Rapport scientifiques de Jacques en mai et, un peu, juin 2020.

En relation avec l’actualité parlementaire, je vous recommande le dernier chapitre. Il concerne la taxe carbone – pas tout à fait celle de chez nous, mais celle vue depuis les États-Unis. La théorie est la même. 
Dans le no. du 14 mai, un article sur les compartiments cellulaires qui n’ont pas de frontière matérielle. L’exemple type est le nucléole. L’article est un peu plus difficile, mais les biologistes apprécieront. 
Bonne lecture. 

07.05.20 Nature 581, 7806

ENVIRONNEMENT, PRÉSERVATION, DESTRUCTION, US, TRUMP

-7, 17. Cinq façons de Trump pour saper la santé de l’environnement.

Que Trump est un imbécile, nous le savons tous. Il est peut-être moins clair qu’il mène une politique volontaire et continue de destruction du climat. Le présent rapport montre comment l’Agence de Protection de l’Environnement a été transformée en une agence de destruction de l’environnement, au grand désespoir des employés. 

D’abord, son administration poursuit « un agenda extrêmement agressif » de démolition des règlements existants. Ainsi, rien qu’au mois passé (avril) on a : (i) la régulation concernant l’émission des nouvelles automobiles qui exigeait une réduction annuelle de 5% est ramenée à 1,5%, (ii) la quantité de mercure autorisée dans les émissions des centrales thermiques est considérablement augmentée et (iii) des efforts majeurs pour limiter les particules fines dans l’air sont mis sous le tapis. Et ceci continue depuis 3 ans de mois en mois. 

Mais il y a plus. C’est la façon même d’aborder les problèmes de l’environnement qui sont redéfinis pour bloquer le fondement de l’effort. Exemple: sous prétexte de transparence, seules peuvent être considérées les données qui sont totalement et publiquement accessibles. Ainsi, pour qu’une étude sur une maladies puisse être considérée, il faut que l’identité de chaque personne étudiée soit publiquement accessible. Ceci n’est pas compatible avec la notion de secret médical. Mais c’est ainsi que l’administration Trump rend illégale la politique basée sur la science. Selon l’auteur de cette note et de l’éditorial de ce no, le mal est si tentaculaire que, quand cette nation voudra repartir en avant, il sera long et difficile de faire le nettoyage. 

The sustained undermining of science by the EPA’s leaders is a travesty. (2020). 

Nature, 581(7806), 7-8. DOI: 10.1038/d41586-020-01310-y

SANTÉ, PSYCHIATRIE, MALADIE, CLASSIFICATION.

-19-21. Les racines des maladies mentales. Feature, M. Marshall.

Il fut un temps (pas si éloigné et probablement pas tellement oublié) où les maladies mentales étaient déterminées par le DSM (Diagnostic and Statistic Manual of Mental Disorder) en dernier lieu par sa version 5 de 2013. Très pratique pour les assurances, à chaque maladie correspond une liste de symptômes univoques. Ainsi, si on est schizophrène on n’est pas bipolaire et si on est anxieux, on n’est pas dépressif. Le présent rapport explique que la tendance actuelle va plutôt dans la direction opposée que résume la figure qui représente la corrélation génétique entre les différents troubles. Comme on le voit, tout est lié à tout ou presque.

Beaucoup des recherches actuelles visent à regrouper les symptômes de manière plus englobante. Certains pensent qu’une classification à trois ou deux déterminants globaux serait plus utile. D’autres pensent plutôt en termes de déséquilibre global de la fonction cérébrale. 

Cette approche me fait penser à d’autres articles sur l’état pathologique. Celui qui nous tombe dessus est global. Le cancer ou le trouble circulatoire particulier ne sont que des réalisations qui suivent en avalanche. 

Intéressante façon de penser la maladie ou le trouble psychiatrique. 

Marshall, M. (2020). The hidden links between mental disorders. Nature, 581(7806), 19-21. Retrieved from https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/32372044. doi:10.1038/d41586-020-00922-8

CLIMAT, SOL, CARBONE, STOCK.

-63 – 66. La variation millénaire du stock de carbone tropical dépend d’abord du cycle hydrologique. C. J. Hein et al. avec forte participation des géologues et physiciens de l’ETHZ

Ces derniers temps, nous avons rapporté à plusieurs reprises des résultats mettant en évidence la fragilité du sol des forêts tropicales. On continue.

