drogue

La dépendance au tabac renforcée chez les porteurs d'une mutation génétique
Des chercheurs de l'Institut Pasteur, du CNRS et de l'UPMC - Université Pierre et Marie Curie viennent de prouver chez la souris que le besoin de nicotine, principale substance addictive du tabac, était fortement régulé par une mutation génétique très fréquente dans la population humaine. Cette mutation, qui affecte le récepteur neuronal à la nicotine, perturbe son fonctionnement et provoque en conséquence une inactivation partielle du "circuit de la récompense". Les individus porteurs de cette mutation ont donc besoin d'augmenter leur consommation de tabac pour en ressentir les effets. Ces résultats, publiés en ligne dans Molecular Psychiatry le 3 décembre, ouvrent la voie au développement de traitements de sevrage tabagique destinés aux individus porteurs de cette mutation.
Lorsque le tabac est consommé, la nicotine qu'il contient se fixe aux récepteurs nicotiniques, ce qui entraine l'activation du "circuit de la récompense". Il s'agit d'un système neuronal, qui dans un état fonctionnel normal, favorise entre autre la sensation de bien-être de l'individu. C'est l'effet de la nicotine sur le cerveau qui comble le manque ressenti par les fumeurs en cas de privation de tabac. En conséquence, la consommation de tabac d'un individu est fortement liée à la sensibilité de ces récepteurs nicotiniques.
Les équipes de Uwe Maskos, responsable de l'unité Neurobiologie intégrative des systèmes cholinergiques, Institut Pasteur/CNRS, et de Philippe Faure, chercheur CNRS au laboratoire "Neurobiologie des processus adaptatifs" (CNRS /UPMC), viennent de faire une découverte qui prouve que la dépendance au tabac peut être influencée par le patrimoine génétique de l'individu. Chez la souris, les chercheurs ont montré qu'une mutation génétique avait pour conséquence d'abaisser fortement la sensibilité à la nicotine. Les porteurs de cette mutation ont donc besoin d'une dose de tabac plus importante pour obtenir la même quantité de plaisir qu'un individu non porteur de cette mutation (environ 3 fois supérieure).
La mutation caractérisée par les chercheurs affecte une partie du récepteur nicotinique. Lorsqu'elle est présente, le fonctionnement de ce dernier est perturbé et le "circuit de la récompense" est en conséquence partiellement inactivé. Cette mutation est fréquente chez l'homme, d'autres études suggèrent qu'elle est présente chez 35% des européens et près de 90% des gros fumeurs. Ces découvertes ouvrent la voie au développement de traitements de sevrage "personnalisés", destinés aux individus porteurs de cette mutation génétique.

Auteur: Internet

Info:

[ accoutumance ] [ cigarette ]

femmes-hommes

Les facteurs génétiques peuvent, au même titre que les facteurs sociaux, influencer le choix du conjoint. C'est ce que montre Raphaëlle Chaix et son équipe dans une étude.
Cela fait déjà longtemps que les scientifiques pensent que le MHC, région du génome impliquée dans la réponse immunitaire, pourrait jouer un rôle dans le choix du conjoint. En effet, les gènes du MHC codent pour de petits récepteurs situés à la surface de nos cellules, permettant de détecter l'intrusion d'agents pathogènes dans notre organisme et de déclencher une réponse immunitaire. Il est donc possible que nous ayons une tendance à choisir un conjoint ayant des gènes du MHC différents des nôtres de façon à ce que nos enfants héritent d'un plus grand répertoire de récepteurs et puissent ainsi résister à un plus grand nombre d'infections. Des études suggèrent que nous aurions la faculté de discriminer la composition génétique du MHC de partenaires potentiels sur la base de molécules volatiles odorantes, elles aussi codées par le MHC. Cette implication du MHC dans le choix du conjoint a été démontrée chez diverses espèces animales, en particulier la souris, mais reste controversée chez l'homme. Les résultats des expériences dites "tee-shirts" sont plus précisément à l'origine de cette controverse.
Afin de revisiter cette question, Raphaëlle Chaix et ses collaborateurs ont analysé 4 millions de marqueurs génétiques répartis dans l'ensemble du génome humain de deux populations. Ces analyses ont été faites sur des couples maris-femmes issus des Yorubas du Nigeria et des Mormons d'Utah. Ils ont en particulier testé si les couples maris-femmes étaient ou non plus génétiquement différents au niveau du MHC que des couples d'individus tirés au hasard. Cette approche leur a permis de différencier l'effet du MHC de facteurs sociaux (influence de la famille, de la religion...). Dans l'échantillon africain, il n'a pas été observé d'effet du MHC sur le choix du conjoint, vraisemblablement du fait de la prédominance de facteurs sociaux (qui masquent l'effet éventuel de facteurs biologiques). En revanche, dans la population américaine, une tendance significative à choisir un conjoint génétiquement différent en termes de MHC a été mise en évidence. Cette étude montre donc que dans certaines populations des facteurs biologiques peuvent influencer, au même titre que les facteurs sociaux, le choix du conjoint et souligne la nécessité d'étudier un plus grand nombre de populations afin de mieux appréhender la diversité et l'importance relative de ces facteurs.

