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En Finlande, un étudiant-chercheur de l’université d’Aalto a mis au point une micropile à combustible qui peut fonctionner avec de l’hydrogène, de l’éthanol ou du méthanol. Plusieurs de ces micropiles pourraient suffire à alimenter un smartphone, voire des satellites miniatures.

La micropile à combustible mise au point à l’université d’Aalto, en Finlande, emploie de l’aluminium à la place du silicium. Ses dimensions sont de 14 mm2 pour une épaisseur de 1 mm. © Department of Materials Science and Engineering, université d’Aalto

Trouver une alternative aux batteries actuelles qui alimentent les terminaux mobiles (smartphones,tablettes, objets connectés, etc.) est un défi technique que de nombreux centres de recherche voudraient bien être les premiers à relever. Qu’il s’agisse d’utiliser la chaleur du corps, des boîtes quantiques bio-organiques ou encore la technique de l’origami, les pistes sont aussi variées que prometteuses. Reste à savoir quelle technologie émergera et s’imposera dans un avenir proche. Pourquoi pas une micropile à combustible développée à l’université d’Aalto, en Finlande ? Il s’agit d’une petite galette d’aluminium de 14 mm2 et 1 mm d’épaisseur qui peut produire entre 0,5 et 1volt selon qu’elle est alimentée par de l’éthanol, du méthanol ou de l’hydrogène.

Il suffirait de quelques micropiles montées en série pour alimenter un smartphone, assure Gianmario Scotti, l’étudiant-chercheur qui a mis au point ce prototype dans le cadre de la thèse de doctorat qu’il s’apprête à soutenir. Son innovation tient en particulier à la méthode de fabrication, qui consiste à remplacer le silicium habituellement utilisé par de l’aluminium. Par ailleurs, le processus de découpe avec un laser picoseconde a été simplifié pour réduire le nombre d’étapes afin de réduire le coût de production.

Vue agrandie de la structure de la micropile à combustible. L’électrode (electrode grid) est taillée dans la masse (diffusion grid) avec un laser picoseconde. La barre d’échelle vaut 100 micromètres. © Department of Materials Science and Engineering, université d’Aalto

La qualité de l’air est déterminante

Cette micropile n’a pas encore été testée en conditions réelles pour alimenter un appareil. Et Gianmario Scotti reconnaît qu’il reste encore de nombreux problèmes à résoudre. À commencer par celui de la manière d’introduire le carburant dans la micropile. Faut-il procéder par injection ou parcapillarité ? La qualité de l’air ambiant, qui apporte l’oxygène nécessaire à la réaction, est également un facteur déterminant. « Pour simplifier, on peut dire que ce qui est mauvais pour lespoumons est aussi mauvais pour les micropiles à combustible, explique le chercheur. En Finlande, l’air est propre, mais à Shanghai par exemple, la pollution pourrait causer des problèmes de fonctionnement, à moins que l’air ne soit filtré. »

Les scientifiques pensaient que la décomposition du carbone organique dissous dans les océans était possible grâce à la complémentarité des espèces microbiennes. Pas forcément. Une seule bactérie, du genre Alteromonas, est capable de digérer le carbone sous toutes ses formes organiques, et contribue ainsi grandement à son cycle dans les océans, en libérant une partie sous forme de CO2 et en stockant le reste pour les autres maillons de la chaîne alimentaire.

Le lien entre hydrosphère et atmosphère est étroit, et c’est à l’interface des océans et de l’air que s’échangent d’abondantes quantités de gaz, notamment de dioxyde de carbone. Ces quantités dépendent notamment des écosystèmes marins, eux-mêmes liés à l’activité d’une bactérie, Alteromonas. © PublicDomainPictures, pixabay.com, DP

Océans et atmosphère sont en communication permanente. Chaque année par exemple, ils échangent des dizaines de milliards de tonnes de dioxyde de carbone. Ces flux dépendent entre autres fortement du cycle du carbone sous-marin, résultant aussi du fonctionnement desécosystèmes, qui le transforment, le stockent et le rejettent.

D’abord, le phytoplancton l’utilise pour vivre et se multiplier. Lors de ces processus, une partie dugaz carbonique capté est métabolisé et utilisé pour former des molécules carbonées organiques, dont une fraction est relâchée dans l’océan. Sous cette forme, ces composés sont inutilisables pour de nombreux organismes, mais pas pour des bactéries spécialisées qui les exploitent et les recyclent. Ils sont utilisés pour élaborer de nouvelles molécules utiles aux maillons supérieurs de lachaîne alimentaire ou pour respirer, finissant alors transformés puis rejetés sous forme de CO2.

Ce processus joue donc un rôle dans la façon dont le carbone est stocké dans les océans. Mais les mécanismes qui se déroulent à l’échelle microscopique ainsi que la contribution précise de chacun des acteurs demeurent néanmoins très mal connus. Une lacune qu’une équipe de l’Institut d’océanographie Scripps a voulu combler en étudiant une bactérie fréquemment rencontrée dans les océans, Alteromonas sp. Quelle ne fut pas leur surprise quand ils ont découvert à quel point elle jouait un rôle fondamental !

Ce schéma fait état des échanges de CO2 entre l’atmosphère et les océans. Le bilan carboné est stable. Les chiffres sont exprimés en milliards de tonnes de carbone par an. © US Department of Energy Genomic Science program, DP

Alteromonas, la bactérie qui touche à tout

Byron Pedler, Lihini Aluwihare et Farooq Azam collaborent depuis plusieurs années afin de créer un système capable de mesurer précisément la consommation de carbone pour chaque espèce demicro-organismes, tout en évitant les contaminations. Un défi de taille non seulement parce qu’il est impossible d’observer les processus à l’œil nu, mais aussi car il y a un vaste panel de molécules différentes. D’ordinaire, on pensait que face à une telle diversité, les bactéries s’étaient adaptées et ciblaient préférentiellement quelques composés, laissant le reste aux autres, spécialisées dans différentes molécules. Si bien que la communauté microbienne dans son entier devenait capable d’exploiter l’ensemble des ressources carbonées.

D’après leur étude publiée dans les Pnas, Alteromonas fait aussi bien que tout ce beau monde toute seule et digère l’intégralité des formes carbonées. Une découverte inattendue qui pourrait s’avérer lourde de conséquences. En effet, les scientifiques vont désormais regarder son génome afin de voir d’où lui vient cette extraordinaire aptitude. En parallèle, ils testeront aussi les capacités de consommation des molécules carbonées organiques par les autres espèces de bactéries.

Certains requins, comme beaucoup de poissons, sont bioluminescents : ils émettent de la lumière grâce à des organes présents sur leur face ventrale, les photophores. Ils peuvent ainsi se camoufler aux yeux de leurs prédateurs. Des chercheurs ont mis en évidence une corrélation entre la quantité de photophores et la profondeur où ces requins ont été capturés.Sur ces photos, on observe deux profils différents des photophores : une répartition ventrale chez Squaliolus aliae (a) et une organisation plus complexe chez Etmopterus spinax (b). Les flèches indiquent des marques de photophores qui ne servent pas à la contre-illumination. © Claeys et al., Scientific Reports, 2014, cc by nc nd 3.0

La bioluminescence existe chez deux familles de requins : les Dalatiidae (ou laimargues) et lesEtmopteridae (la famille des requins-lanternes). Ils représentent plus d’une cinquantaine d’espèces. Contrairement à d’autres animaux bioluminescents, chez ces requins, les photophores qui émettent de la lumière sont contrôlés par des hormones, et non par voie nerveuse. Labioluminescence permet à ces animaux de créer une « contre-illumination », en imitant la lumière du jour provenant de la surface de l’eau : c’est un moyen de se cacher des prédateurs.

