La fécondation est le processus complexe et indispensable qui conduit à la formation d'un nouvel être vivant. Mais pour féconder un ovule, un spermatozoïde doit d'abord connaitre un véritable parcours du combattant.
 
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Paris, 12 juillet 2013

Interactions mutualistes : identification d'un mécanisme de sanction entre des fourmis et leurs plantes hôtes

Il existe dans la nature de nombreuses formes de mutualisme entre un animal et une plante, les deux partenaires bénéficiant de la présence de l'autre. Bien que les interactions mutualistes génèrent des bénéfices pour les deux partenaires, elles n'en sont pas moins la source de conflits. Des chercheurs du CNRS, de l'Université Toulouse III- Paul Sabatier et de l'IRD viennent d'observer une interaction originale de sanction entre une plante et une fourmi : en Guyane, la plante Hirtella physophora est capable de sanctionner ses fourmis locataires qui l'empêchent de fleurir. Ces résultats illustrent l'importance des mécanismes de sanction qui permettent d'empêcher un partenaire mutualiste de devenir parasite. Ce travail est publié le 12 juillet 2013 dans la revue Evolutionary Biology.
Dans les forêts de Guyane, les fourmis Allomerus decemarticulatus et la plante de sous-bois Hirtella physophora sont étroitement associées. Les fourmis habitent dans des poches foliaires de la plante tandis que cette dernière est protégée par les fourmis contre les insectes phytophages. Cette relation d'échange de services « donnant-donnant » est un mutualisme, puisque les deux partenaires bénéficient de la présence de l'autre. Mais parfois les relations se corsent. Il arrive que les fourmis trichent et détruisent plus de deux tiers des boutons floraux produits par leur plante hôte afin de manipuler l'équilibre croissance-reproduction. En effet, la réplique expérimentale de la destruction des boutons par les fourmis a permis de démontrer que les plantes dont les boutons sont détruits ont une croissance plus importante que les autres. D'où le comportement des fourmis : en empêchant les plantes de produire des fleurs, les fourmis les forcent à réallouer leur énergie vers la production de feuilles et donc de poches foliaires. Mais la plante sait se défendre : si trop de boutons sont détruits, les nouvelles poches foliaires qu'elle produit sont particulièrement petites, si bien qu'elles sont en grande partie inutilisables par les fourmis. Les plantes à fourmis sont donc capables de sanctionner leurs locataires quand elles deviennent trop virulentes.

Cette étude menée par des chercheurs du CNRS, de l'Université Toulouse III-Paul Sabatier et de l'IRD (1) démontre empiriquement et pour la première fois dans la relation entre une plante et un insecte, que des mécanismes de sanction peuvent intervenir pour favoriser le maintien d'une association mutualiste et empêcher celle-ci de dériver vers une exploitation unilatérale.

Paris, 18 février 2014

Identification du mécanisme à l'origine de l'interruption de la division des ovocytes
Chez les animaux, les ovocytes, cellules reproductrices femelles, sont arrêtés dans leur cycle de différenciation pendant des mois ou des années, au sein des ovaires. Cette interruption du cycle intéresse les chercheurs depuis plusieurs décennies car il s'agit d'un mécanisme clé de la reproduction. Pourtant, malgré de nombreux travaux, les bases moléculaires de ce phénomène n'étaient pas bien connues. Une équipe du Laboratoire de biologie du développement (CNRS/UPMC) vient de dévoiler l'un des acteurs principaux de cette interruption du cycle. Les chercheurs ont montré, chez un modèle animal, le rôle central d'une protéine appelée ARPP19, laquelle, selon son état de phosphorylation(1), bloque la division des cellules, ou au contraire, l'induit. Ces travaux, qui viennent d'être publiés dans Nature Communications, apportent des informations cruciales sur la maturation des ovocytes et le contrôle de la division cellulaire. En outre, ils pourraient ouvrir de nouvelles pistes en matière de santé humaine.
L'interruption du cycle cellulaire des ovocytes est un phénomène conservé tout au long de l'évolution des animaux. Cet arrêt est essentiel pour la fonction de reproduction. S'il n'a pas lieu, les conséquences sont importantes : la croissance de l'ovocyte n'a pas le temps suffisant pour s'effectuer, produisant des gamètes impropres à la formation d'un embryon ; la cellule peut évoluer en embryon sans fécondation (parthénogenèse) et donner une descendance anormale ou non-viable. Enfin, le potentiel reproducteur de l'ovaire peut aussi s'épuiser rapidement.
Depuis les années 1970, on savait que, chez les vertébrés, l'un des chaînons de la cascade moléculaire permettant cette interruption du cycle était la protéine kinase A (PKA). Sous le contrôle d'un messager chimique, l'AMP cyclique, PKA est responsable de ce blocage. Lorsque, en réponse à un signal hormonal survenant au moment de l'ovulation, son activité baisse, le cycle de différentiation peut reprendre. Cependant, on ne connaissait pas l'étape suivante de la cascade de réactions, à savoir, la protéine sur laquelle agit PKA. Des expériences réalisées sur des ovocytes de xénope, batracien très utilisé dans les recherches sur la reproduction et l'embryologie, ont permis à l'équipe menée par Olivier Haccard de montrer que la cible qui est phosphorylée par PKA est une protéine appelée ARPP19.
Les chercheurs ont montré qu'ARPP19 a un rôle pivot dans le cycle de différenciation des ovocytes. Lorsqu'elle est phosphorylée par PKA, elle interrompt le cycle. Puis, en  réponse au signal hormonal de l'ovulation, c'est une autre protéine kinase appelée Greatwall qui à son tour, phosphoryle ARPP19 sur un autre site. Cette réaction a pour effet d'inverser l'action d'ARPP19 : d'inhibiteur de la division cellulaire, elle est alors convertie en un activateur essentiel de la division de l'ovocyte.
Ces travaux dévoilent donc une réaction-clé qui contrôle la maturation des ovocytes et donc la reproduction sexuée. La découverte d'une protéine capable, selon son état de phosphorylation, d'interrompre ou au contraire de provoquer la division, ouvre de nombreuses voies pour la compréhension de certaines infertilités féminines, voire même de nouvelles stratégies pour stopper la multiplication anarchique de cellules cancéreuses.

