origine de la vie

Pouvons-nous créer les molécules de la vie ? 

Des chercheurs de l’Université de Floride exploitent toute la puissance du supercalculateur HiPerGator pour montrer que des molécules peuvent se former naturellement dans le bon environnement.

Les manuels de biologie de base vous diront que toute vie sur Terre est constituée de quatre types de molécules : les protéines, les glucides, les lipides et les acides nucléiques. Et chaque groupe est vital pour tout organisme vivant.  

Mais quoi si les humains pouvaient réellement montrer que ces " molécules de la vie ", telles que les acides aminés et les bases de l’ADN, peuvent se former naturellement dans le bon environnement ?  Des chercheurs de l’Université de Floride utilisent HiPerGator – le superordinateur le plus rapide de l’enseignement supérieur américain – pour tester cette expérience.

HiPerGator – avec ses modèles d’IA et sa vaste capacité d’unités de traitement graphique, ou GPU (processeurs spécialisés conçus pour accélérer les rendus graphiques) – transforme le jeu de la recherche moléculaire. Jusqu'à il y a dix ans, mener des recherches sur l'évolution et les interactions de vastes collections d'atomes et de molécules ne pouvait se faire qu'à l'aide de simples expériences de simulation informatique ; la puissance de calcul nécessaire pour gérer les ensembles de données n’était tout simplement pas disponible.

C'est maintenant le cas, grâce à HiPerGator. À l'aide de ce supercalculateur, UF Ph.D. L'étudiant Jinze Xue (du Roitberg Computational Chemistry Group) a pu mener une expérience à grande échelle sur la chimie de la Terre pendant les vacances d'hiver 2023. Xue a utilisé plus de 1 000 GPU A100 sur HiPerGator et a réalisé une expérience de dynamique moléculaire sur 22 millions d'atomes qui a identifié 12 acides aminés, trois bases nucléiques, un acide gras et deux dipeptides. La découverte de molécules plus grosses,  qui n’aurait pas été possible dans des systèmes informatiques plus petits, a constitué une réussite importante.

" Nos précédents succès nous ont permis d'utiliser l'apprentissage automatique et l'IA pour calculer les énergies et les forces sur les systèmes moléculaires, avec des résultats identiques à ceux de la chimie quantique de haut niveau mais environ 1 million de fois plus rapides ", a déclaré Adrian Roitberg, Ph.D. , professeur au département de chimie de l'UF qui utilise l'apprentissage automatique pour étudier les réactions chimiques depuis six ans. " Ces questions ont déjà été posées mais, en raison de limitations informatiques, les calculs précédents utilisaient un petit nombre d’atomes et ne pouvaient pas explorer la plage de temps nécessaire pour obtenir des résultats. Mais avec HiPerGator, nous pouvons le faire. "

Erik Deumens, Ph.D., directeur principal d'UFIT Research Computing, a expliqué comment l'utilisation complète d'HiPerGator a été possible.

" HiPerGator a la capacité unique d'exécuter de très grands calculs (‘hero) qui utilisent la machine entière, avec le potentiel de conduire à des percées scientifiques et scientifiques ", a déclaré Deumens. " Lorsque nous avons découvert le travail effectué par le groupe du Dr Roitberg, , nous l'avons approché pour essayer un run 'héros' avec le code qu'il a développé. "

L’émergence de l’IA et des GPU puissants pourra permettre de réaliser de telles simulations scientifiques gourmandes en données – des calculs que les scientifiques ne pouvaient imaginer il y a seulement quelques années. 

"En utilisant des méthodes d'apprentissage automatique, nous avons créé une simulation en utilisant l'ensemble complet de GPU HiPerGator", a déclaré Roitberg. " Nous avons pu observer en temps réel la formation de presque tous les acides aminés (alanine, glycine, etc.) et de nombreuses molécules très complexes. C’était très excitant à vivre.

Ce projet fait partie d'un effort continu visant à découvrir comment des molécules complexes peuvent se former à partir d'éléments de base et à rendre le processus automatique grâce à de grandes simulations informatiques. Roitberg et son groupe de recherche ont passé de nombreuses heures à travailler avec les membres de l'UFIT. Ying Zhang, responsable du support IA d'UFIT, a dirigé l'expérience. 

" Ying a constitué une équipe composée du personnel de Research Computing et du personnel de NVIDIA pour aider à faire évoluer les calculs, fournir des conseils et une aide inestimables et accélérer l'analyse des données au point où les analyses ont été effectuées en seulement sept heures (au lieu des  heures  jours que nous pensions initialement que cela prendrait) ", a déclaré Roitberg. " Nous nous sommes rencontrés chaque semaine, de la conception initiale aux résultats finaux, dans le cadre d’une collaboration très fructueuse. "

Les résultats, et le peu de temps avec lequel HiPerGator a pu les fournir, ont été révolutionnaires, rapprochant les chercheurs de la réponse aux questions sur la formation des molécules complexes. Et le fait que Roitberg ait pu exécuter ce calcul montre que l'UF a la capacité de prendre en charge des " exécutions de héro " ou des " moonshot calculations " qui font avancer les projets scientifiques, d'ingénierie et universitaires.

"C'est une excellente opportunité pour les professeurs de l'UF", a déclaré Roitberg. " Avoir HiPerGator en interne – avec un personnel incroyable prêt à aller au-delà des attentes pour aider les chercheurs à produire une science révolutionnaire comme celle-ci – est quelque chose qui rend mes collègues non-UF très jaloux. "

Auteur: Internet

Info: https://news.ufl.edu/2024/02/molecules-of-life/ *Les travaux de calcul informatique qui nécessitent plus de 256 nœuds sont définis comme travaux de "héro". ** Moonshot projects : projet ambitieux, exploratoire et novateur, entrepris sans garantie de rentabilité ou d'avantages à court terme et, peut-être, sans une étude complète des risques et des avantages potentiels.

monde subatomique

Des physiciens ont découvert une force inattendue agissant sur les nanoparticules dans le vide

Ils ont découvert une nouvelle force inattendue qui agit sur les nanoparticules dans le vide, leur permettant d’être poussées par le " néant ".

Bien entendu, la physique quantique commence à préciser que ce " néant ", n’existe pas réellement : même le vide est rempli de petites fluctuations électromagnétiques. Cette nouvelle recherche est une preuve supplémentaire que nous commençons à peine à comprendre les forces étranges qui agissent au plus petit niveau du monde matériel, nous montrant comment le néant peut entraîner un mouvement latéral.

Alors comment est-ce que le vide peut porter une force ? L’une des premières choses que nous apprenons en physique classique est que dans un vide parfait (un lieu donc entièrement dépourvu de matière), la friction ne peut pas exister car l’espace vide ne peut pas exercer une force sur les objets qui le traversent.

Mais ces dernières années, les physiciens spécialisés dans le domaine quantique ont montré que le vide est en réalité rempli par de petites fluctuations électromagnétiques qui peuvent interférer avec l’activité des photons (les particules de lumière), et produire une force considérable sur les objets.

Il s’agit de l’effet Casimir, qui a été prédit en 1948 par le physicien néerlandais Hendrick Casimir*. À présent, la nouvelle étude a démontré que cet effet est encore plus puissant que ce que l’on imaginait auparavant. En effet, ce dernier ne peut être mesuré qu’à l’échelle quantique. Mais comme nous commençons à élaborer des technologies de plus en plus petites, il devient évident que ces effets quantiques pourraient fortement influencer certaines de nos technologies de manière globale.