L’âge du carbone stocké dans le sol (BOC : biospheric organic carbon) depuis le début de la déglaciation (-18’000 ans) est déterminé dans le grand bassin continental du Nord-Est de l’Inde (Gange et Brahmaputra). (La méthode est exigeante ; les géologues et les physiciens de l’ETH y sont impliqués.) À l’époque, il s’agissait d’une forêt tropicale soumise au régime des moussons. Le résultat global montre que si la température est le principal déterminant du stock de C dans le sol des forêts des zones tempérées et boréales, c’est la quantité de pluie qui a été déterminante en zone tropicale : plus de pluie, plus de respiration du sol, moins de carbone. Il est conclu que l’effet du changement climatique aura probablement un effet négatif sur le BOC des forêts tropicales actuelles.

Hein, C. J., Usman, M., Eglinton, T. I., Haghipour, N., & Galy, V. V. (2020). Millennial-scale hydroclimate control of tropical soil carbon storage. Nature, 581(7806), 63-66. doi:10.1038/s41586-020-2233-9

14.05.20 Nature 581, 7807

BIOLOGIE STRUCTURALE, COMPARTIMENT CELLULAIRE, 

-144-5, 209-14. Compartiment cellulaire fonctionnel non limité par une membrane. 

Un jour, une membrane s’est refermée sur un petit volume de liquide et ce fut LUCA, le dernier ancêtre commun universel. Ensuite, LUCA, s’est divisé, a évolué, a replié quelquefois sa membrane et a parfois avalé un cousin. Ainsi naquirent toutes les cellules vivantes de notre biologie avec tous leurs compartiments fonctionnels toujours limités par une membrane. 

Toujours ? À mes étudiants, je faisais étudier une solution de TMV (virus de la mosaïque du tabac), petit cylindre étroit et tout droit. À faible concentration, les virus flottent librement, indépendamment. À forte concentration, ils se groupent en alignements parallèles compacts. À concentration intermédiaire, les deux états cohabitent : des régions à faible densité où le virus flotte sans ordre et des régions où ils forment des alignements parallèles denses (liquide cristallin). La cohabitation de ces deux états fait jouer l’énergie de confinement entre les virus entassés et l’entropie (désordre) des virus libres. G=E-TS. C’était une de mes façons de faire comprendre cette merveilleuse loi de la nature. Elle m’a permis de beaux succès didactiques. Lecteur, si tu m’as lu jusqu’ici, tu peux essayer d’expliquer l’équilibre de ces deux phases. (Un indice : chaque degré de liberté contient ½ kT d’énergie.)

Ce qui nous intéresse ici est ce phénomène thermodynamique de formation d’un domaine structurellement limité, mais sans structure de frontière, sans bord, sans membrane. Il abonde dans les cellules. Il y a par exemple les gouttelettes de graisses. Comme pour la condensation du TMV, elles sont faciles à comprendre. Le présent article traite d’une autre classe de ces structures que l’on retrouve dans le noyau : les mystérieux nucléoles, les corps de Cajal, les corps-P et autres granules de stress. On les a beaucoup négligés faute de savoir comment les aborder puisqu’ils n’ont pas de vraie limite. Et pourtant, ils ne sont pas à négliger. Le nucléole par exemple est « l’organe » où se forment les ribosomes. Au microscope électronique, dans la masse du noyau, on le reconnaît à sa texture différente du reste du noyau et par le fait qu’il se colore facilement. 

Le présent article étudie la thermodynamique du RNA ribosomal (rRNA) dans le noyau en présence de concentration variable de nucleophosmine 1 (NPM1) – la principale protéine régulant la formation du nucléole. Il démontre ainsi le scénario suivant. (i) Les abondants rRNA nucléaires se lient à des protéines ribosomales formant ainsi une population de rRNP spécifiques. (ii) Sous l’induction de MPMI ces RNP se condensent en une phase complexe riche en autres protéines ribosomales non encore attachées. (iii) Dans cette phase se poursuit l’autosynthèse  des ribosomes. (iv) Jusqu’au moment où ceux-ci ayant presque achevé leur formation deviennent insolubles dans la phase nucléolaire dont ils sont alors rejetés avant d’être transportés (comment ?) dans le cytoplasme où leur maturation est parachevée. 