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Paris, 29 octobre 2013

La vision aide à mieux ré-entendre

Les implants cochléaires permettent à des adultes devenus sourds profonds de récupérer une intelligibilité de la parole. Mais cette récupération est disparate selon la personne. Activer les aires visuelles du cerveau s'avère indispensable à une bonne récupération auditive, selon de nouveaux travaux du Centre de recherche cerveau et cognition (CERCO, CNRS/Université Toulouse III – Paul Sabatier), menés en étroite collaboration avec le service ORL de l'hôpital Purpan à Toulouse. Plus la zone cérébrale liée à la vision est activée juste après l'implantation, meilleures sont les performances de compréhension de la parole six mois après. Il existe donc une synergie entre vision et audition permettant d'améliorer au fur et à mesure le décodage de la parole. Ces résultats, qui viennent d'être publiés dans la revue Brain, illustrent le rôle capital de la plasticité du cerveau. Ils pourraient rendre possible la mise en place d'outils diagnostiques pour une rééducation spécifique.
Les implants cochléaires constituent l'une des alternatives efficaces pour sortir du monde du silence chez des personnes souffrant d'une surdité profonde (ayant des seuils d'audition supérieurs à 90 décibels)1. Placées dans l'oreille interne lors d'une intervention chirurgicale, ces neuroprothèses auditives électriques transforment les sons extérieurs en impulsions électriques qui vont directement stimuler le nerf auditif. Elles permettent une nette récupération des capacités auditives : en moyenne, des personnes devenues sourdes qui reconnaissaient un mot sur cinq avant implantation parviennent à distinguer plus de 80% des mots après. Toutefois, le niveau de cette récupération est plus ou moins important selon la personne.

Quelle est l'origine de cette disparité ? Le signal délivré par l'implant est significativement appauvri, ce qui oblige le patient à développer des stratégies d'adaptation. Ses performances sont donc le fruit de l'adaptation de son cerveau à décoder le signal. Les chercheurs du CERCO estiment que les capacités de plasticité du cerveau joueraient un rôle prépondérant dans le succès de la réhabilitation par un implant cochléaire. Pour étayer cette hypothèse, ils se sont demandé s'il était possible d'identifier des zones du cerveau dont l'activation est indispensable à une bonne récupération, et s'il l'on pouvait prédire le potentiel de récupération des patients à partir de l'état d'activité de ces zones au moment de l'implantation.

Leur étude a porté sur dix patients devenus sourds à l'âge adulte après l'acquisition du langage et implantés récemment. Les scientifiques ont effectué une séance d'imagerie cérébrale TEP (tomographie par émission de positons) juste après la pose de l'implant : ils ont alors enregistré le niveau d'activation cérébrale de chaque zone du cerveau lors d'un test simple (il s'agissait d'identifier si le « son » entendu était un mot ou pas). Six mois après, les scientifiques ont mesuré le niveau de récupération des patients à partir de tests plus poussés de reconnaissance de mots. Enfin, la dernière étape a consisté à établir un diagramme de corrélation pour chaque aire du cerveau étudiée. Les chercheurs ont alors mis en évidence deux types de zones cérébrales. Le premier groupe concerne notamment le cortex visuel et le cortex préfrontal qui est associé à l'apprentissage et à la production du langage : plus le niveau d'activation de ces zones est élevé au moment de l'implantation, plus le niveau de récupération du patient est important six mois après.

De manière surprenante, les aires du cerveau traitant l'information visuelle sont donc corrélées à la performance de réhabilitation auditive. Ainsi, plus les patients présentent une activation forte dans le cortex visuel lors de l'implantation, mieux ils comprendront la parole six mois après. Selon les chercheurs, ce résultat serait lié au rôle prépondérant de la lecture labiale dans la récupération de l'intelligibilité de la parole. La vision fournit alors des informations complémentaires cruciales pour la compréhension du langage, particulièrement dans les environnements bruyants, où les patients équipés d'implants cochléaires ont parfois du mal à distinguer les mots. Vision et audition agissent de concert et en totale synergie, ce qui permet d'améliorer le décryptage de la parole codée par l'implant, au fur et à mesure de la récupération du patient.

Ces résultats révèlent le rôle capital de la plasticité cérébrale chez les patients implantés. Ce rôle peut être généralisé à tout autre mécanisme de réhabilitation par neuroprothèse (touchant à la vision ou aux fonctions motrices par exemple). Par ailleurs, ces travaux permettraient de prévoir le niveau de récupération d'un patient implanté. À partir de données objectives d'imagerie cérébrale, il serait possible de mettre en œuvre pour chaque patient une réhabilitation orthophonique spécifique, allégée ou bien renforcée, privilégiant une stratégie adaptée d'apprentissage de l'implant (audition, lecture labiale et/ou interactions visio-auditives). L'efficacité de la rééducation ainsi orientée devrait permettre de rationaliser les coûts de prise en charge des patients.

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