Auteur: PloS Genetics

Info: 12 septembre 2008

[ vus-scientifiquement ]

vaccin numérique

Le vaccin est structuré comme un code informatique. Quand vous échangez des données entre systèmes informatiques, vous le faites souvent sous forme de messages, qui sont structurés ainsi :

       - "Entête" sert par exemple à indiquer au récepteur du message qu’il s’agit bien d’un message à interpréter et qu’il s’agit par exemple de données provenant du système comptable qui lui sont bien destinées.

        - "Contenu" contiendra l’ensemble de ces données.

        - "Fin" lui indiquera que les données ont été transmises. Les données sont envoyées sous forme binaire (des "0" et des "1").

La structure du vaccin ARN de Pfizer est strictement identique à ce schéma. Il s’agit ni plus ni moins d’un bout de code contenant ces éléments. La principale différence est que ces données ne sont pas de nature binaire mais quaternaire : les éléments de base sont les briques du vivant, au nombre de 4 : les bases A, C, G et U.

Faire un vaccin ARN, c’est donc concevoir un message informatique. Ce message sera ensuite synthétisé très facilement à l’aide d’imprimantes à ADN.

L'entête

L’entête du vaccin contient différentes informations de type "métadonnées" qui vont indiquer à la cellule où, quand et comment les données génétiques (le contenu du message) doivent être utilisées. Une des prouesses techniques importante pour la réalisation du vaccin est la suivante : la base "U" est remplacée par une base de synthèse nommée Ψ. Cette astuce a pour conséquence principale d’inactiver le système immunitaire. Le message ne sera pas attaqué ni détruit et pourra pénétrer dans la cellule. Ensuite, cette base Ψ est une base de synthèse, qui n’appartient pas au "monde du vivant". Elle ne peut être synthétisée par l’organisme. Aucun virus connu ne peut l’incorporer pour se cacher. Cette molécule Ψ est donc à la fois une des clés de l’efficacité et de la sécurité du vaccin.

Le contenu du message

Le contenu du message contient environ 4 000 lettres représentant le code génétique de la protéine "Spike", caractéristique du COVID. L’ARN ayant pénétré dans la cellule, la protéine Spike" sera ainsi générée et le système immunitaire commencera à produire des anti-corps permettant à l’organisme de détruire le COVID 19, qui expose cette molécule. C’est le mécanisme classique des vaccins, à ceci près qu’ici ce n’est pas le vaccin affaibli qui est introduit dans l’organisme, mais sa signature (la protéine Spike). Là aussi, je passe rapidement sur les prouesses techniques. Pour augmenter le rendement du vaccin, pour optimiser la façon dont la protéine va se configurer, on modifie astucieusement quelques lettres du code génétique. Le vaccin de Pfizer ne fait pas que reproduire la nature, il est plus efficace que la nature.

Auteur: Internet

Info: https://itrmanager.com/articles/188191/pourquoi-le-vaccin-arn-pfizer-est-le-premier-vaccin-numerique.html

[ programme ] [ fabrication ] [ mode d'action ] [ tétravalence ]