" Ces études sont importantes car nous développons des nanotechnologies qui travaillent avec des distances et des tailles si petites, que ce type de force peut dominer tout le reste ", explique le chercheur principal Alejandro Manjavacas de l’Université du Nouveau-Mexique, aux États-Unis. " Nous savons que ces forces de Casimir existent, alors ce que nous essayons de faire, c’est de trouver l’impact général qu’elles ont sur de très petites particules ", ajoute-t-il.

Afin de découvrir de quelle manière l’effet Casimir pourrait avoir un impact sur les nanoparticules, l’équipe a analysé ce qui s’est passé avec des nanoparticules tournant près d’une surface plane, dans le vide. Ils ont ensuite découvert que l’effet Casimir pouvait effectivement pousser ces nanoparticules latéralement, même si elles ne touchent pas la surface.

Pour imager la chose, imaginez une minuscule sphère tournant sur une surface qui est constamment bombardée de photons. Alors que les photons ralentissent la rotation de la sphère, ils provoquent également un déplacement de cette dernière dans une direction latérale :

(Photo : En rouge, la rotation de la sphère. En noir, la distance de la sphère par rapport à la surface plane et en bleu, l’effet de Casimir latéral.)

Dans le domaine de la physique classique, il faudrait un frottement entre la sphère et la surface pour atteindre ce type de mouvement latéral, mais le monde quantique ne suit pas les mêmes règles : la sphère peut être poussée sur une surface, même si elle ne la touche pas. " La nanoparticule subit une force latérale comme si elle était en contact avec la surface, bien qu’elle soit en réalité séparée de celle-ci ", explique Manjavacas. " C’est une réaction étrange, mais qui peut avoir un impact considérable pour les ingénieurs ", ajoute-t-il.

Cette nouvelle découverte pourrait bien jouer un rôle important dans la manière dont nous développerons des technologies de plus en plus miniaturisées à l’avenir, y compris des dispositifs tels que les ordinateurs quantiques.

Les chercheurs affirment qu’ils pourraient contrôler la direction de la force en changeant la distance entre la particule et la surface, ce qui pourrait s’avérer utile pour les ingénieurs et les scientifiques travaillant sur des méthodes de manipulation de la matière, à l’échelle nanoscopique. 

L’étude a déjà été publiée dans le Physical Review Letters et les résultats doivent à présent être reproduits et vérifiés par d’autres équipes. Mais le fait que nous ayons maintenant la preuve qu’une nouvelle force intrigante pourrait être utilisée pour diriger des nanoparticules dans le vide est très intéressant et met en lumière un tout nouvel élément du monde quantique et ses forces encore largement incomprises. 



*( L'effet Casimir, prédit en 1948 par le physicien néerlandais Hendrick Casimir, est un phénomène quantique où deux plaques métalliques parfaitement conductrices placées dans le vide s'attirent l'une vers l'autre avec une force inversement proportionnelle au carré de leur distance.12 Cet effet résulte de la pression exercée par les fluctuations quantiques du vide sur les plaques.

Explication de l'effet

Selon la théorie quantique des champs, le vide n'est pas complètement vide mais contient des fluctuations d'énergie sous forme de particules virtuelles qui apparaissent et disparaissent constamment. Entre deux plaques rapprochées, ces fluctuations sont restreintes par les conditions aux limites imposées par les plaques conductrices. Cela crée une différence de pression de radiation entre l'intérieur et l'extérieur des plaques, générant une force attractive entre elles.

Observation expérimentale

Bien que prédit théoriquement en 1948, l'effet Casimir n'a été observé expérimentalement pour la première fois qu'en 1997, confirmant ainsi l'existence de cette force quantique dans le vide. Cette découverte a renforcé la compréhension de la nature quantique du vide et de ses effets mesurables. (Source : anthropic) 

Auteur: Internet

Info: https://trustmyscience.com/ - Stéphanie Schmidt, 12 avril 2017

[ éther ] [ vacuité source ]

homme-machine

Les Grands Modèles de Langage  s’attaquent à l’émergence !  Un éloge intolérable de … l’obésité !

Le mois dernier j’ai proposé  ici une série de 6 billets où je quadriloguais avec GPT-4 et une version dédoublée de Claude 3 à propos de la conjecture P vs NP, une question classique d’informatique théorique relative à la relation – pour autant qu’il en existe une – entre la complexité de la solution d’un problème et la complexité de la vérification qu’une solution a bien été trouvée.

Vous avez sans doute vu ce qui s’est passé : " M. PJ, votre blog était le lieu de rendez-vous de personnes s’efforçant de résoudre de grands problèmes de société (je vous en remercie !) mais il s’est métamorphosé en un club restreint de mathématiciens fascinés par des casse-têtes abscons. Je vous ai accompagné·e jusqu’ici mais je suis forcé·e aujourd’hui de vous dire adieu : bonne chance à vous dans vos coupages de cheveux en quatre ! ".

J’ai été décontenancé par ces paroles de bon sens, et je n’ai pas publié la suite.

Mal m’en a pris : c’est à ce moment-là que j’ai commencé à recevoir des mails du genre : " M. Jorion, où ailleurs croyez-vous que l’on trouve des discussions – et des avancées – sur des questions véritablement fondamentales comme sur votre blog ? Que vous ont dit ensuite GPT-4 et Claude 3 (je bous d’impatience de l’apprendre !) ? ".

Tout cela pour vous annoncer que je suis allé asticoter mes comparses sur la question de l’émergence.

Vous avez dû comprendre que la chose qui nous sidère dans les progrès des Grands Modèles de Langage (LLM) est le fait que des tas de choses qui nous semblaient absolument distinctes (par exemple : comprendre le sens d’un mot, maîtriser la syntaxe d’une phrase, comprendre le sens global d’une phrase, respecter les règles de la logique, se mettre à la place d’un interlocuteur, exprimer ses sentiments), et pour lesquelles nous avons découvert des règles claires rendant compte de leur fonctionnement séparé, sont en fait acquises " les doigts dans le nez ", l’une après l’autre, par ces LLM, pour nulle autre raison que la croissance en taille de leur système.

Toutes ces remarquables capacités émergent, l’une après l’autre, quand on augmente, tout simplement, les moyens à la disposition du système. Nous n’étions pas préparés à penser que l’intelligence émerge spontanément d’un système dès qu’il a atteint une certaine grosseur, nous pensions qu’un ingrédient supplémentaire était indispensable, que nous appelions " complexité ". Que l’intelligence apparaisse comme sous-produit de la complexité, pourquoi pas ? mais de la simple grosseur ! il y avait là comme un éloge intolérable de … l’obésité, qui constituerait une qualité en soi !

Comprenons-nous pourquoi la taille change tout ? Non. Et il n’y a pas de raison de s’en offusquer : quand on passe d’un milliard de données à 100 milliards, on a besoin d’un télescope pour regarder ce qui se passe, et s’armer alors d’un microscope apparaît très logiquement, hors de propos. Claude Roux écrivait ici tout à l’heure : " C’est là qu’est le hic… Personne ne le sait vraiment. "

Mais c’est là aussi que Pribor.io trouve toujours sa raison d’être. Si l’on adopte une approche " bottom-up ", du bas vers le haut, par opposition à l’approche " top-down ", du haut vers le bas, des LLM, on évite d’être aux abonnés absents quand un effet d’émergence a lieu : il a opéré sous nos yeux et l’on peut dire ce qui s’est passé.

