Fabriquer des surdoués grâce à la génomique ?

 

Et si la génomique permettait de localiser les gènes du très haut potentiel intellectuel ? C'est le projet démiurgique de chercheurs chinois... pour améliorer la population.

Michèle Carlier

 

La sélection des embryons portant les gènes d'une intelligence supérieure serait la base de la sélection des plus performants.

 

Dans son ouvrage intitulé Hereditary Genius, Its law and conséquences (Le génie héréditaire, ses lois et ses conséquences), publié à Londres en 1869, l'anthropologue et statisticien Francis Galton n'émet guère de doute sur le fait que le génie soit héréditaire. On peut donc assez facilement produire une « race d'hommes très doués ». Il suffirait, écrit-il, d'organiser des mariages appropriés pendant plusieurs générations successives. Autrement dit, on pourrait sélectionner le génie, tout comme on a sélectionné des « races » de chevaux ou de chiens qui courent vite. Peut-on imaginer qu'en 2014 ce type de projet de société soit encore désiré ?

À l'époque, l'ouvrage a été plutôt bien reçu, y compris par des scientifiques. Ainsi, Galton reçut une lettre de félicitations de son petit-cousin Sir Charles Darwin (1809-1882), le « père » de la Théorie de l'évolution, même s'il ne partageait pas tous ses points de vue. Quant au naturaliste et biologiste Alfred Russel Wallace (1823-1823), considéré comme le codécouvreur de la Théorie de l'évolution, il publia un commentaire élogieux dans la revue scientifique Nature du 17 mars 1870. Dans sa conclusion, il admettait que le livre de Galton serait considéré comme une importante contribution à la science de la nature humaine. Mais Galton est aussi le créateur de l'eugénisme, c'est-à-dire de la « science » de l'amélioration de l'espèce humaine.

Quelques dizaines d'années plus tard, Lewis Madison Terman (1877-1956), psychologue américain connu pour son adaptation aux États-Unis du test d'intelligence conçu par les Français Alfred Binet et Théodore Simon, publie une étude sur des enfants surdoués : Genetic Studies of Genius. Mental and physical traits of a thousand gifted children (Études génétiques du génie. Trait mentaux et physiques de centaines d'enfants doués). Nous sommes en 1925. Le travail est énorme, surtout si l'on considère les moyens dont on dispose à l'époque. Environ 70 000 élèves ont été recrutés dans 95 écoles, pour repérer ceux ayant un niveau intellectuel très supérieur (QI au moins égal à 140, soit moins de deux pour cent de la population). L'échantillon est large : 643 enfants dans la version de 1925. Il grossira encore par la suite (1 528 dans la version de 1959). Les jeunes sont suivis par l'équipe américaine, et le livre connaîtra deux éditions ultérieures, en 1947 et en 1959, soit trois ans après la mort de Terman.

Si l'on peut féliciter Terman et ses collègues d'avoir mené à bien cette étude de grande ampleur étalée dans le temps, ses positions clairement eugénistes n'incitent guère à l'indulgence. En effet, dans les données qu'il recueille, rien ne permet de conclure au rôle de l'hérédité. Les seules informations à la disposition des chercheurs sont les réponses à une question sur une éventuelle « mauvaise hérédité » chez un parent, du côté maternel ou paternel, ou bien des deux côtés. Quand on sait qu'à l'époque on pensait que la tuberculose était une maladie héréditaire, on mesure la pauvreté des informations recueillies.

On peut donc s'étonner du titre de l'ouvrage, alors que le corps du texte reste plutôt prudent. Ainsi, le résumé des conclusions du dernier volume paru en 1959 déclare : « Bien qu'il y ait beaucoup d'exceptions à la règle, l'enfant doué typique est le produit d'une origine supérieure non seulement pour le fond culturel et éducationnel, mais aussi apparemment  pour l'hérédité ». Il faut attendre les années 1990 pour assister à un tournant radical dans la recherche des liens entre gènes et traits psychologiques. Grâce au programme « génome humain » qui va permettre d'établir la carte de gènes sur les chromosomes, les rêves les plus fous vont enfin pouvoir se réaliser – du moins c'est ce que pensent certains. Et parmi ces rêves, il en est un qui fascine : découvrir les gènes de l'intelligence – encore mieux, du génie. Trente ans plus tard, il faut bien reconnaître que cet espoir a été déçu. Si des centaines de gènes ont été mises en évidence pour la déficience intellectuelle, on n'a guère avancé du côté des « gènes du génie ».

Il est assez facile d'expliquer les raisons de l'échec. Notre génome comporte environ 22 000 gènes et un très grand nombre d'entre eux s'exprime dans le cerveau. Si un gène (ou quelques gènes) se présente sous une forme anormale (la protéine ne s'exprime pas comme il faut ou est absente) et si aucun mécanisme de compensation n'intervient, la mécanique biologique s'enraye. Notamment, certaines zones du cerveau ne se développent pas correctement, avec des conséquences parfois très graves ; de fait, des gènes ont pu être identifiés dans le cas de la déficience intellectuelle.

Mais les enfants à haut potentiel n'ont rien à voir avec les cas pathologiques qui pourraient s'expliquer par de tels dysfonctionnements. Comment repérer alors ce qui, dans leur patrimoine génétique, participerait à la construction d'un cerveau surdoué ?

Lorsqu'un caractère ou un trait (par exemple, la très haute intelligence) est très rare, la technique consiste à recruter un vaste échantillon de personnes présentant ce caractère et à en analyser le génome.

Les gènes du génie

C'est le projet Einstein initié aux États-Unis par le multimillionnaire Jonathan Rothberg et le physicien Max Tegmark de l'Institut de technologie du Massachusetts, MIT. Le but est de séquencer le génome de 400 des mathématiciens et physiciens théoriciens les plus brillants des États-Unis, pour détecter des traces de leur génie dans la double hélice de leur ADN. À noter que dans un entretien publié en 2013 dans la revue scientifique Nature, J. Rothberg affirme que, selon lui, les résultats de l'étude ne pourront pas être utilisés dans la sélection des bébés dans la mesure où les éventuels gènes découverts seront trop rares.

Ce point de vue n'est pas partagé par tous, notamment pas par les chercheurs de l'Institut de génomique de Pékin, devenu BGI-Shenzhen depuis que l'Institut s'est installé à Shenzhen. Cet organisme fondé en 1997 est actuellement le plus grand institut de génétique au monde. Ses ambitions sont multiples, ses budgets énormes et sa stratégie de communication très agressive (en témoignent par exemple les multiples courriers non désirés de type spam envoyés à la communauté scientifique). En quelques années, cet institut a connu un développement spectaculaire en Chine, se dotant d'un réservoir de plus de 4 000 chercheurs et acquérant la possibilité de séquencer plus de 50 000 génomes par an… Il a lancé des filiales aux États-Unis (Cambridge, Massachusetts) et en Europe (le siège est à Copenhague). Il possède le plus grand nombre de machines à séquencer l'ADN du monde et vient de racheter la firme californienne Complete Genomic. BGI a connu des succès depuis sa création et a publié dans des revues prestigieuses, telles que Nature ou Science. En ce qui concerne l'espèce humaine, parmi les projets de l'Institut de génomique de Pékin, on note le séquençage du génome d'un million d'êtres humains afin d'établir des références pour les études génétiques futures.

Une étude lancée en 2012 a particulièrement retenu l'attention du public. Elle porte sur les gènes du génie (on préfère aujourd'hui parler de hauts potentiels que de génies). Le sujet en soi n'a rien d'étonnant – d'autres équipes sont impliquées dans ce type de recherche –, mais ce sont plutôt les attentes des chercheurs qui inquiètent. L'étude du BGI porte sur des jeunes qui font preuve de capacités exceptionnelles en mathématiques. Ils sont recrutés en Chine et aux États-Unis. L'objectif est d'en repérer dans un premier temps 10 000 dans chaque pays. Ensuite on va chercher si certains gènes ou plutôt certaines formes – ou allèles – de ces gènes sont associés, de façon significative, aux scores très élevés en mathématiques.

Compte tenu de ce que l'on sait déjà sur le sujet, et tout particulièrement des échecs répétés en la matière, on s'étonne de l'optimisme dont fait preuve l'équipe de l'Institut de Shenzen. En effet, à ce jour il n'existe aucune donnée fiable concernant les liens entre haut potentiel et gènes. On peut certes arguer que cela est principalement dû au fait que les effectifs étudiés jusqu'à présent étaient trop peu nombreux, surtout quand il s'agissait de scores d'intelligence très élevés. Mais on sait aussi que s'il existe des gènes liés aux très hauts scores – et après tout pourquoi pas – chacun d'eux n'expliquerait qu'une très faible part des scores, et ils seront donc très difficiles à détecter. Les choses se compliquent encore si l'on se rappelle que la connaissance d'un gène ne suffit pas à expliquer un caractère ou un comportement, d'autres mécanismes modifiant notamment son expression en fonction de l'environnement, comme l'ont récemment montré les nombreux résultats indiquant le rôle de l'épigénétique, c'est-à-dire précisément de l'environnement.

L'eugénisme chinois dans les faits

Mais ce qui est inquiétant et même terrifiant, c'est la position d'un des membres du Laboratoire de génomique cognitive de l'Institut de génomique de Pékin : Steve Hsu. Ce physicien de l'Université de l'Oregon (États-Unis) rêve que « grâce au séquençage, on contrôlera beaucoup mieux les types de personnes qui naîtront à l'avenir ». Ces propos sont tenus dans le film de la réalisatrice Bregtje van der Haak Contrôler le génome : une ambition sans limite, sorti en 2013. Malgré nos recherches, nous n'en avons pas trouvé de traces écrites. Nous espérons donc qu'il s'agit d'une phrase prononcée sans réfléchir. Imaginons que cela ne soit pas le cas. Quelle femme accepterait qu'on lui prélève de nombreux ovules (donc en plusieurs fois) pour avoir la possibilité de choisir «  le meilleur  embryon » ? En outre, si l'on trouvait (enfin !) des « gènes du génie », on aboutirait à des résultats statistiques qui auraient peu de valeur au niveau individuel.

Mais on peut craindre que Steve Hsu ne soit pas le seul à imaginer une politique de sélection des humains. Si l'on s'en tient à l'analyse du psychologue américain Geoffrey Miller intitulée L'eugénisme chinois, publiée récemment sur le site Edge.org, S. Hsu n'est que l'expression occasionnelle d'une pensée plus largement diffusée. Geoffrey Miller, spécialiste des liens entre psychologie et évolution, rappelle que la pensée eugénique fait partie du bagage culturel de la Chine. C'est bien de cela qu'il s'agit puisqu'en 1995, il existait une « loi eugénique » qui aurait été renommée, sous la pression de puissances occidentales, « loi sur la santé maternelle et infantile ». Il est hautement probable que le contenu en soit resté le même. Toujours selon G. Miller, le fait que la Chine possède l'outil le plus performant en génétique devrait permettre de mettre sur pied à brève échéance un programme eugénique qui augmenterait rapidement le niveau intellectuel de la nation chinoise. Il « suffirait » pour cela de recourir à la fécondation in vitro et à la sélection des embryons présentant les meilleures garanties génétiques d'intelligence, et ce chez toutes les femmes en âge de se reproduire. Pour choisir le « meilleur » embryon, il faudrait disposer du plus grand nombre d'ovules possible, sachant qu'une femme féconde en produirait en moyenne 480 entre 13 et 50 ans !

Ni éthique ni scientifique

Et pour quel résultat, quand on connaît la complexité des mécanismes qui vont de la présence d'un gène (d'un allèle) à son expression phénotypique ? Dans ces rêves fous, on se croirait revenu au « bon vieux temps », où la croyance en l'hérédité de l'intelligence était le moteur de politiques de restriction de l'immigration et/ou de stérilisations forcées dans de nombreux pays occidentaux, comme l'a notamment analysé le généticien Pierre Roubertoux dans un chapitre intitulé Au nom de la science de son ouvrage publié en 2004.

SOMMAIRE

Quand les foetus entendent des voix

- Des capacités discriminatives des sons innées ou acquises ? 

- Influence de l’environnement sonore sur le foetus

Les effets insoupçonnés de la voix de la mère sur le cerveau des enfants

L'épigénétique, l'hérédité au-delà de l'ADN

Les défis éthiques de l’analyse ultrarapide des génomes

Un an de la vie d'un bébé grand prématuré en 6 minutes

Le stress prénatal affecte l'espérance de vie

Prématurés : le retard cognitif rattrapé avant l'adolescence

Bébés prématurés : la voix de leur mère booste leur cerveau

Nul en calcul ? Et si ce n'était pas votre faute...

Mitochondrie, quand l’usine cellulaire débraye

La révolution des cellules souches 

Une souris pour traiter le bégaiement

FOXP2, "gène de la parole", livre peu à peu ses secrets

Le vieillissement des muscles serait dû à un gène

La paresse nous viendrait de nos gènes

Des scientifiques de l’Université McMaster transforment du sang en neurones

Dossier CRISPR-cas9

Cour We Can Now Edit Our DNA. But Let's Do it Wisely (traduction simultanée) 

- Aime bien  Genome Editing with CRISPR-Cas9

La révolution en marche des «ciseaux génétiques»

- Des Chinois modifient le génome d'embryons humains

- Les génomes désormais modifiables à volonté 

- Des souris guéries de la maladie de Duchenne

- Gene-editing method halts production of brain-destroying proteins (Huntintons disease)

- Faut-il autoriser les recherches sur l'embryon ? 

- «Il faudra une réflexion sociétale sur le sujet»

- Des manipulations génétiques sur des embryons humains autorisées en Grande-Bretagne

- «Ces manipulations sur l'embryon n'auraient probablement pas été autorisées en France»

- Un scientifique tente de faire renaître un mammouth d'ici sept à dix ans

- Des robots biologiques tueurs de bactéries

- Cellectis, champion de l'ingénierie du génome

Le vieillissement des muscles serait dû à un gène

Un commutateur neural de la peur

Chimère : un père transmet les gènes de son jumeau à son fils

Sommes-nous tous des chimères ?

Je suis mon connectome

La tête d’un ver décapité repousse… avec sa mémoire / An automated training paradigm reveals long-term memory in planaria and its persistence through head regeneration

La musique module les gènes du cerveau

Nous sommes ce que nous mangeons

Des souris recouvrent la mémoire en un éclair

Les mères gardent une trace de l'ADN de leur fils dans le cerveau à vie

Les femmes, gardiennes de l'intelligence

Le cerveau en développement

Les cellules souches pourraient réparer une moelle épinière endommagée

Rôle de la vitamine D dans la physiopathologie des maladies neurodégénératives 

L'ADN : la mémoire du savoir de l'humanité ? /Robust Chemical Preservation of Digital Information on DNA in Silica with Error-Correcting Codes

Inné ou acquis dans la construction du cerveau : les deux mon capitaine

Rain Man

Les souris pas si bons cobayes que cela

Mind-controlled transgene expression by a wireless-powered optogenetic designer cell implant/Contrôler les gènes par la pensée, c’est possible !

Autograft-derived spinal cord mass following olfactory  mucosal cell transplantation in a spinal cord injury patient/ Cellules souches : après l'échec de la greffe, un nez pousse dans le dos

Les gènes d'oiseaux racontent l'histoire de la parole

La guerre des cerveaux

L'ADN : les devenirs d'un logiciel Open Source

De la cellule rectale au neurone : les clés de la transdifférenciation / Sequential histone-modifying activities determine the robustness of transdifferentiation

Les mauvais souvenirs ne sont pas indélébiles / Bidirectional switch of the valence associated with a hippocampal contextual memory engram

De faux souvenirs implantés chez des souris /Creating a False Memory in the Hippocampus

Ataxie de Friedreich : une thérapie génique efficace chez l'animal

Hope for aging brains, skeletal muscle/Les secrets de l'éternelle jeunesse se cachent dans le sang

Les "Bégaiements" d'ADN

Brigitte Kieffer reçoit le Prix L'Oréal-UNESCO pour les femmes et la science / Opioid Receptors in addiction and mood disorders

Le plus vieil ADN humain connu livre ses secrets/Hominin DNA baffles experts

50 ans de l'Inserm - Marc Peschanski : des greffes de cellules foetales dans le cerveau

First synthetic yeast chromosome revealed / Une nouvelle étape cruciale vers la vie artificielle

Les virtuoses de la mémoire/Rain Man

Single nucleotide polymorphism in the neuroplastin locus associates with cortical thickness and intellectual ability in adolescents/Des chercheurs identifient pour la première fois un gène lié à l’intelligence

Discrimination, Racial Bias, and Telomere Length in African-merican Men/ le racisme provoque-t-il un vieillissement précoce ?

Black Death Left a Mark on Human Genome/La peste noire a laissé son empreinte sur le génome humain

Entretien avec Alain Prochiantz : Qu'est-ce que la morphogénèse ?

Myopathie : une thérapie génique efficace chez le chien/Gene Therapy Prolongs Survival and Restores Function in Murine and Canine Models of Myotubular Myopathy

La forme du cerveau joue sur la capacité d'apprentissage des enfants /The Shape of the ACC Contributes to Cognitive Control Efficiency in Preschoolers

L'ADN : les devenirs d'un logiciel Open Source

L'activité physique pendant la grossesse aide le développement cognitif de l'enfant

Meta-analysis of 74,046 individuals identifies 11 new susceptibility loci for Alzheimer's disease

Bégaiement : la recherche fait tomber les clichés

La tête d’un ver décapité repousse… avec sa mémoire / An automated training paradigm      reveals long-term memory in planaria and its persistence through head regeneration

Un cerveau embryonnaire fabriqué en laboratoire

Des cellules souches créées dans le corps d'une souris

Le Japon, premier pays à tester les cellules souches iPS sur l’homme

le texte de loi relatif à la bioéthique - juillet 2013-

Créer des neurones à partir de cellules de la peau

Un gène du langage diffère chez l'homme et la femme

Les OGM  c'est quoi ?

 

Quand les foetus entendent des voix

 

Des capacités discriminatives des sons innées ou acquises ?

Avant même tout apprentissage, le cerveau trois mois avant le terme est équipé pour traiter les caractéristiques particulières de la parole humaine grâce à une organisation sophistiquée de certaines aires linguistiques cérébrales (régions péri-sylviennes droite et gauche).

Des capacités discriminatives des sons innées ou acquises ?

A la naissance, les « nouveaux-nés sont capables de distinguer des syllabes proches, de reconnaître la voix de leur mère, et de différencier différentes langues humaines. Ces capacités chez le petit humain sont-elles dues à la présence de mécanismes innés propres à l’espèce humaine pour traiter la parole, ou à un apprentissage rapide des caractéristiques de la voix maternelle pendant les dernières semaines de grossesse ? » [1]
Des chercheurs de l’Inserm ont cherché à comprendre les capacités du fœtus à apprendre à distinguer des sons. Ils ont testé « les capacités de discrimination auditive de 12 nouveau-nés prématurés de 28 à 38 semaines d’aménorrhée, c’est-à-dire 2 à 3 mois avant le terme. A cette période, le cerveau est immature, les neurones sont en train de migrer vers leur localisation définitive. Pourtant chez ces bébés, malgré cette immaturité, les premières connexions entre le cerveau et le monde extérieur se mettent en place, notamment celles permettant au fœtus d’entendre les sons.

Les chercheurs ont évalué la capacité de discrimination auditive des nouveau-nés prématurés : « Ils ont stimulé auditivement les nouveau-nés prématurés, en les exposant à deux sons de syllabes proches (« ga » et « ba ») prononcées soit par un homme soit par une femme. » [1]
« Ils ont enregistré leur réponse cérébrale grâce à l’imagerie optique fonctionnelle (spectroscopie proche infra-rouge). Les chercheurs ont ainsi pu montrer que malgré leur cerveau immature, les prématurés sont réceptifs aux changements de voix (homme ou femme) et aux changements de phonèmes (« ba » ou « ga ») (figure 1). Le nouveau-né prématuré de 3 mois, comme le fœtus de 6 mois, entendent bien, et est en mesure de reconnaître et distinguer les voix de ses proches. Il reconnaît la mélodie et la prosodie de la voix maternelle, il perçoit de grande variété de contrastes de phonétique, bien avant de pouvoir les reproduire.

