Paris, 25 AVRIL 2013

Mémoire musicale : certains déficits commencent dans le cortex auditif
L'amusie congénitale est un trouble caractérisé par des compétences musicales diminuées, pouvant aller jusqu'à l'incapacité à reconnaître des mélodies très familières. Les bases neuronales de ce déficit commencent enfin à être connues. En effet, selon une étude menée par les chercheurs du CNRS et de l'Inserm au Centre de recherche en neurosciences de Lyon (CNRS / Inserm / Université Claude Bernard Lyon 1), les personnes amusiques présentent un traitement altéré de l'information musicale dans deux régions cérébrales : le cortex auditif et le cortex frontal, surtout dans l'hémisphère cérébral droit. Ces altérations semblent liées à des anomalies anatomiques dans ces mêmes cortex. Ces travaux apportent des informations précieuses sur la compréhension de l'amusie et, plus généralement, sur le « cerveau musical », c'est-à-dire sur les réseaux cérébraux impliqués dans le traitement de la musique. Ils sont publiés dans l'édition papier du mois de mai 2013 de la revue Brain.
L'amusie congénitale, qui touche entre 2 et 4% de la population, peut se manifester de diverses façons : par une difficulté à entendre une « fausse note », par le fait de « chanter faux », voire parfois par une aversion à la musique. Certaines de ces personnes affirment ressentir la musique comme une langue étrangère ou comme un simple bruit. L'amusie n'est due à aucun problème auditif ou psychologique, et ne semble pas liée à d'autres troubles neurologiques. Les recherches sur les bases neuronales de ce déficit n'ont commencé qu'il y a une dizaine d'années avec les travaux de la neuropsychologue canadienne Isabelle Peretz.

Deux équipes du Centre de recherche en neurosciences de Lyon (CNRS / Inserm / Université Claude Bernard Lyon 1) se sont notamment intéressées à l'encodage de l'information musicale et à la mémorisation à court terme des notes. Selon des travaux antérieurs, les personnes amusiques présentent une difficulté toute particulière à percevoir la hauteur des notes (le caractère grave ou aigu). De plus, bien qu'elles retiennent tout à fait normalement des suites de mots, elles peinent à mémoriser des suites de notes.

Pour tenter de déterminer les régions cérébrales concernées par ces difficultés de mémorisation, les chercheurs ont effectué, sur un groupe de personnes amusiques en train de réaliser une tâche musicale, un enregistrement de Magnéto-encéphalographie (technique qui permet de mesurer, à la surface de la tête, de très faibles champs magnétiques résultant du fonctionnement des neurones). La tâche consistait à écouter deux mélodies espacées par un silence de deux secondes. Les volontaires devaient déterminer si les mélodies étaient identiques ou différentes entre elles.

Les scientifiques ont observé que, lors de la perception et la mémorisation des notes, les personnes amusiques présentaient un traitement altéré du son dans deux régions cérébrales : le cortex auditif et le cortex frontal, essentiellement dans l'hémisphère droit. Par rapport aux personnes non-amusiques, leur activité cérébrale est retardée et diminuée dans ces aires spécifiques au moment de l'encodage des notes musicales. Ces anomalies surviennent dès 100 millisecondes après le début d'une note.

Ces résultats rejoignent une observation anatomique que les chercheurs ont confirmée grâce à des images IRM : chez les personnes amusiques, au niveau du cortex frontal inférieur, on trouve un excès de matière grise accompagnée d'un déficit en matière blanche dont l'un des constituants essentiels est la myéline. Celle-ci entoure et protège les axones des neurones, permettant au signal nerveux de se propager rapidement. Les chercheurs ont aussi observé des anomalies anatomiques dans le cortex auditif. Ces données renforcent l'hypothèse selon laquelle l'amusie serait due à un dysfonctionnement de la communication entre le cortex auditif et le cortex frontal.