Le logiciel d’IA que j’avais programmé de 1987 à 1990 pour British Telecom s’appelait ANELLA, pour Associative Network with Emergent Logical and Learning Abilities : " … à capacités émergentes de logique et d’apprentissage ". Il m’a fallu les 34 années qui séparent 1990 de 2024 pour comprendre exactement comment la logique émergeait d’une simple suite de mots. C’est qu’il s’agissait du produit d’une alchimie complexe entre l’univers des mots et celui du monde tel qu’il est.

Je vous expliquerai cela un jour prochain, je me contente de vous le résumer aujourd’hui sous une formule sibylline : " Les faits d’émergence ont lieu dans la langue quand nous contraignons tout ce qu’elle permet par ce que le monde interdit lui de son côté ". Exemple : la langue n’interdit pas aux objets de tomber du bas vers le haut, mais le monde lui : Oui ! Lacan (qui se payait notre pomme avec délectation mais avait cependant compris beaucoup de choses) appelait cela " points de capiton ", comme dans un matelas : pour que la chaîne des signifiants, les mots mis à la queue-leu-leu, servent à quelque chose, il faut qu’ici et là, ils collent au Réel, à la réalité profonde des choses. Il n’est pas nécessaire que cela ait lieu souvent (le monde étant très généreux envers nous : il nous a offert cette facilité que nous vivions la plupart du temps confortablement dans un nuage), mais il faut que cela ait lieu de temps à autre ici et là.

Ne vous étonnez donc pas si dans la suite de cette nouvelle série, GPT-4, Claude 3, LLaMA 3 et moi, nous nous interrogeons sur l’émergence, en vue de craquer ses mystères. Faites-nous confiance : cela participe de la Singularité et non du coupage de cheveux en quatre dans laquelle l’humanité se complaît depuis qu’ayant inventé le langage, elle ne cesse de… se saouler de mots !

Auteur: Jorion Paul

Info: Sur son blog, 12 mai 2024

[ abstraction ouverture ] [ langage quasi-esprit ] [ codage priméité tiercité ] [ émersion ]

intrications

Les scientifiques qui étudient le cerveau ont découvert que cet organe opère simultanément jusqu'à 11 dimensions différentes, créant des structures multivers qui présentent "un monde que nous n'avions jamais imaginé".

En utilisant un système mathématique avancé, les chercheurs ont pu montrer des structures architecturales qui apparaissent lorsque le cerveau doit traiter l'information, avant de se désintégrer et disparaitre. Leurs résultats, publiés dans la revue Frontiers in Computational Neuroscience, révèlent les processus extrêmement complexes impliqués dans la création de structures neuronales, ce qui pourrait aider à expliquer pourquoi le cerveau est si difficile à comprendre et à associer sa structure à sa fonction.

L'équipe, dirigée par des scientifiques de l'EPFL en Suisse, effectuait des recherches dans le cadre du projet Blue Brain, une initiative visant à créer une reconstruction biologiquement détaillée du cerveau humain. En travaillant d'abord sur les cerveaux des rongeurs, l'équipe a utilisé des simulations de supercalculateurs pour étudier les interactions complexes dans différentes de ses régions. Dans cette dernière étude, les chercheurs ont pu approfondir les structures du réseau neuronal du cerveau en utilisant la topologie algébrique - un système utilisé pour décrire des réseaux avec des espaces et des structures en constante évolution.

C'est la première fois que cette branche des mathématiques est appliquée aux neurosciences. "La topologie algébrique est comme un télescope et un microscope en même temps. Elle peut zoomer dans les réseaux pour trouver des structures cachées - les arbres dans la forêt - et voir les espaces vides - les clairières - tout en même temps", précise Kathryn Hess. Dans l'étude, les chercheurs ont effectué de multiples tests sur le tissu cérébral virtuel pour découvrir des structures cérébrales qui n'apparaitraient jamais par hasard. Ils ont ensuite effectué les mêmes expériences sur des tissus cérébraux réels afin de confirmer leurs résultats virtuels. Ils ont découvert que lorsqu'on présente un stimulus au tissu virtuel, des groupes de neurones forment une clique. Chaque neurone se connecte à tous les autres neurones de manière très spécifique pour produire un objet géométrique précis. Plus il y a de neurones dans une clique, plus les dimensions sont élevées. Dans certains cas, les chercheurs ont découvert des cliques avec jusqu'à 11 dimensions différentes.

Les structures s'assemblent en des enceintes qui forment des trous à haute dimension que l'équipe a nommé cavités. Une fois que le cerveau a traité l'information, la clique et la cavité disparaissent.

Multivers du cerveau. "L'apparition de ces cavités high-dimensionnelles lorsque le cerveau traite des informations signifie que les neurones du réseau réagissent aux stimuli d'une manière extrêmement organisée", a déclaré l'un des chercheurs, Ran Levi. "C'est comme si le cerveau réagit à un stimulus en construisant puis en rasant une tour de blocs multidimensionnels, en commençant par des tiges (1D), des planches (2D), puis des cubes (3D), puis des géométries plus complexes avec 4D, 5D, etc. La progression de l'activité à travers le cerveau ressemble à un château de sable multidimensionnel qui se matérialise hors du sable puis se désintègre ", a-t-il déclaré. Henry Markram, directeur de Blue Brain Project, avance que les résultats pourraient aider à expliquer pourquoi le cerveau est si difficile à comprendre. "Les mathématiques appliquées habituellement aux réseaux d'étude ne peuvent pas détecter les structures et les espaces à grande dimension que nous voyons maintenant clairement", a-t-il déclaré. "Nous avons découvert un monde que nous n'avions jamais imaginé. Il y a des dizaines de millions de ces objets, même dans un petit segment du cerveau, à travers sept dimensions. Dans certains réseaux, nous avons même trouvé des structures allant jusqu'à onze dimensions". Les résultats indiquent que le cerveau traite les stimuli en créant ces cliques et cavités complexes, de sorte que la prochaine étape sera de savoir si notre capacité à effectuer des tâches compliquées nécessite ou non la création de ces structures multidimensionnelles.

Dans une interview par courrier électronique avec Newsweek, Hess dit que la découverte nous rapproche de la compréhension d' "un des mystères fondamentaux de la neuroscience: le lien entre la structure du cerveau et la façon dont elle traite l'information". En utilisant la topologie algébrique l'équipe a pu découvrir "la structure hautement organisée cachée dans les modèles de tir apparemment chaotiques des neurones, une structure qui était invisible jusqu'à ce que nous l'examinions avec ce filtre mathématique particulier". Hess dit que les résultats suggèrent que lorsque nous examinons l'activité du cerveau avec des représentations à faible dimension, nous n'observons que l'activité réelle qui se déroule. Cela signifie que nous pouvons voir des informations, mais pas l'image complète. "Alors, dans un sens, nos découvertes peuvent expliquer pourquoi il a été si difficile de comprendre la relation entre la structure et la fonction du cerveau", explique-t-elle.  