Projection des activations sur le cerveau d’un prématuré de 30 semaines d’aménorrhée Légende : Le changement de phonème entraine une augmentation de l’activité cérébrale dans les régions temporales et frontales, notamment à gauche. La réponse au changement de voix est plus limitée, et ne concerne que la région frontale inférieure droite. (© PNAS)

Avant même tout apprentissage, le cerveau trois mois avant le terme est « équipé pour traiter les caractéristiques particulières de la parole humaine grâce à une organisation sophistiquée de certaines aires linguistiques cérébrales (régions péri-sylviennes droite et gauche). L’organisation des aires cérébrales étant gouvernée par l’expression des gènes au cours du développement du foetus, les auteurs suggèrent que l’apparition du langage est en grande partie influencée par la génétique et donc par des mécanismes innés. » [1]
De plus, les ensembles ou réseaux de neurones impliqués chez le prématuré sont très proches de ceux décrits chez l’adulte dans le même type de tâche. Ils sont asymétriques et impliquent notamment les régions frontales. Comme chez l’adulte, la région frontale droite répond à la nouveauté, quel que soit le changement, alors que la région frontale gauche, ou région de Broca, ne répond qu’au changement de phonème. » (schémas)

L’ouïe est le sens le plus avancé du fœtus. Plusieurs études ont mis en évidence que le fœtus répondaient à diverses stimulations acoustiques. [2], [3] La majorité de ces études mettent en avant que l’audition fœtale débuterait entre la vingtième et la vingt-huitième semaine de gestation [4], [5]

Médecine des arts©

Anatomie
D’un point de vue anatomique, le pavillon et l’oreille externe sont ségrégés vers la dixième semaine de gestation, mais ils ne prennent leur place définitive sur les côtés de la tête que vers la seizième semaine. La maturation et l’agrandissement de l’oreille externe et moyenne se poursuivent en même temps que l’enfant grandit, affectant la sensibilité auditive à différentes fréquences [6]. En ce qui concerne l’oreille moyenne, elle semble se différencier plus tôt, soit vers la cinquième et sixième semaine de gestation et vers la septième et huitième semaine, les osselets commenceraient à croître [7]. Pour sa part, la cochlée semble être fonctionnelle après 18-20 semaines de gestation et le développement de l’oreille interne se terminerait dans le huitième mois [8]. Vers la vingt-deuxième semaine, bien que présentant d’importantes variabilités interindividuelles, l’émergence du nerf auditif permet de projeter l’information au cortex auditif [9]. Les différentes structures composant la voie auditive primaire, telles que le noyau cochléaire, le complexe olivaire supérieur, le colliculus inférieur et le thalamus, sont majoritairement ségrégées à la naissance, mais vont tout de même se modifier avec l’expérience. Le développement du système auditif central continue jusqu’à la fin de l’enfance et même l’adolescence [10]  [11]

Influence de l’environnement sonore sur le foetus

 

L’influence maternelle est primordiale sur l’avenir auditif de l’enfant. Elle apporte son influence directe sur le système auditif du fœtus de 3 manières :

  •   Elle construit l’espace sonore du fœtus. Le fœtus baigne dans un fond sonore, les bruits de la vie des organes de sa mère.
  •   Elle transmet sa voix, sa couleur vocale, son rythme au fœtus qui la perçoit dès le troisième trimestre.
  •   Elle l’expose au monde sonore, à la musique mais aussi aux bruits extérieurs.

Sensibilité accrue du foetus à la voix de sa mère
« Le fœtus est particulièrement sensible à la voix maternelle car c’est le seul son qu’il perçoit à la fois directement par voie interne et par voie externe via les différents tissus qui l’isolent de l’extérieur.
« Dès le huitième mois, le fœtus peut reconnaître l’octave. Plus tôt il sera éduqué dans le monde musical, mieux il pourra reproduire la voix chantée et charmer avec sa voix parlée…Les vibrations sonores ressenties influencent le développement intra-utérin. Le sens de l’ouïe est déjà sollicité pour permettre plus tard l’apprentissage du verbe » [12]
« In utero, il semble que le foetus soit capable dès la trente-cinquième semaine de discriminer deux sons purs [13], mais les études en psychophysique ont montré que les seuils de discrimination fréquentielle des enfants d’âges préscolaires sont généralement moins performants que ceux des adultes. En effet, la littérature montre que la maturité de la discrimination fréquentielle auditive serait atteinte entre l’âge de 7 et de 12 ans [14] ; [15]. [16]  »

Par ailleurs plusieurs constatations, indique le Docteur Chelli, rendent compte d’une mémorisation des expériences auditives par le fœtus, allant jusqu’à autoriser certains à utiliser le terme « d’apprentissage fœtal ». Le fœtus peut mémoriser non seulement la voix de sa mère mais aussi de sons plus complexes de l’environnement acoustique extra-utérin avec une capacité étonnante de discrimination. »

le foetus entend les sons dès le 6° mois de grossesse

Ces différentes études mettent évidence des points sur lesquels il est utile de mentionner :

  •   La capacité innée de l’espèce humaine pour traiter la parole humaine.
  •   L’importance des influences sonores du fœtus, en premier lieu celle de sa mère.
  •   Le développement des capacités auditives au cours de l’évolution fœtale de la 24e à la 26e semaines de gestation.

Ainsi l’ambiance sonore au cours de la grossesse joue un rôle fondamental dans les capacités perceptives futures du sujet. L’influence positive de la musique pendant la période de grossesse a fait l’objet de nombreux travaux. Mais qu’en est-il de l’effet de l’intensité sonore sur la femme enceinte et le fœtus ?
Le niveau sonore est une autre dimension implicite dans ces travaux, puisque si le fœtus peut entendre dès la fin du cinquième mois, qu’en est-il de la protection auditive du fœtus ? Peu de travaux ont été faits sur ce sujet. Eviter les produits toxiques qui peuvent altérer cette audition in-utero évidemment mais aussi protéger la femme enceinte des bruits intenses, plus encore à partir du troisième trimestre peut être un enjeu pour l’audition future de l’enfant. Le comité provincial du Québec en santé au travail recommande qu’à partir de la 25e semaine de grossesse, les femmes enceintes ne soient pas exposées à des sons supérieurs à 85 db A . Qu’en est-il de l’influence du niveau sonore auquel sont exposées les musiciennes enceintes, quels sont les risques les concernant, et les risques pour le fœtus ? Voici des sujets qu’il serait utile de clarifier.
Un prochain numéro de Médecine des arts abordera plus précisément ce sujet et fera le point sur les connaissances actuelles sur ce thème.

Rédacteur : Docteur Arcier, fondateur de Médecine des Arts
 

[1] Fabrice Wallois et al. « Groupe de Recherche sur l’Analyse Multimodale de la Fonction Cérébrale » de l’Université de Picardie Jules Verne (UPJV) et de l’unité de recherche Inserm U992 « Neuroimagerie cognitive », NeuroSpin/CEA
[2] Grimwade, J.C., Walker, D.W., Bartlett, M., Gordon, S. & Wood, C. (1971). Human fetal heart rate change and movement in response to sound and vibration. The American Journal of Obstetrics and Gynecology, 109, 86-90.
[3] Ruben, R.J. (1995). The ontogeny of human hearing. International Journal of Pediatric Otorhinolaryngology, 32, S199-S204.
[4] Aslin, R.N., Pisoni, D.B. & Juczyk, P.W. (1983). Auditory developement and speech perception in infancy. In. Musard. T.H. (Ed.). Handbook of Child Psychology, 4th edn., Vol II. Infant Developement and Psychology. John Wiley & Sun. New York, 2, 573-687.
[5] Chelli, D. & Chanoufi, B. (2008). Audition foetale. Mythe ou réalité ? Journal de Gynécologie Obstétrique et Biologie de la Reproduction, 37, 554-558.
[6] Schneider, B.A., Trehub, S.E., Morrongiello, B.A. & Thorpe, L.A. (1986). Auditory sensitivity in preschool children. The Journal of the Acoustical Society of America, 79, 447-452
[7] Lecanuet, J.P. & Schaal, B. (1996). Fetal sensory competencies. European Journal of Obstetrics & Gynecology and Reproductive Biology, 68, 1-23
[8] Lecanuet, J.P. & Schaal, B. (1996). Fetal sensory competencies. European Journal of Obstetrics & Gynecology and Reproductive Biology, 68, 1-23
[9] Arabin, B. (2002). Opinion, music during pregnancy. Ultrasound Obstetrics & Gynecology, 20, 425-430
[10] Hnath-Chisolm, T.E., Laipply, E., Boothroyd, A. (1998). Age-related changes on a children’s test of sensory-level speech perception capacity. Journal of Speech, Language and Hearing Research, 41, 94-106.
[11] Turgeon C. Mesure du développement de la capacité de discrimination auditive et visuelle chez des personnes malentendantes et porteuses d’un implant cochléaire. These med 2011.
[12] Abitbol J. L’Odyssée de la voix. Robert Lafon. 2005
[13] Shahidullah, S. & Hepper, P.G. (1993). The development origins of fetal responsiveness to an acoustic stimulus. The Journal of Reproductive and Infant Psychology, 11, 135-142
[14] Halliday, L.F., Taylor, J.L., Edmondson-Jones, A.M. & Moore, D.R. (2008). Frequency discrimination learning in children. The Journal of the Acoustical Society of America, 123, 4393-4402
[15] Jensen, J.K. & Neff, D.L. (1993). Development of basic auditory discrimination in preschool children. Psychological Sciences, 4, 104-107
[16] Turgeon C. Mesure du développement de la capacité de discrimination auditive et visuelle chez des personnes malentendantes et porteuses d’un implant cochléaire. These med 2011.

Médecine des Arts    
 
 www.medecine-des-arts.com

Un an de la vie d'un bébé grand prématuré en 6 minutes

https://www.youtube.com/embed/EEPHLC6dMGA 

 

Un an de la vie d'un bébé grand prématuré en 6 minutesWard Wiles dans sa couveuse.  

VIDEO Ward Miles n'est pas un bébé comme les autres. Grand prématuré, sa première année de vie avait été vue par plusieurs millions de personne.

 
 

Internet recèle quelques belles histoires qui mettent de bonne humeur. C’est le cas de cette vidéo de Benjamin Scot, qui raconte la première année de son fils Ward Wiles, un "bébé miracle" grand prématuré. Né le 16 juillet 2012 au Nationwide Children’s Hospital de Columbus, dans l’Ohio, Ward Miles, 700 grammes, n’avait passé que cinq mois et demi dans le ventre de sa mère. C’est la limite de viabilité pour les prématurés aux Etats-Unis et ses chances de survie sont très faibles.

Son fils est véritablement entre la vie et la mort quand Benjamin Scot, de son vrai nom Benjamin Miller, vidéaste et photographe de profession, prend sa caméra pour immortaliser ses fragiles premiers moments. Quant à la vidéo, qui montre "qu'il venait de très loin", il explique en légende que c'est un cadeau d'anniversaire à sa femme et à l'équipe médicale qui a sauvé son fils.

De la première rencontre de la mère et de son fils, 4 jours après la naissance de Ward Wiles, à son retour à la maison où il grandit normalement, en passant par sa lutte pour la survie à l’hôpital, un an de sa vie est donné à voir en six minutes. Deux semaines après sa mise en ligne, ces moments intimes ont été visionnés plus de 2,4 millions de fois.

Prématurés : le retard cognitif rattrapé avant l'adolescence

 

Selon une étude, le facteur "prématurité" serait moins déterminant que l'environnement postnatal pour combler l'éventuel retard cognitif des prématurés.

Le facteur Le facteur "prématurité" serait moins déterminant que l'environnement postnatal pour combler l'éventuel retard cognitif des prématurés.  

 

PRÉMATURÉS. Les parents d’enfants prématurés s’inquiètent souvent de l’éventuel retard cognitif que leur bébé peut connaître, du fait de sa venue au monde avant la maturation in utero de ses fonctions. Voici de quoi les rassurer : ce retard cognitif rencontré par les bébés prématurés est très bien rattrapé entre la naissance et l’adolescence selon une étude parue dans le Journal of Pediatrics.

Le facteur prématurité aurait même un impact mineur sur le développement cognitif de l’enfant selon les chercheurs de l’université Adélaïde en Australie qui ont examiné 145 jeunes adolescents âgés de 12 ans nés prématurés et à terme. Si l'échantillon étudié est relativement restreint, les résultats restent encourageants.

Les chercheurs ont mesuré chez chacun des adolescents les capacités de mémoire du travail et de raisonnement. Ils ont également mesuré l’excitabilité cortico moteur – relatif aux fonctions motrices du cortex cérébral – à l’aide d'une méthode de stimulation magnétique transcrânienne.

 

Résultat : si un très léger avantage des enfants nés à terme a pu être constaté, il ne serait pas significatif. Il est même apparu que des adolescents nés prématurés faisaient parfois mieux que ceux né à terme.

L'environnement post-natal déterminant

Les chercheurs soulignent ainsi l’importance de l’environnement post-natal pour combler le retard cognitif des prématurés. La stimulation du bébé pendant sa période d’éveil serait ainsi déterminante pour rattraper ce retard.

Selon Julia Pitcher, citée par le site Santélog et co-auteur de l'étude, "bien plus importants sont le degré de désavantage social tôt après la naissance ainsi que les facteurs génétiques".

En d'autres termes, l'encadrement dont bénéficie l'enfant à sa naissance et la façon dont son éveil est stimulé par son entourage pourraient être des facteurs plus déterminants dans son développement cognitif.

 Hugo Jalinière

Bébés prématurés : la voix de leur mère booste leur cerveau

 

Entendre un enregistrement de la voix et des battements cardiaques de leur mère serait bénéfique pour le cerveau des enfants nés avant terme. Explications.

On considère
 qu’un enfant naît prématurément avant 37 semaines d’aménorrhée (avant le début du 9e mois de grossesse), la grande prématurité se situant entre 22 semaines (5 mois) et 31-32 semaines (7 mois).
 © Ben Jary/AP/SIPA On considère qu’un enfant naît prématurément avant 37 semaines d’aménorrhée (avant le début du 9e mois de grossesse), la grande prématurité se situant entre 22 semaines (5 mois) et 31-32 semaines (7 mois).
Partager sur Facebook

Les nourrissons nés prématurément sont deux fois plus susceptibles d'avoir des difficultés à entendre et comprendre les mots que ceux nés à terme, leur cortex auditif n'étant pas toujours suffisamment mature à leur naissance. Mais cette difficulté peut être palliée en recréant un environnement in utero, grâce à des enregistrements de la voix et des battements cardiaques de leur mère, révèle une nouvelle étude publiée dans PNAS.

Un cortex auditif plus épais

EXPÉRIENCE. Amir Lahav, neuroscientifique à la Harvard Medical School de Boston, et son équipe ont demandé aux mères de 40 bébés prématurés (nés entre la 25e et la 32e semaine de gestation - voir encadré ci-dessous) d'enregistrer une chanson et une histoire en studio. Les scientifiques ont également enregistré leurs battements cardiaques grâce à un stéthoscope relié à un microphone. Puis ils ont enlevé les sons à fréquence élevée des enregistrements. 21 nourrissons ont eu droit à des sessions d'écoute de 45 minutes, totalisant trois heures par jour (les autres nourrissons recevaient seulement des soins standards). Au bout de 30 jours, ils ont comparé les cerveaux des deux groupes par examen échographique. 

Verdict : les prématurés ayant été exposés au son de la voix et du cœur de leurs mères présentent un cortex auditif plus épais que ceux du groupe témoin. Or "des études ont montré que plus ce cortex auditif est épais, et mieux il fonctionne", a déclaré Amir Lahav. Ce dernier précise que ces travaux doivent se poursuivre pour vérifier l’évolution du système auditif et du développement du langage de ces enfants. Il estime toutefois qu'une exposition de trois heures par jour à des sons in utero suffit à mettre le cerveau des prématurés sur la bonne piste.

GROSSESSE. La durée moyenne normale d’une grossesse est de 40 semaines. On considère qu’un enfant naît prématurément avant 35 semaines d’aménorrhée (avant le début du 9e mois de grossesse), la grande prématurité se situant entre 22 semaines (5 mois) et 31-32 semaines (7 mois). 
Source : Inserm

L'audition fragile des prématurés

Un fœtus commence à entendre à environ 24 semaines de grossesse (6e mois), lorsque les neurones forment des connexions dans le cortex auditif, une région du cerveau qui traite les sons. Il entend la plupart du temps les sons basse fréquence, en particulier le rythme cardiaque et la mélodie de la voix de sa mère. Les sons à haute fréquence produits par une autre personne que la mère, comme les consonnes, sont largement étouffés. "En plus d'être bombardés par les lumières, les odeurs chimiques, et les sons aigus de l'unité de soins intensifs d'un hôpital, les bébés prématurés sont largement dépourvus des sensations qu'ils recevaient dans l'utérus, tels que le rythme cardiaque et la voix de leur mère", explique à Science Amir Lahav. 

Bien que les mères soient parfois autorisées à garder près d'elles leur bébé prématuré pendant de courtes périodes, il est souvent trop fragile pour quitter sa couveuse, dont la température et le taux d'humidité sont régulés."Les prématurés gardent souvent leurs yeux couverts pour bloquer la lumière, et des études précédentes ont montré que la réduction des niveaux de sons à haute fréquence dans une unité de soins intensifs peut améliorer leur écoute, ajoute-t-il. Cependant, peu d'études avant la nôtre avaient tenté de simuler un environnement in utero et d'en observer les effets."

 Lise Loumé

Les effets insoupçonnés de la voix de la mère sur le cerveau des enfants

 

La voix maternelle activerait chez l'enfant bien plus de zones cérébrales que les scientifiques pensaient jusqu'à présent, révèlent des chercheurs américains.

Une mère et sa fille. © SUPERSTOCK/SUPERSTOCK/SIPA
 
Une mère et sa fille. 
 

La voix maternelle possède des vertus insoupçonnées par les scientifiques jusqu'à récemment. En 2015, un neurologue américain montrait qu'elle permet de booster le développement cérébral chez les bébés prématurés en couveuse. Précédemment, des études ont mis en évidence que les enfants préfèrent écouter la voix de leur mère à celle d'autres femmes. Pour quelle raison ? Des zones cérébrales spécifiques sont-elles activées ? C'est ce qu'ont voulu déterminer les chercheurs de l'Université de Stanford (États-Unis). Ce sont les premiers à avoir analysé les scans de cerveaux d'enfants écoutant les voix de leur mère, expliquent-ils dans leur étude publiée dans la revue PNAS.

Moins d'1 seconde pour reconnaître la voix maternelle

Les chercheurs ont analysé par IRM le cerveau de 24 enfants âgés de 7 à 12 ans, au quotient intellectuel supérieur à 80, ne présentant aucun trouble du développement et élevés par leur mère biologique. Ils ont demandé à leurs parents de répondre à un questionnaire pour évaluer le niveau de sociabilité de leur enfant. Pendant l'IRM, les jeunes volontaires ont écouté des bandes sonores enregistrées par leur propre mère. Les mots prononcés n'avaient aucun sens. "Entre 7 et 12 ans, la plupart des enfants ont de bonnes compétences linguistiques, nous ne voulions donc pas utiliser des mots qui avaient un sens parce que cela aurait activé des circuits totalement différents dans le cerveau", précise dans un communiqué Vinod Menon, principal auteur de l'étude. Les enfants ont aussi écouté le même enregistrement sonore mais provenant cette fois de mères d'enfants non inclus dans l'étude et qui n'avaient jamais rencontré aucun des jeunes volontaires.

Selon les conclusions des chercheurs, 97 % des enfants ont été capables de reconnaître la voix de leur mère en moins d’1 seconde ! Mais cela n'est pas étonnant. En revanche, les chercheurs ont été surpris de constater qu'au-delà des zones cérébrales dédiées à l'audition, d'autres étaient bien plus stimulées par la voix maternelle que par celle des autres femmes : ces régions sont celles impliquées dans les émotions (l'amygdale), dans le circuit de la récompense (voie mésolimbique et cortex préfrontal médial), dans la conscience de soi, dans la perception et la reconnaissance faciale (voir graphiques ci-dessous montrant la différence de stimulation de la voie mésolimbique et de l'amygdale).

Fig. S2.
 
 

Un lien entre des connexions fortes et une aisance sociale

"Beaucoup des processus sociaux, linguistiques et émotionnels que nous adoptons viennent de l'écoute de la voix de notre propre mère", résume Daniel Abrams, co-auteur de l'étude. Avec ses collègues, ce dernier a également constaté que les enfants qui présentaient les connexions cérébrales les plus fortes entre ces différentes régions (après stimulation par la voix maternelle) étaient ceux présentant la plus forte aisance sociale et les importantes capacités de communication. Ces résultats pourraient mener vers une meilleure compréhension "des déficits de communication et de sociabilité chez les enfants souffrant de troubles du spectre autistique (TSA)", conclut Vinod Menon, qui prévoit de mener prochainement une étude similaire chez ces jeunes patients. Il serait également intéressant de se pencher sur la voix du père, qui pourrait bien avoir un effet similaire à celui de la mère...

 Lise Loumé

L'épigénétique, l'hérédité au-delà de l'ADN

 

L'épigénétique, c'est d'abord cette idée que tout n'est pas inscrit dans la séquence d'ADN du génome. "C'est un concept qui dément en partie la "fatalité" des gènes", relève Michel Morange, professeur de biologie à l'ENS. Plus précisément, "l'épigénétique est l'étude des changements d'activité des gènes - donc des changements de caractères - qui sont transmis au fil des divisions cellulaires ou des générations sans faire appel à des mutations de l'ADN", explique Vincent Colot, spécialiste de l'épigénétique des végétaux à l'Institut de biologie de l'Ecole normale supérieure (ENS-CNRS-Inserm, Paris).

Est-ce la fin de l'ère du "tout-ADN", qui a connu son apogée vers l'an 2000 avec les grandes manoeuvres du séquençage du génome humain ? "L'organisme reste construit à partir de ses gènes, même si l'activité de ceux-ci peut être modulée", tempère Michel Morange.

Mais le séquençage des génomes l'a révélé avec éclat : la connaissance seule de la séquence de l'ADN ne suffit pas à expliquer comment les gènes fonctionnent. C'était pourtant prévisible : si cette connaissance suffisait, comment expliquer que malgré leur génome identique, les différents types de cellules d'un individu développent des caractères aussi différents que ceux d'un neurone, d'une cellule du foie, des muscles ou de la peau ?

L'épigénétique répond en partie à cette interrogation - mais elle en soulève de nombreuses autres. "Le cadre classique de l'épigénétique, c'est le développement de l'embryon et la différenciation des cellules de l'organisme",indique Vincent Colot. Mais ses enjeux concernent également la médecine et la santé publique... et les théories sur l'évolution. Elle jette le soupçon sur l'environnement, qui pourrait moduler l'activité de certains de nos gènes pour modifier nos caractères, voire induire certaines maladies qui pourraient être transmis(es) à la descendance.