Ce qui intrigue les chercheurs, c’est la répartition des photophores, très diversifiée d’une espèce à l’autre. Certains requins bioluminescents ont des zones ventrales sans photophores, comme le squalelet féroce (Isistius brasiliensis), d’autres ont des marques de photophores sur les flancs, la queue. Une répartition des photophores qui n’est pas complètement ventrale pourrait limiter l’efficacité de la bioluminescence, et donc rendre le requin plus visible. De tels arrangements complexes ne devraient exister que chez des espèces peu soumises au risque de prédation.

Dans un article paru en ligne dans la revue en libre accès Scientific Reports, des chercheurs du laboratoire de biologie marine de Louvain en Belgique se sont intéressés au lien entre les photophores et la profondeur à laquelle vivent les requins.

  Un exemple de diversité dans des photophores des requins. La zone en rouge sur le dessin est observée chez Centroscyllium (Ce), Dalatias (Da), Euprotomicrus (Eu), Isistius (Is), Squaliolus (Sq) et Trigonognathus(Tr). La barre d’échelle représente 500 µm, soit un demi-millimètre. © Claeys et al., Scientific Reports, 2014, cc by nc nd 3.0

La bioluminescence cantonne des requins à une certaine profondeur

Les chercheurs ont récupéré des squales à proximité d’Okinawa (Japon) entre 460 et 520 m, et près de Taiwan, entre 50 et 150 m. Les requins provenant des espèces Etmopterus molleri, Etmopterus splendidus et Squaliolus aliae ont été placés dans des aquariums pour leur étude. Les chercheurs ont comparé la profondeur à laquelle les animaux ont été capturés avec la proportion de leur face ventrale occupée par des photophores.

Dans la discussion de leurs résultats, les scientifiques affirment que ces requins ne pouvaient vivre que dans la zone épipélagique ou euphotique (0-200 m) la nuit. Le jour, les animaux seraient contraints de se placer à une certaine profondeur pour ne pas être repérés. En effet, en profondeur, le risque de prédation dépend de l’intensité de la lumière. Or, les requins bioluminescents comme E. spinax émettent une lumière constante. Par conséquent, ils doivent, selon l'heure du jour, se déplacer vers le haut ou vers le bas pour rester cachés.

L’augmentation des températures pourrait modifier le goût de la bière, car le climat influence la composition de l’orge, la céréale utilisée pour fabriquer le breuvage. C'est pourquoi des chercheurs tentent de sélectionner des souches végétales résistantes à la sécheresse.

D’après Peter Gous, chercheur à l’université du Queensland (Australie), le prix de la bière pourrait fortement augmenter à cause du réchauffement climatique. © Frédérique Voisin-Demery, Flickr, cc by sa 2.0

Si les températures s’élèvent, les régions où pousse l’orge pourraient être plus souvent soumises à la sécheresse. D’où l’idée d’utiliser des caractéristiques des céréales qui poussent dans des conditions arides pour une orge qui supporte la raréfaction de l'eau...

Les faits : les changements de climat modifient l’amidon de l’orge

La bière est produite à partir d’une céréale : l’orge, Hordeum vulgare, dont les graines germées forment le malt. La culture de l’orge est très répandue dans le monde : elle s’étend de la Norvège dans le cercle arctique aux régions tropicales du Mali, des plaines du Gange au niveau de la mer aux hauteurs de l’Himalaya. L’orge sert à l’alimentation et à la production de malt dans différentes parties du monde. C’est l’amidon présent dans ses grains qui contribue à leur qualité.

En raison du réchauffement climatique, la quantité d’amidon dans l’orge pourrait diminuer et le prix de la bière fortement grimper. Voilà pourquoi des chercheurs se sont mis en quête de moyens pour conserver la teneur en amidon des grains d’orge, quelles que soient les conditions climatiques. Ils ont eu l’idée de s’inspirer du sorgho, une céréale cultivée dans des climats arides.

En effet, l’espèce Sorgho bicolor, originaire d’Afrique et utilisée pour l’alimentation, des boissons alcoolisées et des biocarburants, tolère la sécheresse et la chaleur. Ceci est possible grâce à une série de gènes qui lui donnent le phénotype « stay-green » (« reste vert »).

Les chercheurs veulent s’inspirer des caractéristiques « stay-green » (« reste vert ») de l’espèce Sorghum bicolor pour permettre à l’orge de mieux supporter le changement climatique. © Marco Schmidt, Wikimedia Commons, cc by sa 2.5

Décryptage : à la recherche de variétés résistantes à la sécheresse

Certaines variétés d’orges sauvages sont naturellement résistantes à la sécheresse, mais en se focalisant sur les rendements, les agriculteurs ont pu délaisser ces espèces. Une solution serait donc de réintroduire ces caractéristiques naturelles, en suivant l’exemple des cultures de sorgho : d’après Peter Gous, chercheur à l'université du Queensland (Australie), « les agriculteurs ont dû revenir à d’anciennes sources de sorgho et les ont réintroduites, parce qu’avec une agricultureconventionnelle, vous perdez finalement des caractéristiques qui sont bénéfiques », comme larésistance à la sécheresse.

Si la souche de sorgho Sorghum bicolor tolère la sécheresse, c’est grâce à ses caractéristiquesstay-green qui augmentent le rendement dans des conditions de sécheresse, notamment grâce au ralentissement de la sénescence des feuilles.

Dans un article paru dans Journal of Cereal Science, des chercheurs australiens ont donc comparé deux variétés d’orge : le cultivar Flagship (utilisé en Australie pour produire du malt) qui n’a pas de caractéristique stay-green et une variété de type stay-green sélectionnée par l’université du Dakota du Nord et proche de la variété Rawson. Ils ont étudié la qualité de l’amidon de ces deux variétés dans des conditions de sécheresse.

No panic : une souche d’orge résistante à la sécheresse

Dans le cultivar Flagship, des conditions de sécheresse conduisent à augmenter la proportion de longues branches d’amylopectine et d’amylose dans les grains d’orge. De telles modifications qui changent la structure de l’amidon affectent la valeur nutritionnelle du malt.

Le réchauffement climatique risque d’avoir des effets sur la croissance des plantes. L’augmentation de température et le niveau de CO2 en lui-même peuvent pousser les plantes herbacées à survivre 14 jours de plus sur une année d’ici 2100 par rapport à aujourd’hui, bien que cela dépende des territoires.

Les parcelles enrichies en CO2 ont vu les plantes qui y poussaient croître plus longuement que dans les conditions climatiques actuelles. © Steve Ausmus

Le climat de la Terre est en pleine évolution. Avec les rejets massifs de gaz à effet de serre (dont le célèbre dioxyde de carbone CO2) liés aux activités humaines, notre planète se réchauffe, entraînant des bouleversements profonds dans la biosphère. L’environnement des espècespolaires se restreint, d’autres écosystèmes se dérèglent, si bien que la faune et la flore risquent de ne pas toujours savoir s’adapter.

Les plantes sont les premières concernées, et déjà, de nets effets se font ressentir. Des analyses révèlent qu’aux États-Unis, entre 1900 et aujourd’hui, le délai entre le dernier dégel printanier et les premières températures négatives de l’automne s’est étendu de deux semaines. De l’autre côté de l’Atlantique, les conséquences ont été mesurées sur les végétaux : entre 1971 et 2000, la floraisona été avancée d’une semaine, tandis que la sénescence a été reportée de quatre jours.

Il a déjà été montré que l’augmentation de la température favorisait la croissance des plantes. Mais ce n’est pas le seul facteur directement impliqué : l’excédent de CO2 aussi interviendrait. Mais à quelle hauteur ? C’est ce que Heidi Steltzer, du Fort Lewis College de Durango (Colorado, États-Unis), a voulu estimer.