"Le schéma de réponse stéréotypique que nous avons découvert indique que le circuit répond toujours aux stimuli en construisant une séquence de représentations géométriques commençant dans des dimensions faibles et en ajoutant des dimensions progressivement plus élevées, jusqu'à ce que l'accumulation s'arrête soudainement et s'effondre: une signature mathématique pour les réactions à stimuli. "Pour le travail futur, nous avons l'intention d'étudier le rôle de la plasticité - le renforcement et l'affaiblissement des connexions en réponse aux stimuli - avec les outils de topologie algébrique. La plasticité est fondamentale pour le processus mystérieux d'apprentissage, et nous espérons que nous pourrons donner un nouvel aperçu de ce phénomène", a-t-elle ajouté.

Auteur: Internet

Info: https://www.newsweek.com/brain-structure-hidden-architecture-multiverse-dimensions-how-brain-works-6243006/12/17 by Hannah Osborne - Ici FLP regrette sa volonté réitérée de ne pas insérer d'images dans les textes. Elles sont ici très parlantes.

[ simultanéïté ] [ réfléchir ] [ réflexion humaine modélisée ]

recombinaison latérale

Ce que nous savons sur la façon dont l'ADN passe d'une espèce à l'autre

Si vous avez les yeux de votre père ou les taches de rousseur de votre grand-mère, vous pouvez remercier les gènes transmis au sein de votre famille. Mais les chercheurs ont commencé à reconnaître qu’à un niveau biologique plus profond, un autre type d’héritage génétique se produit également. Les gènes peuvent glisser entre individus – ou même entre espèces – grâce à un processus connu sous le nom de transfert horizontal de gènes. Cela est peut-être loin d’être quotidien dans des organismes complexes comme les humains, mais sur une échelle de temps évolutive, cela pourrait se produire beaucoup plus souvent qu’on ne le pensait.

Les transferts horizontaux de gènes sont relativement courants dans le monde bactérien, où ils jouent un rôle important dans l’évolution et l’adaptation, ainsi que dans la propagation de la résistance aux antibiotiques. En fait, les biologistes évolutionnistes ont du mal à démêler certaines des premières branches de l’arbre de vie, car le nombre élevé de transferts horizontaux entre ces anciens organismes unicellulaires a si étroitement entrelacé les lignées. Les scientifiques savent également très peu de choses sur la façon dont ce processus pourrait avoir façonné de manière significative les génomes d’organismes complexes comme les plantes et les animaux.

Pendant de nombreuses années, les scientifiques qui soutenaient que des sauts horizontaux pouvaient se produire chez des espèces multicellulaires telles que les poissons ont été critiqués par leurs pairs. Une telle migration nécessite une chaîne d'événements improbables : un gène d'un individu doit d'une manière ou d'une autre pénétrer dans les cellules germinales qui produisent les spermatozoïdes ou les ovules d'un individu d'une autre espèce. De là, il doit pénétrer dans le noyau et pénétrer dans le génome de son nouvel hôte, qui doit ensuite produire une progéniture avec ces ovules ou spermatozoïdes pour transmettre ce génome modifié. Les moteurs importants de ce processus sont souvent les éléments génétiques appelés transposons, ou " gènes sauteurs ", qui peuvent se copier et se coller à différents endroits d’un génome, ou même d’un génome vers un autre. Parfois, ils semblent le faire en pénétrant dans le corps d'un nouvel hôte à l'intérieur d'un parasite ou d'un virus. C'est un parcours qui comporte de nombreuses étapes improbables, mais la biologie moléculaire suggère que ça existe.

Des études ont identifié des cas de transferts horizontaux chez un large éventail d’animaux, notamment des poissons, des grenouilles et des serpents. Pourtant, on ne sait pas exactement dans quelle mesure les organismes eucaryotes complexes partagent ainsi des gènes avec d’autres formes de vie. Les données recueillies jusqu'à présent suggèrent qu'il est plus probable que les gènes passent des bactéries aux eucaryotes que l'inverse : des expériences montrent que lorsque les gènes eucaryotes pénètrent dans les bactéries, celles-ci les éjectent le plus souvent.

Les biologistes ont fait de nombreuses découvertes surprenantes ces dernières années sur le mouvement des gènes entre les espèces.

Quoi de neuf et remarquable

En 2022, des chercheurs ont rapporté qu’un gène appelé BovB s’était déplacé indépendamment des serpents vers les grenouilles au moins 50 fois dans diverses parties de la planète. Bizarrement, ils ont constaté que cela se produisait beaucoup plus souvent à Madagascar qu’ailleurs. On ne sait pas pourquoi. Un facteur pourrait être le nombre élevé de parasites tels que les sangsues qui vivent sur l'île et se déplacent d'hôte en hôte, transportant des séquences d'ADN acquises dans le sang qu'elles ont bu. Les preuves d'anciens transferts de gènes horizontaux sont souvent brouillées avec le temps, mais les chercheurs espèrent désormais détecter les transferts sur le fait en examinant les organismes des sources chaudes du parc national de Yellowstone.

Le transfert horizontal de gènes semble également avoir joué un rôle dans la manière dont la vie marine autour des pôles a développé – ou plutôt emprunté – des défenses pour survivre au froid glacial. Les chercheurs ont pu montrer que les harengs et les éperlans, deux groupes de poissons qui ont divergé il y a plus de 250 millions d'années, utilisent le même gène pour fabriquer des protéines qui empêchent la croissance des cristaux de glace dans leur corps. Il a fallu des décennies pour convaincre les chercheurs que le gène devait être passé du hareng à l'éperlan. On ne sait pas exactement dans quelle mesure ce type de transfert horizontal se produit entre les cellules vertébrées, mais une étude a mis en évidence au moins 975 transferts entre 307 génomes de vertébrés, principalement chez les poissons à nageoires rayonnées.

Les transferts de gènes entre espèces concernent même les humains, ou plus particulièrement nos microbiomes, les puissantes armées de micro-organismes qui occupent nos intestins et d’autres parties du corps. Le microbiome d’un bébé humain vient d’abord de sa mère. Mais étonnamment, ces dons maternels ne sont pas toujours des cellules entières. De petits fragments d'ADN provenant des bactéries de la mère peuvent passer aux bactéries du bébé par le biais de transferts de gènes horizontaux, même des mois après la naissance. Ces gènes, qui proviennent souvent de souches bactériennes utiles chez la mère, pourraient jouer un rôle important dans la croissance et le développement du bébé. Bien qu’il ne soit pas clair si les transferts horizontaux de gènes profitent directement au bébé en lui transmettant des fonctions particulières, ils pourraient être indirectement utiles en assemblant un microbiome intestinal plus performant.