L'amusie est ainsi liée à un traitement neuronal déficitaire dès les toutes premières étapes du traitement d'un son dans le système nerveux auditif. Ces travaux permettent ainsi d'envisager un programme de réhabilitation de ces difficultés musicales, en ciblant les étapes précoces du traitement des sons par le cerveau et de leur mémorisation.

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Paris, 28 juillet 2011

A, C, G, ? - Évolution chimique d'un génome bactérien
Une équipe internationale composée de chercheurs de l'Institut für Biologie (Freie Universität, Berlin), du CEA (IG/Genoscope – Évry), du CNRS, de l'Université d'Evry, de la Katholieke Universiteit (Leuven) et de la société Heurisko (États-Unis) a, pour la première fois, réussi à concevoir une bactérie viable dans laquelle une des quatre bases de l'ADN a été remplacée par un composé analogue synthétique. A terme, la bactérie ainsi obtenue présenterait l'avantage de dépendre de ce composé, absent dans la nature, et ne pourrait ni entrer en compétition, ni échanger de matériel génétique avec les organismes sauvages.
Ce résultat fait l'objet d'une publication intitulée Chemical evolution of a bacterium's genome dans la revue Angewandte Chemie International Edition du 25 juillet 2011.
L'information génétique de tous les êtres vivants est stockée dans leur ADN qui est composé d'un enchaînement de bases constituant une sorte « d'alphabet du vivant ». Ces bases, au nombre de quatre, sont plus connues sous les lettres A (adénine), T (thymine), G (guanine) et C (cytosine). Le projet, coordonné par Rupert Mutzel (Institut für Biologie, Berlin) et Philippe Marlière (Heurisko USA Inc.) et mené expérimentalement par des chercheurs du CEA et de l'Université de Louvain, visait à totalement remplacer, au sein du génome de bactéries appartenant à l'espèce Escherichia coli K12, la thymine par le composé 5-chloro-uracile, toxique à forte dose pour les êtres vivants.

Les chercheurs ont mis en œuvre une technologie originale, développée par Ph. Marlière et R. Mutzel, qui permet l'évolution dirigée d'organismes dans des conditions strictement contrôlées. Il s'agit d'un dispositif de culture automatisée de cellules (cf. photo ci-dessous) dans lequel de larges populations de bactéries sont cultivées, de façon prolongée, en présence d'un composé chimique toxique à des concentrations sub-létales(1). Ces conditions de cultures entraînent alors la sélection de variants génétiques tolérant des concentrations plus élevées de ce composé toxique. En réponse à l'apparition de ces variants dans la population cellulaire, le dispositif automatisé adapte la composition du milieu de culture pour imposer une pression de sélection constante.

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Paris, 19 Juillet 2011

La levure, un outil dans la recherche sur les maladies mitochondriales
La levure de boulanger est un nouvel outil pour mieux comprendre les pathologies mitochondriales. En effet des chercheurs du CNRS, de l'Inserm et des Universités Bordeaux Segalen et Bretagne Occidentale à Brest ont montré que la levure peut mimer les déficiences mitochondriales et servir ainsi de support dans la recherche de pistes thérapeutiques. Les résultats de ces travaux viennent d'être publiés dans la revue PNAS.
Pathologies d'origine génétique, les maladies mitochondriales sont liées à un dysfonctionnement de la mitochondrie, centrale énergétique de la cellule. Les signes cliniques retrouvés peuvent être neurologiques et musculaires. Ces maladies, rares mais nombreuses, ont un impact sociétal important. Actuellement les traitements sont symptomatiques mais ne ciblent pas les troubles génétiques. En effet, pour tester des molécules susceptibles de traiter directement ces déficiences génétiques, il est important de disposer de modèles pharmacologiques adéquats, non disponibles jusqu'alors pour ces maladies complexes.