perception

Le sixième sens pourrait venir de ce que notre sens de la position compte plus sur les signaux du cerveau plutôt que ceux du corps.
Même les yeux bandé nous pouvons sentir où nos mains et d'autres parties de notre corps se trouvent.
Pour sentir où les diverses parties de notre corps sont, nous comptons parfois sur les signaux qui proviennent de notre cerveau plutôt que dans nos doigts ou orteils.
Le prétendu sixième sens, connu sous le nom de proprioception, est essentiel à beaucoup d'actions de base, y compris la marche sans devoir regarder vos pieds ou toucher votre nez avec vos yeux fermés. Mais les scientifiques ont longtemps considéré comment ce sens fonctionne. On accepte généralement que les senseurs dans la peau et les muscles envoient l'information au cerveau qui est crucial à sentir la position de membre. Maintenant des chercheurs d'Australie ont la preuve de l'importance des messages du cerveau.
"ça va provoquer la discussion, parce que l'idée que le sens de la position est la plupart du temps le résultat des récepteurs sensoriels est difficile à déloger" dit Timothy Miles, physiologiste à l'université d'Adelaïde, Australie, qui est indépendant de l'étude.
Janet Taylor du Prince of Wales Medical Research Institute a Sydney et ses collègues ont attaché l'avant-bras et la main de volontaires dans un appareil couvert qui empêche le sujet de voir la position de ses mains. Dans des conditions normales, le sujet pourrait exactement indiquer comment est sa main est déplacée par un expérimentateur ou par lui-même.
Maladie de Raynaud
Les choses changent quand leur avant-bras et main furent paralysés par une restriction d'écoulement de sang et anesthésiés par injection. Les volontaires ne purent alors pas dire où leur main avait été déplacée quand elle était déplacée par un expérimentateur.
Mais ils avaient toujours l'impression qu'ils pourraient déplacer leur main si on le leur demandait. En fait ils pensaient que leur main était déplacée même lorsqu'elle en avait été empêchée. Plus ils essayaient dur, plus qu'ils jugeaient qu'elle s'étaient déplacée. En l'absence de signaux du monde extérieur, sentiment ou vue, les commandes moteur du cerveau ont dominé le sens de positionnement de la main du volontaire "nous avons été très étonnés que les résultats soient si évidents et si confirmés par les sujets" dit Taylor. Qui rapporte ce travail dans le journal de Physiology.
Dedans et dehors
Les résultats pourraient modifier la compréhension des chercheurs sur d'importance des commandes moteur dans la proprioception. "Il semble qu'il y ait une certaine sorte de comparaison entre les signaux sortants et entrant qui donne le résultat du sens final de la position," indique Miles.
Le travail aide également à expliquer le phénomène 'du syndrome du membre fantôme, quand les amputés ont l'impression que leur membre existe toujours.
Mais il reste beaucoup de travail à faire. "Nous ne savons pas combien la contribution de ce signal sortant l'est au sens de la proprioception dans des conditions normales," dit Taylor. Les chercheurs ne savent également pas quelles sont les voies neurales qui transmettent le signal sortant du cerveau.

Auteur: Internet

Info: Fortean Times, Carina Dennis Références . S. C., Smith J. L., M. De Crawford, Tailleur J.L. J Physiol, 571.3 De Gandevia De Proske U.&.703 - 710, 2006

[ 6e sens ]

biophysique

Comment les végétaux gèrent le trop-plein d’énergie solaire

La photosynthèse, c’est-à-dire la conversion d’énergie lumineuse en énergie chimique par les plantes, est essentielle à la vie sur terre. Un excès de lumière s’avère toutefois néfaste pour les complexes de protéines responsables de ce processus. Des chercheurs de l’Université de Genève (UNIGE) ont découvert comment Chlamydomonas reinhardtii, une algue unicellulaire mobile, active la protection de sa machinerie photosynthétique. Leur étude, publiée dans la revue PNAS, indique que les récepteurs (UVR8) qui détectent les rayons ultraviolets provoquent l’activation d’une valve de sécurité qui permet de dissiper sous forme de chaleur l’excès d’énergie. Un second rôle protecteur est ainsi attribué à ces récepteurs, dont l’équipe genevoise avait déjà montré la capacité à induire la production d’une "crème solaire" anti-UV.

Grâce à la photosynthèse, l’énergie du soleil est convertie par les végétaux en énergie chimique afin de produire des sucres pour se nourrir. La première étape de ce processus, qui se déroule dans des compartiments cellulaires nommés chloroplastes, consiste à capturer des photons de lumière grâce à la chlorophylle. Si la lumière est essentielle aux plantes, un excès de soleil pourrait endommager leur machinerie photosynthétique, ce qui affecterait leur croissance et leur productivité. Pour se protéger, les plantes activent alors un mécanisme de protection lorsque la lumière est trop abondante, qui fait appel à une série de protéines capables de convertir l’excès d’énergie en chaleur afin qu’elle se dissipe.

Produire des protéines qui détournent l’énergie

"Ce sont les rayons ultraviolets de type B qui sont susceptibles de causer le plus de dégâts à l’appareil photosynthétique, et nous avons voulu savoir s’ils jouaient un rôle de déclencheur du mécanisme de protection et, le cas échéant, lequel», expliquent Michel Goldschmidt-Clermont et Roman Ulm, professeurs au Département de botanique et biologie végétale de la Faculté des sciences de l’UNIGE. Ces travaux, menés en collaboration avec des chercheurs du Laboratoire de physiologie cellulaire et végétale (CEA/CNRS/Université Grenoble Alpes/INRA) et de l’Université de Californie, ont été effectués chez Chlamydomonas reinhardtii, une algue mobile unicellulaire employée comme organisme modèle.