 

Auteur: Internet

Info: https://www.quantamagazine.org/ fév 2024, Yasemin Saplakoglu

[ échange ] [ transduction ] [ HVT ]

mâles-femelles

La voix du mâle: un indicateur de fertilité et une base de choix pour les femelles ? L'exemple du cheval
On savait déjà que les vocalisations des mammifères, incluant l'homme, sont porteuses d'informations sur la familiarité, l'identité ou la taille de l'émetteur et que certaines vocalisations jouent un rôle dans la synchronisation et la coordination des partenaires sexuels. Dans une étude réalisée sur des chevaux, des chercheurs de l'unité EthoS, en collaboration avec l'Institut du cheval et de l'équitation, ont en outre découvert que non seulement la voix des étalons est porteuse d'information sur leur fertilité (succès reproducteur) mais que les juments se servent de ces mêmes paramètres acoustiques pour orienter leurs choix. Ces résultats publiés dans la revue PloS One constituent une avancée fondamentale majeure mais aussi une ouverture à des applications à l'élevage.
Il a été montré chez un certain nombre d'espèces de mammifères, incluant l'homme, qu'un auditeur est capable, entendant la voix d'un émetteur, d'évaluer son degré de familiarité (mones de Campbell, loutres asiatiques...), sa taille (cerfs, koalas, pandas...), son identité (babouins, morses...), son statut de dominance (babouins, hyènes tachetées...). Les humains sont capables d'évaluer l'âge d'un émetteur juste en entendant sa voix. Par ailleurs, les vocalisations peuvent servir de support à l'attraction de partenaires (microcèbes), renforcer le lien mâle-femelle (gibbons) ou coordonner les partenaires sexuels (macaques de barbarie). Quelques études ont montré que chez des espèces comme les macaques, les pandas (mais aussi les humains), les femelles prennent en compte les qualités vocales des mâles dans leurs choix de partenaires. Cependant, il peut être difficile de comprendre pourquoi de telles aptitudes pourraient avoir évolué et quelles conséquences ces choix peuvent avoir sur la reproduction et en particulier le succès reproducteur.
Des chercheurs de l'unité EthoS (A. Lemasson, M. Hausberger, M. Trabalon, K. Remeuf) se sont associés à des agents de l'Institut du Cheval et de l'Equitation - IFCE (F. Cuir, S. Danvy) pour réaliser une recherche sur ce sujet chez les chevaux domestiques. Dans la nature, les juments choisissent activement l'étalon et donc le groupe familial dans lequel elles vont s'insérer, repérant à distance les partenaires potentiels. Les hennissements en particulier sont une vocalisation permettant la communication à distance (en particulier hors contact visuel) et l'équipe rennaise avait déjà démontré qu'ils sont porteurs d'informations sur la familiarité sociale, le statut de dominance, le sexe et la taille de l'émetteur. Dans cette étude, ils se sont donc interrogés sur leur rôle possible dans les choix de partenaires et les conséquences éventuelles de ces choix. L'intérêt du cheval, outre les raisons invoquées ci-dessus, est aussi qu'il y a une gestion très contrôlée de sa reproduction dans le milieu de l'élevage et qu'il était ainsi possible non seulement d'expérimenter mais aussi de disposer de données précises sur la fertilité des étalons.
L'étude a été réalisée en deux étapes: 1) tester le lien éventuel entre paramètres acoustiques de la voix des étalons et des caractéristiques de reproduction 2) tester les préférences de juments pour ces paramètres acoustiques.
Dans un premier temps donc, les voix de 15 étalons reproducteurs d'âge et de race variés ont été enregistrées dans trois Haras nationaux alors qu'ils étaient tenus en main par un agent des Haras et voyaient une jument à distance. Leur voix a été analysée et comparée d'une part à des données de qualité du sperme et aux données (pluriannuelles) de succès de reproduction issues de la base de données de l'IFCE. Les résultats confirment l'existence de grandes différences entre individus mais surtout ont révélé qu'il y avait une corrélation claire entre des paramètres de fréquence acoustique et le succès reproducteur, comme par exemple le nombre de naissances par rapport au nombre d'inséminations: les étalons avec la voix plus grave présentaient davantage de gestations réussies ! De façon intéressante, les paramètres vocaux se sont révélés plus fiables dans la prédiction de la fertilité que les spermogrammes...
Dans un second temps, 40 juments adultes, dont 29 hébergées au Haras du Pin et 11 dans un centre équestre, ont été individuellement confrontées à la diffusion simultanée de deux hennissements d'étalons par des haut-parleurs placés à l'opposé dans un espace de grande taille (manège) ou dans deux corridors. Les hennissements, au vu des données ci-dessus, avaient été choisis pour représenter des extrêmes en terme de fréquence acoustique, donc il s'agissait de hennissements d'étalons inconnus ayant des voix respectivement très aigues ou très graves. Les résultats montrent que les juments ont une très nette préférence pour les voix graves: elles tournent la tête, s'approchent et restent plus à proximité du haut-parleur diffusant le hennissement grave.
Ces résultats originaux ouvrent des lignes de réflexion scientifique très importantes sur le lien entre caractéristiques vocales et reproduction chez les mammifères, suggérant que ces caractéristiques pourraient constituer un outil majeur d'évaluation de compétences, dépassant même des mesures "classiques" de fertilité dont on a montré, même chez l'homme, qu'elles étaient insuffisamment prédictives. Ils contribuent aux débats sur les affinités sociales et sexuelles. Ils appellent maintenant à une recherche approfondie sur les mécanismes qui peuvent relier caractéristiques vocales et fertilité, nécessairement à différents niveaux d'intégration. Enfin, ils témoignent aussi de l'enrichissement mutuel de recherches fondamentales et appliquées. D'un côté, seule la connaissance approfondie des caractéristiques reproductrices de ces étalons par le milieu de l'élevage a permis de répondre à cette question fondamentale, d'un autre côté, ces résultats fondamentaux ouvrent vers des applications envisageables à la gestion de la reproduction de cette espèce d'intérêt économique.

Auteur: Internet

Info:

[ son ]

homme-animal

Chaque entrée du livre est indexée à un terme (Corps, Génie, Imprévisibles, Justice) et à une question provocatrice ("Les singes savent-ils singer ?" "Les oiseaux font-ils de l'art ?" "Peut-on conduire un rat à l'infanticide ?" "Les animaux font-ils des compromis ?"), ces couplages étranges se trouvent eux-mêmes rapportés aux cas empiriques (des éléphants thaïlandais qui peignent des esquisses devant les touristes, des pingouins aux identités sexuelles multiples, des pies menteuses, des orangs-outans qui lancent leurs selles à la tête des scientifiques, des perroquets qui ne répètent pas ce que l'on voudrait…) indifféremment extraits de corpus de recherches éthologiques ou de Youtube. L'auteure ne répond pas aux questions posées en début de chaque chapitre mais au contraire nous propose de la suivre dans ses hésitations, elle donne ainsi à voir différentes situations où ces questions reçoivent d'autres réponses que celles envisagées par les scientifiques (cf. V comme Versions) ces derniers étant bien souvent incapables de les recevoir pour la double raison qu'elles échappent aux dispositifs d'établissement de la preuve mais surtout qu'ils n'attendent aucune réponse qui puisse être formulée par les animaux eux-mêmes.