Le CO2 rallonge la croissance des plantes de huit jours

Cette recherche a été menée dans les prairies du Wyoming sur une période de cinq ans, à partir de 2006. Au beau milieu de ces étendues herbacées, des parcelles d’environ 8,5 m2 ont été continuellement chauffées de 1,5 °C par rapport aux moyennes de saison le jour, et de 3 °C supplémentaires la nuit. D’autres fractions du terrain ont quant à elles bénéficié d’un niveau de CO2supérieur de 50 % à celui qui règne actuellement. Enfin, certaines parcelles profitaient des deux paramètres, afin de mimer les conditions attendues en 2100.

Au premier plan, on peut voir une parcelle équipée pour offrir les températures et la concentration en dioxyde de carbone que la Terre devrait connaître en 2100 selon les estimations du rapport du Giec. © Heidi Steltzer

Seules six espèces de graminées ou d’arbustes ont été suivies par les botanistes. Ont été notés les moments d’apparition des feuilles ou des fleurs, de la maturation des graines ou du jaunissement des feuilles. Difficile de donner une estimation correcte tant la variabilité était importante d’une année sur l’autre, et en fonction des espèces. Néanmoins, en calculant une moyenne, les chercheurs ont constaté que les plantes poussant dans les portions du terrain uniquement chauffées voyaient leur croissance s’allonger de 6,2 jours. Sur les parcelles combinant température élevée et excédent de CO2, la croissance végétale s’étalait sur 14,2 jours supplémentaires, peut-on lire dans la revue Nature.

Pour la première fois donc, on dispose d’une estimation de l’effet du dioxyde de carbone sur la flore de prairie. Cependant, ces observations peuvent se révéler différentes d’une région à l’autre, car elles dépendent de l’humidité des sols. En effet, lorsque le taux de CO2 s’élève, la plante ferme progressivement ses stomates, les pores par lesquels s’échangent les gaz. En contrepartie, l’eau contenue dans la plante s’évapore moins, donc le végétal en perd moins. En conséquence, il en prélève moins. La croissance se termine quand les sols se sont vidés de leur eau. Or, le liquide de la vie n’est pas systématiquement le facteur limitant.

Quels effets sur l’écosystème de 2100 ?

Reste à mesurer les conséquences d’un tel constat. Bien qu’il soit difficile de se lancer dans des prévisions générales et des extrapolations, les scientifiques supposent fortement que tout l’écosystème en sera affecté, positivement comme négativement. Par exemple, dans de telles circonstances, la saison de reproduction pourrait se raccourcir. Une mauvaise nouvelle pour les pollinisateurs s’ils se désynchronisent avec le cycle floral. Mais aussi pour les plantes elles-mêmes, qui dépendent de ces animaux pour coloniser les terrains plus loin.

Le Human Media Lab de la Queen’s University, au Canada, vient de présenter un prototype de smartphone pliable qui adapte l’affichage du contenu en fonction de la forme qu’on lui donne. PaperFold est composé de trois écrans E-Ink détachables et combinables selon les besoins.Mis au point par le Human Media Lab de la Queen’s University (Canada), PaperFold est un prototype de smartphone composé de trois écrans tactiles E-Ink pliables. Ils sont reliés entre eux par des charnières magnétiques qui détectent l’orientation et adaptent l’affichage en conséquence. © Human Media Lab, Queen’s University

En mai 2011, Futura-Sciences avait présenté le concept Paperphone développé par le Human Media Lab de la Queen’s University, à Kingston dans l’Ontario. Il s’agissait d’un écran souple basé sur la technologie E-Ink, dont la manipulation permettait de déclencher des commandes sur l’interface. Trois ans plus tard, la même équipe vient de dévoiler un nouveau prototype nommé PaperFold. C’est un smartphone composé de trois écrans tactiles E-Ink pliables (10 x 15 cm pour 5 mm d’épaisseur) reliés entre eux par des charnières magnétiques qui détectent l’orientation et la configuration afin d’adapter l’affichage en conséquence.

PaperFold veut corréler la disposition des écrans à une fonction. Chacun des trois écrans fonctionne indépendamment ou en association, avec une interface et un affichage qui s’adaptent aux configurations et aux contenus. « L’inspiration pour PaperFold est venue de son homonyme : le papier. Typiquement, sur les terminaux mobiles, il faut faire défiler ou zoomer pour voir différentes parties d’un document, tandis que le papier peut être plié, détaché, combiné, ce qui permet de l’utiliser dans de multiples formes parallèles », explique l’équipe du Human Media Lab. Par exemple, si l’on plie PaperFold à la manière d’un ordinateur portable, celui-ci affiche alors un clavier virtuel sur l’écran placé à l’horizontale.

Le concept PaperFold consiste à adapter l’affichage en fonction de la forme et disposition des écrans. Ici, lorsqu’il est plié à la manière d’un ordinateur portable, l’écran horizontal affiche un clavier virtuel. ©Human Media Lab, Queen’s University

Le smartphone PaperFold, pliable et optimisé pour Google Maps

Le concept s’avère particulièrement adapté pour la consultation de photos et la cartographie. La démonstration vidéo du PaperFold montre comment l’affichage est modulé en fonction de la disposition des écrans avec l’application Google Maps. Par exemple, l’utilisateur peut étendre la surface d’une carte en installant les trois écrans à plat, comme il le ferait avec une carte en papier.

Au 240e colloque national de l’American Chemical Society , des chimistes britanniques ont présenté les derniers résultats sur un matériau bien singulier : l’eau sèche. Poudreuse, constituée de 95% d’eau, cette substance paraît prometteuse comme piège à CO2 et pour transporter des matières dangereuses.

Cette poudre blanche, à l'apparence complètement sèche, c'est bien de l'eau, à 95 %. Crédit : Ben Carter

Ce n’est pas une blague de 1er avril, l’eau sèche existe bel et bien et elle a même été découverte une première fois en 1968 avant de l’être à nouveau en 2006 par des chercheurs britanniques de l’Université de Hull.

Il s’agit en fait de minuscules gouttelettes d’eau enrobées de silice et qui se présentent comme une poudre ressemblant au sucre. Tout comme l’aérogel qui est constitué principalement d’air, l’eau sèche (dry water en anglais) contient 95% d’eau. On ne doit pas la confondre avec la glace sèchequi, elle, est du gaz carbonique solide.

Andrew Cooper et Ben Carter de l’Université de Liverpool s’intéressent à ce produit depuis quelques années et cherchent à en explorer les diverses applications possibles. Après plusieurs publications sur le sujet, ils pensent que cette substance improbable devrait avoir un avenir brillant.

Ils ont d’abord montré que l’eau sèche pouvait absorber une quantité non négligeable de méthane et donc servir à stocker et transporter du gaz naturel. Le méthane est en général transporté soit après refroidissement à -113 °C, soit sous une pression d’environ 500 bars. Mais il se combine à l’eau sèche à seulement -70°C. Il y a donc là un potentiel à creuser pour l’énergie du futur basée sur le gaz naturel, par exemple pour des véhicules utilisant ce carburant.

Puis les chimistes ont découvert que l’eau sèche pouvait stocker aussi du CO2, jusqu’à 3 fois plus que de l’eau ou de la silice normales. Pour eux, elle constituerait donc un bon moyen pour réaliser des puits à carbone afin de limiter le réchauffement climatique. On pourrait même piéger d’autres gaz gênants libérés par l’industrie.

Enfin, l’eau sèche constituerait un excellent catalyseur pour certaines réactions chimiques, comme celle de la synthèse de l’acide succinique à partir d’un mélange d’hydrogène et d’acide maléique. Rappelons que l’acide succinique est une molécule plate-forme, ou building block, car elle sert de point de départ à de multiples réactions chimiques, conduisant à des substances ayant des applications variées.