L’équipe de Roman Ulm avait découvert en 2011 l’existence d’un récepteur aux UV-B, baptisé UVR8, dont l’activation permet aux plantes de se défendre contre ces UV et d’élaborer leur propre "crème solaire" moléculaire. Les chercheurs découvrent aujourd’hui que, chez cette algue, ce récepteur déclenche un deuxième mécanisme de protection. "En effet, lorsqu’UVR8 détecte des UV-B, il active un signal qui enclenche, au niveau du noyau cellulaire, la production de protéines , qui seront ensuite importées dans les chloroplastes. Une fois intégrées à l’appareil photosynthétique, elles contribuent à détourner l’énergie en excès, qui sera dissipée sous forme de chaleur grâce à des vibrations moléculaires", détaille Guillaume Allorent, premier auteur de l’article.

Chez les plantes terrestres, la perception des UV-B par ce récepteur est également importante pour la protection de la machinerie photosynthétique, mais le mécanisme n’a pas encore été élucidé. "Il est cependant crucial pour la productivité agricole et l’exploitation biotechnologique des processus photosynthétiques de mieux comprendre les mécanismes responsables de la photoprotection contre la lumière solaire et ses rayons UV-B", indique Michel Goldschmidt-Clermont. La recherche continue.

Auteur: Internet

Info: https://www.unige.ch, 2016

[ assimilation chlorophyllienne ]

apprentissage du langage

[…] la maîtresse d’Helen Keller, Ann Sullivan, s’efforçait d’apprendre à son élève à communiquer à l’aide de signes, alors confondus à des signaux, en tapant d’une manière déterminée selon les cas, dans la paume de l’enfant. Elle voulait ainsi associer à la perception d’un signal la sensation d’un objet. Par exemple, elle plaçait la main droite d’Helen sous un jet d’eau fraîche, pendant que sur l’autre, elle frappait le signal convenu. Dans cette pratique, spontanément behaviouriste, le signe est conçu comme l’index de son référent, qu’il a pour fonction essentielle d’évoquer. On prouvera qu’on a compris ce qu’est un signe si l’on peut user de cet index pour désigner le référent, quand on en a besoin. Tout être capable d’un tel comportement sera réputé savoir "parler". Or, la difficulté étonnante à laquelle se heurta Ann Sullivan, est que la petite Helen, tout en étant à même de communiquer quelques-uns de ses besoins au moyen des signaux que sa maîtresse lui avait appris à utiliser, semblait néanmoins piétiner à la porte d’un monde interdit. Il y avait là pourtant tous les éléments d’une relation de communication : émetteur, récepteur, médium de transmission et code. Plus encore : cet ensemble fonctionnait, mais la petite Helen – elle avait alors six ans – ne savait toujours pas parler.

Le miracle se produisit le 5 avril 1887. Ann Sullivan s’efforçait inlassablement d’épeler le mot tasse dans la main d’Helen, puis lui en donnait une à tenir. "Elle versait ensuite de l’eau dans la tasse, y trempait le doigt de l’enfant, et attendait, espérant qu’Helen réagirait en épelant e-a-u". En vain. Etant descendue au jardin afin de distraire l’enfant, elle s’approcha avec elle d’un puits d’où le jardinier tirait un seau d’eau. Une dernière fois, elle lui mit la tasse dans la main, y fit couler un peu d’eau, et épela water, sur l’autre main, de plus en plus rapidement, cette eau qu’Helen aimait à faire couler sur sa main. Soudain l’enfant lâcha la tasse, et, pétrifiée, laissa une pensée envahir et illuminer son esprit : w-a-t-e-r ! w-a-t-e-r ! cette chose merveilleusement fraîche, cette chose amie, c’était w-a-t-e-r ! Elle venait de comprendre que toute chose a un nom, que toute chose peut être dite ou signifiée, que le signe énonce la chose, ou encore qu’il l’exprime, c’est-à-dire que le rapport qui unit la chose à son index n’est pas celui d’une association entre deux perceptions sensibles […] mais un rapport de représentation, en sorte que le signe w-a-t-e-r s’identifie à la chose merveilleuse tout en en demeurant distinct : il "tient lieu" de la chose. Dans un tel rapport de signification, les deux éléments mis en relation ne sont plus du même ordre. Ils sont bien perçus tous les deux comme deux réalités également sensibles, et de ce point de vue, rien ne permet de les distinguer. Pourtant, dans le rapport de signification, la présence sensible de l’un cesse de valoir pour elle-même, cesse d’être le signal de son existence, qui est ainsi occultée, et se trouve valoir pour l’existence d’un autre, dont elle tient la place. C’est là l’expérience fondamentale de la signification. Les deux éléments sensibles ne sont plus unis par une relation horizontale de juxtaposition, mais par une relation verticale, et purement intellectuelle, de lieutenance.

Auteur: Borella Jean

Info: Dans "Histoire et théorie du symbole", éd. L'Harmattan, Paris, 2015, pages 125-126

[ sourd-muet-aveugle ] [ différence signe-signal ] [ invisible ] [ arrachement sémantique ] [ célèbre anecdote ] [ déclic ]

neuroscience

On sait enfin pourquoi le cerveau consomme autant d'énergie

La faute a des petites pompes "cachées". 

