La microcirculation cérébrale (2000)

Le laboratoire de Recherches cérébrovasculaires du CNRS a développé une méthode originale de visualisation de la circulation sanguine du cerveau qui utilise un microscope de fluorescence à effet confocal et à balayage laser. L'objet de ce film est de montrer les images de microcinéma obtenues par ce procédé sur un cerveau de rat en conditions physiologiques et lors d'une pathologie fréquente, l'ischémie. L'injection de fluorescéine dans le plasma permet de visualiser les micro-vaisseaux. Dans un deuxième temps, l'injection de globules rouges préalablements rendus fluorecents permet d'observer le flux sanguin dans les anastomoses fonctionelles entre deux vaisseaux du même type. La microscopie confocale rend ce type d'exploration possible jusqu'à 200 microns dans le tissu cérébral. Les conséquences microcirculatoires d'une ischémie cérébrale globale transitoire (c'est à dire d'un arrêt de la circulation dans l'ensemble de l'encéphale) et de la reperfusion consécutive sont visualisées. Deux durées d'ischémie sont présentées : vingt secondes et quinze minutes, mettant en évidence des différences de réactivité vasculaire et circulatoire. Cette méthode permet donc, lors de la simulation de différents types d'accidents cérébrovasculaires ou lors d'une activation physiologique, de visualiser de façon dynamique la microcirculation dans les couches superficielles du cerveau.

Générique
Auteurs : Elisabeth Pinard, Jacques Seylaz Réalisation : Jean-François Ternay Producteurs : Laboratoire de Recherches Cérébrovasculaires - CNRS / CNRS Images/Media Diffuseur : CNRS Diffusion

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Les matériaux biomimétiques

La démarche biomimétique ne date pas d'hier. Que l'on pense à la Chauve-Souris, premier prototype de Clément Ader ! Pour être fructueuse, elle doit passer par une compréhension complète - et critique - du fonctionnement de la structure dont on souhaite s'inspirer. Pourquoi la nature a-t-elle privilégié cette solution là pour résoudre ce problème ci, compte tenu des moyens à sa disposition : matières premières, conditions de température et de pression dans l'environnement, … ? Dans le domaine des matériaux, répondre à cette question requiert une caractérisation en profondeur de la structure du matériau considéré. Cette caractérisation doit en général se faire à de nombreuses échelles, du macroscopique au nanométrique. En effet, les matériaux du monde vivant proposent de magnifiques exemples de structures hiérarchiques et sont souvent des nanomatériaux représentatifs. On peut décomposer la démarche biomimétique en trois étapes : 1) l'identification : repérage d'un matériau du vivant présentant une propriété intéressante, 2) la compréhension : sur la base de la connaissance de la structure, comment la propriété en question s'exprime t-elle ? 3) le contretypage, en utilisant des moyens qui sont en général différents des moyens naturels. En effet, les chimistes possèdent des recettes bien plus variées, souvent plus efficientes, que les voies de synthèse naturelles. A titre d'exemple, on verra pourquoi les feuilles de nénuphar servent de modèle à des nouveaux vitrages qui préservent la vision sous la pluie, comment la structure des ailes de papillons inspirent les concepteurs de matériaux aux couleurs chatoyantes, et en quoi les coquilles de mollusques ou de noix fournissent des pistes pour la recherche de matériaux composites très résistants sur le plan mécanique.

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 Liens L'Interférence par l'ARN et son utilisation chez les mammifères

