Respiration Mitochondriale

 

Objectifs au cours de
Révisions Biochimie PCEM2
Révisions Biochimie Métabolique
 

2004 - 2005
 

 
Pr. A. Raisonnier (alain.raisonnier@upmc.fr)

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1er portrait aux rayons X de bactéries vivantes

Cette avancée est une première étape vers l’exploration aux rayons X de la machinerie cellulaire et de certains processus biologiques.

LCLS. C’est sur le campus de l’université de Stanford, au Centre de l'accélérateur linéaire que s’est déroulée cette première prise de vue hors norme. Pour la réaliser, les scientifiques ont utilisé le LCLS (Linac Coherent Light Source), le laser à rayons X le plus puissant au monde. Il a déjà été utilisé pour photographier des atomes et des molécules ; une nouvelle étape est franchie avec l’imagerie de structures vivantes.

Des millions d’images par jour
Les premières photos de bactéries prises au LCLS sont publiées dans la revue Nature Communications. Les chercheurs ont travaillé avec des cyanobactéries (algues bleues). Ces organismes jouent un rôle clé dans les cycles de l’oxygène, du carbone et de l’azote sur Terre. Ils ont été projetés, vivants, à l’aide d’un dispositif ressemblant à un pistolet avec un mélange gazeux sous la lumière du laser à rayons X. Les chercheurs ont ainsi obtenu des motifs de diffraction qui ont été compilés pour reconstruire des clichés en deux dimensions. La même méthode conduira prochainement à l'obtention d'images 3D selon les auteurs de l’étude.


BIG DATA. Grâce à cette technique, il est possible de capturer environ 100 images par seconde, soit plusieurs millions de photos par jour. Cette vitesse permet d’analyser la structure interne et l’activité de particules biologiques à une échelle jamais atteinte. Elle servira à détailler les étapes chronologiques d’une vaste gamme d’activités cellulaires. "Cette technique fusionne biologie et Big Data. Vous pouvez étudier un cycle complet de processus cellulaires à chaque impulsion du laser" se réjouit Tomas Ekeberg, biophysicien à l’université d’Uppsala qui a participé aux recherches. D’autres techniques comme la tomographie par rayons X permettent d’obtenir des images 2 ou 3D de cellules vivantes et de molécules. Mais avec le LCLS, il est possible d’atteindre une meilleure résolution, de l’ordre d’une fraction de nanomètre. "On peut commencer à analyser les différences et les similitudes entre les groupes de structures cellulaires et montrer comment elles interagissent" conclut Janos Hajdu, principal auteur de l’étude.

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Pourquoi la mémoire de certaines personnes âgées est-elle si performante ?

On peut être âgé de plus de 80 ans et posséder une mémoire dont la vivacité est aussi bonne que celle d'individus de 20 à 30 ans de moins. Un mystère désormais en partie résolu.

"SUPERAGER'". Âgées de 80 ans et plus, certaines personnes présentent malgré leur grand âge une mémoire épisodique très performante, dont la vivacité est égale voire parfois supérieure à celle d'individus âgés de 20 à 30 ans de moins. Eux, ce sont les "SuperAgers'", comprenez les "super-personnes-âgées" en Français. Alors qu'arrivé à leurs âges, la plupart d'entre nous finiront par connaître un déclin cognitif, eux atteignent parfois 90 ans avec les capacités d'une personne de 60 ans. C'est en 2007 que des scientifiques du Centre de neurologie cognitive et de la maladie d'Alzheimer de la Northwestern University (Illinois, États-Unis) établissent cette catégorie de personnes âgées quelque peu "hors-normes". Ces mêmes chercheurs viennent ainsi de publier dans The Journal of Neuroscience la première étude cherchant à comprendre ce qui permet à ces SuperAgers' de conserver une mémoire épisodique aussi efficiente. Un enjeu de taille à l'heure où le vieillissement de la population rend les problèmes de démences séniles de plus en plus fréquents.

