Paris, 7 juillet 2014

Une approche révolutionnaire pour l'étude du microbiote intestinal
Une collaboration internationale au sein du consortium MetaHIT pilotée par l'Inra et impliquant des équipes du CEA, du CNRS et de l'Université d'Evry, a mis au point une nouvelle méthode pour l'analyse du génome global, ou métagénome du microbiote intestinal1. Cette méthode permet de réduire considérablement la quantité d'éléments à analyser tout en délivrant des données de haute qualité, avec des résultats encore plus précis et plus rapides à obtenir. Les chercheurs ont ainsi pu reconstituer le génome complet de 238 bactéries intestinales dont 75% étaient jusqu'alors inconnues. Ces travaux sont publiés le 6 juillet 2014 dans Nature Biotechnology.

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Paris, 14 août 2014

De la cellule rectale au neurone : les clés de la transdifférenciation

Comment une cellule spécialisée peut-elle changer d'identité ? Une équipe de l'Institut de génétique et de biologie moléculaire et cellulaire (CNRS/Inserm/Université de Strasbourg) s'est intéressée à un exemple naturel et 100% efficace de ce phénomène, appelé transdifférenciation. Ce processus, par lequel certaines cellules perdent leurs caractéristiques et acquièrent une nouvelle identité, pourrait être plus généralement impliqué dans la régénération de tissus ou d'organes chez les vertébrés, et constitue une piste prometteuse pour la médecine régénérative. Cette étude identifie le rôle d'acteurs épigénétiques dans cette conversion, souligne le caractère dynamique du processus et met en évidence les mécanismes clé pour l'efficacité de la transdifférenciation. Ces travaux, réalisés en collaboration avec l'Institut Curie1, sont publiés le 15 août 2014 dans la revue Science.
Notre organisme est constitué de cellules ayant acquis des caractéristiques au cours du développement et remplissant une fonction précise au sein de chaque organe : on parle de cellules différenciées. En règle générale les cellules maintiennent leur spécificité jusqu'à leur mort mais il a été prouvé que certaines cellules peuvent changer d'état et acquérir de nouvelles fonctions, un phénomène rare mais retrouvé dans de nombreuses espèces dit de « transdifférenciation ».

L'équipe a étudié ce processus chez C. elegans, un petit ver transparent, où une cellule rectale se transforme naturellement en moto-neurone. Ce passage d'un type cellulaire à un autre se fait sans division cellulaire et par une succession d'étapes bien définies qui aboutissent toujours au même résultat. Les chercheurs se sont intéressés aux facteurs qui rendent le processus de conversion aussi stable.

L'équipe avait déjà élucidé le rôle de plusieurs facteurs de transcription2 dans cette transdifférenciation. Mais ces nouveaux résultats ont mis en évidence le rôle d'acteurs dits « épigénétiques », c'est-à-dire capables de moduler l'expression des gènes. Deux complexes protéiques interviennent ainsi dans le mécanisme. Ces enzymes agissent sur une histone3 et lorsqu'une mutation altère leur action, la transdifférenciation est interrompue et la cellule rectale ne se transforme plus en neurone.

Les chercheurs ont observé que les deux complexes agissent à des étapes différentes et que leur rôle peut évoluer en fonction des facteurs de transcription auxquels ils sont associés. Ces résultats soulignent l'importance du bon enchaînement des actions de chacune de ces molécules : l'aspect dynamique du mécanisme de transdifférenciation est essentiel à sa stabilité.

La part respective des facteurs génétiques et épigénétiques dans les processus biologiques est un sujet  largement débattu. Ces travaux mettent en lumière les rôles respectifs de chacun des acteurs de la transdifférenciation : l'initiation et le déroulement sont assurés par les facteurs de transcription alors que les facteurs épigénétiques servent à garantir un résultat invariable. L'étude va même plus loin, montrant que dans des conditions « normales », les facteurs épigénétiques sont accessoires (même en leur absence la conversion se déroule relativement efficacement) mais qu'ils sont indispensables en cas de stress environnemental. Ils ont donc un rôle primordial pour maximiser l'efficacité du mécanisme et assurer sa stabilité face aux variations extérieures.