Un intérêt particulier de cet article vient du traitement thermodynamique théorisé et mesuré quantitativement. Contrairement au cas du TMV et des gouttes lipidiques cités ci-dessus, le système du nucléole est hors équilibre puisque le processus de synthèse consomme beaucoup d’ATP. Or, la thermodynamique hors équilibre est difficile et mal connue. Le commentateur s’étonne et admire qu’il soit possible de si bien rendre compte du phénomène observé par les moyens simplifiés de la thermodynamique en quasi-équilibre. Il se réjouit du temps où on saura faire mieux. Le fonctionnement du nucléole pourra continuer à offrir un fructueux terrain d’exercice. 

Joli ! C’est le mot par lequel je conclus souvent mes articles de biologie. C’est que la biologie est jolie.

Lee, C. F. (2020). Formation of liquid-like cellular organelles depends on their composition. Nature, 581(7807), 144-145. doi:10.1038/d41586-020-01280-1

Riback, J. A., Zhu, L., Ferrolino, M. C., Tolbert, M., Mitrea, D. M., Sanders, D. W., . . . Brangwynne, C. P. (2020). Composition-dependent thermodynamics of intracellular phase separation. Nature, 581(7807), 209-214. doi:10.1038/s41586-020-2256-2

21.05.20 Nature 581, 7808

BIOLOGIE, VIROLOGIE, STRUCTURE, MÉDICAMENT, COVID-19

-252 – 5. Feature, M. Scudellari.

Quatre mois avec le virus Corona, pièce par pièce.

Il s’agit du récit haletant de l’élucidation de la structure moléculaire, des fonctions associées et des voies qui pourraient conduire à un vaccin ou à un bon médicament, entre le 10 janvier, date à laquelle les Chinois ont mis en ligne la séquence du COVID-19, jusqu’au 14 mai, date de clôture de l’édition de ce no. D’après cet article, il s’agit d’un fébrile effort collectif des laboratoires du monde les plus compétents et les mieux équipés dans un flot continu d’échange systématique des données. Évidemment, le rôle de la cryo-microscopie électronique est central, mais la diffraction des rayons X a aussi toute sa place, car des structures analogues avaient déjà été résolues lors de la crise du SARS en 2003, ce qui a permis d’obtenir rapidement de bons cristaux. (La cristallisation est généralement l’étape la plus chronophage lors de la détermination de structure macromoléculaire par diffraction des rayons X, la cryo-ME n’en a pas besoin). 

On discute beaucoup de la nécessité que tout ce savoir soit un bien commun à disposition de tous pour le bienfait de l’humanité. L’appel de l’OMS du 29 mai en est un fondement 🙁https://www.who.int/fr/dg/speeches/detail/who-director-general-s-opening-remarks-at-the-media-briefing-on-covid-19—29-may-2020).

Malheureusement, au moment où est rédigé le présent rapport, les USA et l’UK annoncent qu’ils ne joueront pas le jeu en ce qui concerne un futur vaccin. 

doi:10.1038/d41586-020-01444-z

CLIMAT, COUVERTURE NEIGE, HÉMISPHÈRE NORD, 

-294 – 8. Évolution de la masse de neige dans l’hémisphère Nord de 1980 à 2018.

Nous sommes tous impressionnés par la diminution considérable de la banquise arctique. La masse de la couverture neigeuse de l’hémisphère nord en hiver a-t-elle diminué d’autant ?

Disons d’abord que s’il est facile de savoir si la banquise est présente ou s’il y a de la neige quelque part, la mesure de la masse de neige est beaucoup plus difficile. Les résultats obtenus précédemment  laissaient une incertitude de 50%. Dans la présente étude, les auteurs constatent que les données satellitaires sont entachées d’une erreur de 33% qu’ils réduisent à 7% en comparant aux données in situ.

Pour faire court, la réponse est NON, la perte de masse de neige est beaucoup moins impressionnante que n’est la disparition de la banquise. La quantité de neige durant le mois le plus couvert (mars) a diminué d’environ 4% par décade en Amérique, mais n’a pratiquement pas diminué en Eurasie (Europe, Sibérie centrale et Sibérie extrême-orientale.) La neige des régions montagneuses n’a pas été incluse dans cette étude. 