Les scientifiques le savent: le cerveau humain est une véritable machine insatiable en énergie. Au total, il en engloutit jusqu'à 10 fois plus que le reste du corps. Et même lorsque nous nous reposons, 20% de notre consommation de carburant est directement utilisé pour son fonctionnement. Un phénomène inexpliqué sur lequel nombre de scientifiques se sont cassés les dents. Jusqu'à aujourd'hui.

Publiée dans la revue Science Advances, une nouvelle étude explique l'origine du processus. Un processus qui se déroule dans ce que l'on appelle les vésicules synaptiques.

Entre deux neurones se trouve une synapse, zone qui assure la transmission des informations entre ces deux cellules nerveuses. Quand un signal est envoyé d'un neurone à un autre, un groupe de vésicules aspire les neurotransmetteurs à l'intérieur du premier neurone, au bout de sa queue. Le message est ainsi bien enveloppé, comme une lettre prête à être postée.

L'information est ensuite amenée jusqu'au bord du neurone, où elles fusionne avec la membrane, avant de relâcher les neurotransmetteurs dans la fameuse synapse. Dans cette zone, les neurotransmetteurs finissent leur course en entrant en contact avec les récepteurs du deuxième neurone. Et hop! Le message est passé.

Facile direz-vous. Certes, mais tout ceci nécessite beaucoup d'énergie cérébrale, ont découvert les scientifiques. Et ce, que le cerveau soit pleinement actif ou non.

En effectuant plusieurs expériences sur les terminaisons nerveuses, les membres de l'étude ont observé le comportement de la synapse lorsqu'elle est active ou non. Résultat: même quand les terminaisons nerveuses ne sont pas stimulées, les vésicules synaptiques, elles, ont toujours besoin de carburant. La faute à une sorte de petite pompe "cachée" qui est notamment en charge de pousser les protons hors de la vésicule. Chargée de pousser les protons hors de la vésicule et d'aspirer ainsi les neurotransmetteurs elle ne semble jamais se reposer et a donc besoin d'un flux constant d'énergie. En fait, cette pompe "cachée" est responsable de la moitié de la consommation métabolique de la synapse au repos.

Selon les chercheurs, cela s'explique par le fait que cette pompe a tendance à avoir des fuites. Ainsi, les vésicules synaptiques déversent constamment des protons via leurs pompes, même si elles sont déjà pleines de neurotransmetteurs et si le neurone est inactif.

Étant donné le grand nombre de synapses dans le cerveau humain et la présence de centaines de vésicules synaptiques à chacune de ces terminaisons nerveuses, ce coût métabolique caché, qui consiste à conserver les synapses dans un état de "disponibilité", se fait au prix d'une importante dépense d'énergie présynaptique et de carburant, ce qui contribue probablement de manière significative aux exigences métaboliques du cerveau et à sa vulnérabilité métabolique", concluent les auteurs.

Des recherches supplémentaires sont nécessaires pour déterminer comment les différents types de neurones peuvent être affectés par des charges métaboliques aussi élevées, car ils ne réagissent pas tous de la même manière.

Certains neurones du cerveau, par exemple, peuvent être plus vulnérables à la perte d'énergie, et comprendre pourquoi pourrait nous permettre de préserver ces messagers, même lorsqu'ils sont privés d'oxygène ou de sucre.

"Ces résultats nous aident à mieux comprendre pourquoi le cerveau humain est si vulnérable à l'interruption ou à l'affaiblissement de son approvisionnement en carburant", explique le biochimiste Timothy Ryan, de la clinique Weill Cornell Medicine à New York.

"Si nous avions un moyen de diminuer en toute sécurité cette fuite d'énergie et donc de ralentir le métabolisme cérébral, cela pourrait avoir un impact clinique très important." 

Auteur: Internet

Info: Science Advances, 3 déc 2021

[ cervelle énergivore ]

biochimie

L'IA prédit la fonction des enzymes mieux que les principaux outils

Un nouvel outil d'intelligence artificielle peut prédire les fonctions des enzymes sur la base de leurs séquences d'acides aminés, même lorsque ces enzymes sont peu étudiées ou mal comprises. Selon les chercheurs, l'outil d'intelligence artificielle, baptisé CLEAN, surpasse les principaux outils de pointe en termes de précision, de fiabilité et de sensibilité. Une meilleure compréhension des enzymes et de leurs fonctions serait une aubaine pour la recherche en génomique, en chimie, en matériaux industriels, en médecine, en produits pharmaceutiques, etc.