C'est pourquoi les équipes de Jean-Paul di Rago de l'Institut de biochimie et génétique cellulaire (CNRS/Université Bordeaux Segalen) et de Marc Blondel de l'unité de Génétique moléculaire et génétique épidémiologique (Inserm/Université de Bretagne Occidentale à Brest/EFS Bretagne) ont développé un système basé sur la levure de boulanger, Saccharomyces cerevisiae. Le modèle a été élaboré, en introduisant, dans la levure, les défauts génétiques responsables chez l'Homme de pathologies liées à un dysfonctionnement mitochondrial du complexe ATP-Synthase (ce système enzymatique est impliqué dans la production mitochondriale d'ATP, l'énergie nécessaire à la cellule). Il a ensuite été utilisé pour cribler des collections de molécules. Les molécules efficaces sur les levures génétiquement modifiées se sont avérées l'être également sur les cellules dérivées de patients présentant les mêmes déficiences.

Ces résultats montrent que les modèles expérimentés miment la maladie et que la levure peut ainsi être utilisée dans l'étude des pathologies liées à des déficits héréditaires en ATP-Synthase. En outre, les chercheurs proposent que l'exploitation de ce modèle pharmacologique soit généralisée à bien d'autres pathologies mitochondriales. 

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Paris, 20 janvier 2010

Un transistor organique ouvre la voie à de nouvelles générations de calculateurs neuro-inspirés
Pour la première fois, des chercheurs du CNRS(1) et du CEA(2) ont mis au point un transistor mimant à lui seul les fonctionnalités principales d'une synapse(3). Ce transistor organique réalisé à base de pentacène(4) et de nanoparticules d'or, nommé NOMFET (Nanoparticle-Organic Memory transistor), ouvre la voie à de nouvelles générations de calculateurs neuro-inspirés, capables de répondre de façon similaire au système nerveux. L'étude est publiée le 22 janvier 2010 dans la revue Advanced Functional Materials.
Dans le développement de nouvelles stratégies pour le traitement de l'information, une approche consiste à mimer le fonctionnement des systèmes biologiques, tels que les réseaux de neurones, pour réaliser des circuits électroniques aux capacités nouvelles. Dans le système nerveux, la synapse est la jonction entre deux neurones. Elle permet la transmission des messages électriques d'un neurone à l'autre et l'adaptation du message en fonction de la nature du signal entrant (plasticité). Par exemple, si la synapse reçoit des pulsions très rapprochées de signaux entrants, elle transmettra un potentiel d'action plus intense. Inversement, si les pulsions sont distantes, ce dernier sera plus faible.

C'est cette plasticité que les chercheurs ont réussi à mimer avec le transistor NOMFET.
Le transistor, élément de base d'un circuit électronique, peut être utilisé comme simple interrupteur – il peut alors transmettre ou non un signal – ou offrir de nombreuses fonctionnalités (amplification, modulation, codage...).

L'innovation du NOMFET réside dans la combinaison originale d'un transistor organique et de nanoparticules d'or. Ces nanoparticules encapsulées, fixées dans le canal du transistor et recouvertes de pentacène possèdent un effet mémoire leur permettant de mimer le fonctionnement d'une synapse lors de la transmission des potentiels d'action entre deux neurones. Cette propriété confère ainsi au composant électronique la capacité d'évoluer en fonction du système dans lequel il est placé. La performance est à comparer aux sept transistors CMOS (a minima) nécessaires jusqu'alors pour mimer cette plasticité.
Les dispositifs réalisés ont été optimisés jusqu'à des tailles nanométriques afin de pouvoir les intégrer à grande échelle. Les calculateurs neuro-inspirés ainsi réalisés sont capables de fonctions comparables à celles de notre cerveau.

Contrairement aux calculateurs en silicium utilisés en abondance dans les ordinateurs pour le calcul intensif, les calculateurs neuro-inspirés peuvent résoudre des problématiques beaucoup plus complexes comme la reconnaissance visuelle.

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