1ere partie La découverte de l'interférence par l'ARN est l'une des grandes aventures de la biologie de ces dernières années. C'est à travers des études menées dans des organismes très variés : plantes, champignon, la levure S. pombe, le nématode C. elegans et la drosophile que les grandes lignes de ce mécanisme ont pu être caractérisées. En effet, l'interférence par l'ARN existe chez la plupart des organismes eucaryotes. Si l'existence de régulations génétiques inattendues avait été observée chez les plantes dès 1990, c'est en 1998 que A. Fire a décrit que ces régulations étaient induites par la présence d'ARN double brin dans les cellules. Le mécanisme implique deux grandes étapes, les molécules d'ARN sont d'abord transformées en petits fragments d'ARN double brin d'une vingtaine de nucléotides par une enzyme de la famille des RNase III, dicer, puis l'un de ces brin est incorporé dans un complexe protéique RISC (RNA Induced Silencing Complex) dans lequel il sert de guide pour la reconnaissance des séquences cibles. Si l'appariement avec la cible est parfait ou presque parfait (c'est à dire ne comprend qu'un ou deux misappariements) alors le complexe RISC coupera de manière endonucléolytique l'ARN cible. C'est cette activité de nucléase spécifique de séquence qui constitue l'élément central de l'interférence par l'ARN. L'introduction d'ARN double brin permet donc de reprogrammer sur une cible choisie par l'expérimentateur une activité nucléase normalement présente dans les cellules. Il devient dès lors possible d'inhiber l'expression de n'importe quel gène du moment que l'on connaît sa séquence. Dans le cas des mammifères l'existence d'autres réponses aux ARN double brin (induction de la kinase PKR et de l'oligoA synthétase) limite l'utilisation de molécules d'ARN double brin de grande taille à quelques situations particulières comme les cellules souches embryonnaires. Par contre, du fait de leur petite taille, les petits ARN interférants n'induise pas (ou très peu ces réponses supplémentaires et c'est donc avec des molécules de ce type qu'il est possible d'induire l'interférence dans les cellules de mammifère. En fait, l'interférence par l'ARN ne constitue que l'un des volets d'une famille de régulations de l'expression génétique contrôlées par de petits ARN. Ainsi, si l'appariement avec l'ARN cible conduit à la formation d'une bulle centrale, l'expression du gène ciblé n'est plus bloquée par dégradation de l'ARN messager mais par inhibition de la traduction. Ce mécanisme est probablement très proche de celui de l'interférence par l'ARN et constitue une autre voie pour contrôler sur l'expression génétique. 2ème partie : Dans la deuxième partie de cette émission, sont discutés les aspects « applications » de la technologie, avec un fort accent sur les applications chez les mammifères. La première partie porte sur les aspects pratiques, en particulier la longueur et la séquence cible du siRNA, la spécificité de l'inhibition et les différentes possibilités technologiques (siRNAs synthétiques et siRNA plasmidiques). Ensuite deux grands axes d'applications sont évoqués. Dans le premier, on met en évidence la fonction, inconnue, du produit d'un gène donné (un gène, quelles fonctions ? ). Dans le deuxième, on veut caractériser, par des approches « haut-débit » l'ensemble des gènes participant à une fonction (une fonction, quels gènes ?). Enfin, la dernière partie de l'émission porte sur ce que l'on peut imaginer des applications thérapeutiques chez l'homme.

Voir les programmes de la collection :

MECANISMES FONDAMENTAUX DE LA BIOLOGIE

•Contrôle du développement du pancréas endocrine
•L'apoptose ou la mort cellulaire programmée
•L'apoptose, son utilité et ses désordres
•L'Interférence par l'ARN et son utilisation chez les mammifères
•Le cycle cellulaire et la régénération du foie
•Le miniglucagon : Nouveau régulateur local de l'îlot de Langerhans
•phosphorylation et mémoire.

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Les récepteurs à dépendance : Interface entre apoptose et développement du système nerveux

La recherche des mécanismes de réception de signaux extracellulaires par une cellule a jusqu'ici toujours été considérée selon le schéma classique suivant: un ligand fixe un récepteur, ce récepteur devient alors actif et transduit un signal intracellulaire. Un tel schéma n'a pourtant pas permis d'expliquer dans tous les cas, pourquoi et comment de nombreux récepteurs sont impliqués à la fois dans des phénomènes tumoraux mais aussi au cours du développement. Très récemment, nous avons proposé que certains récepteurs, en absence de ligand, ne sont pas forcément inactifs mais au contraire pourrait alors médier une signalisation menant la cellule à sa mort par apoptose. De tels récepteurs, nommés récepteurs à dépendance ou « dependence receptor », et que sont le récepteur de faible affinité aux neurotrophines P75ntr, le récepteur aux androgènes, RET (REarranged during Transfection), le récepteur DCC pour ‘deleted in colorectal cancer', les récepteurs UNC5H et b-integrin, montrent tous une implication dans le développement du système nerveux et dans le même temps dans la régulation de la tumorigenèse. Depuis notre installation en Septembre 1998 au sein du CNRS UMR5534, notre groupe s'attache à étendre les connaissances relatives à ces récepteurs à dépendance. Notre activité se décompose en trois axes: (i) la recherche des mécanismes moléculaires permettant cette double signalisation dépendante du ligand, (ii) la recherche de nouveau récepteur à dépendance et (iii) la recherche de la signification biologique de ces récepteurs, en visualisant in vivo le rôle de l'activité pro-apoptotique de ces récepteurs dans le contrôle de l'échappement tumoral et dans le développement du système nerveux. Au cours de ma présentation je ferais le point sur l'état d'avancement de ces trois axes

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