Maintenant, si vous voulez savoir combien ça fait, alors voilà :

3’062 ±35 Gt = 3,062×1012 t.

https://www.nature.com/articles/s41586-020-2258-0

27.05.20 Nature 581, 7809

GÉNÉTIQUE, SÉQUENCE, ADN, DATABASE

-385, 424, 444, 452, 459. Le consortium GenomAD : Genome Aggregation Database

Comment fonctionne l’ADN du génome ? Pour le savoir, la méthode de base consiste à trouver ce qu’il se passe quand il ne fonctionne pas. C’est de cette idée que découle la formidable puissance de la technique du knock-out, c’est-à-dire l’exclusion expérimentale d’un gène, d’un fragment quelconque d’ADN ou d’une mutation simple (SMP) dans un animal de laboratoire. Évidemment, la méthode n’est pas recommandée avec les êtres humains. Qu’à cela ne tienne, chaque être humain (comme n’importe quel organisme d’une espèce donnée) est unique ; n’importe quel ADN est différent de n’importe quel autre. Ainsi, les 8 milliards d’habitants de notre planète présentent probablement une galerie assez complète de tout ce qui peut être changé dans notre génome sans le rendre non viable.  Il suffit d’y aller voir.

C’est bien de cela qu’il s’agit dans ces 5 articles ; le premier est un commentaire éditorial, les 4 autres des analyses de données. Et quelles données : le catalogue de travail du consortium GenomeAD, c’est-à-dire, la séquence des gènes codants (exome) de 125’748 personnes ainsi que la séquence totale de 15’708 autres individus. Genome AD n’est que la plus récente de ces études (la précédente s’appelait ExAC ; 60’000 exomes) et le commentaire signale que l’on pourra commencer à être satisfait quand il y en aura mille fois plus. Oui, 125’000 x 1000 = 125 millions, c’est beaucoup, mais la Terre en porte 8 milliards…

Alors, que disent ces 4 gros articles ? Sur cette question, je vous laisse. 

doi:10.1038/s41586-020-2308-7

COVID-19, INFECTIVITÉ, DROSTEN

-465. Détermination de la charge virale de patients hospitalisés pour le COVID-19.

En gros, je ne suis pas content de l’information que nos autorités et nos médias apportent sur la maladie. L’information que nous suivons et que nous préférons vient de la NDR (Allemagne) avec les émissions avec Christian Drosten. https://www.ndr.de/nachrichten/info/podcast4684.html

Consequemment, je ne le loupe pas quand mon journal favori publie un article qu’il a supervisé. La lecture est excellente pour s’immerger dans la recherche COVID telle qu’elle se fait pour de bon. Dans le cas particulier, il s’agit de 9 patients relativement jeunes qui s’en sont tous bien sortis et pour lesquels le cours de la maladie est cliniquement décrit. Le résultat qui me frappe le plus est que, dans les cas étudiés, l’infectivité diminue plus lentement que la disparition des symptômes. Ainsi, être guéri n’est pas tout de suite synonyme de fréquentable. 

Conclusion : il faut porter le masque. 

Retrieved from https://www.nature.com/articles/s41586-020-2196-x.pdf. doi:10.1038/s41586-020-2196-x

June 2020, Scientific American 322, 6.

CLIMAT, CO2, CARBONE, TAXE, POLITIQUE CLIMATIQUE

-56 – 63.Combien devrait coûter le carbone ?

La taxe carbone, nous connaissons tous… mais pas trop. Cet article du Scientific American m’a aidé à y voir plus clair. Qu’en dites-vous ?

Les Nations savent mettre des taxes sur n’importe quoi. Elles font partie de la pensée économique et chacun en est familier. Aussi, quand les COPs, d’année en année, cherchent le moyen pour sortir des combustibles fossiles, l’idée de la taxe carbone a pris grande place dans tous les débats. Facile ! Le CO2 est le polluant fondamental du monde, que le pollueur paye. Il suffit de fixer le barème convenablement et la recette ne peut manquer d’être efficace. Oui, mais…quelques remarques.