La première question, cependant, est celle de la définition de ce fascinant concept. Un certain flou persiste, même chez les scientifiques. "Ces ambiguïtés tiennent au fait que le terme a été introduit à plusieurs reprises dans l'histoire de la biologie, avec à chaque fois un sens différent", raconte Michel Morange, qui est aussi historien des sciences. Précurseur absolu, Aristote invente le terme "épigenèse" - de épi-, "au-dessus de", et genèse, "génération" - vers 350 avant notre ère.

"Observant des embryons de poulet, Aristote découvre que les formes ne préexistent pas dans le germe, mais sont, au contraire, progressivement façonnées au cours du développement embryonnaire", rapporte Edith Heard, qui dirige une équipe (Institut Curie-Inserm-CNRS) sur l'épigénétique du développement des mammifères. Une vision admirablement prémonitoire, qui ne se verra confirmée qu'avec l'invention du microscope à la fin du XVIIe siècle.

Quant au mot "épigénétique", il apparaît en 1942 : on le doit au généticien anglais Conrad Waddington, qui s'attache à comprendre le rôle des gènes dans le développement. Comment s'opère le passage du génotype (l'ensemble des gènes) au phénotype (l'ensemble des caractères d'un individu) ? A l'époque, on ignorait que l'ADN est le support de l'hérédité. Mais les liens entre génotype et phénotype se précisent peu à peu, à mesure qu'on découvre la structure des gènes et leur mode de régulation. Une étape décisive est franchie avec les travaux de François Jacob, Jacques Monod et André Lwoff, Prix Nobel en 1965 : ils montrent l'importance d'un facteur de l'environnement (la présence d'un sucre, le lactose) dans le contrôle de l'expression d'un gène et la détermination d'un caractère (la capacité de la bactérie E. coli à utiliser le lactose comme source d'énergie).

Le concept d'épigénétique tombe ensuite en relative déshérence, pour renaître dans les années 1980 avec son sens moderne. "Un chercheur australien, Robin Holliday, observe dans des cellules en culture des changements de caractères qui sont transmis au fil des divisions cellulaires, relate Vincent Colot. Mais ces changements semblaient trop fréquents pour pouvoir être causés par des mutations de l'ADN." Holliday découvre le rôle, dans cette transmission, de certaines modifications de l'ADN qui n'affectent pas la séquence des "nucléotides", ces lettres qui écrivent le message des gènes.

Plus largement, on sait aujourd'hui que les gènes peuvent être "allumés" ou "éteints" par plusieurs types de modifications chimiques qui ne changent pas la séquence de l'ADN : des méthylations de l'ADN, mais aussi des changements des histones, ces protéines sur lesquelles s'enroule l'ADN pour former la chromatine. Toutes ces modifications constituent autant de "marques épigénétiques". Elles jalonnent le génome en des sites précis, modulant l'activité des gènes localisés sur ces sites.

Quelle est la stabilité de ces marques épigénétiques ? La question est centrale. Certaines sont très transitoires, comme les marques qui régulent les gènes liés aux rythmes du jour et de la nuit. "Au moins 15 % de nos gènes sont régulés d'une façon circadienne : leur activité oscille sur un rythme de 24 heures. Il s'agit de gènes qui gouvernent notre métabolisme, assurant par exemple l'utilisation des sucres ou des acides gras", indique Paolo Sassone-Corsi, qui travaille au sein d'une unité Inserm délocalisée, dirigée par Emiliana Borrelli à l'université de Californie (Irvine). "Pour réguler tant de gènes d'une façon harmonieuse, il faut une logique commune. Elle se fonde sur des processus épigénétiques qui impliquent des modifications des histones."

D'autres marques ont une remarquable pérennité. "Chez un individu multicellulaire, elles peuvent être acquises très tôt lors du développement, sous l'effet d'un signal inducteur, rapporte Vincent Colot. Elles sont ensuite transmises au fil des divisions cellulaires jusque chez l'adulte - bien longtemps après la disparition du signal inducteur." Les marques les plus stables sont ainsi les garantes de "l'identité" des cellules, la vie durant. Comme si, sur la partition d'orchestre de l'ADN du génome - commune à toutes les cellules de l'organisme -, chaque instrument - chaque type de cellule - ne jouait que la partie lui correspondant, n'activant que les gènes "tagués" par ces marques.

Un des plus beaux exemples de contrôle épigénétique chez les mammifères est "l'inactivation du chromosome X". "Ce processus a lieu chez toutes les femelles de mammifères, qui portent deux exemplaires du chromosome X,explique Edith Heard. L'inactivation d'un des deux exemplaires du X, au cours du développement précoce, permet de compenser le déséquilibre existant avec les mâles, porteurs d'un seul exemplaire du X."

Si l'inactivation du X est déficiente, l'embryon femelle meurt très précocement. Cette inactivation est déclenchée très tôt dans le développement de l'embryon, "dès le stade "4 cellules" chez la souris et un plus tard pour l'espèce humaine, puis elle est stabilisée par des processus épigénétiques tout au long de la vie", poursuit Edith Heard. Par ailleurs, son équipe vient de publier un article dans Nature mis en ligne le 11 avril, montrant que les chromosomes s'organisent en "domaines", à l'intérieur desquels les gènes peuvent être régulés de façon concertée, et sur lesquels s'ajoutent des marques épigénétiques.

Les enjeux sont aussi médicaux. Certaines "épimutations", ou variations de l'état épigénétique normal, seraient en cause dans diverses maladies humaines et dans le vieillissement. Ces épimutations se produisent par accident, mais aussi sous l'effet de facteurs environnementaux. Le rôle de ces facteurs est très activement étudié dans le développement de maladies chroniques comme le diabète de type 2, l'obésité ou les cancers, dont la prévalence explose à travers le monde.

Les perspectives sont également thérapeutiques, avec de premières applications qui voient le jour. "Les variations épigénétiques sont finalement assez plastiques. Elles peuvent être effacées par des traitements chimiques, ce qui ouvre d'immenses perspectives thérapeutiques. Cet espoir s'est déjà concrétisé par le développement de premières "épidrogues" pour traiter certains cancers", annonce Edith Heard.

Le dernier défi de l'épigénétique, et non des moindres, renvoie aux théories de l'évolution. "Alors que le génome est très figé, l'épigénome est bien plus dynamique", estime Jonathan Weitzman, directeur du Centre épigénétique et destin cellulaire (université Paris-Diderot-CNRS). "L'épigénome pourrait permettre aux individus d'explorer rapidement une adaptation à une modification de l'environnement, sans pour autant graver ce changement adaptatif dans le génome", postule le chercheur. L'environnement jouerait-il un rôle dans la genèse de ces variations adaptatives, comme le croyait Lamarck ? Reste à le démontrer. Epigénétique ou non, le destin est espiègle : le laboratoire qu'anime Jonathan Weitzman n'a-t-il pas été aléatoirement implanté... dans le bâtiment Lamarck ?

 

Florence Rosier

Lexique

 

Epigénétique Ensemble des changements d'activité des gènes qui sont transmis au fil des divisions cellulaires ou au fil des générations sans faire appel à des mutations de l'ADN. Cette "mémoire de l'activité des gènes" se fonde sur des états chromatiniens, ou "marques épigénétiques".

Chromatine Substance de base des chromosomes constituée de la molécule d'ADN associée à des protéines nommées "histones", autour desquelles elle s'enroule.

Marques épigénétiques Modifications chimiques de l'ADN ou des protéines qui lui sont associées dans la chromatine. Ces modifications participent au contrôle de l'activité des gènes sans affecter la séquence des nucléotides, les "lettres" qui écrivent le message des gènes sur l'ADN. Ces marques jalonnent le génome en des sites précis.

Epigénome Ensemble des marques épigénétiques le long du génome.

Epimutations Variations ponctuelles des marques épigénétiques.

Hérédité épigénétique Transmission de caractères fondée sur des marques épigénétiques.

L'évolution selon Charles Darwin (1809-1882) Les espèces évoluent pas à pas à la suite de "variations" (changements de caractères) qui se produisent de façon aléatoire, et qui sont transmises aux descendants. Seules les variations avantageuses ("adaptatives") sont sélectionnées par l'environnement : c'est la "sélection naturelle". Ce schéma darwinien fonde la théorie de l'évolution actuelle.

L'évolution selon Jean-Baptiste de Lamarck (1744-1829) L'environnement dicterait un changement bénéfique pour l'individu, qui serait transmis à sa descendance. Cette "hérédité des caractères acquis" gouvernerait l'évolution des espèces.


 

Les défis éthiques de l’analyse ultrarapide des génomes

 

 

Illustration du génome humain.

C’est d’abord un fabuleux progrès technique qui a motivé ce nouvel avis du Comité Consultatif National d’Ethique (CCNE). De 2008 à 2012, le coût de la lecture complète de notre génome a été divisé par 2 000 ! D’où cet incroyable paradoxe : « Il sera bientôt plus simple et moins onéreux de lire la totalité du génome d’une personne que de rechercher des anomalies dans quelques gènes seulement », relève Jean Claude Ameisen, président du CCNE.

Le 21 janvier, le CCNE rendait publique sa « Réflexion éthique sur l’évolution des tests génétiques liée au séquençage de l’ADN humain à très haut débit » (avis n° 124). « Avec les tests génétiques classiques, on sait ce que l’on cherche. Mais avec ces analyses extensives des génomes, on ignore ce que l’on va trouver », note Jean Claude Ameisen. Quand elles révéleront un risque inattendu, que devra dire le médecin ?

Surtout, c’est aux limites de nos connaissances que cette puissance technologique nous confronte. « Le savoir scientifique n’a pas progressé au même rythme que ces techniques », avertit le professeur Patrick Gaudray, co-rapporteur de cet avis. D’où cet immense décalage : l’espoir, à terme, est de développer une médecine de précision, adaptée aux caractéristiques génomiques de chacun. Pour autant, une grande incertitude plane sur l’interprétation de ces données. Il reste très difficile de prédire, à partir du génome, les risques d’un individu de développer des maladies communes comme un cancer ou un diabète.

Prédire un risque

Les questions sont vertigineuses. Si l’on prédit un risque de maladie, quelle prévention mettre en place ? Le risque est double. Prédire un risque, sans pouvoir le prévenir, est très fragilisant au plan psychologique. Et quand on peut le prévenir, le risque est d’être normatif, voire coercitif. Ne conditionnera-t-on pas le remboursement de certains traitements au « respect » de leur prescription, ou au suivi de modes de vie jugés favorables ? « L’information génétique est attendue comme une base normative de la santé et des comportements, ce qu’elle ne doit pas être », résume Cynthia Fleury, co-rapporteuse de cet avis. « On parle de mutations, mais en regard de quel standard ? Il n’existe pas de génome normal », renchérit Patrick Gaudray.

Autre enjeu éthique : cette lecture étendue des génomes conduit à la mise en place de gigantesques bases de données. Comment conjuguer ces « big data » au respect du droit à la vie privée ? Premier défi : il est très difficile de rendre anonyme une séquence d’ADN, surtout si elle est associée à des données cliniques. Autre inquiétude : la marchandisation croissante de ces techniques. « La gestion, le stockage et surtout l’interprétation de ces données requièrent des moyens informatiques, statistiques et mathématiques considérables », qui constituent « de réels enjeux de pouvoirs, notamment économiques », note le CCNE.

Le marché de la génétique

On note ainsi l’arrivée « d’opérateurs qui n’ont aucune tradition de travail avec les médecins ou les associations de patients », pointe Jean Claude Ameisen. C’est le cas de géants comme Google, Amazon, Facebook ou Apple. De plus, « ces nouveaux acteurs sur le marché de la génétique contournent les règles législatives », déplore Cynthia Fleury. Par exemple, la start-up californienne 23andMe propose aux particuliers, pour 99 dollars (92 euros environ), une analyse des données de leur génome à partir d’un prélèvement de salive. Fin 2013, la FDA lui a interdit de livrer des prédictions médicales issues de ces données. Mais cette société a créé deux succursales, au Canada et au Royaume-Uni, qui proposent une telle interprétation médicale.

« En France, la législation est assez protectrice, dit Patrick Gaudray. Mais on peut envoyer un échantillon de salive en Chine ou ailleurs pour une analyse génomique. » Face à cet univers nébuleux, la réponse doit dépasser les frontières, estime le CCNE. « On assiste à des débats juridiques dantesques, note Patrick Gaudray. En octobre 2015, par exemple, la Cour de justice européenne a invalidé le régime du  “Safe Harbor”, qui permettait aux entreprises américaines d’importer des données personnelles (dont des données de génétique) issues de citoyens européens : elle a estimé que la protection de ces données, outre-Atlantique, n’était pas garantie. » Autre contradiction : la loi du 7 juillet 2011 oblige à informer la parentèle d’une personne chez qui une maladie génétique a été diagnostiquée. Mais quid du droit de cette parentèle à ne pas savoir ?

Pour le CCNE, la complexité de ces questions doit conduire la société à repenser l’approche de la génétique. Les gènes ne font pas tout. « C’est la manière dont nos cellules les utilisent, en fonction de l’environnement et du mode de vie, qui détermine le devenir de l’individuIl faut veiller à ne pas réduire une personne, dès sa conception, à la séquence de ses gènes », plaide Jean Claude Ameisen.

 

 Florence Rosier


 

Le stress prénatal affecte l'espérance de vie

Un orphelinat à Nice, vers 1918, où étaient notamment accueillis des pupilles de la Nation.

 

 
 
Les enfants dont le père est mort au combat pendant la Première Guerre mondiale ont eu une vie plus courte.

 

Barrière protectrice du fœtus, le placenta n'arrête pas le stress. Et lorsqu'une future mère vit un événement difficile durant sa grossesse, le bébé qu'elle porte semble en subir les conséquences, parfois jusqu'à en perdre des mois de vie, suggère une étude française présentée lundi à Paris au congrès annuel de la Société européenne d'endocrinologie pédiatrique.

Sous la direction du pédiatre et professeur d'endocrinologie Pierre Bougnères et avec l'épidémiologiste Alain-Jacques Valleron, Nicolas Todd, épidémiologiste à l'Inserm, a scruté pour sa thèse des dizaines de registres de naissance parisiens et bordelais. Il a ainsi pu identifier les enfants nés entre août 1914 et décembre 1916 ayant reçu la qualité de «pupille de la nation», leur père étant décédé, gravement blessé ou tombé malade au service de la France. «Nous en avons recensé 5671, explique l'épidémiologiste, et avons associé à chacun l'enfant non pupille de la nation le plus proche sur le registre, donc né au même endroit et au même moment, du même sexe, et dont la mère avait le même âge que celle du pupille.» En croisant ces données avec une base recensant 1.4 million de militaires français décédés entre 1914 et 1919, les chercheurs ont pu distinguer ceux dont le père avait été rendu invalide par la guerre de ceux dont le père était mort, et pour ces derniers savoir si le décès avait eu lieu avant ou après la naissance. Objectif: découvrir si l'espérance de vie à l'âge adulte était réduite en cas de stress psychologique subi par la mère durant la grossesse.

Résultat: les enfants déclarés pupilles de la nation ont vécu en moyenne, après contrôle pour le milieu social d'origine, 1,1 année de moins que leurs alter ego non pupilles ; l'écart était maximal pour les enfants ayant perdu leur père avant de naître, leur durée de vie étant réduite de 2,2 ans par rapport aux non-pupilles associés. «Ces résultats suggèrent que le stress psychologique vécu par la mère et transmis à l'enfant a un effet suffisamment fort pour agir sur la mortalité. Un ou deux ans de différence, cela semble très court, précise Nicolas Todd. Mais en réalité c'est important, car il en faut beaucoup pour faire bouger l'espérance de vie d'une population. Un exemple: imaginons que l'on découvre un traitement soignant l'intégralité des cancers. Des chercheurs ont étudié que l'espérance de vie de femmes américaines nées en 1964 n'augmenterait, grâce à l'arrivée d'un tel traitement “miracle”, que de 2,5 ans au mieux !»

Schizophrénie à l'âge adulte

La littérature médicale montre bien que le stress vécu par la mère durant la grossesse affecte le développement chez le fœtus, en particulier son système de réponse au stress. Ainsi, chez l'animal, des rats ayant subi un stress prénatal présentent à l'âge adulte des troubles des apprentissages ou des comportements dépressifs ou anxieux . Chez l'homme, des études ont montré que les personnes exposées in utero à une situation traumatique (en Israël lors de la guerre des Six Jours) ou à une famine (en Chine en 1959) avaient davantage de risque de développer une schizophrénie à l'âge adulte.

Dans l'étude française, l'espérance de vie semblait en revanche moins affectée lorsque le père mourait après la naissance de son enfant. «La position de la mort du père dans le calendrier de développement de l'enfant semble donc importante», conclut l'épidémiologiste. Les seuls facteurs socio-économiques ne peuvent pas être l'explication principale de ces différences dans l'espérance de vie, plusieurs mécanismes permettant de compenser les pertes financières liées au décès ou à l'incapacité du père (aide de la famille ou d'institutions charitables, pensions, remariage…).

«La prochaine étape, explique Nicolas Todd, serait de déterminer la cause de la mort de ceux devenus orphelins avant de naître, pour renseigner les mécanismes impliqués.» Le jeune épidémiologiste rêverait aussi de «comparer les résultats scolaires des enfants selon que leur père est ou non mort durant la grossesse. Mais pour cela il faudrait trouver et combiner les données. Et là encore, nous dépendons de ce que les archives conservent…».

  Soline Roy

Nul en calcul ? Et si ce n'était pas votre faute...

 

Vous n'avez jamais aimé les chiffres, vous êtes mauvais en maths ? Vous êtes peut-être atteint de dyscalculie. Explications d'un chercheur en neurosciences.

 
La
 dyscalculie peut apparaître dans l’enfance et doit être distinguée de l’acalculie (impossibilité de reconnaître chiffres et symboles).

La dyscalculie peut apparaître dans l’enfance et doit être distinguée de l’acalculie (impossibilité de reconnaître chiffres et symboles).  

 

Mitochondrie, quand l’usine cellulaire débraye

 

 
Vue
 d’artiste de mitochondries en coupe. Ces anciennes bactéries fournissent à nos cellules  de l’énergie sous forme d’ATP.

La mitochondrie. Ce nom évoque pour vous quelque réminiscence scolaire ? Rien d’étonnant : nos manuels de lycée foisonnent d’images d’Epinal de la cellule. Autour du noyau, trônant en majesté, gravitent une myriade de satellites étranges, les organites, corpuscules aux formes fantasques, aux fonctions très spécialisées. Parmi eux, les mitochondries. Ces édifices baroques, nul architecte n’aurait osé les concevoir : des haricots joufflus, cernés d’une double enveloppe. Leur « peau » interne dessine une multitude de plis et replis. Ce sont les crêtes mitochondriales, vagues ourlées tout en courbes et rondeurs.

Sur ces vagues déferle un flux de molécules que les mitochondries produisent à la chaîne : c’est le fameux ATP (adénosine triphosphate), fournisseur d’énergie universel des cellules. Sans lui, nulle contraction musculaire, nul battement cardiaque, nul influx nerveux filant dans nos neurones ! Cette mission vitale, les mitochondries l’accomplissent avec une redoutable efficacité : chaque jour, elles fabriquent l’équivalent de notre propre poids en ATP.

Telle est leur face « Dr Jekyll ». Leur sombre visage, elles le révèlent, en cas de dysfonctionnement, avec les effets dévastateurs des maladies mitochondriales.

 « Maxence est né le 21 mai 2007 ; il nous a quittés le 3 novembre de la même année. Il s’est battu cinq mois et demi », témoigne sa maman, Carine TufferyDès le début, elle sent que quelque chose ne va pas : « Maxence s’étouffait, il semblait très fatigué. » Un scanner montre une anomalie cérébrale. L’analyse des biopsies de muscle et de peau du nourrisson, dans un autre hôpital, fait suspecter une maladie mitochondriale.

 

Maxence est dirigé vers l’hôpital Necker-Enfants malades (AP-HP, Paris), où le diagnostic est confirmé. L’atteinte est sévère, avec un déficit sur deux grands complexes de protéines mitochondriales, ces molécules qui font tourner la chaîne respiratoire. « Cela ne pouvait pas fonctionner. » Le bébé suit des traitements lourds contre son trouble métabolique, contre son épilepsie… « Ce sont des choses qu’on ne souhaite à personne. » A l’époque, son frère aîné a 8 ans ; sa sœur, 5 ans et demi. « Pour eux aussi, ce fut un parcours du combattant. Mais ils savent ce que c’est que d’aider les autres. » Il faudra huit ans à l’équipe du professeur Arnold Munnich, à l’hôpital Necker, pour découvrir le gène en cause, ECHS1, en 2015. « Maxence n’avait pas été oublié ! »

Une personne sur 5 000 est touchée

On recense plus de 390 maladies mitochondriales. Chacune d’elles est très rare. Mais au total, environ une personne sur 5 000 est touchée par l’une de ces affections. Certains déficits sont limités à un organe comme l’œil. Mais le plus souvent, les défaillances sont multiples, avec des atteintes neurologiques et musculaires dominantes.