Les neurones VEN à l'origine de cette bonne mémoire ?
Dans la mémoire à long terme, on distingue celle dite sémantique d'une part, qui renvoie à des concepts acquis, résidus cognitifs d'expériences vécues, et la mémoire épisodique ou "autobiographique" d'autre part, qui se réfère à des épisodes ou événements vécus par le sujet. Or l’évaluation de cette mémoire épisodique est un aspect primordial dans le diagnostic des pathologies démentielles chez les personnes âgées. "Identifier les facteurs qui contribuent à conférer aux SuperAgers' des capacités de mémoire inhabituelles pourrait nous permettre d’offrir de nouvelles stratégies pour aider les personnes âgées à maintenir leur fonction cognitives et développer des traitements contre certains types de démence", explique Tamar Gefen, premier auteur de l'étude.

Pour leur étude les chercheurs ont recruté 70 personnes : 31 SuperAger's, 21 personnes âgées en bonne santé présentant des capacités "normales" pour leur âge et 18 sujet "jeunes" de 50 à 60 ans. Il s'est avéré que le cerveau des SuperAgers' présentait trois caractéristiques : un cortex antérieur cingulaire (en rouge dans l'illustration ci-contre) plus épais, un nombre significativement moindre d'enchevêtrements neurofibrillaires (premiers marqueurs de la maladie d'Alzheimer) et, surtout, un stock très important d'un type de neurones particuliers, habituellement liés à une intelligence sociale plus élevée : les neurones VEN, ainsi nommés en hommage au neurologue autrichien Constantin von Economo.
Des analyses des cerveaux réalisées postmortem ont montré que le nombre de neurones VEN était environ trois à cinq fois supérieur dans le cortex cingulaire antérieur des SuperAgers' par rapport à des cerveaux de personnes plus jeunes. "Nous pensons que ces neurones von Economo jouent un rôle essentiel dans la transmission rapide d'informations pertinentes relatives aux interactions sociales", précise Changiz Geula, également auteur de l'étude. Ce qui expliquerait qu'ils soient impliqués dans de meilleures capacités de mémoire."

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Sciences > Santé > Cerveau : pourquoi certains surdoués réussissent à l'école, et d'autres non ?
Cerveau : pourquoi certains surdoués réussissent à l'école, et d'autres non ?
Hugo JalinièrePar Hugo Jalinière

Publié le 14-04-2015 à 15h29

Chez les enfants dits à "haut potentiel", dont le QI dépasse les 125 points, certains passent le bac à 12 ans quand d'autres sont en échec scolaire. Pourquoi ?
Certains enfants dits à "haut potentiel" ne rencontrent aucune difficulté à l'école. D'autres au contraire se retrouvent rapidement exclus du système scolaire. ©JACQUES MUNCH / AFPCertains enfants dits à "haut potentiel" ne rencontrent aucune difficulté à l'école. D'autres au contraire se retrouvent rapidement exclus du système scolaire. ©JACQUES MUNCH / AFP


"SURDOUÉS". Parmi les "surdoués", ces enfants dits à "haut potentiel" dont le quotient intellectuel dépasse les 125/130, il y a ceux qui se retrouvent à passer le bac à 12 ans et les autres. Ceux, nombreux, qui ne s'épanouissent pas à l'école dont les normes éducatives sont parfois inadaptées. Mais pourquoi observe-t-on de telles différences chez ces "surdoués" ?


Pour tenter de mieux comprendre le fonctionnement de ces enfants et ce qui, au-delà de leur QI, caractérise précisément leurs différences, la directrice du Centre Psyrene, Fanny Nusbaum, le Pr Olivier Revol, chef du service de psychiatrie infantile au CHU de Lyon et le Dr Dominic Sappey-Marinier, biophysicien et chef du département IRM au Centre de l'imagerie du vivant (Cermep) à Lyon ont lancé il y a un an des travaux d'observation de cerveaux d'enfants à haut potentiel. Les résultats préliminaires de cette étude ont permis de valider l'hypothèse selon laquelle il existe bien deux profils distincts : "les laminaires" et "les complexes". Une dichotomie qui permettrait d'expliquer (en partie) les difficultés rencontrées par certains.