Parmi la foule d'exemples qui sont avancés, je proposerais d'en extraire simplement deux d'entre eux, pas les plus drôles, dont je laisse le plaisir de la découverte aux lecteurs du livre, mais sans doute ceux qui nous (êtres humains) concernent le plus. Le premier exemple se trouve à la lettre "S comme Séparations", sous-titré de "Peut-on mettre un animal en panne ?" ; y est examiné le régime de production de preuves qui a conduit à la formulation de la théorie de l'attachement par le psychologue Harry Harlow. "Le poison de l'héritage" d'Harry Harlow tient selon Vincianne en la manière dont le laboratoire expérimental a produit les preuves d'une des plus grandes évidences sensibles que nous avons en commun avec beaucoup d'animaux : l'affection. Pour parvenir à démontrer la nécessité vitale du lien tactile, Harlow a répété avec des rates, puis avec de petits macaques rhésus, des procédures de séparations d'avec leurs petits. De là, le type de questions qu'il pose sont les suivantes : que se passe-t-il si l'on affame la mère et qu'on lui donne le choix entre se nourrir et rejoindre son petit ? Que se passe-t-il si la mère est remplacée par un mannequin en tissu ? Que se passe-t-il si le mannequin est en métal et fournit du lait ? "L'expérience de séparation ne s'arrête pas à séparer des êtres les uns des autres, elle consiste à détruire, à démembrer et, surtout à enlever. Comme si c'était le seul acte qui puisse être accompli […] Apparaît alors le véritable fil qui guide cette histoire : celui d'une routine qui s'emballe et devient folle. Séparer les mères et leurs petits, puis séparer les mères d'elles-mêmes, dans leur propre corps, enlever les ovaires, les yeux, le bulbe olfactif". Cette fois-ci rien de drôle, bien au contraire. La science expérimentale apparaît comme une machine non plus simplement "à rendre bête" mais plus littéralement comme un appareil de torture. Le fait qu'à aucun moment Harry Harlow interroge ce que les dispositifs eux-mêmes induisent, que jamais ne soit imaginé qu'ils puissent largement "causer" le désespoir qu'ils sont précisément censés permettre d'enregistrer, fait dire à l'auteure que la théorie de Harlow ne tient qu'à une chose : "un exercice systématique et aveugle de l'irresponsabilité."

Le choix de donner à lire le court texte qui suit, extrait du roman Ennemonde de Jean Giono, est une tentative de poursuivre la déambulation (et le rire) de Vinciane Despret, parce que ni l'indignation à distance ni la tristesse ne le permettent. Le pari de la forme de poíêsis qu'elle propose dans son livre étant celui de la création possible de sens entre des formes de vie, pourquoi pas donc "fabuler" avec les errants de Giono et imaginer quelles étranges compositions communes pourraient en surgir ? 

"Le tueur s'installe dans la cour de la ferme. L'animal du sacrifice est amené malgré ses cris : chose étrange, il suffit au tueur de frotter ses couteaux l'un sur l'autre pour que le cochon se taise, d'un coup. Quand c'est un bon tueur. Mais généralement c'est un bon tueur, si on l'a choisi parmi les errants. Certains fermiers font venir des bouchers de profession. Les bouchers de profession ne sont pas de bons tueurs. Les bêtes n'acceptent pas la mort qu'ils apportent ; elles acceptent celle qu'apportent les errants ; si le boucher arrive à la ferme, serait-ce en simple visite d'amitié, la porcherie, la bergerie et même l'écurie sont en émoi. L'errant arrive avec ses couteaux : tout reste calme ; il y a juste un peu de gémissements, quand le grand moment approche. Si on cherche à savoir ce qu'il y a au fond de cet étrange comportement, on s'aperçoit qu'il s'agit purement et simplement de cérémonie ; qu'on soit promis au saucisson ou à la résurrection, la mort est le moment précis où le naturel revient au galop. Or, le boucher, c'est de la technique pure, rien ne compte pour lui à part les rapports poids de chair, poids d'argent ; l'errant vient du fond des âges, il vit, bras dessus, bras dessous avec la faim. On est sûr qu'avec lui les rites seront respectés : et, de fait, tout se passe avec une rapidité, une facilité, une politesse à faire envie. Déjà la bête saigne dans le seau, comme un baril dont on a le plus simplement du monde ouvert le robinet."

Auteur: Eliçabe Rémi

Info: A propos du livre de Vinciane Despret,  "Que diraient les animaux, si... on leur posait les bonnes questions ?" Paris, La Découverte, coll. "Les Empêcheurs de penser en rond", 2012

[ éthique ] [ morale ]

microbiologie

Comment le microbiome* influence notre santé 

Nous ne sommes jamais seuls. En plus des 30 000 milliards de cellules humaines, notre corps abrite quelque 39 000 milliards de microbes – bactéries, champignons et protozoaires qui vivent dans nos intestins, nos poumons, notre bouche, notre nez, notre peau et ailleurs dans tout le corps. Les ensembles d’organismes présents dans et sur notre corps, le " microbiote ", font partie d’habitats microbiens plus larges, ou " microbiomes ", qui englobent tous les génomes viraux et cellulaires, les protéines codées et d’autres molécules dans leur environnement local. (Cependant,  il existe une certaine ambiguïté  dans les définitions, de sorte que l'utilisation des termes varie souvent.)

Bien que le microbiome soit récemment devenu un sujet brûlant en raison de son importance potentielle pour notre santé, ce n'est pas un concept nouveau. Certains font remonter ses origines au XVIIe siècle, lorsque le microbiologiste néerlandais Antonie van Leeuwenhoek a décrit pour la première fois de minuscules organismes qu'il avait prélevés dans sa bouche et observés sous un microscope artisanal. Tout au long des années 1900 et au début des années 2000, un certain nombre de découvertes ont attiré l'attention des gens sur les microbes vivant à l'intérieur de nous, mais ce domaine a reçu une attention accrue en 2007 lorsque les National Institutes of Health ont lancé le projet sur le microbiome humain. Depuis lors, les scientifiques ont catalogué de manière de plus en plus détaillée la biodiversité microbienne du corps humain. Ils ont découvert que les microbiomes sont distincts dans tout le corps : la composition microbienne de l’intestin, par exemple, est très différente de celle de la bouche. Ils en sont également venus à reconnaître qu’il n’existe pas de microbiome " ​​normal ". Au contraire, comme pour les empreintes digitales, chacun abrite une sélection unique d’espèces et de souches microbiennes.

Ces microbes jouent de nombreux rôles, depuis la protection contre les agents pathogènes et le réglage de nos réponses immunitaires jusqu'à la digestion des aliments et la synthèse des nutriments. Pour cette raison, lorsqu’un microbiome est désorganisé – par exemple à cause d’une mauvaise alimentation, de maladies infectieuses, de médicaments ou de facteurs environnementaux – cela peut avoir un effet d’entraînement sur notre santé. Des microbiomes malsains ont été associés au cancer, aux maladies cardiaques et pulmonaires, à l’inflammation et aux maladies inflammatoires de l’intestin. On pense même que les microbes régulent l’axe intestin-cerveau, une autoroute de communication qui relie le cerveau au système nerveux entérique, qui contrôle les intestins. Aujourd’hui, la médecine cible de plus en plus les microbiomes pour traiter diverses maladies. Par exemple, les greffes fécales contenant un microbiote sain sont parfois utilisées pour traiter des infections bactériennes graves du côlon.

Malgré une accélération de la recherche sur le microbiome au cours des dernières décennies, qui a donné naissance à de nouvelles technologies génomiques puissantes, de nombreuses questions fondamentales restent sans réponse complète. Comment acquérons-nous le microbiote et comment la communauté évolue-t-elle tout au long de notre vie ? Quel est l’impact des différents environnements et modes de vie sur le microbiome ? Comment le microbiome peut-il provoquer ou être utilisé pour traiter des maladies ? Ces questions et bien d’autres alimentent la recherche biologique et nous aident à mieux comprendre qui et ce qui fait de nous ce que nous sommes.