« Le diagnostic est difficile et complexe, du fait de la grande hétérogénéité des présentations cliniques : encéphalopathie, épilepsie, diabète, surdité, cécité, cardiomyopathie, insuffisance hépatique… »,écrivent Agnès Rötig, de Necker, Annabelle Chaussenot et Véronique Paquis-Flucklinger, du CHU de Nice, sur le site Extranet de cet hôpital. En sus de Necker, le diagnostic de ces maladies est pratiqué à l’hôpital de la Pitié-Salpêtrière, à Paris, celui du Kremlin-Bicêtre (Val-de-Marne), et dans de nombreux CHU en ­province (Bordeaux, Lyon, Marseille, Lille, Nice, ­Angers…), organisés en réseau.

Quels sont les progrès dans ce domaine ? « Voilà plus de vingt-cinq ans que je suis aux côtés de ces enfants et de ces familles. L’avancée majeure vient de l’élucidation des gènes en cause. Plus de 150 sont connus à ce jour », assure le professeur Munnich. Un progrès lié à l’arrivée du séquençage à haut débit de l’ADN, à l’Institut Imagine à Necker. « En vingt-cinq ans, on est passé d’un taux de diagnostic de 0 % à plus de 40 %, avec des effets favorables sur la prévention, le conseil génétique et le diagnostic prénatal. Les familles éprouvées peuvent enfin avoir des bébés en pleine santé », dit Arnold Munnich.

« Comme une poupée de chiffon »

L’histoire de la famille de Juliette en est une illustration. A sa naissance, le 8 août 2011, la maman, Carine, a 36 ans ; c’est son premier-né : « Juliette pleurait beaucoup, elle ne s’alimentait pas bien », se souvient-elle. La nuit du 20 au 21 octobre, elle la trouve « comme une poupée de chiffon ». Transférée aux urgences pédiatriques de La Roche-sur-Yon, puis en réanimation au CHU de Nantes, la petite fille subit une batterie d’examens. Mais son état s’aggrave, elle doit être intubée. « Juliette est partie à 3 mois et demi. »

En février 2014, le gène de la maladie de Juliette, NDUFS4, est trouvé à Necker. « Ce fut un grand soulagement. Un nouveau projet parental devenait possible », dit Carine. Mais elle a 40 ans : le temps presse. Après une stimulation ovarienne, une nouvelle grossesse survient. Le bébé est indemne, montre le diagnostic prénatal. Charlotte naît le 20 novembre 2015, en pleine santé.

« J’ai vu des parents soulagés au-delà de l’imaginable par la découverte du gène responsable de la maladie. Et ce, même après la disparition de leur enfant, même si le couple ne pouvait avoir un autre bébé, confirme Françoise Tissot, présidente de l’Association contre les maladies mitochondriales (Ammi), très investie dans le soutien à la recherche et aux familles. Cette annonce est une forme de réparation, elle aide ces familles dans l’accompagnement d’un impossible deuil. » La plus grande des injustices, dit-elle, « est de naître avec une maladie qui ne laisse aucune chance. »

 Quand l’enfant survit, c’est souvent au prix d’un polyhandicap. Tristan a aujourd’hui 24 ans. « A 2 ans et demi, il ne marchait pas, raconte sa maman, Aliette. Puis il a fait une crise d’épilepsie très sévère. » Un diagnostic de maladie mitochondriale est posé. Tristan débute un traitement par le coenzyme Q (une vitamine qui participe à la chaîne respiratoire dans les mitochondries). Mais la maladie évolue. « Nous avons essayé la scolarisation, mais Tristan avait des absences et il chutait. » Il parvient, un temps, à marcher avec un déambulateur. Aujourd’hui la station debout est impossible. « Tristan comprend ce qu’on lui dit. Il sait ce qu’il veut, mais nous avons du mal à le comprendre. »

 

Colorées au microscope électronique à transmission
 (MET) des mitochondries (en bleu) dans un adipocyte (cellule graisseuse).Colorées au microscope électronique à transmission (MET) des mitochondries (en bleu) dans un adipocyte (cellule graisseuse).   

Aujourd’hui le jeune homme est pris en charge dans un Institut médico-éducatif (IME). La limite d’âge, en principe, est de 18 ans. « Pour Tristan, nous avons pu reculer cette limite à 25 ans. » Mais l’an prochain ? « Les structures pour adultes ­manquent de place. C’est un gros souci », se désole Aliette. En 2008, le gène responsable de la ­maladie de Tristan, le gène COQ, est découvert à Necker. A 38 ans, Aliette entame une nouvelle grossesse, qui doit être interrompue : le fœtus est atteint. Par bonheur, Auxane naîtra en février 2009, en pleine santé.

Quels traitements proposer aux malades ? La plupart des thérapies visent à atténuer les symptômes. Dans de très rares cas,on dispose d’un traitement à visée curative. Par exemple, dans le déficit en thymidine phosphorylase, le patient peut bénéficier d’une greffe de moelle osseuse qui restaure un taux suffisant de l’enzyme manquante : la greffe détoxique l’organisme de la thymidine accumulée. De même, les transplantations cardiaques sont bénéfiques en cas de mutations du gène ACAD9, par exemple. « On n’hésite plus à procéder à des transplantations d’organes. Et l’on prend en compte chaque symptôme. Les enfants ne guérissent pas encore, mais on transforme une maladie fatale en maladie chronique », résume le professeur Munnich.

Les seuls organites à posséder leur propre ­génome

Ici, une digression est bienvenue. Elle concerne cette autre excentricité des mitochondries : ce sont les seuls organites à posséder leur propre ­génome. Pour autant, elles font appel au génome du noyau cellulaire pour coder 95 % des protéines qui servent à produire l’ATP. Le reste est codé par leur génome. Plus singulier encore : ce ­génome mitochondrial est doté de son propre code génétique (le code qui convertit l’ADN en ARN, puis en protéines). Et ce dernier diffère légèrement de celui du noyau !

Cette bizarrerie s’explique : les mitochondries sont des ovnis cellulaires. Sauf que l’objet dont ­elles dérivent ne vole pas, et qu’il est à demi identifié : c’est une bactérie. Retour sur une fascinante aventure évolutive. Imaginons notre planète, il y a 2 ou 2,5 milliards d’années. L’oxygène sur la Terre reste rare ; nulle plante, nul animal n’existe encore. Voyez cette bactérie aérobie : elle est autonome. Plus pour longtemps : la voilà avalée par une autre cellule, probablement une archée (un être unicellulaire sans noyau). Par cet acte inspiré, l’archée vorace crée une endosymbiose : une coopération bénéfique aux deux parties. La bactérie se trouve protégée et nourrie ; l’archée devient capable de respirer l’oxygène atmosphérique et/ou de disposer d’une source considérable d’énergie. On suppose que cette archée a ensuite (ou en parallèle) grossi, puis formé des replis en son centre pour construire un noyau. De là dérivent tous les eucaryotes, ces organismes formés de cellules dotées d’un noyau. Un très vaste empire, puisqu’il regroupe les plantes, les animaux, les champignons, les levures et leurs cousines !

Ce scénario a été en partie revu en février, dans Science, par Steven Ball, du CNRS à Lille. Selon lui, la cellule hôte n’aurait pas avalé cette bactérie : celle-ci l’aurait infectée ! C’est parce que cette bactérie aurait su neutraliser les défenses immunitaires de son hôte qu’elle aurait pu s’y maintenir. La thèse est controversée, mais une certitude demeure : nos précieuses mitochondries dérivent bien d’une bactérie qui a été recyclée.

Quid du « bébé à trois parents », très médiatisé ?

Autre particularité de ces organites hors norme : lors de la reproduction sexuée, seule la mère transmet ses mitochondries à ses enfants. D’où cette quasi-fatalité : un enfant héritera presque toujours des mitochondries maternelles dont l’ADN est muté – « presque », car l’ovocyte, dans ces cas, contient aussi quelques mitochondries non mutées qui, par chance, peuvent être transmises à l’enfant, mais c’est très rare.

« Cette transmission maternelle quasi systématique culpabilise beaucoup les mères porteuses saines, relève Françoise Tissot. Le couple a besoin d’un soutien psychologique. D’autant qu’un nouveau projet parental nécessite une démarche lourde, assistée médicalement. » Avoir un enfant indemne, dans ce cas, impose le recours à la ­fécondation in vitro (FIV) avec don d’ovocytes ; ou bien, une FIV avec l’ovocyte maternel, suivie d’un diagnostic préimplantatoire.

Quid du « bébé à trois parents », très médiatisé ? Interdite en France, cette technique a été autorisée par le Parlement britannique en février 2015. Il s’agirait de réaliser une fécondation in vitro entre le spermatozoïde paternel et l’ovocyte maternel, contenant des mitochondries défectueuses. Ensuite, le noyau de cet œuf fécondé serait introduit dans l’ovocyte énucléé d’une donneuse, qui fournirait ainsi des mitochondries intactes. Le patrimoine génétique de la mère (l’ADN du noyau) serait alors transmis à l’enfant.

 Aucun « bébé à trois ADN » n’a encore été conçu. Outre les réserves éthiques que cette pratique soulève, se pose le problème de la rareté des ovocytes disponibles pour la FIV. Surtout, la question de son innocuité fait débat. Une étude semble donner raison aux partisans de la prudence. Publiée dans Nature le 6 juillet, elle s’est intéressée à des souris dotées d’un même ADN nucléaire, mais de mitochondries d’une autre origine. Jeunes, ces souris semblaient en bonne santé. Mais, à mesure qu’elles prenaient de l’âge, elles présentaient des altérations de leurs fonctions mitochondriales, des voies de signalisation de l’insuline et des marqueurs du vieillissement. Leur santé était affectée, leur longévité diminuée. « On ignore les effets à long terme d’un mélange d’ADN nucléaire et d’ADN mitochondrial d’origines différentes », met en garde l’auteur, José Antonio Enriquez, du Centre espagnol d’études cardio-vasculaires à Madrid.

« On a longtemps cru que le noyau cellulaire était seul maître à bord, indique Annie Sainsard-Chanet, professeure de génétique à l’université Paris-Sud. Mais la mitochondrie a son mot à dire : elle envoie des signaux au noyau pour qu’il ajuste la programmation de cet organite, par exemple, en réponse à un environnement délétère. » Julie Steffann, de l’Inserm à Necker, renchérit : « Pour qu’une mitochondrie soit active, il faut une coopération entre deux génomes, celui du noyau et celui de la mitochondrie. Comment la mitochondrie signale-t-elle au noyau qu’il doit fabriquer beaucoup ou peu de protéines mitochondriales ? Cela reste, en grande part, un mystère ! » Le génome du noyau a co-évolué avec ses propres mitochondries depuis des lustres, souligne-t-elle. L’introduction de mitochondries exogènes risque de perturber leur dialogue bien rodé.

Un mot, pour finir, sur une perspective évolutive. Le génome mitochondrial mute dix fois plus que le génome du noyau. D’où l’hypothèse développée dans Cell, en septembre 2015, par Douglas Wallace, qui dirige le Centre de médecine mitochondriale à l’Hôpital pour enfants de Philadelphie (Pennsylvanie). Selon lui, les mutations de l’ADN mitochondrial permettraient une adaptation rapide et souple des individus à des changements de leur environnement. Cela, sans mettre en péril les espèces : seules les mutations mitochondriales bénéfiques seraient retenues, les ovules portant des mutations délétères étant éliminés avant la fécondation. « Dans des pays chauds, par exemple, les populations s’adapteraient grâce à leur génome mitochondrial : elles feraient plus d’ATP et moins de chaleur. Ce serait l’inverse dans les pays froids, explique Anne Lombès, de l’Inserm à l’Institut Cochin, à Paris. La thèse est séduisante, mais difficile à vérifier. »

Lexique

ATP C’est la molécule qui fournit l’énergie à nos cellules. L’équivalent de notre propre poids corporel en ATP est produit chaque jour par les mitochondries de l’ensemble de nos cellules. Cet ATP est fabriqué grâce à la « chaîne respiratoire » : avec l’oxygène que nous respirons, les mitochondries oxydent les composés issus de la dégradation des aliments, tout en fabriquant le précieux carburant cellulaire.

MitochondriesElles sont issues d’une bactérie aérobie jadis autonome, qui fut avalée il y a 2 ou 2,5 milliards d’années par une archée. Ou bien cette bactérie aurait infecté cette archée. Celle-ci se transformera en une cellule à noyau, ou « cellule eucaryote ». Chacune de nos cellules(sauf nos globules rouges) en abrite de quelques dizaines à quelques milliers. Elles sont transmises à un enfant par sa mère.

Gènes Plus de 1 500 d’entre eux, situés dans le noyau ­(hérité du père comme de la mère), sont nécessaires au bon fonctionnement de la mitochondrie ; 37 seulement sont portés par le génome mitochondrial, de forme circulaire.

Code génétiqueDans les ­mitochondries, il diffère légèrement du code génétique dans le noyau.

Maladies mitochondriales Plus de 150 gènes en cause sont connus.

 

Florence Rosier

 

 

La révolution des cellules souches

Une souris pour traiter le bégaiement

  

Grâce à la modification d’un gène sur un rongeur, des chercheurs américains espèrent faire avancer la recherche sur les troubles de la parole.

Incroyable souris ! Reine du laboratoire, elle assiste les scientifiques dans presque tous les secteurs de la recherche médicale, de l’allergie au diabète, des maladies infectieuses aux désordres du comportement. Mais un domaine leur paraissait interdit : les troubles de la parole. Des chercheurs américains annoncent pourtant, dans la revue Current Biology, être parvenus à modifier génétiquement une souris afin de la faire bégayer. Avec ce premier modèle animal, ils ouvrent la voie à de futures recherches, tant fondamentales que thérapeutiques.

Le bégaiement touche environ 1 % de la population. Autrement dit, 600 000 personnes en Fran­ce, 3 millions aux Etats-Unis. S’il s’installe dès l’âge de 2 ans, il disparaît après 6 ans dans 75 % des cas. Pourquoi survient-il ? Qui court le risque de le voir persister ? Comment expliquer la variabilité du bégaiement d’un instant à l’autre ? La recherche ne manque pas d’enjeux. Un outil faisait défaut : un animal sur lequel conduire des expériences.

Une compétence innée

Pour « construire » la précieu­se bestiole, les scientifiques se sont appuyés sur les travaux précédents de l’un des leurs : Dennis Drayna. Ce chercheur du Porter Neuroscience Research Center du NIH à Bethesda (Maryland) a en effet identifié une modification génétique, et, plus précisément, au sein du gène incriminé, le changement d’un acide aminé responsable de plus de 10 % des bégaiements humains. Il a proposé de mo­difier le gène afin de vérifier si le rongeur allait souffrir d’une pathologie semblable.

Car, si elle ne parle pas, la souris vocalise. Une mère privée de son petit, un mâle en présence d’une femelle à son goût… « Je n’y croyais pas beaucoup, admet Terra Barnes, chercheuse en neuro­sciences à l’université Washington de Saint-Louis (Missouri), première signataire de l’article. La vocalisation chez les souris est si différente de celle des humains. Elles naissent avec, c’est donc une compétence innée. Les sourdes vocalisent comme les autres. » La scientifique a ainsi comparé l’organisation et le débit de la parole des souris (modifiées) et des hommes (bègues). « On retrouve les mêmes résultats, explique-t-elle. Je ne dis pas que les souris bégaient. Mais un même mécanisme crée des ­anomalies similaires. »

Si des modèles animaux (souris, canaris) existent déjà pour l’étude des pathologies liées à FOXP2, un gène responsable de graves mais rares handicaps ­vocaux et cérébraux, la recherche sur le bégaiement manquait d’un tel instrument. « L’étude confirme que l’atteinte est motrice, que c’est le corps qui est touché, pas la fonction langage, réagit Marie-Claude Monfrais-Pfauwadel, médecin phoniatre. Et elle fournit aux chercheurs un outil précieux. » Terra Barnes le dit avec gourmandise : « On va maintenant pouvoir s’amuser. » Au programme : déterminer les parties du cerveau où s’expri­me la modification génétique, les protéines engagées, le chemin qui conduit ensuite vers des troubles qui n’affectent que le langage. « Et tester sur le ­rongeur les différentes thérapies, continue la chercheuse. Mais peut-être pas la rééducation ­orthophonique ! »

 Nathaniel Herzberg


 

FOXP2, "gène de la parole", livre peu à peu ses secrets

On l'a baptisé "gène de la parole". Abus de langage ? Sans doute. L'accumulation d'études sur les formes, normales et pathologiques, humaines et animales, de FOXP2 finira bien par trancher. L'originalité de ce gène, c'est que sous une forme mutante, il induit chez l'homme des troubles du langage, observés chez la "famille KE", désormais passée à la postérité dans la littérature scientifique.

La moitié de ces Londoniens, observés sur trois générations et porteurs de cette mutation, sont incapables de parler, en raison notamment de difficultés articulatoires. Ce syndrome, qui comprend plus largement des difficultés grammaticales et lexicales, voire une incapacité à écrire, est étudié depuis les années 1990. Il a pu être lié directement à FOXP2 en 2000.

Ce gène commande la synthèse d'une protéine qui porte le même acronyme (pour "forkhead box P2"). Celle-ci est à l'origine de toute une cascade d'activations et de mises en sommeil de gènes, notamment dans le cerveau. Depuis dix ans, les études s'enchaînent pour déterminer l'origine et le rôle exact de FOXP2 dans l'évolution du langage. La dernière en date, publiée jeudi 12 novembre dans la revue Nature, s'attache à comparer les régulations génétiques induites dans le système nerveux central par la version humaine et la version issue du chimpanzé.

FOXP2 a été remarquablement conservé au fil de l'évolution chez les vertébrés : on ne compte que deux différences ponctuelles entre la version portée par le chimpanzé et celle présente chez l'homme, alors que leurs ancêtres ont divergé il y a sept millions d'années.

Ces deux acides aminés suffisent-ils à expliquer l'apparition du langage articulé ? L'équipe internationale, dirigée par Daniel Geschwind (université de Californie à Los Angeles) montre en tout cas que ces deux petites différences se traduisent par un écart sensible, observé in vitro sur des cultures de cellules nerveuses : la version humaine entraîne une surexpression de soixante et un gènes et une sous-expression de cinquante-cinq autres gènes, par rapport à la version simienne. L'analyse de tissus cérébraux prélevés chez l'homme et le chimpanzé montre également des différences dans l'activité protéique, que les auteurs attribuent pour partie à FOXP2.

"Ces données sont en accord avec l'idée selon laquelle la contribution de la forme humaine de FOXP2 dans l'apparition de la parole et du langage a dépendu du nouveau réglage de voies génétiques déjà présentes chez des ancêtres "non verbaux", plutôt que de l'apparition de mécanismes entièrement nouveaux", commente Simon Fisher (Wellcome Trust Centre for Human Genetics, université d'Oxford), qui faisait partie de l'équipe ayant mis en évidence le rôle de FOXP2 dans le syndrome de la famille KE. Il note cependant qu'il y a encore du chemin à faire pour déterminer la façon dont les différences subtiles dans la conformation de FOXP2 (humain et non humain) "altèrent les propriétés et le comportement des neurones dans le cerveau vivant".

Un autre moyen de découvrir le rôle de FOXP2 est de créer des animaux transgéniques dotés de diverses versions du gène. Comme d'habitude, la souris est en première ligne. Certaines lignées ont été conçues pour moins exprimer FOXP2. On a constaté chez elles une plasticité synaptique anormale. Les synapses sont ces zones de liaison entre neurones, indispensables pour transmettre l'information nerveuse. Leur rôle est fondamental dans l'apprentissage. A l'inverse, des souris porteuses du FOXP2 humain présentent une augmentation de la plasticité synaptique - alors que s'il s'agit de la version de la famille KE, elles montrent des difficultés à apprendre des séquences de mouvements rapides.

Par ailleurs, les souriceaux transgéniques privés de FOXP2 émettent moins d'ultrasons - un signal d'appel de la mère - que les souriceaux normaux. Est-ce parce que leur développement cérébral est ralenti ? Pour l'heure, Simon Fisher met en garde vis-à-vis de conclusions trop hâtives : "Il ne faut pas voir des correspondances simplistes entre les vocalisations des souriceaux et la parole humaine", écrivait-il ainsi récemment dans la revueTrends in Genetics.

Vocalises de canaris

Le chant des oiseaux est peut-être un outil comparatif plus pertinent : il fait comme la parole chez l'homme l'objet d'un apprentissage précoce, et il requiert aussi des capacités d'imitation et d'autocorrection. Les parties du cerveau qui sont sollicitées présentent d'ailleurs de fortes analogies avec celles d'Homo sapiens. Ce sont cette fois les canaris qui sont mis à l'épreuve. L'étude des vocalises de juvéniles chez lesquels l'expression de FOXP2 avait été réduite après leur naissance - et non à leur conception, comme chez les souris transgéniques - a montré qu'ils ne copiaient qu'une partie des notes du répertoire enseigné par leurs "tuteurs" adultes. C'est semble-t-il leur capacité d'imitation qui se trouve réduite.

Après la souris, l'oiseau, il serait logique de voir comment la version humaine de FOXP2 peut modifier le comportement des grands singes. Pour l'heure, les généticiens semblent hésiter à franchir ce pas plus que symbolique. Serions-nous prêts à entendre la voix de ces trop proches cousins, si d'aventure FOXP2 portait bien en lui le don de la parole que certains lui prêtent ?

 

Hervé Morin


 

Le vieillissement des muscles serait dû à un gène

Age-Associated Methylation Suppresses SPRY1, Leading to a Failure of Re-quiescence and Loss of the Reserve Stem Cell Pool in Elderly Muscle

article original :

 http://pdf.lu/G29y

 

Pourquoi nos muscles fondent-ils avec l'âge ? À cause d'un phénomène génétique, affirment des chercheurs de l’Inserm. Le gène Sprouty1 serait de plus en plus inhibé au fil du temps, ce qui aboutirait à un épuisement des réserves de cellules souches musculaires.