"Tout comme ChatGPT utilise les données du langage écrit pour créer un texte prédictif, nous tirons parti du langage des protéines pour prédire leur activité", a déclaré Huimin Zhao, responsable de l'étude et professeur d'ingénierie chimique et biomoléculaire à l'université de l'Illinois Urbana-Champaign. "Presque tous les chercheurs, lorsqu'ils travaillent avec une nouvelle séquence de protéine, veulent savoir immédiatement ce que fait la protéine. En outre, lors de la fabrication de produits chimiques pour n'importe quelle application - biologie, médecine, industrie - cet outil aidera les chercheurs à identifier rapidement les enzymes appropriées nécessaires à la synthèse de produits chimiques et de matériaux".

Les chercheurs publieront leurs résultats dans la revue Science et rendront CLEAN accessible en ligne le 31 mars.

Grâce aux progrès de la génomique, de nombreuses enzymes ont été identifiées et séquencées, mais les scientifiques n'ont que peu ou pas d'informations sur le rôle de ces enzymes, a déclaré Zhao, membre de l'Institut Carl R. Woese de biologie génomique de l'Illinois.

D'autres outils informatiques tentent de prédire les fonctions des enzymes. En général, ils tentent d'attribuer un numéro de commission enzymatique - un code d'identification qui indique le type de réaction catalysée par une enzyme - en comparant une séquence interrogée avec un catalogue d'enzymes connues et en trouvant des séquences similaires. Toutefois, ces outils ne fonctionnent pas aussi bien avec les enzymes moins étudiées ou non caractérisées, ou avec les enzymes qui effectuent des tâches multiples, a déclaré Zhao.

"Nous ne sommes pas les premiers à utiliser des outils d'IA pour prédire les numéros de commission des enzymes, mais nous sommes les premiers à utiliser ce nouvel algorithme d'apprentissage profond appelé apprentissage contrastif pour prédire la fonction des enzymes. Nous avons constaté que cet algorithme fonctionne beaucoup mieux que les outils d'IA utilisés par d'autres", a déclaré M. Zhao. "Nous ne pouvons pas garantir que le produit de chacun sera correctement prédit, mais nous pouvons obtenir une plus grande précision que les deux ou trois autres méthodes."

Les chercheurs ont vérifié leur outil de manière expérimentale à l'aide d'expériences informatiques et in vitro. Ils ont constaté que non seulement l'outil pouvait prédire la fonction d'enzymes non caractérisées auparavant, mais qu'il corrigeait également les enzymes mal étiquetées par les principaux logiciels et qu'il identifiait correctement les enzymes ayant deux fonctions ou plus.

Le groupe de Zhao rend CLEAN accessible en ligne pour d'autres chercheurs cherchant à caractériser une enzyme ou à déterminer si une enzyme peut catalyser une réaction souhaitée.

"Nous espérons que cet outil sera largement utilisé par l'ensemble de la communauté des chercheurs", a déclaré M. Zhao. "Avec l'interface web, les chercheurs peuvent simplement entrer la séquence dans une boîte de recherche, comme dans un moteur de recherche, et voir les résultats.

M. Zhao a indiqué que son groupe prévoyait d'étendre l'intelligence artificielle de CLEAN à la caractérisation d'autres protéines, telles que les protéines de liaison. L'équipe espère également développer davantage les algorithmes d'apprentissage automatique afin qu'un utilisateur puisse rechercher une réaction souhaitée et que l'IA lui indique l'enzyme appropriée.

"Il existe de nombreuses protéines de liaison non caractérisées, telles que les récepteurs et les facteurs de transcription. Nous voulons également prédire leurs fonctions", a déclaré Zhao. "Nous voulons prédire les fonctions de toutes les protéines afin de connaître toutes les protéines d'une cellule et de mieux étudier ou concevoir la cellule entière pour des applications biotechnologiques ou biomédicales.

Zhao est également professeur de bio-ingénierie, de chimie et de sciences biomédicales et translationnelles au Carle Illinois College of Medicine. 

Auteur: Internet

Info: "Enzyme function prediction using contrastive learning, "30 mars 2023. Université de l'Illinois à Urbana-Champaign

[ cofacteurs ]