Quoi de neuf et remarquable

D’où vient notre microbiome ? Plusieurs études réalisées au cours de la dernière année ont donné des indications. Les bébés acquièrent la plupart de leurs microbes de leur mère à la naissance et dans les mois qui suivent. Mais il s’avère que les mères ne partagent pas seulement des organismes microbiens avec leurs bébés, elles partagent également des gènes microbiens. Dans une étude de 2022 publiée dans Cell , des scientifiques ont révélé que de courtes séquences d'ADN appelées éléments mobiles peuvent passer des bactéries de la mère aux bactéries du bébé, même des mois après la naissance. Comme je l'ai déjà signalé dans  Quanta , il est probable que ces gènes pourraient aider à développer un microbiome intestinal plus performant chez le bébé, ce qui pourrait à son tour développer davantage son système immunitaire.

La transmission ne se produit pas seulement à la naissance. En fait, les microbiomes sont incroyablement dynamiques et peuvent changer radicalement au cours de la vie d’une personne. Dans un article de Quanta publié l’année dernière, j’ai rendu compte de l’analyse mondiale la plus complète de la transmission du microbiome à ce jour. À l’aide de nouveaux outils génomiques, une équipe de biologistes italiens a retracé plus de 800 000 souches de microbes entre familles, colocataires, voisins et villages dans 20 pays. Ils ont découvert que les microbes sautent beaucoup entre les personnes, en particulier entre les conjoints et les colocataires, qui passent beaucoup de temps ensemble. Ces résultats suggèrent que certaines maladies qui ne sont pas considérées comme contagieuses pourraient avoir un aspect contagieux si elles impliquent le microbiome. Cependant, cette idée est spéculative et sera sûrement débattue et étudiée dans les années à venir.

Les connaissances sur la manière dont nous acquérons le microbiome et son impact sur notre corps ne proviennent pas uniquement d’études réalisées sur des humains. D’autres animaux possèdent également des microbiomes essentiels à leur santé et à leur développement – ​​et plusieurs études récentes ont établi des liens entre les microbes intestinaux et le cerveau. En 2019, Quanta a signalé que le comportement de peur diffère entre les souris ayant des microbiomes différents, et en 2022, nous avons rendu compte de la manière dont les microbiomes influencent les compétences sociales et la structure cérébrale du poisson zèbre.

Auteur: Internet

Info: https://www.quantamagazine.org/ - 11 03 2024 - Yasemin Saplakogku. *Pour préciser : Le terme microbiote est suivi du nom de l'environnement dans lequel il se trouve. Par exemple, le « microbiote intestinal » fait référence au microbiote présent dans les voies intestinales. Le microbiome fait référence à l'ensemble des gènes hébergés par des micro-organismes, ce que l'on appelle le théâtre d'activité.

[ orchestre invisible du corps ] [ Des bactéries aux organes ]

désillusion

La neurobiologie de la déception: la douleur qui dure le plus longtemps  

La déception a un impact douloureux sur notre cerveau. Ce fait s'explique par l'activité des neurotransmetteurs, comme le GABA, qui subissent une altération très spécifique que la science peut désormais expliquer.

La neurobiologie de la déception nous montre une fois de plus qu’il y a des aspects de notre vie que le cerveau vit de façon particulièrement douloureuse. Ainsi, pour une raison que nous ne connaissons pas, dans ces expériences où nous perdons des opportunités ou lorsque la confiance avec quelqu’un de significatif est rompue, une sorte de souffrance est générée qui dure plus longtemps.

William Shakespeare a dit que l’attente est la racine de toute détresse, et c’est peut-être vrai. Mais il est également vrai que nous avons souvent besoin de nous accrocher à certaines choses pour trouver la stabilité. Afin de ne pas perdre courage face à toutes les incertitudes de la vie. Ainsi, nous tenons souvent pour acquis que nos plus proches parents, partenaires ou amis ne nous trahiront pas d’une manière ou d’une autre.

Nous entretenons également des attentes à notre égard, en tenant pour acquis que nous n’échouerons pas dans les domaines où nous sommes si bons. Ou encore que ce que nous avons aujourd’hui restera avec nous demain. Cependant, parfois le destin donne un changement de direction et notre château de cartes s’écroule. Ces expériences, définies essentiellement par une perte de sécurité, sont interprétées au niveau du cerveau comme des signaux d’alarme pour notre survie.

La disparition d’une opportunité qui était si excitante pour nous, être licenciés du jour au lendemain, subir une trahison émotionnelle... Voilà des événements plus que douloureux. Ils sont, d’une certaine façon, des coups portés au tissu de ce qui faisait partie de nous de façon significative. Voyons donc ce qui se passe au niveau du cerveau lorsque nous vivons ces expériences.

La neurobiologie de la déception répond à un intérêt récent dans le domaine des neurosciences. Depuis de nombreuses années, les psychologues, les psychiatres et les neurologues se demandent pas seulement pourquoi cette émotion est vécue si intensément. Une chose qui est claire, c’est que les déceptions font aussi partie de notre personnalité.

Ceux qui les ont vécues deviennent souvent plus méfiants. Les déceptions nuisent à la recherche d’espoir et nous rendent parfois plus prudents lorsqu’il s’agit de susciter des attentes impliquant les gens. Quoi qu’il en soit, il faut qu’il se passe quelque chose au niveau du cerveau pour que son impact soit aussi évident. Découvrons ensemble ce que la science nous dit à ce sujet.

Les neurotransmetteurs et la déception. Comme nous le savons, les neurotransmetteurs sont des produits chimiques qui transmettent des signaux aux neurones. Grâce à cette neurochimie, les émotions, les comportements, les pensées, etc. sont facilités. Ainsi, il est utile de rappeler qu’il existe des neurotransmetteurs très spécifiques, comme la dopamine et la sérotonine. Ils mesurent complètement notre état d’esprit.

Or, dans une étude intéressante réalisée par le Dr Roberto Malinow, du département de neurobiologie de l’Université de Californie, à San Diego, les chercheurs ont révélé qu’il existe deux neurotransmetteurs très spécifiques qui régulent complètement l’expérience de la déception. Il s’agit du glutamate et du GABA, qui agissent dans une zone très spécifique de notre cerveau : l’habénula latérale.

L’habénula et la libération de GABA et de glutamate. L’habénula latérale est l’une des plus anciennes structures de notre cerveau. Nous savons donc, par exemple, qu’elle fait partie des processus émotionnels qui facilitent notre prise de décision. Cependant, malgré le fait qu’elle agisse souvent de manière positive, en stimulant la motivation, cette région a aussi son côté sombre.

Son bon fonctionnement dépend essentiellement d’une libération correcte et équilibrée de glutamate et de GABA. Ainsi, plus l’apport de ces neurotransmetteurs dans l’habénula est important, plus le sentiment de déception est grand. En revanche, plus la libération de GABA et de glutamate est faible, moins cette émotion a d’impact sur notre cerveau.