 

Au cours du vieillissement, nous perdons inexorablement de la masse musculaire. © Tambako The Jaguar, Flickr, CC by-nd 2.0

Au cours du vieillissement, nous perdons inexorablement de la masse musculaire.  

 

C'est inéluctable : avec l'âge, nos muscles fondent. En cause, l'épuisement progressif de notre réserve de cellules souches musculaires (CSM), chargées de maintenir notre masse musculaire constante. Mais jusqu'ici, les mécanismes moléculaires à l'œuvre dans cet épuisement restaient mystérieux. À l'hôpital Pitié-Salpêtrière, une équipe Inserm (Unité 974 Inserm/CNRS/UPMC/AIM-CH Pitié-Salpêtrière-Centre de Recherche en Myologie) a découvert que cette baisse du stock de CSM est due à l'inhibition progressive d'un gène nommé Sprouty1.

Leur étude a porté sur des CSM humaines, prélevées chez sept volontaires jeunes, d'environ 20 ans, et sur 14 personnes âgées (autour de 80 ans). Invitro, l'équipe a d'abord montré que les CSM âgées ne meurent pas plus que les jeunes. L’équipe a également éliminé une deuxième hypothèse, selon laquelle le stock de CSM diminuerait car, en vieillissant, ces cellules deviendraient de moins en moins performantes.

Les chercheurs sont donc partis sur la troisième grande hypothèse actuelle : une moindre capacité de notre réserve de CSM à s'autorenouveler. Explications : lorsqu'un muscle doit être régénéré ou réparé, toutes ses CSM sont activées et prolifèrent. La plupart d'entre elles vont alors se différencier et fusionner avec les fibres musculaires pour les renforcer. Mais une petite partie se remet en sommeil – les scientifiques parlent de quiescence –, ce qui permet de reconstituer le stock initial de CSM. Selon cette troisième théorie, avec l'âge, les CSM perdraient de plus en plus leur capacité à entrer en quiescence.

Dans cette culture de myotubes d’un
 jeune homme sain, l’actine a été colorée grâce à la phalloïdine marquée fluorescente.
Dans cette culture de myotubes d’un jeune homme sain, l’actine a été colorée grâce à la phalloïdine marquée fluorescente.  

Une hyperméthylation du gène Sprouty1 dans les cellules âgées

Des expériences conduites in vitro ont permis à l'équipe de confirmer cette hypothèse : la proportion de CSM entrant en quiescence est effectivement plus élevée parmi les CSM issues des sujets jeunes (environ 12 %) que parmi celles issues de personnes âgées (3 à 5 %). Une tendance confirmée in vivo après injection de ces CSM à des souris. Ces chercheurs ont en outre découvert que l'ADN des CSM âgées portait beaucoup plus de marques épigénétiques, en l’occurrence des groupements méthyle (CH3). De plus, ils ont observé que cette hyperméthylation inhibe l'expression du gène Sprouty1, justement connu pour son implication dans le phénomène de... quiescence ! « Ainsi, à cause de l'inhibition progressive de Sprouty1 avec l'âge, de moins en moins de CSM entreraient en quiescence, ce qui épuiserait notre réserve de CSM », résume Stéphanie Duguez, co-auteur de l'étude au Centre de Recherche en Myologie à Paris.

Pour en avoir le cœur net, les auteurs de l'étude ont déméthylé l'ADN de CSM âgées : le taux de CSM quiescentes, soit la réserve globale de CSM, a alors augmenté. Pour confirmer que la voie Sprouty1 était bien impliquée dans ce phénomène, l’équipe a procédé à une seconde expérience, en déméthylant l’ADN des CSM âgées comme précédemment, mais en inhibant en même temps l’expression de Sprouty1. Résultat : pas d’augmentation du stock de CSM. Enfin, lors d’une dernière expérience, les chercheurs ont bloqué l’expression du gène Sprouty1 dans des CSM jeunes. Et là encore, le rôle de ce gène a été confirmé : même si les cellules sont jeunes, sans expression de Sprouty1, le stock de CSM diminue : seules 3 % des CSM entrant en quiescence contre 12 % en temps normal.

Ces résultats, qui paraissent dans la revue Cell Reports (lien ci-dessus), ouvrent une nouvelle piste de recherche pour lutter contre le vieillissement musculaire. « L'idée serait notamment de développer des molécules thérapeutiques capables d'empêcher la méthylation du gène Sprouty1 », indique Stéphanie Duguez. Ils devraient aussi intéresser les scientifiques qui cherchent à soigner certaines myopathies par injection de CSM : « il faudra sans doute préalablement s'assurer de leur faible degré de méthylation ». En attendant, la chercheuse et ses collègues poursuivent leurs travaux avec un nouvel objectif : découvrir les facteurs à l’origine de cette hausse de la méthylation avec l'âge... et les contrôler. À suivre !

 

communiqué de l'Inserm

La paresse nous viendrait de nos gènes

 

 

Article original en PDF : http://pdf.lu/Ga97

La paresse est génétique, affirment des chercheurs américains. Mais lutter contre permettrait d'assurer un meilleur développement de notre cerveau. Qu'on la nomme fainéantise, indolence ou mollesse, la paresse, cette «habitude de se reposer avant la fatigue» selon Jules Renard, n'a pas bonne presse. Bonne nouvelle pour ses adeptes, ils auront désormais des arguments à opposer à ceux qui les blâment de leur fâcheuse tendance à l'oisiveté. La semaine dernière, une étude de l'université du Colorado indiquait dans Psychological Scienceque la procrastination, cet art de tout remettre au lendemain, était génétique (et liée à l'impulsivité). Leurs confrères de l'University of Missouri College of Veterinary Medecine récidivent dans une étude publiée dans l'American Journal of Physiology. Pas de doute pour eux, la paresse est génétique. Gare cependant aux faux espoirs: la preuve n'est faite que chez… le rat. Dix générations de rats Les chercheurs ont placé une cinquantaine de rongeurs dans des cages munies d'une roue tournante. Puis ils ont calculé, six jours durant, le temps passé par chacun des rats à galoper. Ils ont alors fait s'accoupler les 26 plus actifs d'une part, et les 26 plus flemmards de l'autre. Les chercheurs ont ensuite répété l'opération sur dix générations de rongeurs, et se sont aperçus que la lignée des champions courait dix fois plus vite que les rats issus de la famille «paresseuse». Des chercheurs paresseux auraient pu s'arrêter là, mais Franck Booth, qui a dirigé l'étude, ne s'en n'est pas contenté. Il a donc entrepris d'explorer le noyau accumbens des rats, zone du cerveau qui joue un rôle important dans le système de récompense. C'est, explique Franck Booth le «nœud ferroviaire» du cerveau, l'endroit où les échanges d'information sont les plus nombreux. Et ils y ont trouvé des niveaux de maturation neuronale plus importants chez les actifs. Franck Booth y voit un lien entre les gènes en jeu dans la motivation à faire, ou non, de l'exercice, et ceux impliqués dans le développement cérébral. «Ceci pourrait montrer le bénéfice de l'exercice pour le développement mental chez les humains, en particulier chez les jeunes enfants dont le cerveau est en constant développement», précise-t-il.

Soline Roy

Des scientifiques de l’Université McMaster transforment du sang en neurones

 

Bhatia et Singh

Bhatia et Singh

Des scientifiques de l’Université McMaster ont découvert comment produire des neurones sensoriels adultes de patients humains à partir d’un échantillon de sang.
Plus précisément, des chercheurs sur les cellules souches à l’Université McMaster peuvent désormais convertir directement des cellules sanguines d’humains adultes en neurones du système nerveux central (présents dans le cerveau et la moelle épinière) ainsi qu’en neurones du système nerveux périphérique (présents dans le reste du corps et responsables de la perception de la douleur, de la température et des démangeaisons). Cette découverte permettra de tester la façon dont les cellules du système nerveux d’une personne réagissent et répondent à des stimuli à partir de son sang.
Cette percée, publiée et présentée sur la couverture de la revue scientifique Cell Reports, a été dirigée par Mick Bhatia, directeur du McMaster Stem Cell and Cancer Research Institute. Il détient la Chaire de recherche du Canada en biologie des cellules souches humaines et est professeur au Département de biochimie et de sciences biomédicales de l’école de médecine Michael. G. DeGroote. Le professeur Karun Singh a aussi joué un rôle clé dans cette découverte, et il est co-auteur de l’étude et titulaire de la Chaire de recherche sur les cellules souches humaines David Braley.
Actuellement, les scientifiques et les médecins n’ont qu’une compréhension limitée de la question complexe de la douleur et de la façon de la traiter. Le système nerveux périphérique se compose de différents types de nerfs – certains sont mécaniques (sensibles à la pression) alors que d’autres détectent la température (chaleur). Dans des conditions extrêmes, la douleur ou les engourdissements sont perçus par le cerveau en utilisant des signaux envoyés par ces nerfs périphériques.
«Le problème est qu’en prélevant un échantillon de peau ou même une biopsie de tissu, vous ne pouvez pas prendre un morceau du système nerveux d’un patient. Le système nerveux fonctionne comme un système de câblage complexe dans tout le corps et il ne peut pas être échantillonné en partie pour être étudié », explique Bhatia.
«Nous pouvons cependant facilement prendre des échantillons de sang, et produire en culture les principaux types de cellules des systèmes neurologiques – les cellules des systèmes nerveux central et le périphérique – qui sont spécifiques à chaque patient», a déclaré Bhatia. « Personne n’avait jamais fait cela avec le sang adulte. Jamais. »
«Nous pouvons prendre un échantillon de sang d’un patient, par une prise de sang telle qu’elle est pratiquée de façon routinière dans le bureau d’un médecin, et avec ce sang, nous pouvons produire un million de neurones sensoriels comme ceux qui forment les nerfs périphériques en utilisant cette nouvelle approche. Nous pouvons également produire des cellules du système nerveux central, puisque la technologie de conversion du sang que nous avons développée crée des cellules souches neuronales au cours du processus de conversion. »

Cette technologie de conversion directe révolutionnaire, brevetée, aura des «applications larges et immédiates», a déclaré Bhatia. Il ajoute qu’elle permet aux chercheurs de commencer à poser des questions sur la compréhension des maladies et l’amélioration des traitements tels que: Pourquoi est-ce que certaines personnes ressentent de la douleur plutôt que des engourdissements? Existe-t-il un facteur génétique? Est-ce que la neuropathie des patients diabétique pourrait être reproduite en culture?
Cette technologie ouvre également la voie à la découverte de nouveaux médicaments contre la douleur qui n’agiraient pas simplement en engourdissant la perception de la douleur. Bhatia dit que les opioïdes non-spécifiques, utilisés depuis des décennies, sont encore utilisés aujourd’hui.
«Si j’étais un patient en douleur ou souffrant de neuropathie, le médicament contre la douleur le plus prisé pour moi en serait un qui cible les neurones du système nerveux périphérique, mais qui n’affecte pas le système nerveux central, évitant ainsi certains des effets secondaires des médicaments”, a déclaré Bhatia .
«Vous ne voulez pas vous sentir somnolent ou moins alerte, vous voulez simplement que votre douleur disparaisse. Mais, jusqu’à présent, personne n’a eu la capacité et la technologie nécessaires pour réellement tester différents médicaments pour trouver quelque chose qui cible le système nerveux périphérique et non le système nerveux central chez un patient spécifique, ou de manière personnalisée ».
L’équipe de Bhatia a testé avec succès leur processus avec du sang frais, mais aussi du sang cryoconservé (congelé). Puisque des échantillons de sang sont prélevés et congelés lors de nombreux essais cliniques, ceci leur donne «presqu’accès à une machine à revenir dans le temps» leur permettant de revenir en arrière et d’explorer des questions sur la douleur ou la neuropathie, en exécutant des tests sur les neurones créés à partir d’échantillons de sang de patients pris lors des essais cliniques passés, où les réponses et les résultats ont déjà été enregistrés.
À l’avenir, le processus pourrait avoir un potentiel pronostique, explique Bhatia. On pourrait être en mesure d’examiner un patient diabétique de type 2 et de prédire s’il va souffrir de neuropathie en exécutant des tests en laboratoire sur des cellules neuronales provenant de leur propre échantillon de sang.
«Ce type de recherche, qui va du laboratoire au chevet du patient, est très excitant et aura un impact majeur sur la gestion des maladies neurologiques, en particulier la douleur neuropathique», a déclaré Akbar Panju, clinicien, professeur de médecine et directeur médical du Michael G. DeGroote Institute for Pain Research and Care.
«Cette recherche nous aidera à comprendre la réponse des cellules à différents médicaments et à différentes stimulations, et nous permettra de fournir un traitement médical personnalisé aux patients souffrant de douleur neuropathique.”
Cette recherche a été financée par les Instituts de recherche en santé du Canada, le Ontario Institute of Regenerative Medicine, la Marta and Owen Boris Foundation, la J.P. Bickell Foundation, l’Ontario Brain Institute et Brain Canada.

Source du texte: McMaster University: Blood to feeling: McMaster scientists turn blood into neural cells

We Can Now Edit Our DNA. But Let's Do it Wisely

Emmanuelle Charpentier et Jennifer Doudna, en octobre à Oviedo, après avoir reçu un trophée du roi d'Espagne pour leur découverte

 

 Jennifer Doudna  TED Talks exceptionnel Cour

(TRADUCTION SIMULTANÉE EN FRANÇAIS)

https://www.youtube.com/embed/TdBAHexVYzc

 

 


 

 

 

Genome Editing with CRISPR-Cas9

(vidéo démonstrative des ciseaux à ADN)

https://www.youtube.com/embed/2pp17E4E-O8

 

 


 

 

La révolution en marche des «ciseaux génétiques»

La «découverte de l'année», sacrée par le magazine Science, permet de modifier des gènes de manière très précise et simple.

La technique de manipulation du génome, appelée CRISPR, vient d'être sacrée " Découverte de l'année" par le célèbre magazine américain Science.Fait exceptionnel, la technologie avait déjà été nominée en 2012 puis en 2013 parmi les dix finalistes, mais en 2015, elle est devenue incontournable. «En trois ans, elle s'est déjà répandue dans les laboratoires du monde entier, ce qui a provoqué une prolifération considérable des publications scientifiques dans des domaines très variés», constate Emmanuelle Charpentier, la microbiologiste française qui l'a développée en collaboration avec l'Américaine Jennifer Doudna (les deux femmes sont pressenties pour le prix Nobel dans les années à venir).

Tout est parti de recherches très fondamentales sur le génome de bactéries à la fin des années 1980. Des chercheurs japonais découvrirent des séquences de lettres répétitives qui pouvaient se lire indifféremment dans les deux sens (des palindromes) dans le matériel génétique des bactéries E. coli. Elles furent baptisées CRISPR (pour «Clustered regularly-interspaced short palindromic repeats») sans que l'on sache encore très bien à l'époque à quoi elles pouvaient servir.

Ce n'est qu'en 2007 que des industriels laitiers comprendront que ces séquences sont en fait l'équivalent du système immunitaire des bactéries pour se défendre contre les virus. Entre les CRISPR se trouvent en effet des morceaux d'ADN caractéristiques de virus. Lorsque ces séquences sont traduites en molécules, cela donne des «vaisseaux» contenant l'empreinte de l'ADN viral. Ils sont ainsi capables de s'arrimer sur tout morceau d'ADN contenant cette séquence particulière.

Le vaisseau moléculaire est par ailleurs doté d'une arme: des ciseaux moléculaires. Dès qu'il s'accroche à un virus, il peut découper son ADN en deux pour le détruire. Emmanuelle Charpentier et Jennifer Doudna ont ainsi l'idée d'utiliser ce type de vaisseau moléculaire pour supprimer des bouts de codes génétiques, en introduire de nouveaux, inhiber l'expression d'un gène ou encore la renforcer. Elles y parviennent en 2012, ouvrant tout un pan de recherche en génie génétique.

Crainte de dérives

La méthode CRISPR révolutionne la génétique car elle est à la fois précise, rapide, facile et peu chère. Et elle fonctionne sur à peu près tous les êtres vivants sur lesquels elle a été testée (des dizaines à ce jour). En 2015, des moustiques ont ainsi été modifiés génétiquement de façon à ce qu'ils ne puissent plus abriter le vecteur du paludisme (et donc le transmettre à l'homme). Cette mutation artificielle a de plus été pensée de façon à ce qu'elle se transmette à leur descendance.

Une autre équipe a réussi à supprimer d'un coup 62 morceaux d'ADN viral qui s'était intégré dans le génome d'un cochon. Or cet ADN viral est l'un des freins importants à l'utilisation de greffons animaux chez l'homme. En avril, enfin, des scientifiques chinois ont fait grand bruit en manipulant le génome d'embryons humains (non viables) pour tenter de corriger une maladie génétique. L'intention, louable, a néanmoins immédiatement fait craindre des dérives et soulevé des interrogations éthiques.

Quelques mois suffisent désormais pour introduire un gène nouveau chez une espèce donnée. «C'est un outil extrêmement puissant», reconnaît Emmanuelle Charpentier. Et comme tout outil, son usage peut être détourné. Un étudiant peut ainsi facilement s'approprier la technique pour mener à bien ses expériences. Un jeune post-doctorant a par exemple mis au point des virus transportant des outils CRISPR capables, une fois inhalés, de bidouiller l'ADN des cellules pulmonaires de souris pour déclencher un cancer du poumon «humain». Jennifer Doudna, qui assistait à la présentation de ces travaux, fut «effrayée» de voir que de telles recherches pouvaient être menées par de simples étudiants, relate le magazine Nature.

Mais les promesses de CRISPR sont à la hauteur des craintes qu'elle suscite: modifications à l'envi du génome de bétail ou de plantes, création de nouveaux modèles animaux «humanisés» pour la recherche, thérapie génique, éradication de maladies parasitaires…

 

Tristan Vey 

 

 

 

Des Chinois modifient le génome d'embryons humains

 

 

CRISPR/Cas9-mediated gene editing in human tripronuclear zygotes 

 http://pdf.lu/Z8vU  (PDF article original)

 

 

Des chercheurs chinois ont annoncé avoir procédé à des modifications génétiques d'embryons humains. Une première mondiale qui ne va pas manquer de faire couler beaucoup d'encre dans les prochains jours.

Embryon humain ©ZEP / SCIENCE PHOTO LIBRARYEmbryon humain  
 
 Coup de tonnerre dans le monde de la génétique. Un groupe de chercheurs chinois a annoncé mercredi 22 avril 2015 avoir procédé à des modifications génétiques sur des embryons humains. Une première mondiale qui réalise le fantasme - ou la crainte - d'une intrusion dans le code du vivant humain. Une expérience qui constitue le franchissement d'une ligne jaune. 

L'équipe de Junjiu Huang, généticien de l'université Sun Yat-sen dans la province du Guangdong a en effet publié dans la revue Protein & Cell (PDF ci-dessus) les résultats de cette première tentative de manipulation génétique appliquée à des embryons humains. Difficile de ne pas considérer l'annonce comme historique étant donné que ce geste est le premier pas concret fait en direction d'une intervention génétique de l'homme sur l'homme, et ce avant la naissance. L'horizon d'une telle démarche ? Difficile à dire pour le moment. Les tenants d'un certain catastrophisme parlerons des problèmes éthiques qui se posent face à la possibilité d'un eugénisme contrôlé "à la source" du type de celui porté au grand écran par le film Bienvenue à Gattaca. Les plus optimistes penseront de leur côté à la possible éradication de nombreuses maladies génétiques avant la naissance des bébés.

Des embryons non-viables

C'est de ce côté que disent se positionner les scientifiques chinois. Pour tenter d’éviter de trop enflammer ce débat, ils précisent que leurs expériences ont été menées sur des embryons humains non-viables obtenus auprès de centres de fertilité qui réalisent des fécondations in vitro. Le but de l'expérience a consisté à tenter de modifier un gène responsable d'une très rare maladie génétique du sang, la bêta-thalassémie ou anémie de Cooley. Une pathologie qui se traduit par un ensemble typique de symptômes tels qu'une modification des os du crâne conférant un faciès mongoloïde, qui apparaît dans l'enfance, un retard de croissance, une splénomégalie (rate de grande taille), une anémie microcytaire (globules rouges de petite taille) importante. 

C'est par le biais d'une technique d'ingénierie du génome mise au point en 2012, la CRISPR/Cas9, et dont le principe a été découvert par une chercheuse française, Emmanuelle Charpentier, que les scientifiques ont pu intervenir sur ces embryons. Le principe de la CRISPR/Cas9 consiste à programmer une protéine capable de "couper" l'ADN (Cas9) pour permettre de modifier de façon spécifique et à un endroit très précis le génome. Grâce à cet outil génétique, il devient possible - et même assez facile - de cibler n'importe quel gène dans une cellule pour le modifier. Eteindre ou allumer l’expression d’un gène, le modifier, le réparer, l’enlever... Tout est aujourd’hui possible.

En janvier 2014, la revue Cell avait publié la toute première application de cette technique chez des singes. Les auteurs montraient ainsi son efficacité pour inactiver in vivo simultanément deux gènes précis (Ppar-γ and Rag1). Il leur avait suffit pour cela d'injecter un kit moléculaire dans des embryons au stade d’une seule cellule. La photo des deux singes issus de cette manipulation avait fait le tour du monde .