En mai 2013, des scientifiques avaient réussi à créer des cellules souches embryonnaires par clonage thérapeutique, mais uniquement depuis des cellules d’un nouveau-né. Cette fois, des concurrents ont réussi la même performance, avec deux hommes de 35 et 75 ans, en changeant légèrement le protocole.

Les cellules souches embryonnaires constituent l’un des outils majeurs de la médecine régénérative, qui sera probablement en mesure de réparer les organes malades, voire d’en faire pousser intégralement en laboratoire. Désormais, les scientifiques savent les obtenir à partir de cellules de la peau par des techniques de clonage thérapeutique. © Eugene Russo,Plos One, cc by 2.5

Certains en ont douté, mais ils l’avaient bel et bien fait. Il y a un an, en mai 2013, une étude menée par Shoukhrat Mitalipov, de l’université de la santé et des sciences de l’Oregon (OHSU, États-Unis) aboutissait aux premières cellules souches embryonnaires obtenues par clonage thérapeutique, à partir de cellules provenant d'un nouveau-né de huit mois. Une petite révolution qui avait été doucement contestée, puisqu’un anonyme avait repéré quelques anomalies dans les figures. Le premier concerné se défendait de toute fraude scientifique, dans un domaine de recherche qui n’en est pas exempt : il n’y a qu’à se rappeler de l’annonce des membres raëliens de Clonaid en 2002, pour laquelle aucun élément probant n’a été apporté, ou de la duperie avérée du chercheur coréen Hwang Woo-suk en 2004.

Se posait alors une question : pourquoi réussir avec un bébé et toujours échouer avec des adultes ? La qualité cellulaire déclinant avec le temps, certains scientifiques pensaient que seules les cellules les plus jeunes pouvaient supporter la manipulation. Mais c’était avant que Robert Lanza, responsable scientifique de la société Advanced Cell Technology et épaulé par des chercheurs de l’université de Séoul (Corée du Sud), réussisse cette performance, confirmant ainsi le bien-fondé des résultats de Shoukhrat Mitalipov et allant même un peu plus loin, comme montré dans la revue Cell Stem Cell.

Des embryons obtenus depuis des cellules adultes

Le principe est simple à comprendre, mais difficile à mettre en place. Des cellules de la peau sont prélevées chez des volontaires. Le noyau est retiré et inséré dans un ovocyte préalablement énucléé issu d’une donneuse. On obtient donc un genre d’embryon, non issu de la fusion de deuxgamètes, dont il est malgré tout possible de provoquer les divisions par stimulation via un courant électrique. Reprenant la subtilité du protocole de Shoukhrat Mitalipov, un supplément decaféine est ajouté afin de mieux stabiliser le système biologique.

Ce schéma récapitule la méthode utilisée. Après énucléation (enucleation) de l’ovocyte (oocyte), on insère le noyau d’une cellule somatique (ici, cellule de peau adulte, fibroblast from elderly adult) dans le gamète féminin par les techniques de transfert nucléaire (SCNT). Après deux heures d’attente, les divisions cellulaires sont stimulées, jusqu’au stade blastocyste (blastocyst), à partir duquel on peut récupérer les cellules souches embryonnaires (NT-hESC), utiles pour réparer n’importe quel tissu de l’organisme. © Chung et al., Cell Stem Cell

Mais une différence demeure malgré tout par rapport à l’expérience de leur collègue de l’Oregon. En tout, les manipulations ont été effectuées sur 77 ovocytes : 38 ont été stimulés 30 minutes après l’injection du noyau, et les 39 autres ont subi le choc deux heures après la mise en contact. Les auteurs ont supposé qu’augmenter les délais conférerait à l’ADN davantage de temps pour s’acclimater à son nouvel environnement et améliorerait ainsi l’efficacité de cette technique declonage.

Bingo ! Dans le premier cas de figure, aucune cellule n’a pu franchir les étapes souhaitées, jusqu’au stade blastocyste. En revanche, 2 embryons du groupe des 39 sont arrivés au terme du processus : l’un était issu d’une cellule de la peau d’un homme de 35 ans, l’autre provenait d’un senior de 75 ans, tandis que les deux ovocytes avaient été donnés par une même femme. Les scientifiques ont alors pu extraire les cellules souches embryonnaires, les seules cellules naturellement capables de se différencier en n’importe quel tissu.

Le clonage thérapeutique, l’alternative aux cellules souches induites

Certes, le taux de réussite (5 %) est faible, mais cette découverte révèle que le processus est faisable. Dans quel but ? C’est là que les inquiétudes surviennent. Pourra-t-on faire naître un être humain cloné ? La communauté scientifique se veut rassurante et estime que nous ne possédons pas encore les moyens techniques pour réussir une telle performance. Ainsi, de telles recherches permettent d’outrepasser les limites éthiques du prélèvement de cellules souches dans des embryons humains, impliquant la destruction de l’embryon. Et même mieux !

Avec la médecine régénérative, les scientifiques espèrent réparer des organes défaillants directement à l’aide de ces cellules pluripotentes. La première technique validée, basée sur desfécondations in vitro, demeure imparfaite car le génome des cellules injectées est différent de celui du receveur. Or, par cette technique de clonage thérapeutique, les scientifiques pensent s’affranchir du problème de rejet, et ainsi offrir une alternative plus intéressante.

Pourquoi se lève-t-on beaucoup plus facilement pour combler une envie de chocolat que pour des légumes ? Selon des chercheurs français, les triglycérides seraient les responsables. Ces corps gras agiraient sur le circuit de la récompense du cerveau, celui-là même qui régit le phénomène de dépendance aux drogues.

Impossible de résister à l’appel du fondant au chocolat… Des chercheurs ont montré que les lipides agiraient de la même manière que les drogues dans le cerveau. © Pablo Monteagudo, Flickr, cc by nc sa 2.0

Si l'acte de manger répond à un besoin biologique, il recouvre également une fonction culturelle et sociale essentielle. En effet, le repas est généralement associé à une forte notion de plaisir, un sentiment qui nous pousse vers la nourriture, parfois dangereusement. Ainsi, chaque année dans le monde, 2,8 millions de personnes meurent des conséquences de l'obésité. Cela est essentiellement dû à un déséquilibre entre le nombre de calories consommées et celles dépensées. La vie sédentaireassociée à l'abondance de denrées sucrées et grasses offre un terrain fertile à cette maladie mortelle.

L'organisme utilise les sucres et les graisses comme des sources d'énergie. Bien que le cerveauconsomme uniquement du glucose, il possède une enzyme capable de décomposer lestriglycérides, des lipides notamment issus de l'alimentation. Pourquoi ? C’est sur cette question que s'est penchée une équipe du CNRS dirigée par Serge Luquet. Les résultats, publiés dans la revueMolecular Psychiatry, mettent en évidence un lien entre les fluctuations de concentration de triglycérides et l'élaboration du circuit de la récompense dans le cerveau de souris.

Cette image de microscopie à fluorescence représente une coupe de cerveau de souris au niveau du noyau accumbens, une région impliquée entre autres dans la récompense et la motivation. Le bleu correspond au noyau des cellules et le vert à une région cellulaire où l’enzyme responsable de la dégradation des lipides a été éliminée. © Serge Luquet

Pour simuler l'action d'un bon repas chez la souris, les chercheurs ont directement injecté de petites quantités de lipides dans leurs cerveaux. Ils ont alors observé une diminution de la motivation desrongeurs à actionner un levier pour obtenir une friandise et une diminution de l’activité physique de moitié. En temps normal, si le choix est possible, les souris préfèrent consommer une nourriture riche en graisses plutôt que des aliments plus simples. Mais les souris perfusées équilibrent leuralimentation entre les deux sources alimentaires proposées.