La transdifférenciation est un phénomène encore mal connu. Il pourrait être impliqué dans la régénération d'organes observée chez certains organismes, comme le triton capable de reconstruire le cristallin de son œil après une blessure. Ces résultats apportent de nouvelles clés pour comprendre comment contrôler ce processus et pourraient déboucher sur des thérapies prometteuses, notamment dans le domaine de la médecine régénérative.

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Paris, 7 août 2014

Des lipides au service du cerveau

Consommer des huiles riches en acides gras polyinsaturés, notamment en « oméga 3 », est bénéfique pour notre santé. Mais les mécanismes expliquant ces effets sont mal connus. Des chercheurs de l'Institut de pharmacologie moléculaire et cellulaire (CNRS/Université Nice Sophia Antipolis), de l'unité Compartimentation et dynamique cellulaires (CNRS/Institut Curie/UPMC), de l'Inserm et de l'université de Poitiers1 se sont intéressés à l'effet de lipides portant des chaînes polyinsaturées lorsqu'ils sont intégrés dans les membranes de cellules. Leur étude montre que la présence de ces lipides les rend plus malléables et ainsi beaucoup plus sensibles à l'action de protéines qui les déforment et les découpent. Ces résultats, publiés le 8 août 2014 dans la revue Science, offrent une piste pour expliquer l'extraordinaire efficacité de l'endocytose2 dans les cellules neuronales.
La consommation d'acides gras polyinsaturés (comme les acides gras « oméga 3 ») est bénéfique pour la santé. Ces effets vont de la différentiation neuronale à la protection contre l'ischémie cérébrale3. Les mécanismes moléculaires responsables de leurs effets sont cependant assez mal compris. Les chercheurs se sont donc penchés sur le rôle de ces acides gras dans le fonctionnement de la membrane des cellules.
Pour assurer le bon fonctionnement d'une cellule, sa membrane doit pouvoir se déformer et se découper pour former des petites vésicules. Ce phénomène est appelé « endocytose ». De manière générale ces vésicules permettent aux cellules d'encapsuler des molécules et de les transporter. Au niveau des neurones, ces vésicules dites synaptiques vont jouer le rôle de courroie de transmission à la synapse pour le message nerveux. Elles sont formées à l'intérieur de la cellule, puis se déplacent vers son extrémité et fusionnent avec sa membrane, afin de transmettre les neurotransmetteurs  qu'elles contiennent. Elles sont ensuite reformées en moins d'un dixième de seconde : c'est le recyclage synaptique.
Dans ces travaux à paraître dans Science, les chercheurs montrent que des membranes cellulaires ou artificielles riches en lipides polyinsaturés sont beaucoup plus sensibles à l'action de deux protéines, la dynamine et l'endophiline qui déforment et découpent les membranes. D'autres mesures de l'étude et des simulations suggèrent que ces lipides rendent aussi les membranes plus malléables. En facilitant les étapes de déformation et de scission nécessaires à l'endocytose, la présence des lipides polyinsaturés pourrait expliquer la rapidité du recyclage des vésicules synaptiques. L'abondance de ces lipides dans le cerveau pourrait ainsi représenter un avantage majeur pour les fonctions cognitives.
Ces travaux lèvent partiellement le voile sur le mode d'action des « omégas 3 ». Quand on sait que notre organisme ne sait pas les synthétiser et que seule une nourriture adaptée (riche en poisson gras etc.) nous en fournit, il semble important de poursuivre ces travaux pour comprendre le lien entre les fonctions que ces lipides assurent au niveau de la membrane neuronale et leurs effets bénéfiques pour la santé.

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Plantes et musique
Les plantes écoutent-elles de la musique ? Comment une plante peut-elle possiblement réagir à la musique? Les plantes respirent par de nombreuses bouches, que l’on appelle stomates, et on a découvert que les stomates des plantes réagissent à la musique!
D. Kroeze MSc. CANNA Research

l’université de Californie à San Diego ont découvert le mécanisme qui contrôle les stomates d’une plante. Les deux cellules qui forment le stomate sont des cellules spécialisées (cellules de garde), accordées selon la fréquence de résonance du calcium. Lorsqu’on les expose à cette fréquence, les stomates se ferment. Toutefois, si la fréquence n’est pas exactement la bonne, les cellules s’ouvriront de nouveau dans l’heure qui suit. Ceci se produit même si la concentration de calcium est suffisante pour faire fermer le stomate en temps normal. Des expériences ont démontré que les tonalités aiguës sont plus ou moins directement responsables d’une augmentation de l’échange gazeux qui dure plus d’une heure.