 

 

 

Les chercheurs chinois précisent que leurs résultats révèlent de sérieux obstacles qui se dressent contre l’utilisation de cette méthode à des fins médicales. Ainsi sur les 86 embryons inclus dans les essais, 71 ont survécu et seulement 28 ont pu être génétiquement manipulés. Mais ce n'est que chez une fraction d'entre eux que la suppression du gène a été en partie réussie. Il s'agit donc d'un demi échec. Néanmoins, au moins quatre autres groupes de recherche en Chine procéderaient en ce moment à des expériences similaires. "C’est la première fois que la méthode CRISPR/Cas9 est appliquée à des embryons humains. Et une telle étude est à la fois un point de repère, aussi bien qu'un récit édifiant", explique à la revue Nature George Daley, biologiste spécialisé dans les cellules souches de l’Ecole de médecine de Harvard à Boston. "Leur étude devrait être un avertissement sévère lancé à n'importe quel praticien qui pense que la technologie est prête pour tester la suppression de gènes de maladie", prévient-il.

Hugo Jalinière

 

 


 

 

 Des chercheurs chinois ont annoncé avoir procédé à des modifications du génome d'embryons humains. Le décryptage du docteur Alexandra Henrion-Caude.

 

 

 - Des scientifiques chinois ont fait savoir, dans une publication paru dans le journal Protein & Cell, avoir tenté de modifier le génome d'embryons humains. Comment cette équipe a-t-elle procédé?

Alexandra Henrion-Caude. - L'équipe du Dr Huang, de Sun Yat-sen University à Guangzhou en Chine, aurait eu recours à des embryons humains récupérés dans des cliniques de procréation assistée, choisis pour leur «non viabilité» dits «tripronucléaire» (dus à une mauvaise gestion de noyaux), afin de tester sur eux une technique qui joue le rôle de fins ciseaux pour couper le génome et remplacer une séquence déficiente choisie. Tout se passe in vitro et une fois de plus, l'embryon humain est remisé au rang d'un matériel de laboratoire quelconque car les conséquences de la technique utilisée dite de CRISPR-Cas9, sont encore mal comprises.

 

Cette technique est récente car elle ne date que de 2012. Le CRISPR sont des séquences d'ADN qui se se répètent et ont été découvertes dès 1987. En 2007, on s'est rendu compte que ce système permettait une immunité adaptative. Son association avec l'enzyme Cas9, destinée à défaire de l'ADN étranger -comme ceux de bactériophages- permet de découper et changer de l'ADN.

C'est un outil formidable dans notre travail, qui nous permet de comprendre à quoi servent les différentes parties de l'ADN. Sa grande souplesse et son utilisation aisée permet de modifier très facilement un gène, c'est pourquoi cette technologie est très largement utilisée.

La nouveauté apportée par la publication de l'équipe du Dr Huang réside en son application sur des embryons humains.

Quelles sont les conséquences de cette pratique?

L'expérience de l'équipe chinoise avait pour but de tester la faisabilité du système sur des embryons humains. Le résultat obtenu se trouve entre la réussite et l'échec: ces embryons ainsi modifiés ont pu être, avec une faible efficacité, partiellement corrigés mais avec de nombreuses mutations, qui n'étaient pas anticipées, et qui ont été retrouvées dans le génome de ces embryons, sans que l'on comprenne ni leurs origines, ni qu'on sache les expliquer. L'échec de l'utilisation de cette technique sur l'embryon montre qu'on ne la maitrise pas suffisamment, comme l'atteste les nombreuses mutations qui sont apparues.

Cette transgression n'a pas suscité l'approbation unanime de la communauté scientifique qui a réagi vivement. Les auteurs de la publication ont ainsi précisé que certains journaux auraient refusé de les publier pour des raisons éthiques. En effet, récemment, des scientifiques encouragés par des personnalités non scientifiques étaient intervenus, en particulier dans la revue Nature, pour limiter ces interventions génétiques craignant les effets non maitrisés sur les générations futures.

 

Les modifications génétiques sont-elles donc une menace ou peuvent-elles être un bienfait en empêchant certaines maladies?

Il n'est pas neutre de produire des modifications génétiques, que ce soit dans des plantes, des organismes génétiquement modifiés ou chez l'homme à des visées thérapeutiques. Mais ces modifications peuvent constituer une approche thérapeutique, la thérapie génique, qui est utilisée pour soigner diverses pathologies.

Le recours aux modifications génétiques constitue cependant une menace pour les individus concernés car il omet une des notions fondatrices en génétique. Celle selon laquelle, ce que nous sommes, notre «phénotype», est la résultante d'une interaction entre notre génome (notre génotype) et ce qui nous entoure (notre environnement).

 

À partir du moment où l'on procède à une modification génétique, on touche à de très nombreuses informations. Pendant longtemps, on a pensé que l'on ne touchait qu'à celle que l'on connaissait. Une nouvelle avancée a fait découvrir l'ADN «non codant». Celui-ci permet de comprendre que chaque partie du génome porte plusieurs informations. Donc quand on change un gène, cela va modifier l'information A mais aussi probablement B, C… Toutes Les informations qui sont portées par ce segment. Pour l'embryon en développement s'y rajoute une forte interaction avec l'environnement, qui fait que certaines parties du génome se verrouillent pour que l'on ne puisse utiliser toutes ses informations et inversement.

Cette contribution de l'environnement est trop souvent laissée de côté dans nos considérations scientifiques car c'est une contribution que nous ne parvenons pas à maitriser. Pourtant elle est bien réelle à l'échelle d'un individu...

S'achemine-t-on vers une société de «bébés à la carte»?

Nous sommes entrés depuis bien longtemps dans une société de «bébés à la carte» depuis leur conception jusqu'à leur développement. De fait, il serait grand temps de mener une réflexion anthropologique, au niveau de chaque pays, permettant d'évaluer si cette matérialisation des bébés en «biens» représente un progrès ou comme je le crains, une régression pour notre humanité.

 

 

Les génomes désormais modifiables à volonté

Quand des virus (en vert) attaquent une bactérie, elle déploie des défenses contre l'ADN viral que les biologistes ont appris a utiliser pour le génie génétique

 

Generation of Gene-Modified Cynomolgus Monkey via Cas9/RNA-Mediated Gene Targeting in One-Cell Embryos

http://pdf.lu/4yDI    (article original) 

 
 
Une nouvelle technique permet de modifier très précisément des gènes. L'étude réalisée chez le macaque a permis la naissance d'une vingtaine de ces singes viables modifiés.

 

Cibler un gène dans une cellule puis le modifier est un rêve de généticien. Le rêve est devenu réalité, grâce à une technique mise au point l'an passé. Elle a permis à une équipe chinoise d'inactiver précisément deux gènes chez le macaque, et de produire une vingtaine de singes ayant ces deux modifications. «Avec cette nouvelle technique, souligne Guillaume Pavlovic, responsable d'équipe à l'Institut clinique de la souris (ICS) près de Strasbourg, le génome d'un primate a pour la première fois pu être modifié de manière contrôlée.»

Pour changer précisément l'ADN d'une cellule, les scientifiques ne disposaient jusqu'à présent que de méthodes très lourdes. Il était plus simple d'introduire un nouveau gène dans la cellule, qui s'insérait alors d'une façon plus ou moins aléatoire dans son génome. Ce procédé est utilisé pour la fabrication des plantes dites transgéniques qui hébergent un gène d'une autre espèce, ou pour la thérapie génique qui apporte un gène fonctionnel à la cellule à traiter.

Enfants bulles

En 2000, l'équipe Inserm d'Alain Fisher, à l'hôpital Necker de Paris, annonçait ainsi la première thérapie génique réussie chez l'homme. Elle portait sur des enfants condamnés à vivre dans une bulle stérile en raison d'une mutation dans un gène de leur système immunitaire. À l'époque, les chercheurs avaient pu guérir des cellules souches du système immunitaire en introduisant dans leur génome, via un virus modifié, un gène de remplacement.

Les cellules traitées, réinjectées chez les petits patients, avaient pu régénérer leur système immunitaire et les sauver. Cette méthode, qui a pris des années et demandé des précautions extraordinaires, s'est quand même soldée par un bilan mitigé car, sur neuf enfants traités, quatre ont développé une leucémie dont l'un est décédé. Ces leucémies étaient dues à l'insertion mal contrôlée du gène de secours dans le génome.

Ce type d'expérience fait désormais partie de la préhistoire au regard de la nouvelle technique, appelée Crispr/Cas9. Elle permettrait, si l'expérience des enfants bulles était à refaire, de corriger directement dans le génome des cellules l'unique mutation causant cette maladie mortelle. Aucun vecteur viral ne serait nécessaire et le risque d'effet collatéral incontrôlé sur le génome ou l'organisme presque éliminé.

Modifications simultanées de l'ADN

Cette avancée repose sur une nouvelle enzyme bactérienne, appelée Cas9, dont le rôle a été mis au jour en 2007 par des chercheurs de l'industrie laitière. En 2012, une équipe internationale a montré dans la revue Science qu'elle pouvait être guidée pour couper une séquence d'ADN précise. Il suffisait de lui apporter un brin de matériel génétique complémentaire de la séquence d'ADN choisie. La fabrication de ce petit élément fait d'ARN étant à la portée de la plupart des laboratoires, ce type de technique devenait pour la première fois accessible.

Mieux, des modifications simultanées de l'ADN sont désormais possibles avec l'utilisation de plusieurs ARN guides à la fois. Dès lors, pour des maladies plus complexes, plusieurs anomalies génétiques pourront être corrigées dans des cellules souches ou reproduites chez l'animal pour les étudier. Plus généralement, l'efficacité du nouveau procédé permettra de produire des animaux ou des végétaux génétiquement modifiés beaucoup plus rapidement.

Cette technique explose aussi car les méthodes et programmes requis pour sa mise en œuvre sont fournis gratuitement aux laboratoires intéressés par ses pionniers américains. C'est ce qui a permis aux chercheurs chinois de réaliser aussi rapidement leur première, annoncée dans le revue Cell (PDF ci-dessus) du mois passé et qui utilise une approche déjà ancienne.

«Cette technologie est en train de révolutionner toutes nos pratiques à une allure que nous avons déjà du mal à suivre, constate Guillaume Pavlovic. Elle évolue vers toujours plus de sûreté et d'efficacité.» Après la décennie du séquençage, qui a permis d'accéder aux génomes des organismes et des cellules, l'ère de leur manipulation peut commencer.

 

 
Pierre Kaldy  2014

Des souris guéries de la maladie de Duchenne/ CRISPR helps heal mice with muscular dystrophy

The genome editing method CRISPR restored production of the protein dystrophin (light green) to muscle cells in mice with a mutation in its gene.

 

Trois équipes indépendantes viennent de montrer qu'il était possible de guérir en partie une dystrophie musculaire de Duchenne en modifiant le gène de la protéine dystrophine.

 

Les «ciseaux» génétiques (technique CRISPR, sacrée découverte de l'année 2015) accumulent les succès. Trois équipes indépendantes viennent de montrer qu'il était possible, dans un modèle murin, de guérir en partie une dystrophie musculaire de Duchenne en modifiant le gène de la protéine dystrophine (travaux publiés dans la revue Science). C'est son absence, totale ou partielle, qui entraîne un affaiblissement progressif des muscles, puisque la dystrophine est essentielle au maintien de la structure des fibres musculaires.

Une équipe américaine - Christopher Nelson et ses collègues -, en allant couper une partie bien précise du gène de la dystrophine, a pu permettre une production de la protéine suffisante pour restaurer la fonction musculaire. Ils ont utilisé un adénovirus vecteur pour amener les ciseaux génétiques dans les cellules musculaires des souris. Le niveau de production de dystrophine a retrouvé 8 % de son niveau normal, ce qui est suffisant pour assurer un bon fonctionnement musculaire. Les chercheurs ont aussi traité des souris âgées de six semaines: une nette amélioration du fonctionnement de leurs muscles cardiaque et pulmonaires a été obtenue.

Les deux techniques sont efficaces

Une autre équipe de l'université du Texas (Chengzu Long et ses collègues) a utilisé un autre adénovirus vecteur, à forte affinité pour les cellules musculaires, pour transporter les ciseaux génétiques dans les cellules cibles. Ils ont commencé par vérifier que le système était efficace dans les ovules et dans le sperme des souris: résultat, 80 % des souriceaux nés après ce traitement présentent la modification génétique permettant la production de suffisamment de dystrophine. Dans une autre expérience, les chercheurs ont injecté les ciseaux génétiques dans l'abdomen des souris ou dans les muscles. Les deux techniques sont efficaces, avec un meilleur résultat pour l'injection dans les muscles. La troisième équipe, de l'université de Harvard et du MIT, a utilisé le même dispositif et a constaté les mêmes améliorations. Elle s'est, de plus, intéressée, grâce à des marqueurs fluorescents, à la diffusion du système de réparation génétique de cellules en cellules. Ils ont pu montrer que certaines cellules précurseurs de fibres musculaires étaient également «soignées».

Gare toutefois aux espoirs excessifs: on est encore loin de soigner la maladie de Duchenne chez l'homme.

Jean-Luc Nothias    01/2016

 

CRISPR helps heal mice with muscular dystrophy

The red-hot genome editing tool known as CRISPR has scored another achievement: Researchers have used it to treat a severe form of muscular dystrophy in mice. Three groups report today in Science that they wielded CRISPR to snip out part of a defective gene in mice with Duchenne muscular dystrophy (DMD), allowing the animals to make an essential muscle protein. The approach is the first time CRISPR has been successfully delivered throughout the body to treat grown animals with a genetic disease.

DMD, which mainly affects boys, stems from defects in the gene coding for dystrophin, a protein that helps strengthen and protect muscle fibers. Without dystrophin, skeletal and heart muscles degenerate; people with DMD typically end up in a wheelchair, then on a respirator, and die around age 25. The rare disease usually results from missing DNA or other defects in the 79 exons, or stretches of protein-coding DNA, that make up the long dystrophin gene.

Researchers haven’t yet found an effective treatment for the disorder. It has proven difficult to deliver enough muscle-building stem cells into the right tissues to stop the disease. Conventional gene therapy, which uses a virus to carry a good version of a broken gene into cells, can’t replace the full dystrophin gene because it is too large. Some gene therapists are hoping to give people with DMD a “micro” dystrophin gene that would result in a short but working version of the protein and reduce the severity of the disease. Companies have also developed compounds that cause the cell’s DNA-reading machinery to bypass a defective exon in the dystrophin gene and produce a short but functional form of the crucial protein. But these so-called exon-skipping drugs haven't yet won over regulators because they have side effects and only modestly improved muscle performance in clinical trials.

Now, CRISPR has entered the picture. The technology, which Science dubbed 2015's Breakthrough of the Year, relies on a strand of RNA to guide an enzyme called Cas9 to a precise spot in the genome, where the enzyme snips the DNA. Cells then repair the gap either by rejoining the broken strands or by using a provided DNA template to create a new sequence. Scientists have already used CRISPR to correct certain genetic disorders in cells taken from animals or people and to treat a liver disease in adult mice. And last year, researchers showed CRISPR could repair flawed dystrophin genes in mouse embryos. 

But using CRISPR to treat people who already have DMD seemed impractical, because mature muscle cells in adults don’t typically divide and therefore don’t have the necessary DNA repair machinery turned on for adding or correcting genes. CRISPR could, however, be used to snip out a faulty exon so that the cell’s gene reading machinery would make a shortened version of dystrophin—similar to the exon-skipping and microgene approaches.

Now, three teams have done just this in young mice with DMD. Graduate student Chengzu Long and others in Eric Olson’s group at University of Texas Southwestern Medical Center in Dallas used a harmless adeno-associated virus to carry DNA encoding CRISPR’s guide RNA and Cas9 into the mice’s muscle cells and cut out the faulty exon. In the treated mice, which had CRISPR-ferrying viruses injected directly into muscles or into their bloodstream, heart and skeletal muscle cells made a truncated form of dystrophin, and the rodents performed better on tests of muscle strenght than untreated DMD mice. Teams led by biomedical engineer Charles Gersbach of Duke University in Durham, North Carolina, and Harvard stem cell researcher Amy Wagers, both collaborating with CRISPR pioneer Feng Zhang of Harvard and the Broad Institute in Cambridge, Massachusetts, report similar results. CRISPR’s accuracy was also reassuring. None of the teams found much evidence of off-target effects—unintended and potentially harmful cuts in other parts of the genome.

The Wagers team also showed that the dystrophin gene was repaired in muscle stem cells, which replenish mature muscle tissue. That is “very important,” Wagers says, because the therapeutic effects of CRISPR may otherwise fade, as mature muscle cells degrade over time.

The treatment wasn’t a cure: The mice receiving CRISPR didn’t do as well on muscle tests as normal mice. However, “there’s a ton of room for optimization of these approaches,” Gersbach says. And as many as 80% of people with DMD could benefit from having a faulty exon removed, Olson notes. However, he adds, researchers are years away from clinical trials. His group now plans to show CRISPR performs equally well in mice with other dystrophin gene mutations found in people, then establish that the strategy is safe and effective in larger animals.

Other muscular dystrophy researchers are encouraged. “Collectively the approach looks very promising for clinical translation,” says Jerry Mendell of Nationwide Children’s Hospital in Columbus. Adds Ronald Cohn of the Hospital for Sick Children in Toronto, Canada: “The question we all had is whether CRISPR gene editing can occur in vivo in skeletal muscle.” The new studies, he says, are “an incredibly exciting step forward.”

Dystrophin (light green) is abundant in cardiac muscle from normal mice (left), missing in mice with DMD (center), and partially restored in Duchenne mice treated with CRISPR/Cas9 (right).

Gene-editing method halts production of brain-destroying proteins

The brain of an untreated mouse on the left, showing huntingtin protein aggregation (a hallmark of Huntingtons disease) and on the right, the brain of a mouse treated with CRISPR-Cas9 editing, showing the lack of protein aggregation.

 

 Huntingtons disease, a neurological condition caused by brain-destroying mutant proteins, starts with mood swings and twitching and ends in dementia and death. The condition, which afflicts about 30,000 Americans, has no cure. But now, a new gene-editing method that many believe will lead to a Nobel Prize has been shown to effectively halt production of the defective proteins in mice, leading to hope that a potent therapy for Huntingtons is on the distant horizon.

That new method is CRISPR, which uses RNA-guided enzymes to snip out or add segments of DNA to a cell. In the first time it has been applied to Huntingtons disease, CRISPR's results are "remarkably encouraging", says neuroscientist Nicole Déglon of the University of Lausanne in Switzerland, who led the mouse study, results of which she and her co-researcher Nicolas Merienne shared yesterday at the Society for Neuroscience Conference in Chicago, Illinois.

As neurological diseases go, Huntingtons is an ideal candidate for CRISPR therapy, because the disease is determined by a single gene, Déglon notes. A mutation in the gene, which codes for a normally helpful brain protein called huntingtin, consists of different numbers of  “tandem repeats,” repeating segments of DNA that cause the protein to fold into a shape that is toxic to the brain. Déglon and her team wondered whether CRISPR could halt production of this dangerous molecule.

Using a virus as a delivery vehicle, the researchers infected two separate groups of healthy adult mice with a mutant huntingtin gene, but only one group received the therapy: a CRISPR “cassette,” which includes DNA for the gene-editing enzyme Cas9 and the RNA to target thehuntingtin gene. CRISPR-Cas9 works by “silencing” the part of the huntingtin gene that signals protein production. Researchers hypothesized that by cutting into these so-called “start sites,” they would be able to permanently pause synthesis of the huntingtin protein. If this were true, the mice treated with the CRISPR cassette would have little to no buildup of mutated proteins, and that’s exactly what Déglon and her team saw. After only 3 weeks, the two groups of mice showed a striking contrast: Those without the CRISPR treatment had large areas of protein aggregation, and those with the treatment had almost none—CRISPR’s editing had prevented nearly 90% of the rogue proteins. “Having reached about 90% [blockage of production] changes the story [of Huntingtons therapy] completely,” she says. “It opens new treatment strategies that are based in DNA, and so would have a permanent benefit for the rest of someone’s life.”

Abdellatif Benraiss, a translational neuroscientist at the University of Rochester in New York who is not involved with the research, cautions that the current technique is not poised for that kind of longevity. Because CRISPR cannot yet discriminate between mutant and healthyhuntingtin genes (a person typically has one of each and the targeted start site is the same for both copies), it essentially eliminates all huntingtin proteins, even the healthy variety.

“If there is no specificity for mutant huntingtin, that’s a concern—this is not a treatment for 4 weeks or 4 months, this is going to be permanent,” he says. Though the role of healthy huntingtin proteins remains murky, they’re thought to be involved in basic cell functions such transporting materials and chemical signaling. “As bad as too much huntingtin is, we still need one copy [of its gene] so it can do its job in our bodies.”

Déglon is already on the case. Her team plans next to use CRISPR to target individualized differences in the DNA sequences called single nucleotide polymorphisms (SNPs). In many cases, these SNPS are located right next to the mutation on a DNA sequence, effectively flagging it for researchers. Combined with this SNP differentiation, the researchers plan to test the CRISPR-Cas9 treatment in “humanized” mice—mice that, instead of carrying the mouse version of mutant huntingtin, carry two copies of the human gene, one mutant and one healthy. That approach would bring the model closer to how this kind of a CRISPR treatment may act in humans.  “We’re just at the beginning of the story,” Déglon says. “There are still many questions to ask, unfortunately.” She pauses and then brightens, “Well, actually, fortunately, too.”

Hanae Armitage

Faut-il autoriser les recherches sur l'embryon ?

Christian Hervé - le 18/05/2015

 Le professeur Christian Hervé est directeur EA (4569) « Éthique, politique et santé », à l'université Paris-Descartes.