Le Dr Roberto Malinowski, cité ci-dessus, fait une remarque importante sur la neurobiologie de la déception. On a vu que l’impact de la déception maintenue dans le temps conduit dans de nombreux cas à des troubles dépressifs. C’est-à-dire que lorsque la libération de GABA et de glutamate est intense, il y a un plus grand risque de souffrir de ce trouble psychologique.

On sait aussi que cette excitation de l’habénula due à la libération excessive de ces neurotransmetteurs, nous rend plus obsédés par certaines idées, souvenirs ou situations douloureuses vécues. Il nous est très difficile de tourner la page, d’où la stagnation émotionnelle et la souffrance.

Cependant, la découverte de la relation entre le glutamate et le GABA dans la déception et la dépression ouvre également la porte à de nouveaux traitements. Jusqu’à présent, on supposait que grâce aux antidépresseurs et à la régulation de la sérotonine, le rapport GABA-glutamate était également équilibré. Aujourd’hui, cependant, il est devenu évident que malgré l’amélioration, il est courant de ressentir divers effets secondaires.

Le défi actuel est donc de développer des traitements qui agissent spécifiquement sur certains neurotransmetteurs et non sur d’autres. De cette façon, des réponses plus appropriées seraient données aux patients qui, en raison de diverses altérations au niveau neurochimique, vivent plus intensément certaines réalités. La neurobiologie de la déception est donc un domaine de grand intérêt dont nous améliorons progressivement la compréhension. 

Auteur: Internet

Info: https://nospensees.fr, 01 juin, 2020

[ déconvenue ] [ insuccès ] [ désenchantement ] [ désabusement ] [ désappointement déclic ]

particules élémentaires

Les imprévisibles effets de l'interaction forte continuent de surprendre les physiciens

Après plus d'un siècle de collision de particules, les physiciens ont une assez bonne idée de ce qui se passe au cœur de l'atome. Les électrons bourdonnent dans des nuages probabilistes autour d'un noyau de protons et de neutrons, chacun contenant un trio de particules bizarres appelées quarks. La force qui maintient tous les quarks ensemble pour former le noyau est la force forte, la bien nommée. C'est cette interaction forte qui doit être surmontée pour diviser l'atome. Et cette puissante force lie les quarks ensemble si étroitement qu'aucun quark n'a jamais été repéré en solo.

Ces caractéristiques des quarks, dont beaucoup peuvent être expliquées dans un cours de sciences au lycée, ont été établies comme des faits expérimentaux. Et pourtant, d'un point de vue théorique, les physiciens ne peuvent pas vraiment les expliquer.

Il est vrai qu'il existe une théorie de la force forte, et c'est un joyau de la physique moderne. Elle se nomme chromodynamique quantique (QCD), " chromo " faisant référence à un aspect des quarks appelé poétiquement " couleur ". Entre autres choses, la QCD décrit comment la force forte s'intensifie lorsque les quarks se séparent et s'affaiblit lorsqu'ils se rassemblent, un peu comme une bande élastique. Cette propriété est exactement à l'opposé du comportement de forces plus familières comme le magnétisme, et sa découverte dans les années 1970 a valu des prix Nobel. D'un point de vue mathématique, les quarks ont été largement démystifiés.

Cependant, les mathématiques fonctionnent mieux lorsque la force entre les particules est relativement faible, ce qui laisse beaucoup à désirer d'un point de vue expérimental. Les prédictions de la CDQ furent confirmées de manière spectaculaire lors d'expériences menées dans des collisionneurs qui rapprochèrent suffisamment les quarks pour que la force forte entre eux se relâche. Mais lorsque les quarks sont libres d'être eux-mêmes, comme c'est le cas dans le noyau, ils s'éloignent les uns des autres et exercent des pressions sur leurs liens de confinement, et la force forte devient si puissante que les calculs stylo papier sont mis en échec. Dans ces conditions, les quarks forment des protons, des neutrons et une multitude d'autres particules à deux ou trois quarks, généralement appelées hadrons, mais personne ne peut calculer pourquoi cela se produit.

Pour comprendre les bizarreries dont les quarks sont capables, les physiciens ne peuvent que lancer des simulations numériques de force brute (qui ont fait des progrès remarquables ces dernières années) ou regarder les particules ricocher dans de bonnes expériences de collisionnement à l'ancienne. Ainsi, près de 60 ans après que les physiciens aient formalisé le quark, la particule continue de surprendre.

Quoi de neuf et digne de mention

Pas plus tard que l'été dernier, la collaboration du LHCb au Grand collisionneur de hadrons en Europe a repéré des signes de deux variétés jusqu'alors inédites de quarks, les tétraquarks, furtivement observés à travers les tunnels souterrains du collisionneur. Cataloguer la diversité des comportements des quarks aide les physiciens à affiner leurs modèles pour simplifier les complexités de la force forte en fournissant de nouveaux exemples de phénomènes que la théorie doit rendre compte.

Les tétraquarks ont été découverts pour la première fois au LHC à l'été 2014, après plus d'une décennie d'indices selon lesquels les quarks pourraient former ces quatuors, ainsi que des groupes de deux ou trois. Cette découverte a alimenté un débat qui s'est enflammé malgré une question apparemment ésotérique: faut-il considérer quatre quarks comme une "molécule" formée de deux hadrons doubles quarks faiblement attirés connus sous le nom de mésons, ou s'assemblent-ils en paires plus inhabituelles connues sous le nom de diquarks?

Au cours des années qui suivirent, les physiciens des particules accumulèrent des preuves de l'existence d'une petite ménagerie de tétraquarks exotiques et de " pentaquarks " à cinq quarks. Un groupe se détacha en 2021, un tétraquark " à double charme " qui vécut des milliers de fois plus longtemps que ses frères exotiques (à 12 sextillionièmes de seconde comme le Methuselah). Il a prouvé qu'une variété de quark — le quark charme — pouvait former des paires plus résistantes que la plupart des suppositions ou des calculs minutieux l'avaient prédit.

À peu près à la même époque, les chercheurs ont mis au point une nouvelle façon de tamiser le maelström qui suit une collision proton-proton à la recherche d'indices de rencontres fortuites entre des composites de quarks. Ces brefs rendez-vous permettent de déterminer si un couple donné de hadrons attire ou repousse, une prédiction hors de portée du QCD. En 2021, les physiciens ont utilisé cette technique de "femtoscopie" pour apprendre ce qui se passe lorsqu'un proton s'approche d'une paire de quarks " étranges ". Cette découverte pourrait améliorer les théories sur ce qui se passe à l'intérieur des étoiles à neutrons.

L'année dernière, les physiciens ont appris que même les quarks de l'atome d'hélium, très étudié, cachent des secrets. Les atomes d'hélium dénudés ont inauguré le domaine de la physique nucléaire en 1909, lorsque Ernest Rutherford (ou plutôt ses jeunes collaborateurs) les projeta sur une feuille d'or et découvrit le noyau. Aujourd'hui, les atomes d'hélium sont devenus la cible de projectiles encore plus petits. Au début de l'année 2023, une équipe a tiré un flux d'électrons sur des noyaux d'hélium (composés de deux protons et de deux neutrons) et a été déconcertée de constater que les cibles remplies de quarks gonflaient bien plus que ce que la CDQ leur avait laissé supposer.

Auteur: Internet

Info: https://www.quantamagazine.org/, Charlie Wood, 19 fev 2024

[ fermions ] [ bosons ]