méta-moteur

Un cerveau moléculaire dans le ribosome ?
L'analyse des structures tridimensionnelles des ribosomes des trois grands phylums du vivant par des chercheurs de l'Institut de microbiologie de la Méditerranée, montre que les protéines ribosomiques communiquent entre-elles par des extensions qui forment un réseau étrangement similaire aux réseaux de neurones des "cerveaux" d'organismes simples. L'organisation de ce réseau qui interconnecte les sites fonctionnels distants du ribosome, suggère qu'il pourrait transférer et traiter le flux d'information qui circule entre eux pour coordonner par des "synapses moléculaires" les tâches complexes associées à la biosynthèse des protéines. Cette étude est publiée dans la revue Scientific Reports.
Le ribosome, organite cellulaire formé d'ARN et de protéines, assure la traduction du code génétique dans les cellules: il réunit les ARN de transfert aminoacylés le long de l'ARN messager, pour fabriquer une protéine dont la séquence est dictée par celle de l'ARN messager. Ce processus constitue une véritable chorégraphie dans laquelle la fixation de nombreux acteurs moléculaires (substrats, facteurs de traduction) s'accompagne de mouvements complexes coordonnés dans le temps et l'espace.
La résolution de la structure des ribosomes d'archées et de bactéries par cristallographie aux rayons X a permis d'observer ces mécanismes à l'échelle moléculaire. Elle a aussi mis en lumière le mode d'action des antibiotiques les plus courants et surtout ouvert une fenêtre sur les origines de la Vie. En effet, le ribosome est universel et a évolué par accrétion. Ces découvertes ont valu le prix Nobel de chimie 2009 à T. Steitz, V. Ramakrishnan et A. Yonath. Peu de temps après, Marat Yusupov à l'Institut de Génétique et de Biologie Moléculaire et Cellulaire à Strasbourg, a réalisé l'exploit considérable de résoudre la structure à haute résolution d'un ribosome eukaryote, beaucoup plus gros et plus complexe. Cependant, dans ces structures vertigineuses, il restait encore un mystère à élucider: pourquoi les protéines ribosomiques ont-elles de si longues extensions filamenteuses qui se faufilent entres les groupements phosphates du labyrinthe de l'ARN ribosomique ? On a longtemps pensé que ces extensions, très chargées positivement (riches en arginines et lysines), servaient à neutraliser les charges négatives de l'ARN et à aider son repliement en 3D.
En analysant l'ensemble de ces données cristallographiques, les chercheurs marseillais proposent une explication tout à fait différente. Ils montrent que ces extensions radient dans tout le ribosome pour former un vaste réseau qui interconnecte les protéines ribosomiques entre-elles. Celles-ci interagissent par des interfaces très particulières et très conservées au cours de l'évolution. Cependant, ces zones de contact sont bien plus petites que les zones de contact observées habituellement entre les protéines destinées à stabiliser leurs interactions. Ici, elles sont limitées à quelques acides aminés et sont caractérisées par un type d'interaction très particulier (interactions entre acides aminés basiques et aromatiques) que l'on retrouve justement entre de nombreux neuromédiateurs et récepteurs dans le cerveau. Ces zones de contact évoquent des "synapses moléculaires" qui permettraient la transmission d'une information d'une protéine à l'autre. Il est à noter que l'établissement de la structure cristallographique de la protéine ribosomique bL20 d'une bactérie thermophile, avait déjà montré qu'une information structurale pouvait se propager le long de sa longue extension en hélice, d'une extrémité à l'autre de la protéine.
En outre, ce réseau présente une analogie frappante avec des réseaux de neurones ou avec le cerveau d'organismes simples comme C. elegans qui ne comporte que quelques dizaines de neurones. Comme les neurones, les protéines ribosomiques se répartissent en protéines "sensorielles" qui innervent les sites fonctionnels distants à l'intérieur du ribosome (sites de fixation des tRNAs, des facteurs de traductions et sites qui canalisent la sortie de la protéine synthétisée) et les "inter-protéines" qui établissent des ponts entre-elles. Cette organisation suggère que ce réseau forme une sorte de "cerveau moléculaire" permettant d'échanger et de traiter le flux d'information traversant le ribosome, pour coordonner les différentes étapes et les mouvements complexes pendant la traduction.
Le concept de "cerveau moléculaire" fait faire un grand saut d'échelle dans les propriétés du vivant et en particulier ses systèmes de traitement de l'information. Il ouvre de nouvelles perspectives tant en biologie fondamentale qu'en nanotechnologie.
Il reste maintenant à élucider la nature des signaux échangés entre les protéines et les mécanismes "allostériques" qui permettent la communication et le traitement de l'information au sein de ces réseaux.

Auteur: Internet

Info: http://www.techno-science.net, 12 juin 2016

médecine

Comment le cerveau participe au cancer

Des neurones voient le jour au sein même du microenvironnement tumoral, contribuant au développement du cancer. Ces cellules nerveuses dérivent de progéniteurs provenant du cerveau et sont acheminés via la circulation sanguine. Cette découverte étonnante ouvre la voie à tout un nouveau champ de recherche, relatif au rôle du système nerveux dans le développement des cancers et aux interactions entre les systèmes vasculaires, immunitaires et nerveux dans la tumorigenèse.