 

Récemment un article a été refusé par les prestigieux journaux Nature et Sciencepour des raisons éthiques à propos d'une nouvelle technique (CRISPR/Cas9), laquelle appliquée à des embryons permet de découper une séquence d'ADN précise dans le but de modifier l'activité d'un gène. Devant l'absence de consensus en regard des évolutions possibles de la société et des individus posées par diverses théories actuelles, sur l'invocation de quels arguments et légitimités les journaux sont-ils amenés, à refuser un article d'une expérimentation déjà effectuée?

Le débat est-il bien «posé»? En la matière, la transmission de mutations délétères pourrait alors être avérée, ce qui conduit certains à prôner l'interdiction de toute intervention sur la lignée germinale au contraire de la lignée somatique, réputée non dangereuse alors que tout clonage peut être réalisé sans trop de moyens par un chercheur «félon» n'appliquant pas le consensus actuel sur cette question.

Posons-nous, en effet, en général l'effectivité des interdictions, surtout lorsqu'elles sont suivies de dérogations, attitudes législatives qui illustrent l'évolution des lois de bioéthique et la bioéthique en général dans son développement depuis quelques décennies. Sont-elles encore pertinentes dans le climat de mondialisation désormais enserrant les équipes dans la concurrence scientifique et la production de techniques devenues éléments économiques de premier plan? Chacun sait que le droit est dépassé par les applications techniques de la science, différentes morales existant dans le monde philosophique, quelle attitude imposer pour des questions aussi essentielles? En la matière, la bioéthique essaie par des conventions et des déclarations d'aboutir à une des résolutions possibles proposées par Hans Jonas: que les hommes maîtrisent le progrès technoscientifique par des traités internationaux (auxquels il ne croyait guère en leurs effets pour limiter certains progrès) ou qu'ils interdisent, solution qui avait le risque de l'entrée dans un système totalitaire.

Accepter des recherches, dans des conditions discutées devant les comités internationaux reconnus et multidisciplinaires, intégrant un suivi (une vigilance même sur les conséquences des pratiques) minutieux des suites sur de périodes longues et les publier de manière critique, ne serait-il pas la solution devant des interdictions qui pourraient obérer des réussites scientifiques pour la collectivité. Sachant qu'il serait intéressant, peut-être, de dissocier, comme l'affirment certains auteurs, l'individu de la collectivité en termes de risque et de finalité (soins et savoirs). En effet, la thérapeutique d'un individu peut-elle être la seule voie légitimant une recherche scientifique, privilégiant ainsi la seule conception utilitariste? La recherche fondamentale, dès lors qu'une réflexion sur la nature de l'embryon et sur les recherches possibles a été faite, d'autant qu'il est déconnecté d'un projet parental, devrait-elle appliquer des règles qui échappent à ses propres problématiques?

Notre interrogation à propos de cette nouvelle technique et de son application pose la question de la société dans laquelle chacun prétend vivre en collectivité, et de laquelle des humanités possibles dépendent. N'assistons-nous pas là à un choix entre deux post-humanismes: l'un occidental, qui apparaît appliqué (matérialiste et capitaliste), et l'autre asiatique, plus idéologique et politique, s'orientant vers une amélioration déterminée de l'espèce, voire de l'intelligence des êtres sélectionnés par de telles recherches? Enfin, avons-nous un quelconque moyen de nous y opposer, à l'un ou à l'autre, sinon de s'éveiller et de penser nos destinées communes?

La technique ne profanant ni sacralisant les objets sur lesquels elle s'applique, comment ne pas appliquer la pensée rationnelle d'une métaphysique qui vérifie ses décisions sur des faits vérifiés (et non seulement déclarés et promulgués en contradiction avec les pratiques) et ainsi des actes qui ne soient pas consécutifs a des appréhensions, des a priori, des stéréotypes, voire des peurs, attitudes toujours stigmatisantes, dévalorisantes de la personne humaine qui agit d'autant plus si elle est chercheur. Penser l'être, le lien social et la société du futur, l'humanité, ne peut être évacué, et au contraire doit devenir un impératif catégorique de la construction démocratique, ouverte avec les scientifiques comme les «Rencontres Hippocrate», avant de formuler toute expression qui ne résulterait pas d'une telle pensée rationnelle dépendante d'un espoir d'une humanité collectivement plus juste et plus éclairée, vérifiée expérimentalement dans ses pratiques sociales, notamment scientifiques. 

«Il faudra une réflexion sociétale sur le sujet»

 

 Le Pr Patrick Gaudray, directeur de recherche au CNRS, est membre du Comité consultatif national d'éthique depuis sept ans. Il explique pourquoi les recherches sur les modifications du génome d'embryons humains ne doivent pas être interrompues, mais doivent s'accompagner d'une réflexion très large dans la population sur la pertinence de leur application.

 Quel intérêt ces travaux présentent-ils à vos yeux?

Pr Patrick GAUDRAY. -Ces expériences sont à mon sens tout à fait légitimes, elles s'inscrivent dans un cadre de recherche fondamentale sans application médicale directe possible. Les chercheurs ont d'ailleurs utilisé des embryons qui ne pourront jamais se développer. Il est impératif de laisser la science progresser pour prendre une décision éclairée sur ce qu'il convient de faire au niveau sociétal. Cet article a du reste le grand intérêt de montrer que les outils techniques prometteurs dont nous disposons sont encore très imparfaits.

Des scientifiques renommés ont pris la parole à plusieurs reprises ces derniers temps pour mettre en garde sur ce type de manipulation du génome des cellules germinales. Pourquoi une telle prudence?

Dans l'hypothèse où l'on parvient un jour à modifier le génome de cellules germinales, grâce à CRISPR/Cas 9 ou une autre technique qui n'a peut-être pas encore été découverte, une question éthique devra nécessairement se poser: convient-il, pour le bien de la société, de l'autoriser? Car c'est au génome de l'humanité que l'on touche, et la modification se transmettra à toute la descendance. N'est-il pas très arrogant de modifier le patrimoine génétique de l'humanité, de prétendre faire mieux que ce que la nature a modelé en 3,5 milliards d'années d'évolution? Je n'ai pas la prétention de répondre à cette question, c'est à la population de s'en saisir dans le débat.

Mais quel argument opposer à une démarche visant à terme à éviter des maladies terribles à des êtres humains?

Quand on se place dans une logique éthique, toute la difficulté consiste à réfléchir au niveau de la société et non pas de l'individu. Il est logique qu'un médecin cherche par tous les moyens à soulager son patient. Mais l'idée d'offrir la même santé à tous peut-elle devenir un objectif de société? Qui définit ce qui est bon, ou mauvais, dans l'hérédité humaine? En poussant le raisonnement à l'extrême, on peut craindre d'arriver à la construction d'un génome idéal, dénué d'un certain nombre de maladies voire de caractéristiques, qui deviendrait la norme. On perdrait ainsi la diversité génétique de l'humanité, qui fait pourtant sa force biologique. Vouloir standardiser l'être humain est un crime contre l'humanité. Sachant qu'en outre, il est illusoire de penser qu'on puisse entièrement maîtriser la dynamique du génome. Toutes les maladies génétiques ne sont pas héréditaires et l'on ne peut empêcher les mutations génétiques aléatoires. Ces malades-là seraient-ils dès lors encore plus discriminés?

 Pauline Fréour - 04/2015

Des manipulations génétiques sur des embryons humains autorisées en Grande-Bretagne

Blastocyste

 

HFEA approval for new “gene editing” techniques 

http://pdf.lu/CPSm  (PDF original) 

 
Cette autorisation délivrée lundi est une première du genre dans le monde. L'objectif n'est pas directement thérapeutique, mais consiste à mieux comprendre la génétique du développement humain précoce.

 

Les autorités britanniques ont autorisé ce lundi des scientifiques à effectuer des modifications génétiques sur des embryons humains à l'Institut Francis Crick, situé à Londres. Délivrée par la HFEA (Human fertility and embryology authority), cette autorisation est une première du genre dans le monde.

Les embryons manipulés par l'équipe du Dr Kathy Niakan seront systématiquement détruits au bout de sept jours. Il n'est pas question de les implanter chez des femmes. «Je suis très content que la HFEA ait approuvé la demande du Dr Niakan», a déclaré le directeur de l'Institut Francis Crick, Paul Nurse, dans un communiqué. «(Ces recherches) sont importantes pour comprendre pourquoi un embryon se développe chez une femme en bonne santé et nous permettront de mieux comprendre les taux de réussites des fécondations in vitro, en regardant les premiers étapes du développement humain.»

Sur 100 ovules fécondés, la moitié parviennent à se développer pour former un blastocyte (état dans lequel l'ovule s'est divisé plusieurs fois et compte quelques dizaines de cellules), 25 parviennent à s'implanter dans l'utérus et seuls 13 survivent plus de trois mois. Afin de mieux comprendre les mécanismes à l'origine de ce phénomène, les chercheurs vont commencer par essayer de bloquer un gène, OCT4, qui semble réguler la manière dont les cellules embryonnaires se répartissent pour former d'un côté le fœtus et de l'autre le placenta.

Le précédent chinois

À terme, il n'est pas question de manipuler génétiquement des embryons pour faciliter leur implantation, assurent les chercheurs. Ces recherches très théoriques ont pour but de mieux comprendre la biologie du développement afin d'imaginer de nouveaux traitements non-génétiques contre l'infertilité et limiter le nombre de fausses couches.

En avril dernier, des scientifiques chinois avaient déjà provoqué un fort émoi dans la communauté scientifique en publiant des travaux portant sur la manipulation d'embryons humains ayant pour objectif de les guérir d'une maladie génétique, la bêta-thalassémie. Les chercheurs chinois n'étaient pas soumis à l'obtention préalable d'une autorisation pour de tels travaux. Mais ce type de manipulation est considérée comme une ligne rouge par de nombreux spécialistes, dans la mesure où les modifications génétiques pourraient être transmises de génération en génération (les thérapies géniques actuelles ne modifient le génome que localement sans modifier les gamètes).

Ces travaux utilisent tous la nouvelle technique d'édition du génome CRISP-cas9. Cette dernière est en train de révolutionner la génétique en offrant les moyens de modifier rapidement, simplement et à moindre coût le code génétique. Quatre autres équipes chinoises travailleraient en ce moment sur des embryons humains, selon le magazine Nature. Un débat mondial sur le sujet devient de plus en plus indispensable. En filigrane, toujours la même crainte: que l'on fabrique un jour des bébés «sur mesure» avec toutes les questions éthiques et les dangers que cela suppose.

Tristan Vey   02/2016

 

«Ces manipulations sur l'embryon n'auraient probablement pas été autorisées en France»

cliquer pour agrandir l'image

 
 La Grande-Bretagne a autorisé lundi une campagne de recherche fondée sur la manipulation génétique d'embryons humains. Quelles sont les implications sur le plan éthique? Le généticien Patrick Gaudray, directeur de recherche au CNRS et membre du Comité consultatif national d'éthique (CCNE) pour les sciences de la vie et de la santé, répond aux questions du Figaro.

LE FIGARO. - Ces manipulations génétiques sur l'embryon humain vous paraissent-elles légitimes?

 Patrick Gaudray.- Nous sommes là dans un cadre de recherche fondamentale. Il s'agit de comprendre le rôle joué par certains gènes dans le développement précoce de l'embryon humain. Le plus simple pour cela est d'utiliser la nouvelle technique d'édition génétique CRISPR-cas9 qui permet de supprimer ou de modifier l'expression de certains gènes. Les embryons n'ont pas vocation à être implantés. Ils seront détruits au bout de quelques jours. Dans ce contexte, ce type de recherche me parait raisonnable.

Avez-vous été surpris par cette autorisation?

Non, pas vraiment. La demande a été déposée en septembre et semblait conforme au droit britannique qui autorise ce type de travaux depuis 2009. Le contexte est très différent en Grande-Bretagne. A mon sens ils sont déjà allés beaucoup plus loin, probablement trop loin d'ailleurs, en autorisant l'utilisation d'un ovocyte d'une tierce personne pour accueillir le matériel génétique de deux parents. Dans la mesure où cet ovocyte contient de l'ADN dans ses mitochondries (les centrales énergétiques des cellules, NDLR), cela revenait déjà à modifier artificiellement le patrimoine génétique d'un être humain. On a assez peu insisté sur ce point en évoquant plus généralement «un bébé à trois parents».

Ces nouvelles recherches auraient-elles été autorisées en France?

Non, probablement pas. L'utilisation d'embryons est autorisée sous des conditions strictes dans la recherche depuis 2013 seulement (elle était interdite avec un régime de dérogations auparavant, NDLR). Je n'imagine pas que l'on puisse autoriser des manipulations génétiques sans que cela provoque un tollé. Il serait bon d'avoir un débat apaisé sur ces questions, mais ce n'est pas évident. Lorsque les opposants prétendaient que la recherche «tueraient» les embryons, par exemple, ce n'était pas vrai: depuis toujours, lors de fécondations in vitro, seuls les embryons qui n'ont pas vocation à être implantés et auraient été détruits de toute façon, sont utilisés.

Pourquoi cette question crispe-t-elle autant les positions?

La question de l'embryon humain est très délicate à appréhender. En France, il n'y a par exemple rien de fixé sur le commencement de la vie humaine. Est-ce au moment de la fécondation, de l'implantation dans l'utérus, à la naissance? Ce n'est pas clair dans le code civil. En Grande-Bretagne, ils ont fixé 14 jours, ce qui correspond à l'apparition des premières cellules nerveuses. C'est un choix comme un autre, mais il permet des discussions plus apaisées.

Doit-on craindre que ce type de recherche ne débouche sur des «bébés sur mesure»?

Je pense que cela relève pour le moment du fantasme. Il existe un immense fossé entre ce type de recherches fondamentales et des applications pratiques. Ce n'est pas parce qu'on bricole comme ça un embryon humain que l'on sera capable demain de modifier le génome à l'envi. On pense parfois que l'on franchit une ligne rouge, mais on se promène plutôt sur celle-ci. Elle est très floue et le risque de basculement est beaucoup moins grand qu'on ne l'imagine.

Tristan Vey  02/2016

Un scientifique tente de faire renaître un mammouth d'ici sept à dix ans

 

Grâce à un outil qui permet de modifier les gènes de n'importe quelle cellule animale, le docteur Church, chercheur à Harvard, souhaite à l'avenir étendre son expérience à d'autres espèces disparues comme le dodo.

À chacun ses projets. Comme le rapporte le Huffington Post américain,celui du docteur Georges Church, biologiste moléculaire à Harvard est pour le moins particulier mais n'en reste pas moins fascinant: faire renaître d'ici sept ans à dix ans le mammouth laineux, une espèce disparue il y a environ 4000 ans. «Je dirais qu'il nous faudra sûrement cinq ans pour mettre au point toute la partie développement de l'embryon, puis au moins deux ans pour procéder à une gestation complète. La première naissance pourrait donc avoir lieu d'ici sept à dix ans. Ce n'est pas loin du tout», confie t-il au journal.

La première question que tout un chacun est en mesure de se demander: comment réussir une telle prouesse ? Biologiste chevronné, le docteur Georges Church dispose du matériel qui lui permettra d'accomplir pareil exploit: le CRISPR-Cas9, un outil permettant de modifier les gènes de n'importe quelle cellule à volonté. Encore faut-il savoir quel animal disposerait des chromosomes qui se rapprochent le plus des mammouths pour garantir une chance de succès à l'expérience. Au terme d'une longue étude publiée dans un article qui fait trace du travail de recherche préalablement requis, les scientifiques jettent leur dévolu sur l'éléphant d'Asie. Selon le Dr Church, les deux espèces sont tellement proches qu'elles pourraient se reproduire entre elles si les mammouths existaient encore.

Réapparition d'autres espèces?

Pour mener à bien leur mission, les scientifiques commencent en premier lieu par récupérer l'ADN d'un mammouth laineux à partir de restes congelés et conservés pendant plusieurs millénaires dans les glaces de la Toundra. Charge ensuite aux scientifiques d'introduire ensuite cet ADN dans le génome d'un éléphant d'Asie. Toutefois pour transformer un éléphant d'Asie en mammouth, quelques paramètres sont à prendre en compte comme une meilleure oxygénation du sang face aux basses températures ou encore une graisse sous-cutanée plus importante pour permettre à l'animal une isolation et une résistance au manque de nourriture.

L'éléphant d'Asie étant une espèce menacée, le but du Dr Church à travers ce projet est de repeupler de mammouths les immenses étendues de la Toundra et des forêts boréales d'Eurasie et d'Amérique du Nord. Une expérience qui fait valeur de véritable test puisque l'étude concernerait également d'autres espèces comme le dodo disparu en 1662 .

 Simon Henry 12/2015

 

Des robots biologiques tueurs de bactéries

David Bikard and Xavier Duportet, co-founders of Eligo Bioscience.

 

 
Deux chercheurs français ont fondé Eligo Bioscience, une start-up qui vient de réussir à lever 2,4 millions d'euros. Leur but : vaincre les bactéries résistantes aux antibiotiques.

 

Les antibiotiques ont deux défauts majeurs: ils s'attaquent sans distinction aux bonnes et aux mauvaises bactéries, et ils commencent à montrer des signes inquiétants de faiblesse face aux plus résistantes d'entre elles. Devant ce double constat, deux chercheurs français ont choisi d'explorer une piste thérapeutique inspirée des virus qui s'attaquent aux bactéries. Ils ont ainsi fondé une start-up, Eligo Bioscience, qui vient de réussir à lever 2,4 millions d'euros pour mener à bien ce projet.

Utiliser ces bactériophages (ou phages) pour traiter les infections n'est pas une idée nouvelle à proprement parler. La phagothérapie existe depuis des décennies en Europe de l'Est où elle s'avère très efficace dans certaines situations, mais assez peu fiable. Elle fait aussi l'objet d'études approfondies en ce moment dans les grands laboratoires.

La stratégie envisagée par les deux jeunes docteurs en biologie synthétique est très différente: il ne s'agit plus d'administrer les virus tels quels, mais d'utiliser simplement leur enveloppe, appelée «capside», pour y placer des ciseaux moléculaires capables de découper l'ADN des bactéries.

Toute l'astuce vient du fait que ces ciseaux sont guidés par un petit brin d'ARN que l'on peut changer à l'envi en fonction des microbes visés. «Si l'on met un brin d'ARN correspondant à un gène de résistance donné, les ciseaux ne découperont que l'ADN des bactéries qui portent ce gène», explique David Bikard, directeur scientifique de la jeune entreprise.

Retourner le «système immunitaire» des bactéries contre elles

Ironie du sort, cette technique de détection et de découpe de l'ADN, baptisée «CRISPR», s'inspire justement de la manière dont les bactéries luttent contre les virus. «D'une certaine manière, nous retournons le système immunitaire des bactéries contre elles», détaille le jeune chercheur qui, à seulement 30 ans, a mis en place le laboratoire de biologie de synthèse de l'Institut Pasteur, qu'il continue à diriger en parallèle avec sa start-up.

La preuve de concept a été publiée début 2014 dans Nature Biotechnology. Un article qui évoquait alors la possibilité d'utiliser cette méthode pour lutter spécifiquement contre les bactéries multirésistantes. «Mais ce n'est pas le problème auquel nous allons nous confronter en premier», prévient Xavier Duportet, le jeune PDG de la start-up, passionné d'entrepreneuriat (il préside sur son temps libre la grande conférence sur l'innovation Hello Tomorrow). «Il faudrait des échantillons très importants de 20 ou 25.000 patients pour démontrer que ces petits robots biologiques sont supérieurs aux antibiotiques dans ce contexte, poursuit-il. Cela coûterait beaucoup trop cher. Sans compter que le marché est très réduit pour le moment. Cela serait difficile de trouver des investisseurs. Nous devons développer notre technique dans des indications où le bénéfice est plus direct et donc plus facile à mesurer.»

Acné et maladie de Crohn

Les deux jeunes scientifiques partent pour le moment dans deux directions: les traitements contre l'acné et contre la maladie de Crohn (une inflammation intestinale chronique). «Les antibiotiques actuels ne font pas de distinctions entre les bactéries P. Acnes utiles et celles qui provoquent la maladie de peau, ce qui provoque des effets secondaires très importants», explique David Bikard.

La maladie de Crohn pourrait, quant à elle, être au moins en partie liée à un déséquilibre dans le microbiome intestinal (les populations de bactéries, virus, champignons qui vivent dans notre estomac et nous aident à digérer) que les traitements actuels à base d'immunosuppresseurs et d'antibiotiques ne font que renforcer. Cibler spécifiquement certaines populations de bactéries pour rétablir l'équilibre serait une avancée majeure.

Vers une équipe de six ou sept personnes

Deux chercheurs travaillent ainsi à plein-temps pour tenter de fabriquer les capsides adaptées à ces deux situations. «Les ciseaux et la sonde-ARN ne posent pas vraiment de problèmes, explique David Bikard. Il est plus difficile de préparer des capsides fonctionnelles capables d'absorber cette molécule et de l'injecter ensuite dans les bactéries-cibles. Notre objectif est d'arriver à établir un procédé bien contrôlé qui nous permette ensuite de produire facilement de nouvelles capsides en fonction de la maladie à laquelle on voudra s'attaquer.»

Deux jeunes talents en biologie de synthèse vont venir rejoindre l'équipe dans les semaines à venir. «Nous espérons pouvoir monter une équipe de six ou sept personnes, précise Xavier Duportet. Nous avons assez d'argent pour tenir deux ou trois ans. Nous aimerions alors pouvoir lancer les premiers essais cliniques. Peut-être avec la collaboration d'un grand laboratoire.» Le rendez-vous est pris.