L’obésité, des conditions idéales pour une prise de poids

Les lipides injectés sont-ils vraiment responsables de la modification du comportement alimentaire des souris ? Pour s’en assurer, les scientifiques ont élaboré une souris mutante ne fabriquant plus l’enzyme capable d’utiliser les triglycérides dans le cerveau. Ils ont alors montré que ce rongeur génétiquement modifié conservait son comportement habituel vis-à-vis de la nourriture même si on lui injectait des lipides dans le cerveau : motivation accrue pour obtenir une récompense et préférence pour de la nourriture riche. L’ensemble de ces travaux vient faire écho à une étude précédente montrant qu’une diminution de l’enzyme utilisatrice de lipides dans l'hippocampeinduisait un surpoids.

On évoque souvent les bienfaits de l’activité physique sur la santé physique et mentale. En voici une nouvelle preuve avec cette étude sérieuse qui suggère que la marche à pied, même à faible intensité, stimule la créativité.

Depuis longtemps, certains affirment que la marche à pied stimule la créativité. C’est désormais confirmé ! © Zentay Anikó, Wikipédia, cc by sa 3.0

Musiciens, écrivains, philosophes ou scientifiques : ils sont nombreux à s’être livrés à leur art après leurs promenades quotidiennes, si bien qu’on en arrive à se demander si le secret de leur inventivité ne vient pas de ces randonnées. Peut-être bien que si, à en lire une nouvelle étude parue dansExperimental Psychology : Learning, Memory and Cognition.

Le contexte : des génies adeptes de la balade

Qu’ont en commun Rousseau, Tchaikovsky, Beethoven, Dickens, Socrate ou Darwin ? Peut-être doivent-ils leur génie à leur goût pour la marche à pied. Tous aimaient déambuler plusieurs fois par jour dans les rues de la ville ou à la campagne. À tel point qu’une légende est née autour des bienfaits de la randonnée sur la réflexion et la créativité.

Mais jamais cette idée reçue qui traverse les âges n’a été vérifiée selon un protocole scientifique. Au mieux, des études ont effectivement montré que l’activité physique préserve les fonctions cognitives sur le long terme. Sans parler des bienfaits pour le reste de la santé.

Alors, Marily Oppezzo, de l’université Stanford (San Francisco, États-Unis), a voulu confronter cette hypothèse populaire à des méthodes rigoureuses. Avant de la valider devant les évidences constatées.

L’étude : de la marche à pied née l’idée créative

En tout, 176 étudiants de la prestigieuse université californienne ont joué le jeu. Plusieurs petites expériences ont été menées afin de tester l’aptitude de ces jeunes à la pensée divergente, processus permettant de tester la créativité, avant ou après une petite balade, à l’intérieur ou en plein air. Ces exercices, décrits plus bas, ont été réalisés assis, ou après une session sur un tapis roulant, tandis que d’autres se promenaient sur le campus, sur leurs pieds ou poussés dans un fauteuil roulant, pour tester si l’air extérieur constituait un facteur stimulant.

Parmi les expérimentations proposées, l’une d’elles consistait à trouver un maximum d’utilisations à un objet en 4 minutes. Exemple : à quoi peut servir un bouton ? À boutonner. Mais pas seulement. Il fait office de poignée de porte dans une maison de poupée, ou peut aussi bien remplacer un œilmanquant sur une peluche. D’autres peuvent s’en servir comme passoire de poche, ou les laisser tomber derrière pour retrouver son chemin, comme les cailloux du Petit-Poucet. L’imagination pouvait suivre son libre cours, mais dans une certaine limite. Celui qui répondait qu’un pneu pouvait faire office de bague de fiançailles n’était pas pris au sérieux. Avoir marché dans une pièce exiguë sur un tapis roulant accroissait la créativité de 60 %.

Après une promenade, nous sommes plus enclins à avoir des bonnes idées créatives. © Gregmote, Flickr, cc by 2.0

Une autre tâche demandait même une inventivité plus poussée encore, au cours de laquelle il était demandé aux participants de former une analogie complexe à partir d’une expression. Ainsi, lorsque la suggestion était un « coffre-fort volé », les volontaires devaient trouver une belle métaphore associée. Ceux qui pensaient à un soldat revenu traumatisé, marquant le sentiment de perte et de violation de l’humanité, marquaient davantage les esprits que ceux qui ne songeaient à rien d’autre qu’à un portefeuille perdu. Dans ce cas de figure, 100 % des cobayes ayant fait quelques pas ont trouvé au moins une analogie de qualité, contre 50 % pour ceux qui n’ont pas bougé de leur chaise.

Enfin, autre expérience, de pensée convergente cette fois. Dans ce cas, il n’y a qu’une seule bonne réponse à trouver. L’exercice consistait à trouver le point commun entre une suite de mots. L’exemple repris dans cette étude est celui de trois mots : cottage (petite maison), Swiss (Suisse) et cake (gâteau). La bonne réponse était cheese, le fromage, pour fromage blanc (cottage cheese), fromage suisse et cheesecake, les célèbres gâteaux au fromage. Et, à cet exercice, les marcheurs ont fait moins bien que les sédentaires.

L’œil extérieur : un lien entre activité physique et créativité ?

La créativité semble générée par une succession d’étapes, depuis la génération de l’idée jusqu’à son exécution. Néanmoins, ne deviendra pas Léonard de Vinci qui veut. Mais en cas de besoin, une petite promenade au fil de l’eau pourrait bien générer un concept spontané et prometteur.

Un couple d’ingénieurs états-uniens travaille depuis une dizaine d’années sur un concept de panneau solaire ultrarésistant qui pourrait transformer n’importe quelle route en source d’énergie. Financé par le gouvernement américain, le projet fait l’objet d’une campagne de financement pour passer à la phase commerciale.

Solar Roadways ambitionne de transformer les routes en source d’énergie grâce à des pavés en verre trempé dans lesquels sont intégrés des panneaux solaires, des Led ainsi que des résistances pour éliminer la glace et la neige. Ce système pourrait s’autofinancer en produisant de l’électricité, qui servirait également à alimenter le marquage au sol lumineux et à recharger les batteries des véhicules électriques... © Solar Roadways

Une route capable de fournir de l’électricité pour s’autofinancer, recharger les véhicules, alimenter son marquage au sol à Led et chauffer sa surface pour faire fondre le verglas et la neige… Cet idéal, Scott Brusaw et son épouse Julie sont sur le point de le concrétiser. Voilà près de dix ans que ces ingénieurs en génie électrique planchent sur un concept de panneau solaire intégré dans unverre trempé ultrarésistant pouvant supporter les contraintes d’une route en asphalte.

Baptisée Solar Roadways, cette invention se présente sous la forme d’un pavé hexagonal texturé qui renferme des cellules photovoltaïques, 128 Led à cinq couleurs ainsi que des résistances électriques. Le concept peut s’appliquer non seulement aux routes, mais aussi aux trottoirs, aux pistes cyclables, aux places de stationnement publiques et chez les particuliers, aux allées, auxterrasses ou aux cours.

En avril 2010, Scott Brusaw a présenté son concept Solar Roadways lors d’une conférence TEDx. Il a reçu le soutien financier de l’agence états-unienne chargée des autoroutes, a été distingué par plusieurs récompenses et s’est également exprimé lors de conférences organisées par Google et la Nasa. © TEDx Talk, Solar Roadways

Objectif d’un million de dollars pour la route solaire

Concrètement, toute surface en asphalte ou en béton exposée au soleil pourrait être recouverte de ces panneaux. Scott Brusaw imagine des places de stationnement qui feraient office de station de recharge pour les véhicules électriques, les rendant ainsi aussi autonomes que des modèles àmoteur à explosion. « Un système à l’échelle nationale pourrait produire plus d’énergie propre renouvelable qu’un pays n’en utilise dans son ensemble », assure-t-il, chiffres à l’appui.

