rongeurs, mais cela fait que, pour la consommation humaine, le quinoa doit subir un traitement laborieux. Il y a 7000 ans que les Américains savent le faire. De temps en temps, apparait naturellement un mutant saponin. Contrairement à ce qui s’est passé avec l’amandier en Égypte et son cyanure, les Andins n’ont pas trouvé le moyen d’adopter ces formes non toxiques. La connaissance du génome suggère que des solutions ne seront peut-être pas difficiles à obtenir. Il faut le souhaiter, car le quinoa est une plante magnifique qui est capable de s’adapter à des conditions diverses comme, par exemple, de pousser de zéro et 4000 m d’altitude ainsi que entre -8 et 38°C.

 

– 298 – 9, 332 – 4; 303 – 4, 335 – 9. GLACIOLOGIE, ÉPISODE HEINRICH, OCÉAN, OXYGÈNE. J.-Cl. K. Deux articles qui nous parlent de l’instabilité des océans. L’un concerne des évènements extrêmes de la dernière glaciation, l’autre rapportant 50 ans de mesures du taux d’O2 des océans. Je ne rapporte que le premier.

Les épisodes Heinrich sont de brusque déversement de grandes quantités d’icebergs à travers la Baie d’Hudson, entrainant des matériaux terrestres du socle nord-américain. Ces évènements brusques se sont répétés plusieurs fois durant la dernière glaciation ; ils sont associés à une montée de plusieurs mètres du niveau des océans. Plusieurs modèles ont été considérés pour expliquer cette instabilité. Les auteurs présentent ici un modèle d’enchainement cyclique relativement simple. La figure le schématise.

Heinrich event Nature fig1 160217

Le niveau du socle glaciaire s’ajuste lentement avec le poids de la glace. Ainsi, il est courant (nous l’avons vu aussi en Antarctique) que le socle soit plus haut au bord du front glaciaire. Comme le montre la figure, c’est dans cette région qu’un relativement petit changement de la forme du front glaciaire ouvre ou ferme l’entrée d’un courant d’eau chaude en dessous de la surface. (Quand on dit « chaud », ça ne veut pas dire « bouillant», on parle de moins de 1° de différence. La différence de densité est compensée par la concentration saline). L’effet en est la déstabilisation du front par lubrification du socle.

17.02.2017. Science 355, 6326.

– 719 – 22. CÉRÈS, ASTÉROÏDE, ASTROBIOLOGIE. Manu, Cérès contient des minéraux hydrates riches en ammoniaque, de l’eau, des carbonates, des sels et une grande diversité de molécules organiques dont des chaines aliphatiques ; bref, tous les signes d’une riche chimique prébiotique. Cérès est une planète naine de 950km de diam. C’est le plus gros objet situé dans la zone des astéroïdes entre Mars et Jupiter. La sonde américaine Dawn y est en orbite depuis le 6 mars 2015. Depuis lors, son propulseur ionique en réduit lentement l’altitude. Elle tourne actuellement à moins de 400 km de la surface. Dès les premières observations, une étonnante région de riche émission moléculaire avait été repérée. Elle est analysée en détail dans le présent article. Le fait que ces signaux sont strictement localisés dans une région de quelque 1000 km2 doit encore être mieux expliqué. On ne pense pas que ce soit le reste d’un impact météoritique relativement récent. On pense plutôt à l’effet d’activité hydrothermale faisant remonter du matériel des profondeurs… profondeurs qui semblent donc bien riches. J’aime l’idée de la protobiologie – biologie peut-être – qui se développerait en profondeur, par exemple aussi dans l’océan profond d’Europa, satellite de Jupiter.

Céres Wikipedia

23.02.2017. Nature 542, 7642

– 401. CRISPR. À qui appartient CRISPR ? La justice a (mal ?) tranché. Voir aussi mon rapport : Nature 25.12.2016, 326-7. Le tribunal du bureau US des brevets maintient les brevets pour CRISPR accordés au Broad institute du MIT. Ainsi, le tribunal juge que, en appliquant à des eucaryotes la méthode inventée par Mmes Doudna et Charpentier sur des bactéries, Zhang du MIT a fait une invention de portée comparable à celle de ces dames. Reste maintenant à savoir si ces dames auront aussi accès à une part de l’argent qui se fera en appliquant CRISPR aux eucaryotes (le gros du futur commercial) ou si elles devront se contenter du monde des procaryotes. La lutte judiciaire n’est pas finie et l’imbroglio commercial reste noué. Tout cela est lamentable.