D’abord, il faudrait décider d’utiliser la méthode. En fait, seule une partie des pays s’y engagent – les USA n’en font pas partie. Ensuite, il faut s’entendre sur le prix. Ainsi, pour l’UE qui cherche pourtant à adopter une politique commune, le prix de la tonne de carbone varie entre 0.08$ (Pologne) et 121$ (Suède). La Suisse a commencé à 12 fr. en 2008, elle est passée à 24 francs en 2009, 36 francs en 2010, 60 en 2014 et 96 dès 2018. Souvent, les économistes US traditionnels estiment que 40$ au départ augmentant de 5% par année feraient l’affaire.

Il faudrait aussi s’entendre sur ce qui est taxé. S’en prendre à tout le carbone d’origine fossile partant dans l’atmosphère est apparemment une solution bien trop facile. Mazout et charbon, oui, benzine, non, kérosène d’aviation, non, non, surtout non. Pour la Suisse, c’est seulement 33% du C émis qui sont taxés. 

Bref, le processus se tâte, mais n’est pas vraiment engagé. 

Ensuite, il faut savoir ce que l’on veut. Deux approches sont possibles. 
(1) Convaincre pragmatiquement les pollueurs qu’ils auraient avantage à polluer moins. On fixe un but – par exemple, zéro C en 2050. Les économistes calculent alors la taxe qui conduira au résultat. Il est vraisemblable qu’il faudra taxer différemment le mazout de chauffage, la benzine et le kérosène des avions. Une fois le système mis en place, on l’ajuste d’année en année pour arriver effectivement au résultat. En principe, cela pourrait marcher. Il suffit de décider et de le faire tous ensemble. Mais comment s’entendre sur ce qu’il faut décider ? Faut-il zéro C en 2050 ou bien en 2030 (Grève du climat) ou 2025 (Exinction rebellion) ? Évidemment, la méthode ne fonctionne que si le système économique est à peu près stable dans la durée de sa mise en application. 

(2) Faire payer au pollueur le dégât qu’il produit. L’idée est belle, mais elle se heurte à deux questions fondamentales à peu près insolubles.

a) Taux d’amortissement. Un franc investi dans une voiture a, peut-être (voir l’argus), perdu la moitié de sa valeur après une année et 80% après quelques années. Pour une unité de C déversé dans l’atmosphère, je peux, éventuellement, évaluer le dégât qu’il causera l’année suivante ; mais le CO2 déposé aujourd’hui restera là-haut pour 10’000 ans. Faut-il donc multiplier le coût annuel par ce nombre ; impossible ! Pour pouvoir faire un calcul de coût à long terme, un amortissement est nécessaire. Alors, on se dit que nos arrières-petits enfants auront fait des progrès ; ils se riront des problèmes qui nous paraissent insolubles. Ainsi, on conclut que 3% est un bon taux d’amortissement. Le fameux rapport Stern de 2006 est venu cracher dans la soupe en concluant que le taux de 1.4% serait bien plus raisonnable. Aïe, ça fait cher après 250 ans. Et puis, pourquoi ne pas imaginer que 1°C ajouté à 3°de réchauffant précédemment acquis sera bien plus grave que le seul degré de réchauffement actuel. Que faire si le taux d’amortissement devient négatif ? Avec la mécanique des amortissements, on ne s’en sort pas. 

b)  La réflexion ci-dessus implique un système financier à peu près stable et une évolution climatique à peu près régulière aussi. La notion de tipping point – point de rupture – n’y entre pas. Il s’agit de ces situations où le changement devient lui-même la cause du changement. C’est le cas de l’océan Arctique où l’élévation anthropique de la température fait fondre la glace, laissant ainsi libre la mer qui absorbe bien plus la chaleur du soleil que ne le faisait la glace de la banquise. Crise économique qui casse le système financier ou crise climatique induite par le dépassement d’un point de rupture, dans les deux cas le développement échappe aux prévisions.

Conclusion : la taxe carbone peut être intéressante, mais elle seule ne sauvera ni notre climat ni ne conduira à un monde durable.

Metcalf, G. E. (2020). What should carbon cost ? Sci. Am., 322(6), 56 – 63. 

https://fr.wikipedia.orpartant g/wiki/Taxe_carbone

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