La production de nouveaux neurones est un événement plutôt rare chez l'adulte, cantonné à deux régions particulières du cerveau: le gyrus denté dans l'hippocampe et la zone sous-ventriculaire. Mais voilà que l'équipe Inserm Atip-Avenir dirigée par Claire Magnon* à l'Institut de Radiobiologie Cellulaire et Moléculaire, dirigé par Paul-Henri Roméo (CEA, Fontenay-aux-Roses), vient de montrer que ce phénomène se produit également en dehors du système nerveux central: dans les tumeurs !

En 2013, cette chercheuse avait déjà mis en évidence, dans des tumeurs de la prostate, que l'infiltration de fibres nerveuses, issues de prolongements d'axones de neurones préexistants, était associée à la survenue et à la progression de ce cancer. Depuis, d'autres études ont permis de confirmer le rôle inattendu, mais apparemment important, des fibres nerveuses dans le microenvironnement tumoral de nombreux cancers solides.

Soucieuse de comprendre l'origine du réseau neuronal tumoral, Claire Magnon a une idée surprenante: et si le réseau nerveux impliqué dans le développement des tumeurs provenait de nouveaux neurones se formant sur place ? Et dans ce cas, comment pourrait être initiée cette neurogenèse tumorale ?

Des cellules neurales souches dans les tumeurs
Pour tester cette hypothèse, Claire Magnon a étudié les tumeurs de 52 patients atteints de cancer de la prostate. Elle y a découvert des cellules exprimant une protéine, la doublecortine (DCX), connue pour être exprimée par les cellules progénitrices neuronales, lors du développement embryonnaire et chez l'adulte dans les deux zones du cerveau où les neurones se renouvellent. De plus, dans les tumeurs étudiées, la quantité de cellules DCX+ est parfaitement corrélée à la sévérité du cancer. "Cette découverte étonnante atteste de la présence de progéniteurs neuronaux DCX+ en dehors du cerveau chez l'adulte. Et nos travaux montrent qu'ils participent bien à la formation de nouveaux neurones dans les tumeurs", clarifie-t-elle.

Une migration du cerveau vers la tumeur
Pour déterminer l'origine de ces progéniteurs neuronaux, Claire Magon a utilisé des souris transgéniques, porteuses de tumeurs. Elle a quantifié les cellules DCX+ présentes dans les deux régions du cerveau où elles résident habituellement. Elle a alors constaté que, lors de l'établissement d'une tumeur, leur quantité est réduite dans l'une d'elles: la zone sous-ventriculaire. "Il y avait deux explications: soit les cellules DCX+ mourraient dans cette région sans qu'on en connaisse la cause, soit elles quittaient cette zone, ce qui pouvait expliquer leur apparition au niveau de la tumeur".

Différentes expériences ont montré que cette seconde hypothèse était la bonne avec la mise en évidence du passage des cellules DCX+ de la zone sous-ventriculaire du cerveau dans la circulation sanguine et de l'extrême similarité entre les cellules centrales et celles retrouvées dans la tumeur. "En pratique, nous constatons des anomalies de perméabilité de la barrière hématoencéphalique de la zone sous-ventriculaire chez les souris cancéreuses, favorisant le passage des cellules DCX+ dans le sang. Rien ne permet pour l'instant de savoir si ce problème de perméabilité précède l'apparition du cancer sous l'effet d'autres facteurs, ou si elle est provoquée par le cancer lui-même, via des signaux issus de la tumeur en formation.

Quoi qu'il en soit, les cellules DCX+ migrent dans le sang jusqu'à la tumeur, y compris dans les nodules métastatiques, où elles s'intègrent au microenvironnement. Là, elles se différencient en neuroblastes puis en neurones adrénergiques producteurs d'adrénaline. Or, l'adrénaline régule le système vasculaire et c'est probablement ce mécanisme qui favorise à son tour le développement tumoral. Mais ces hypothèses restent à vérifier".

Une piste thérapeutique
En attendant, cette recherche ouvre la porte à une nouvelle piste thérapeutique: De fait, des observations cliniques montrent que les patients atteints de cancer de la prostate qui utilisent des bêtabloquants (qui bloquent les récepteurs adrénergiques) à des fins cardiovasculaires, présentent de meilleurs taux de survie. "Il serait intéressant de tester ces médicaments en tant qu'anticancéreux" estime la chercheuse. Deux essais cliniques allant dans ce sens ont récemment ouvert aux Etats-Unis. De façon plus générale, "l'étude de ce réseau nerveux dans le microenvironnement tumoral pourrait apporter des réponses sur le pourquoi des résistances à certains traitements et favoriser le développement de nouveaux médicaments", conclut-elle.

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Info: www.techno-science.net, 17 mai 2019. *Laboratoire de Cancer et Microenvironnement, Equipe Atip-Avenir, UMR967 Inserm/IBFJ-iRCM-CEA/Université Paris 11/Université Paris Diderot, Fontenay-aux-Roses