 

– 406 – 408, 503 – 6. ÉPITRANSCRIPTOMIQUE, RNA, ÉPIGÉNÉTIQUE. Laurée. La génétique prend place dans les niches que peu avaient imaginé, mais aussi dans celles que l’on se dit, a postériori, mais bien sûre. C’est le cas pour l’épitranscriptomique. L’épigénétique, c’est la modification de l’ADN sans changer sa séquence de manière à contrôler la façon dont le message est lu. L’épitranscriptomique, c’est la modification des mARN sans en changer la séquence Les ARN messagers sont des transcrits du message de l’ADN apportés aux ribosomes où il sont traduits en termes de protéines.

Ribosome et RNA

Fig provenant de: (DOI : 10.1038/542503a ).

Typiquement, un groupe méthyle (CH3) est attaché à certaines bases A de l’ARN. Depuis peu, on caractérise les enzymes qui produisent et/ou annulent ces modifications. On découvre ainsi que l’épitranscriptomique est une nouvelle couche de réglage dans l’expression des gènes. La recherche sur ce domaine n’est possible que depuis peu parce qu’elle est très exigeante en termes de capacité de séquençage. En effet, il s’agit de mettre en évidence des modifications rares sur les bases des mARN. Or , alors que l’ADN est stable et durable, l’ARN  est se dégrade vite et il est soumis à un intense métabolisme. Le domaine va certainement se révéler considérable, mais il en est qu’à ses petits débuts. Ce no de Nature présente deux rapports généraux sur ces nouveaux développements (disponible chez moi) et un article de recherche démontrant l’effet de la transcriptomique lors du développement précoce du zebrafish DOI : 10.1038/nature21355.

 

– 421 -3, 456 – 60. PLANÈTES EXTRASOLAIRES. TRAPPIST-1. Une étonnante moisson d’exoplanètes autour d’une étoile naine proche; sept d’un coup ! Elles pourraient toutes ressembler à la Terre.
Quand se forme un corps céleste de la taille du soleil, la température au centre est suffisante pour que se développent les complexes réaction nucléaires que Hans Bethe a été le premier (?) à décrire. Pour des corps gros comme Jupiter, la plus grosse des planètes du système solaire, la température est insuffisante pour allumer, même la plus froide des réactions nucléaires : la fusion de l’hydrogène en hélium. Pour une masse légèrement plus grande, cette réaction allume une étoile naine. Celles-ci sont peu lumineuses et extrêmement durables. Les astronomes des exoplanètes sont intéressés par ces étoiles, car, du fait de leur petites dimension et faible luminosité, elles devraient offrir des conditions favorables à la détection de transit planétaire et l’observation d’éventuelles planètes. Le petit télescope TRAPPIST, au Chili, a été conçu à cet effet. Ainsi, il a découvert TRAPPIST-1, une étoile naine située à 39 années-lumière de chez nous, la porte à côté !: Après quoi, ces astronomes (dont notre Didier Queloz de Sauvergny, codécouvreur de la première exoplanète) ont longuement observé TRAPPIST-1 avec TRAPPIST. Ils se sont fait aider par quelques tout gros télescopes. Ils ont ainsi observé 34 transits qu’ils ont pu attribuer à 7 planètes tournant en 1.7 à 17 jours. Ces planètes sont suffisamment proches pour interagir entre elles et les placer en orbites résonantes, c’est-à-dire que leurs temps de rotation sont entre eux dans des rapports simples. Ceci donne aussi des indications sur leurs masses. Ces 7 planètes ont des dimensions et des densités comparables à celle de la Terre et elles ont une température compatible avec la présence d’eau liquide.

Avec ce qui est dit ci-dessus de la chimie prébiotique de Cérès, avec l’avalanche probable de planètes ressemblant à la terre autour des abondantes étoiles naines, avec, en plus, la tranquille stabilité de ces systèmes planétaires, offrant du temps sans limites pour les exercices préliminaires de la vie, alors, il est de plus en plus difficile de croire que notre vie terrestre est unique. Reste alors la question de la conscience. Les générations avenir ont du pain sur la planche. Mais, est-il souhaitable de le savoir ? La prudence devrait être de mise.

 

01.03.2017. Scientific American.

– 70. ASPERGE, ODEUR. GWA (genome wide association) study of asparagus anosmia. Si tôt après avoir mangé des asperges, le pipi dégage une forte odeur. Il s’agit de S-méthyl thioester – l’odeur est remarquable ! -,  mais  60% de notre population n’en sait rien. Ces gens souffrent de l’anosmie de l’asperge, les pauvres ! L’étude mentionnée ici par Steve Mirsky (l’homme du podcast du Sci. Am.) cite le numéro de Noël du Bitish Medical Journal (ai-je bien compris ?) où est rapportée une étude globale de la génétique de ce trait remarquable. Je ne suis pas allé voir, mais quelle satisfaction de savoir résolu le mystère de cette injustice olfactive.

 

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