Des chercheurs du CNRS ont mis au point des nanoparticules capables de stocker l’énergie lumineuse et d’émettre un signal pendant plusieurs heures. En les utilisant in vivo chez l’animal, ils ont pu visualiser les tissus comme jamais auparavant.

Des chercheurs du CNRS ont mis au point des nanoparticules à luminescence persistante capables de stocker puis d’émettre un signal de luminescence pendant plusieurs heures. Grâce à elles, ils ont pu imager in vivo la présence de tumeurs marquées (partie A : L et T représentent les endroits où se trouvent les cellules cancéreuses) et suivre le déplacement de macrophages fluorescents (partie B : les cellules sont localisées au niveau des poumons). © UTCBS

L’imagerie optique in vivo est une technique en pleine expansion qui peut être utilisée dans des études précliniques et cliniques pour imager des zones d’intérêt, évaluer l’efficacité de traitements ou aider une intervention chirurgicale. En utilisant des sondes optiques appropriées, il sera probablement un jour possible d’imager ces zones en temps réel, avec une bonne sensibilité et à un très faible coût.

Actuellement, les seules sondes commercialisées pour l’imagerie in vivo sont des molécules ounanoparticules fluorescentes qui émettent des photons pendant des temps très courts, de l’ordre de la dizaine de nanosecondes. Pour les visualiser, il est donc nécessaire de les exciter en permanence dans le corps de l’animal, ce qui a pour inconvénient majeur de générer un bruit de fond non négligeable dû à l’excitation simultanée des biomolécules présentes dans l’organisme, elles-mêmes fluorescentes (autofluorescence). Ce signal parasite diminue la sensibilité au moment de la détection et limite la visualisation des zones dans lesquelles il y a peu de signal.

Pour pallier cet inconvénient, une équipe du CNRS conçoit depuis plusieurs années desnanoparticules aux propriétés optiques originales. Ces matériaux peuvent stocker l’énergie lumineuse d’excitation et la restituer lentement pendant plusieurs heures dans la zone de transparence des tissus biologiques. La composition de la première génération de nanoparticules, excitée ex vivo par des rayonnements UV, a été optimisée sans toutefois permettre de suivre les sondes in vivo sur des temps supérieurs à deux ou trois heures après l’injection au petit animal.

Grâce à la fluorescence, les chercheurs peuvent observer les tissus in vivo et mieux comprendre le développement de certaines pathologies. Ils se heurtent cependant au problème de l’autofluorescence, c’est-à-dire de la fluorescence spontanée de certaines biomolécules. Cette image montre par exemple l’autofluorescence d’une feuille de papier illuminée par des ultraviolets. Pour contrer ce problème, des chercheurs du CNRS ont mis au point des nanoparticules à luminescence persistante. © Zephyris, Wikimedia Commons, cc by sa 3.0

Imagerie in vivo huit fois plus sensible que les sondes commerciales

Dans une étude publiée dans la revue Nature Materials, un nouveau grand pas vient d’être franchi. Les chercheurs ont en effet conçu une nouvelle génération de nanoparticules excitables in vivo dans le corps de l’animal grâce à un rayonnement visible de faible énergie, capable de traverser les tissus et d’être stocké au sein des nanoparticules. Celles-ci émettent ensuite un signal de luminescencependant plusieurs heures, ce qui permet de les détecter avec une excellente sensibilité, sans contrainte de temps et de répéter l’opération autant de fois que nécessaire. Une comparaison avec des sondes commerciales a démontré une sensibilité de détection jusqu’à huit fois supérieure avec ce type de nanoparticules à luminescence persistante. Une fonctionnalisation de surface appropriée permet de les injecter à l’animal et de les suivre au cours du temps après ré-excitation. Des études préliminaires ont montré qu’en utilisant ces sondes, il était possible d’imager des tumeurs ou de suivre des cellules marquées.

Des chercheurs de l’université des Philippines (Los Baños) ont identifié une nouvelle espèce végétale capable d’accumuler de grandes quantités de nickel dans ses tissus. Cette bioaccumulation pourrait trouver des applications.

Rinorea niccolofera, une espèce végétale qui accumule du nickel, est un petit arbre mesurant 1,5 à 8 mètres de haut. La barre d’échelle représente 20 cm. © Edwino S. Fernado, PhytoKeys, 2014, cc by 4.0

Certaines plantes peuvent stocker des métaux lourds alors qu'ils sont généralement considérés comme toxiques. C’est le cas d’une nouvelle espèce découverte aux Philippines et qui fait l’objet d’une publication en ligne dans la revue PhytoKeys. En raison de sa faculté à absorber le nickel en grandes quantités, la plante du genre Rinorea a été nommée Rinorea niccolifera.

La capacité à accumuler de fortes doses de nickel, comme le fait cette nouvelle espèce, reste rare dans le vivant : seulement 450 espèces en seraient capables. Ces plantes permettent d’envisager de nombreuses applications, comme l’explique Augustine Doronila de l’université de Melbourne, en Australie, et coauteur de l’article : « les plantes hyperaccumulatrices ont des potentiels importants pour le développement des technologies vertes, par exemple la phytoremédiation et la phytoextraction ».

La phytoremédiation est une méthode de dépollution qui se sert des plantes hyperaccumulatrices pour retirer les métaux lourds présents dans les sols contaminés. Dans la phytoextraction, parfois appelée « phytomine », des plantes sont cultivées sur des sites riches en métaux. Elles extraient ces métaux comme des « micromines », à des taux mille fois supérieurs aux plantes classiques, et les accumulent dans leurs tissus (racines) qui peuvent ensuite être valorisés.

Tige de Rinorea niccolifera avec un fruit. Cette plante doit son nom au fait qu’elle stocke de grandes quantités de nickel, un caractère rare. La barre d’échelle représente un centimètre. © Edwino S. Fernado,PhytoKeys, 2014, cc by 4.0

Espèce hyperaccumulatrice de nickel

Le genre Rinorea appartient à la famille des violacées, dans laquelle se trouvent aussi la pensée et la violette. Rinorea compte entre 225 et 275 espèces présentes dans des régions tropicales, dont plusieurs connues pour hyperaccumuler le nickel. Ainsi, Rinorea bengalensis peut stocker jusqu’à 17.500 µg/g de nickel ; Rinorea javanica en accumule jusqu’à 2.170 µg/g dans ses feuilles. D’autres violacées peuvent absorber le nickel, comme Agatea longipedicellata.

Pourquoi le bâillement est-il si répandu dans le monde animal ? L’origine et l’intérêt de ce processus physiologique restent mal compris des scientifiques, qui tentent de l’expliquer le plus précisément possible avec les indices qu’ils trouvent. Et il existe une hypothèse qui considère que ce réflexe permet de ventiler et refroidir le cerveau. Celle-ci vient de se pourvoir de nouveaux arguments.

Le bâillement est un processus naturel dont l’origine et la cause demeurent sans explication ferme. Dans de nombreuses cultures, il est de bon ton de mettre sa main devant la bouche de peur que les esprits maléfiques ne profitent de la porte ouverte pour s’insinuer dans le corps du bâilleur. © Skpy, Flickr, cc by sa 2.0

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Silencieux ou bruyant, spontané ou non, durant entre quatre et dix secondes… Le bâillement frappe tout le monde et à tous les âges, même dans le ventre de maman. C’est un caractère partagé par l’ensemble des vertébrés, à l’exception singulière de la girafe, bien qu’il ne soit contagieux que chez les primates. Quant à son utilité, la question n’a pas été fermement tranchée. Et s’il permettait de rafraîchir le cerveau ? C’est du moins l’hypothèse défendue et argumentée de nouveaux éléments dans Physiology & Behavior.