Cerveau scruté par IRM

Pour leur étude, les chercheurs ont recruté 80 enfants âgés de 8 à 12 ans - âge auquel le cerveau évolue rapidement - pour leur faire passer des tests comportementaux et de QI. À partir de ces résultats, les enfants ont été répartis en quatre groupes : ceux dotés d'un QI "normal" (aux environs de 100) constituaient le groupe contrôle, un deuxième englobait les enfants au QI élevé homogène, un troisième groupe avec les QI élevés hétérogènes et les enfants souffrant de troubles de déficit d’attention (TDA).

Le test de QI distingue en effet des profils homogènes et hétérogènes. Les tests prévus selon l'échelle de Wisc pour les enfants de 6 à 16 ans et 9 mois livrent en effet quatre types d'indices (voir encadré en fin d'article). Si l'enfant présente des scores élevés sur chacun des indices, son QI est qualifié d'homogène. En revanche, si des écarts supérieurs à 15 points sont constatés, il s'agit de résultats hétérogènes. Un QI homogène correspond à un profil "laminaire" tandis qu'un QI hétérogène correspond à un profil "complexe".

Les intuitifs et les déductifs

Après avoir été répartis en quatre groupes, les enfants ont été invités à repasser de nouveaux tests. Sauf que cette fois, leur cerveau était scruté à l'aide de l'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf), une technique non-invasive qui permet d'enregistrer des images quand le cerveau est en activité ou qu'il réalise des tâches précises. "Des observations qui ont permis de valider l'intuition clinique dont on se sert pour déterminer deux types de profils : les laminaires qui ne rencontrent que peu de difficultés et les complexes qui sont plus souvent en échec scolaire. En réalité, les différences qu'on visualisait sur le papier ont coïncidé avec les observations à l'IRMf", nous précise le Pr Olivier Revol. Les chercheurs ont ainsi pu constater des différences dans l'activation des régions cérébrales entre les profils laminaires et complexes. Ainsi, du côté des "complexes" par exemple, les zones cérébrales liées à la gestion des conflits s'est révélée moins active. "Les réponses aux tests se sont révélées plus intuitives chez les complexes, et plus déductives chez les laminaires, lesquels s'inscrivaient plus dans une démarche analytique", explique le Pr Revol.

Les enfants à haut potentiel complexes "possèdent certaines capacités [intellectuelles] très élevées et d'autres normales, ce qui crée des troubles psychiques internes. Ces enfants souffrent souvent d'un décalage entre la sphère intellectuelle très mature et la sphère émotionnelle plus fragile", résume Fanny Nusbaum, docteure en psychologie et directrice du Centre Psyrene, à nos confrères du Parisien.

Le Pr Revol nous précise que la dernière partie de ces travaux qui sont encore en cours devrait permettre de montrer qu'il existe une meilleure connectivité entre les deux hémisphères du cerveau chez les laminaires. Une connectivité qui renforcerait encore la description clinique de ces deux profils. "Nos résultats devraient permettre une meilleure appréhension du fonctionnement cognitif de l’enfant et pourront être exploités par le monde de l’enseignement. Cela devrait surtout permettre de privilégier l'intervention pédagogique pour travailler sur la méthodologie chez les profils "complexes" afin de leur apprendre à intégrer un peu plus le raisonnement déductif" espère le Pr Revol.

Test de QI : les 4 indices de l'échelle de WISC
- l'indice de compréhension verbale : (l'enfant doit expliquer verbalement les différences entre deux images, par exemple un chat et une souris) ;
- l'indice de raisonnement perceptif, qui ne fait pas intervenir le langage : l'enfant doit par exemple désigner l'image qui lui semble la plus appropriée à une suite d'images qu'on lui a présenté ;
- l'indice de mémoire de travail : c'est la mémoire à court terme (< 20 secondes) ;
- l'indice de vitesse de traitement, qui s'obtient en demandant à l'enfant d’analyser rapidement et de distinguer des stimuli relativement simples, sans signification particulière. Une indication qui ne peut cependant pas constituer une mesure générale de la vitesse de traitement mental.

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