La musique accroît la croissance
Lorsque certaines musiques, des tonalités aiguës, ou des chants d’oiseaux font vibrer la plante, à une fréquence qui n’est pas exactement celle de la résonance du calcium, les stomates s’ouvrent après un certain temps, même si la plante les aurait normalement gardés fermés. Des tests ont démontré qu’un engrais appliqué aux feuilles de la plante aura plus d’effet sur son développement et sa croissance si ses stomates sont grands ouverts. Cela est logique : les plantes absorbent l’engrais donné aux feuilles par leurs stomates. Différentes combinaisons de fréquence et d’engrais sont offertes pour plusieurs types de récoltes.
Cette méthode n’est cependant pas à toute épreuve. Si on force les stomates à rester ouverts, la plante se verra incapable de contrôler la quantité d’eau qu’elle perd par la transpiration ; elle risque donc la déshydratation. C’est donc dire qu’exposer vos plantes à de la musique pour plus de trois heures par jour pourrait les mettre en danger..


Ne causez pas de surdose de musique
Si le volume ou la fréquence sont trop élevés, vos plantes favorites courront des risques. Certains effets de l’ouverture et de la fermeture des stomates ne peuvent encore être expliqués. L’impact négatif d’une fréquence trop haute pourrait être expliqué en utilisant une technique appelée « résonance de la coquille ».
Résonance de la coquille


Outre la résonance, qui fait ouvrir les stomates sous l’influence de la musique ou de tonalités précises, une autre technique pourrait expliquer les effets de la musique sur les plantes.
On appelle cette technique résonance de la coquille. Elle stimule ou inhibe la synthèse des protéines chez les plantes. Plusieurs tonalités ont ici un rôle à jouer. Les protéines, qui sont faites d’acides aminés, sont synthétisées selon la vibration. Chaque acide aminé devrait avoir sa propre fréquence. Chaque protéine devrait donc avoir sa propre gamme de fréquences. En théorie, la séquence correcte de tonalités devrait stimuler la création de protéines par résonance.
On étudie également l’impact de la résonance sur le corps humain. La neurostimulation électrique transcutanée est une technique qui utilise une fréquence précise pour stimuler la production de certaines substances dans le corps.
Par exemple, on croit qu’une fréquence de 10 Hz stimule la production du neurotransmetteur sérotonine (la même fréquence que les ondes alpha). Vous savez quoi ? La sérotonine est un acide aminé.


Si différentes tonalités peuvent avoir une telle influence sur les plantes, c’est parce que les hormones, comme l’auxine, l’une des substances responsables de la croissance des cellules et de la formation des fruits, sont formées de seulement deux acides aminés. Lorsque l’on permet aux plantes de vibrer suffisamment longtemps aux fréquences de ces deux acides aminés, la production d’hormones végétales désirables devrait augmenter, ce qui donnerait de plus grosses pousses.
La musique pourrait également avoir une influence sur la germination des semences. Un article publié dans le Journal of Alternative and Complementary Medicine décrit une expérience dans laquelle la musique a produit un taux de germination plus élevé (P < 0.002) et une germination plus rapide (P < 0.000002).
Il semble toutefois que les sons n’ont pas un impact significatif sur la germination. Il semble que de multiples fréquences sont en jeu et, comme la germination a trait aux hormones, il est plausible que la résonance de la coquille joue ici un rôle.

Les plantes préfèrent la musique classique...
Les plantes réagissent de façon positive à la musique classique, mais non, par exemple, au heavy metal. On peut supposer que des tonalités plus pures sont utilisées en musique classique, alors que le heavy metal utilise des effets de guitare comme la distorsion, que l’on ne peut considérer purs.

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