Le contexte : la théorie du bâillement comme thermorégulateur

Le psychologue états-unien Andrew Gallup, de l’université d’État de New York, étudie le bâillement humain depuis des années maintenant. Il a même proposé une théorie qui fait polémique dans l’univers des spécialistes, suggérant que ce réflexe spontané contribuerait à la thermorégulation de la tête, en faisant entrer subitement un important volume d’air frais.

Selon lui, pour qu’elle soit validée, elle doit répondre à trois critères. Les bâillements doivent se faire plus fréquents lorsque la température grimpe, car dans ces conditions, le corps a besoin de réguler la température. Mais ceci est valable jusqu’à un certain niveau : lorsque l’air extérieur dépasse les 37 °C, une grande bouffée d’oxygène ne serait en rien bienfaitrice, auquel cas nous devrions être amenés à moins bâiller. À l’inverse, lorsqu’il fait suffisamment frais dehors, il devient inutile de perdre encore cette précieuse chaleur.

Le bâillement serait-il une façon de ventiler et donc de refroidir notre tête et notre cerveau ? © Steve A Johnson, Flickr, cc by 2.0

Dans une étude précédente, parue dans Frontiers in Evolutionary Neuroscience, ces deux premiers aspects avaient été montrés par le chercheur. En effet, en menant un petit sondage en été et en hiver auprès de la population de Tucson, dans le désert de l’Arizona, les scientifiques ont montré que seule la température extérieure influait sur la fréquence du bâillement en réponse à des photos de bâilleurs. L’été y est chaud (37 °C en moyenne), tandis que l’hiver y est très doux (aux alentours de 20 °C). Conformément à ses prédictions, le bâillement est plus contagieux lorsque les températures ne sont pas trop élevées et que la thermorégulation a un sens (45 % de réponses durant la saison « froide » contre 24 % l’été). Cette fois, accompagné de collègues de l’université de Vienne, Andrew Gallup a voulu vérifier le troisième point fondamental de son hypothèse, en reproduisant leprotocole établi en 2011, mais dans la capitale autrichienne, au climat tout à fait différent.

L’étude : les Viennois bâillent davantage l’été

Les auteurs sont donc allés rencontrer 120 piétons qui se promenaient dans la ville impériale, la première moitié entre décembre et mars (température moyenne : 1 °C), et la seconde de juin à octobre (température moyenne : 19 °C), toujours entre 13 et 15 h, afin de s’assurer que laluminosité ne viendrait pas fausser les résultats. D’autres paramètres ont été mesurés, comme l’humidité de l’air ou le temps de sommeil des participants, afin de les confronter pour évaluer l’impact de chacun.

Lors de chaque rencontre, les scientifiques proposaient aux volontaires de jeter un œil à 18 photos de bâilleurs, pour voir leur réponse. En tout, 36 des 120 participants n’ont pu réfréner leur bâillement. Pour l’essentiel d’entre eux, des gens croisés durant l’été (25). La température ambiante constitue le seul facteur responsable de ce constat. Des résultats attendus par Andrew Gallup.

En effet, en combinant ses deux études, il parvient à montrer qu’il existe, selon lui, une fenêtrethermique du bâillement, matérialisée par une courbe en cloche. Pour les températures trop basses ou trop élevées, ce processus physiologique réflexe est peu fréquent, tandis qu’il se généralise lorsque l’air ambiant est doux, aux alentours de 20 °C.

Fréquence du bâillement (yawn) en fonction de la température extérieure. Andrew Gallup a pu obtenir cette courbe en combinant deux études. © J. Mossen et al., Physiology & Behavior

L’œil extérieur : chaud ou froid ?

De nouveaux arguments viennent donc étayer cette théorie, qui en soi n’est pas complètement novatrice. Hippocrate, le célèbre médecin de l’Antiquité grecque, imaginait déjà le bâillement comme une façon d'évacuer la fièvre et la surchauffe. Désormais, l’idée est légèrement différente, mais Andrew Gallup pense malgré tout que c’est une façon de réguler la température corporelle, et d’éviter que le cerveau n’entre en ébullition.

Depuis plus d’un siècle, certains scientifiques pensent trouver dans la transfusion de sang issu d’un individu jeune des éléments permettant de prolonger la jouvence. Deux études indépendantes et publiées le même jour confirment l’intérêt de telles pratiques… au moins chez les souris.Le sang, qui se compose de plasma et de cellules, contiendrait des éléments capables de contribuer au maintien de la jeunesse. © Gothicpagan, deviantart.com, cc by nc nd 3.0

Au début du siècle dernier, le savant russe Alexandre Bogdanov (de son vrai nom Alyaksandr Malinovsky et aucunement apparenté aux frères Igor et Grichka Bogdanov) se faisait remarquer à plusieurs titres. Économiste marxiste et grand ami de Vladimir Ilitch Oulianov (plus connu sous le nom de Lénine), il a inspiré les révolutionnaires bolcheviques de 1917. Également médecin, il a beaucoup travaillé sur les transfusions sanguines. Selon lui, elles pouvaient favoriser le rajeunissement du corps et de l’esprit. Une hypothèse qu’il testa sur lui-même… et qui précipita sa perte. En 1928, à l’âge de 54 ans, le Soviétique décédait après avoir récupéré le sang d’un jeune homme parasité par le paludisme et touché par la tuberculose.

Néanmoins, son idée n’est pas morte avec lui. Ces dernières années, quelques études ont abouti à des résultats allant en ce sens, montrant notamment un rajeunissement du cerveau ou de cellules souches du foie. Cependant, il reste encore de nombreuses inconnues dans ce domaine. Deux d’entre elles viennent de tomber le même jour, dans deux revues différentes, fruit de deux études indépendantes. Elles apportent des arguments plutôt convaincants en faveur de la théorie d’Alexandre Bogdanov ou des autres scientifiques qui, avant lui, y avaient songé.

Des souris parabiotiques à la transfusion plasmatique

D’abord, évoquons les travaux de Tony Wyss-Coray (de l’université Stanford aux États-Unis) et de ses pairs publiés dans Nature Medicine. Dans un premier temps, ils se sont inspirés de travaux plus anciens recourant à des souris parabiotiques, c’est-à-dire pour lesquelles les systèmes circulatoires ont été chirurgicalement liés, et partageant un seul et même sang, comme si elles étaient siamoises. En focalisant leur recherche sur l’hippocampe, structure du cerveau impliqué dans l’apprentissage et la mémoire, ils ont remarqué les bénéfices occasionnés pour les rongeurs âgés lorsqu’ils étaient liés à un animal bien plus jeune, tandis que les souriceaux ont vu leur cerveau vieillir prématurément.

Les vampires tireraient leur immortalité du sang de leurs jeunes victimes, selon la légende, qui pourrait se fonder sur des arguments scientifiques. © Justin McIntosh, Wikipédia, cc by 2.0

L’originalité de leur travail réside cependant dans une seconde expérimentation, jamais tentée auparavant malgré la possibilité technique de la réaliser depuis des années. S’il y a des différences au niveau cérébral, constate-t-on des bénéfices au niveau comportemental ? Pour le savoir, les scientifiques ont procédé à des transfusions plasmatiques vers des souris âgées (18 mois) et les ont soumises aux tests classiques pratiqués chez les rongeurs : la piscine de Morris, qui consiste à mesurer la faculté à retrouver une plateforme immergée sous de l’eau non translucide, et dans une situation dite de conditionnement contextuel par la peur, pour voir à quelle vitesse les animaux allaient apprendre à se figer.

Lorsque le plasma (le sang moins les cellules) provenait d’un individu jeune (trois mois), les souris âgées réussissaient les tests avec bien plus de brio que leurs homologues ayant reçu une transfusion d’un individu de leur âge. L’apprentissage et la mémoire semblent donc affectés par la qualité et l’âge du plasma circulant. Une découverte qui, à terme, pourra être exploitée contre lesdémences comme la maladie d’Alzheimer.

Après la tête, les jambes

Reste à déterminer d’où viennent ces propriétés. De nombreuses molécules circulent dans le plasma. Lesquelles interviennent dans le rajeunissement ? Une petite partie de ce vaste mystère pourrait avoir été élucidée, à en croire la revue Science du dimanche 4 mai. Derrière cette recherche, Amy Wagers, de l’université Harvard, qui a révélé avec ses collaborateurs l’impact de laprotéine GFD11.

Cette molécule est abondante dans le plasma des souris jeunes, mais son taux diminue au fur et à mesure du vieillissement, si bien qu’elle faisait office de candidate idéale pour cette recherche. Lorsqu’elle est directement injectée chez des souris âgées, les performances s’en ressentent : plus de force et d’endurance. Les muscles semblent apprécier cette cure de GFD11.

On dit souvent de la musique qu’elle est un langage universel. L’expression semble appropriée car notre cerveau recourt aux mêmes zones du cerveau pour activer l’une et l’autre dès lors qu’on est un peu exercé à la pratique d’un instrument…

Lorsqu’on joue de la musique, le cerveau dédie très vite des zones normalement réservées au langage à la pratique de l’instrument. © Jsome1, Flickr, cc by 2.0

Pourquoi aime-t-on tant la musique ? Des scientifiques de l’université de Liverpool (Royaume-Uni) apportent de nouveaux éléments en expliquant que cette succession de notes pourrait vraiment nous parler, au sens propre du terme, puisque notre cerveau exercé l’interpréterait comme une langue.

Le contexte : parole et musique de concert

Parmi les supposés propres de l’Homme, beaucoup ont dû être revisités. Le rire par exemple. Mais la musique reste intimement liée à notre espèce, voire peut-être à notre genre. Partout dans le monde, et surtout depuis des millénaires, ces sonorités mélodieuses et en rythme donnent la cadence aux sociétés humaines. La plus vieille flûte jamais retrouvée est datée de 35.000 ans, à une époque où les Néandertaliens n’avaient pas encore disparu. Mais les origines exactes de la musique demeurent encore un peu floues.

Cependant, il est évident que ces accords choisis pour leur harmonie touchent directement nos émotions et nous parlent. À tel point que de nombreux spécialistes pensent que le langage et la musique sont apparus de concert, ou du moins que les deux sont étroitement liés. Deux études récentes apportent de nouveaux arguments étayant cette thèse. L’une d’elles rapproche davantage la poésie de la musique que du langage. La seconde révèle que des processus cérébraux sont communs aux deux facultés typiquement humaines.

Deux recherches, évoquées ensemble lors du congrès annuel de la Société britannique de psychologie, tendent à confirmer cette deuxième recherche, qui portait sur des pianistes de jazz… en l’élargissant à des pratiquants et à des non-initiés à la musique.

Le cerveau traite chaque capacité dans des zones particulières. Et au niveau de l’hémisphère gauche, il gère aux mêmes endroits le langage et la musique. © Mark Lythgoe, Chloe Hutton, Wellcome Images, Flickr, cc by nc nd 2.0

L’étude : le cerveau qui s’exprime

Dans le premier travail, 14 musiciens et 9 non-musiciens ont été invités à participer à des tâches de génération verbales et musicales en même temps qu'étaient mesurées les variations du flux sanguin dans l’hémisphère gauche du cerveau. Pour les habitués des instruments, les deux activités font travailler les mêmes régions cérébrales, ce qui n’est pas le cas chez les autres.

La seconde étude n’a porté que sur des non-musiciens, participant à des expériences pour évaluer leur aptitude à générer des mots et à percevoir la musique. Au début, les profils des flux sanguins étaient très différents. Mais ils sont devenus bien plus proches après que les participants ont eu le droit à une demi-heure de pratique instrumentale.

L’œil extérieur : la musique provient du langage

D’abord, il est important de rappeler que les effectifs utilisés sont trop faibles pour que les résultats puissent être généralisés à l’espèce dans son entier. Mais cette première approche laisse entrevoir une fois de plus le lien qui réunit musique et langage au niveau cérébral.

Des chercheurs français de l'ESPCI-ParisTech viennent de démontrer l’efficacité de nanoparticules pour réparer des tissus et même des organes mous comme le foie, pour lequel aucune méthode efficace et sûre n’existe pour le moment. Selon les auteurs, cette stratégie de collage est un grand pas en avant pour la médecine réparatrice.

De nos jours, les points de suture sont utilisés pour réparer une blessure profonde. Des chercheurs proposent une solution alternative, plus efficace, à base de nanoparticules. © tomek broszkiewicz, Flickr, cc by nc nd 2.0

En décembre 2013, l'équipe de Ludwick Leibler, de l'ESPCI-ParisTech (École supérieure de physique et de chimie industrielles), au sein d'une équipe CNRS, avait présenté un concept entièrement nouveau de collage des gels et des tissus biologiques grâce à des nanoparticules. Le principe est simple : des nanoparticules contenues dans une solution étalée sur des surfaces à coller se lient au réseau moléculaire du gel (ou du tissu) par un phénomène appelé adsorption, et, dans le même temps, le gel (ou le tissu) lie les particules entre elles. Se forment ainsi d'innombrables connexions entre les deux surfaces. Le processus d'adhésion, qui ne comporte aucune réaction chimique, ne prend que quelques secondes. Dans une nouvelle étude, publiée dans la revue Angewandte Chemie, les chercheurs montrent que cette méthode peut être appliquée in vivo sur des rats et aurait le potentiel de bouleverser la pratique clinique.

Dans une première expérience réalisée chez le rat, les chercheurs ont comparé la fermeture d'uneplaie profonde de la peau par la méthode traditionnelle des points de suture et par l'application au pinceau de la solution aqueuse de nanoparticules. Cette seconde stratégie, simple d'utilisation, permet de refermer la peau rapidement jusqu'à la cicatrisation complète, sans inflammation ni nécrose. Encore mieux : la cicatrice résultante est presque invisible.

Les étapes de la réparation d'une plaie profonde sur des rats par application de la solution aqueuse de nanoparticules développée par des chercheurs. La fermeture de la plaie s'effectue en 30 secondes. © Laboratoire matière molle et chimie (CNRS, ESPCI ParisTech)

Les nanoparticules pour réparer des lésions du foie

Dans une seconde expérience, les chercheurs ont appliqué cette solution à des organes mous comme le foie, le poumon ou la rate, qui sont difficiles à suturer car ils se déchirent lors du passage de l'aiguille. Actuellement, aucune colle n'allie efficacité d'adhésion et innocuité pour l'organisme. Confrontés à une entaille profonde du foie avec forte hémorragie, les chercheurs ont refermé la blessure en étalant la solution aqueuse de nanoparticules et en pressant les deux bords de la blessure. La perte de sang s'est alors arrêtée. Pour réparer un lobe de foie sectionné, les chercheurs ont également utilisé des nanoparticules : ils ont collé un pansement recouvert de nanoparticules sur la blessure, arrêtant ainsi l'hémorragie. Dans les deux situations, le fonctionnement de l'organe est préservé et les animaux survivent.

Coller un pansement pour arrêter les fuites n'est qu'un exemple des possibilités offertes par l'adhésion apportée par des nanoparticules. Dans un tout autre domaine, les chercheurs sont parvenus à fixer une membrane dégradable utilisée pour la thérapie cellulaire sur le cœur, malgré les fortes contraintes mécaniques liées à ses battements. Ainsi, ils démontrent qu'il est possible de fixer des dispositifs médicaux variés pour réparer des organes et des tissus.