Tristan Vey    11/2015 

Cellectis, champion de l'ingénierie du génome

 

Depuis la publication de la carte du génome humain en 2000, des milliers d'entreprises se sont lancées dans l'exploitation des connaissances ainsi obtenues, du séquençage (ou cartographie) des gènes à leur manipulation. À commencer par Cellectis, une biotech française spécialisée dans l'ingénierie du génome, créée par André Choulika, docteur en virologie moléculaire. Ce chercheur au CNRS est parti avec ses brevets en 1999 pour lancer les «ciseaux à ADN», des outils moléculaires qui permettent de «personnaliser» des cellules humaines en modifiant certaines séquences génétiques. Le PDG de Cellectis a ensuite élargi l'usage de cette technologie à la création de nouvelles variétés de plantes, avant de se tourner vers l'immunothérapie des cancers par thérapie cellulaire.

C'est ce savoir-faire qui a suscité la convoitise de Pfizer. Le géant américain a pris mi-2014 près de 10% du capital de Cellectis. Il a conclu un accord pour tester la technologie de la biotech française sur une quinzaine de cancers avec, à la clé, un versement potentiel de 2,8 milliards de dollars. Un an après, Pfizer envisagerait de racheter la majorité de Cellectis.

Une jolie revanche pour André Choulika. Le PDG de Cellectis a frôlé le naufrage financier il y a deux ans, lorsque la technologie de ses ciseaux à ADN a été dépassée par un nouveau système de «coupure du génome», meilleur marché, au nom barbare de «Crispr». Mais le spécialiste de l'ingénierie du génome s'est aussitôt tourné vers une autre technologie tout aussi révolutionnaire: l'ingénierie des cellules CAR-T. Celle-ci consiste à modifier les lymphocytes T - une composante essentielle du système immunitaire -, d'un donneur sain, de façon à les rendre utilisables par de multiples patients. Résultat, la petite biotech Cellectis, cotée à Paris et au Nasdaq, est valorisée 1,3 milliard d'euros. Elle tient la dragée haute à ses concurrents, les américains Juno, Kite ou Bluebird.

Le vieillissement des muscles serait dû à un gène

Age-Associated Methylation Suppresses SPRY1, Leading to a Failure of Re-quiescence and Loss of the Reserve Stem Cell Pool in Elderly Muscle

http://pdf.lu/3Wq4

 

Pourquoi nos muscles fondent-ils avec l'âge ? À cause d'un phénomène génétique, affirment des chercheurs de l’Inserm. Le gène Sprouty1 serait de plus en plus inhibé au fil du temps, ce qui aboutirait à un épuisement des réserves de cellules souches musculaires.

Leur étude a porté sur des CSM humaines, prélevées chez sept volontaires jeunes, d'environ 20 ans, et sur 14 personnes âgées (autour de 80 ans).In vitro, l'équipe a d'abord montré que les CSM âgées ne meurent pas plus que les jeunes. L’équipe a également éliminé une deuxième hypothèse, selon laquelle le stock de CSM diminuerait car, en vieillissant, ces cellules deviendraient de moins en moins performantes.

Les chercheurs sont donc partis sur la troisième grande hypothèse actuelle : une moindre capacité de notre réserve de CSM à s'autorenouveler. Explications : lorsqu'un muscle doit être régénéré ou réparé, toutes ses CSM sont activées et prolifèrent. La plupart d'entre elles vont alors se différencier et fusionner avec les fibres musculaires pour les renforcer. Mais une petite partie se remet en sommeil – les scientifiques parlent de quiescence –, ce qui permet de reconstituer le stock initial de CSM. Selon cette troisième théorie, avec l'âge, les CSM perdraient de plus en plus leur capacité à entrer en quiescence.

Dans cette culture de myotubes d’un jeune homme sain, l’actine a été colorée grâce à la phalloïdine marquée fluorescente.
Dans cette culture de myotubes d’un jeune homme sain, l’actine a été colorée grâce à la phalloïdine marquée fluorescente. 

Une hyperméthylation du gène Sprouty1 dans les cellules âgées

Des expériences conduites in vitro ont permis à l'équipe de confirmer cette hypothèse : la proportion de CSM entrant en quiescence est effectivement plus élevée parmi les CSM issues des sujets jeunes (environ 12 %) que parmi celles issues de personnes âgées (3 à 5 %). Une tendance confirmée in vivo après injection de ces CSM à des souris. Ces chercheurs ont en outre découvert que l'ADN des CSM âgées portait beaucoup plus de marques épigénétiques, en l’occurrence des groupements méthyle (CH3). De plus, ils ont observé que cette hyperméthylation inhibe l'expression du gène Sprouty1, justement connu pour son implication dans le phénomène de... quiescence ! « Ainsi, à cause de l'inhibition progressive de Sprouty1 avec l'âge, de moins en moins de CSM entreraient en quiescence, ce qui épuiserait notre réserve de CSM », résume Stéphanie Duguez, co-auteur de l'étude au Centre de Recherche en Myologie à Paris.

Pour en avoir le cœur net, les auteurs de l'étude ont déméthylé l'ADN de CSM âgées : le taux de CSM quiescentes, soit la réserve globale de CSM, a alors augmenté. Pour confirmer que la voie Sprouty1 était bien impliquée dans ce phénomène, l’équipe a procédé à une seconde expérience, en déméthylant l’ADN des CSM âgées comme précédemment, mais en inhibant en même temps l’expression de Sprouty1. Résultat : pas d’augmentation du stock de CSM. Enfin, lors d’une dernière expérience, les chercheurs ont bloqué l’expression du gène Sprouty1 dans des CSM jeunes. Et là encore, le rôle de ce gène a été confirmé : même si les cellules sont jeunes, sans expression de Sprouty1, le stock de CSM diminue : seules 3 % des CSM entrant en quiescence contre 12 % en temps normal.

Ces résultats, qui paraissent dans la revue Cell Reports (PDF ci-dessus), ouvrent une nouvelle piste de recherche pour lutter contre le vieillissement musculaire. « L'idée serait notamment de développer des molécules thérapeutiques capables d'empêcher la méthylation du gène Sprouty1 », indique Stéphanie Duguez. Ils devraient aussi intéresser les scientifiques qui cherchent à soigner certaines myopathies par injection de CSM : « il faudra sans doute préalablement s'assurer de leur faible degré de méthylation ». En attendant, la chercheuse et ses collègues poursuivent leurs travaux avec un nouvel objectif : découvrir les facteurs à l’origine de cette hausse de la méthylation avec l'âge... et les contrôler. À suivre !

 

12/2015  Inserm  

Un commutateur neural de la peur

Chimère : un père transmet les gènes de son jumeau à son fils

Homme à deux ADN

 

 

Aux Etats-Unis, le père biologique d'un bébé a appris qu’il n’avait pas transmis son patrimoine génétique, mais celui de son frère jumeau. Un phénomène rare appelé "chimère". 

 

C'est un cas qui fascine les scientifiques ! Aux Etats-Unis, un homme vient de découvrir qu'il est le père mais aussi l'oncle de son fils. 
Dans cette histoire racontée par le site IFLscience, tout commence lorsqu'un couple américain peine à concevoir son deuxième enfant. Il décide de recourir au service d'une clinique spécialisée dans la procréation médicalement assistée.

Jusque-là, que des bonnes nouvelles. Après une fécondation in vitro et une insémination artificielle, la femme de cet homme tombe enceinte. Elle met au monde neuf mois plus tard un petit garçon en bonne santé. Sauf que les médecins s'aperçoivent que cet enfant ne partage aucun des groupes sanguins de ses parents. Une chose anormale pour ces médecins qui savent comment vérifier une filiation avec les groupes sanguins .

Des tests de paternité implacables

Du fait de ces suspicions, un premier test de paternité est réalisé. Et les résultats sont sans appel, l’homme n’est pas le père de l’enfant. C’est au bout du troisième test de paternité que les praticiens découvrent que l’homme est en fait l’oncle de l’enfant. 
Contre toute attente, des vérifications poussées ont en effet montré qu’au tout début de sa vie in utero, le papa de l’enfant a eu un jumeau. Cependant, cet embryon ne se serait pas développé, et a même été absorbé par le seul organisme viable qui est celui dde son frère.

Au final, cette mutation survenue au cours des premiers jours de la grossesse était totalement passée inaperçue jusqu’à ce que le matériel génétique de ce jumeau resurgisse des années plus tard. 
Face à cette histoire inédite, les scientifiques américains concluent que le père du bébé possède donc aujourd'hui deux ADN, le sien et celui de son frère jumeau transmis  au moment de la conception de son fils.

Un phénomène très rare mais connu des généticiens sous le nom de "chimère", rapporte le site SciencePost, qui relaye même une infographie pour l'expliquer.

 

 
 
 par Julien Prioux 11/2015

Sommes-nous tous des chimères ?

Kate Bosworth
a les yeux vairons

COLLOQUE ART . CERVEAU . LE DOUBLE

Septembre 2015

Professeur Pierre Bustany

Neuropharmacologie, CHU de Caen

 

http://file.oneplace2b.com/182/COLOCVIUM/jour2/j2-8/default.mp4

 

Je suis mon connectome

La tête d’un ver décapité repousse… avec sa mémoire / An automated training paradigm reveals long-term memory in planaria and its persistence through head regeneration

conseil d'Isabelle Bernard

  Visant à fabriquer de nouveaux organes pour remplacer ceux qui se révèlent défectueux, la médecine régénératrice est un domaine en pleine expansion. Un domaine qui pose aussi des questions inattendues lorsqu'il touche au cerveau : pour les personnes souffrant d'une maladie neurodégénérative comme la maladie d'Alzheimer, qu'arrivera-t-il aux souvenirs stockés depuis l'enfance lorsqu'on repeuplera le cerveau avec des neurones tout neufs issus de cellules souches ? Les informations seront-elles perdues comme des archives brûlées ou bien parviendront-elles à être conservées grâce à une sorte de mémoire dynamique en constant remodelage ?

 

La réponse à ces questions fascinantes pourrait bien venir de... vers. Plus précisément des planaires, des vers plats d'eau douce qu'affectionnent les biologistes pour plusieurs raisons. Tout d'abord parce que ces organismes, malgré leur aspect rudimentaire, ont avec nous plus de points communs qu'on pourrait l'imaginer : les planaires sont dotées d'un cerveau centralisé, avec une transmission synaptique et une gamme de neurotransmetteurs que l'on retrouve chez les vertébrés. Ensuite, elles peuvent percevoir assez finement leur environnement. Certes leurs yeux sont assez peu perfectionnés mais ces animaux sont également sensibles aux variations chimiques, aux vibrations, aux champs électrique et magnétique. Enfin – et c'est le point que les scientifiques préfèrent chez les planaires –, ces invertébrés sont capables, grâce à de formidables cellules souches, les néoblastes, de se régénérer entièrement, y compris à partir d'une toute petite portion de leur corps. Ainsi, quand leur tête a été amputée, elle repousse en quelques jours.

 

On commence à voir où les chercheurs veulent en venir car qui dit tête, dit cerveau et mémoire. Dans une étude publiée le 2 juillet par le Journal of Experimental Biology (JEB), une équipe de l'université Tufts (Massachusetts) a voulu tester de manière radicale la  dynamique du souvenir : une fois que sa tête a repoussé, la planaire décapitée se rappelle-t-elle quelque chose de sa vie d'avant ? La question peut sembler insolite mais elle a déjà été posée il y a plus d'un demi-siècle, en 1959, par un chercheur nommé James McConnell, qui y avait répondu par l'affirmative. Sa découverte avait, on s'en doute, suscité beaucoup d'effervescence dans le monde de la biologie et, au cours des années 1960, de nombreuses équipes avaient travaillé sur le sujet, sans toujours parvenir à reproduire le résultat de McConnell. Faute d'un protocole suffisamment robuste, cette voie de recherche avait par la suite été abandonnée. Toute la difficulté tient dans le fait que l'on doit prouver que la planairese souvient de ce qu'elle savait avant qu'on lui coupe la tête. La meilleure manière de s'en assurer consisterait à lui apprendre quelque chose. Mais autant il est aisé d'enseigner à des humains, autant cela devient compliqué avec un ver...

 

C'est ce tour de force qui est décrit dans l'article du JEB. Ses auteurs ont mis au point des plateformes expérimentales pour entraîner les planaires et tester leur mémoire. Pendant que des groupes témoins vivaient leur vie dans de classiques boîtes de Petri, rondes et entièrement en plastique, plusieurs dizaines d'individus étaient placés dans de petites "arènes" dodécagonales, au sol rugueux et aux parois mélangeant le plastique et le métal. L'idée consistait à leur faire reconnaître cet environnement particulier et à leur apprendre à y trouver de la nourriture, sous forme de minuscules morceaux de foie de bœuf (les planaires sont carnivores). Alors que ces vers préfèrent d'ordinaire rester sur les parois des récipients et évitent la lumière, ils devaient apprendre à vaincre ces réticences pour manger car la nourriture était placée au milieu de la boîte et éclairée de manière assez vive par une diode électroluminescente. Avec un tel protocole, les chercheurs s'assuraient que le comportement de ces animaux résultait bien d'une décision prise par le cerveau et qu'il ne s'agissait pas d'un quelconque réflexe. Au bout d'une dizaine de jours d'entraînement, les planaires habituées aux "arènes" trouvaient beaucoup plus vite leur pitance que celles qui ne connaissaient pas cet environnement.

 

Ensuite les chercheurs ont laissé leurs bestioles tranquilles pendant deux semaines, puis les ont testées de nouveau, avec succès. Pourquoi deux semaines ? Parce que c'est le temps qu'il faut à la tête d'une planaire pour repousser. Si l'on veut tester sa mémoire après une décapitation, il faut en effet déjà être certain que l'animal est capable de garder un souvenir ! Comme c'était le cas, on est entré dans le vif du sujet. Les têtes ont été coupées de manière à ce que plus un milligramme de cerveau ne subsiste. Une fois que la repousse a été complète, les vers sont retournés dans l'"arène". Lors de la première séance, les résultats ont été "décevants" dans le sens où les planaires qui y avaient auparavant séjourné réussissaient le test à peine mieux que celles qui n'avaient jamais fréquenté cet environnement. Mais dès le test suivant, le niveau de leurs performances est remonté à celui qu'il était avant la décapitation. Une fois rafraîchie, la mémoire leur était revenue !

 

Le résultat est extraordinaire en ce sens qu'il défie le sens commun. Comment les souvenirs ont-ils pu être sauvegardés lors de la décapitation ? Ainsi que le résume Michael Levin, un des auteurs de cette étude, "nous n'avons pas la réponse à cette question. Ce dont nous apportons la preuve, c'est que, de manière remarquable, la mémoire semble être conservée en dehors du cerveau." L'article évoque l'idée que le savoir né de l'entraînement a réussi à "s'imprimer" dans les néoblastes, ces cellules souches à partir desquelles l'animal va recréer la partie amputée... et notamment les neurones du cerveau. Un peu comme si le cerveau tout neuf démarrait à partir d'un disque de sauvegarde.

 

Comme bien souvent en science, la découverte apporte plus de questions que de réponses et elle est encourageante dans la perspective de la régénération des neurones à partir de cellules souches. Ceci dit, je ne peux m'empêcher de trouver que ce résultat résonne de manière étrange avec un autre de mes récents billets, celui où je parlais de ce médecin italien prêt à greffer des têtes humaines (*sur ce site "en vedette" le 14/07/2013 et le 10/07/2015) sur le corps d'un donneur. A la lumière de ce qui précède, qui dit que ce corps ne conservera pas la mémoire de qui il était autrefois et que ses souvenirs n'entreront pas en conflit avec ceux de la tête ?

 

Pierre Barthélémy 

Journal of Experimental Biology(JEB)  Tal Shomrat and  Michael Levin .

Summary :planarian flatworms are a popular system for research into the molecular mechanisms that enable these complex organisms to regenerate their entire body, including the brain. Classical data suggest that they may also be capable of long-term memory. Thus, the planarian system may offer the unique opportunity to study brain regeneration and memory in the same animal. To establish a system for the investigation of the dynamics of memory in a regenerating brain, we developed a computerized training and testing paradigm that avoided the many issues that confounded previous, manual attempts to train planaria. We then used this new system to train flatworms in an environmental familiarization protocol. We show that worms exhibit environmental familiarization, and that this memory persists for at least 14 days – long enough for the brain to regenerate. We further show that trained, decapitated planaria exhibit evidence of memory retrieval in a savings paradigm after regenerating a new head. Our work establishes a foundation for objective, high-throughput assays in this molecularly-tractable model system that will shed light on the fundamental interface between body patterning and stored memories. We propose planaria as a key emerging model species for mechanistic investigations of the encoding of specific memories in biological tissues. Moreover, this system is likely to have important implications for the biomedicine of stem cell-derived treatments of degenerative brain disorders in human adults.

 

 

 

 


 

La musique module les gènes du cerveau

 

L'écoute de musique classique jouerait sur l'activité de certains gènes, notamment ceux impliqués dans la sécrétion de dopamine, ce neuromédiateur du plaisir et de la récompense. Mais l’effet n’est détectable que pour les sujets ayant l'oreille exercée.

 

 

 Une pléthore d’études a déjà démontré les multiples effets bénéfiques de la musique, jouée ou écoutée, sur la structure et le fonctionnement du cerveau. 

Écouter de la musique classique aurait une conséquence inattendue… sur nos gènes !  Elle modulerait en effet l’activité de ceux d’entre eux impliqués dans des fonctions cérébrales, dont la sécrétion de dopamine, ce neuromédiateur du plaisir et de la récompense ! A condition, cependant, qu’on ait l’oreille exercée. Telle est la découverte qu’a faite une équipe de l’université de Helsinki (Finlande) à partir du Concerto n°3 en do majeur K216 de Mozart.

De multiples effets bénéfiques

Une pléthore d’études a déjà démontré les multiples effets bénéfiques de la musique, jouée ou écoutée, sur la structure et le fonctionnement du cerveau. Les études d’imagerie cérébrale en PET scan (tomographie par émission de positrons) montrent ainsi, par exemple, qu’écouter de la musique provoque des changements du flux sanguin cérébral. Mais aussi qu’elle régule les émotions et augmente le sentiment de plaisir, en activant certaines zones du cerveau notamment celle nommée "le circuit de la récompense". Si bien que la musique est désormais utilisée comme outil thérapeutique dans certains services cliniques.

Néanmoins, les mécanismes moléculaires et biologiques à l’origine de ces effets demeurent jusqu’ici inconnus. C’est pourquoi Irma Järvelä et son équipe de l’université d’Helsinki ont mené l’enquête. Les chercheurs ont recruté 48 personnes âgées de 18 à 73 ans, avec une aptitude à la musique et une éducation musicale variable, allant du musicien débutant au musicien professionnel. L’ensemble de ces sujets a ensuite été enfermé dans une salle pour écouter 20 minutes du Concerto n°3 en do majeur K216 de Mozart. 

20 minutes d'écoute suffisent

À en croire les études antérieures, 20 minutes d’écoute sont en effet considérées comme suffisantes pour induire un effet notable. Des échantillons de sang ont été prélevés avant et après la séance d’écoute et l’analyse du profil de l’expression des gènes a été réalisée sur ces prélèvements. Quelques jours plus tard, seul le groupe dit "témoin" (15 participants parmi les 48 sujets) s’est de nouveau prêté à l’expérience mais, cette fois, les sujets ont été libres de tout faire pendant la séance de vingt minutes… sauf écouter de la musique ! Là encore, des prélèvements ont été faits.   

NEUROMÉDIATEUR. Lorsque les profils d’expression génétique ont livré leurs résultats peu après, surprise ! L’expression des gènes du groupe "musique" était différente, après la séance d’écoute de Mozart, de celle du groupe témoin… mais pas chez tout le monde. Uniquement chez les musiciens les plus expérimentés qui "sur-exprimaient" ou au contraire "sous-exprimaient" certains gènes ! L’un de ces gènes était impliqué dans la sécrétion et le transport de la dopamine, ce neuromédiateur que le cerveau libère lors d’une expérience qu’il juge "bénéfique". Un autre gène surexprimé était celui de l’alpha-synucléine, connu pour jouer un rôle dans la maladie de Parkinson mais aussi dans l’apprentissage des chansons… chez l’oiseau ! Enfin, était sous-exprimé chez les musiciens un gène associé à la neurodégénération.

Ces données suggèreraient, d’après les auteurs, un rôle protecteur cérébral de la musique. Mais l’effet n’étant détectable que pour les participants expérimentés, les chercheurs notent l’importance de la familiarisation et l’expérience musicales pour induire ces effets bénéfiques.

Elena Sender 5/2015


 

Nous sommes ce que nous mangeons

Des souris recouvrent la mémoire en un éclair

 

 Créer un souvenir, l'effacer puis le faire renaître : une expérience menée sur des rongeurs éclaire les mécanismes de l'amnésie. Explications.

Représentation artistique d'un neurone. L'amnésie résulte-t-elle
 d'une destruction des souvenirs liée à des dommages causés aux cellules nerveuses ou bien est-elle la conséquence d'une réorganisation neuronale rendant les souvenirs inaccessibles ?Représentation artistique d'un neurone. L'amnésie résulte-t-elle d'une destruction des souvenirs liée à des dommages causés aux cellules nerveuses ou bien est-elle la conséquence d'une réorganisation neuronale rendant les souvenirs inaccessibles ?  

 

C’est un début de réponse à une question très controversée. Celle de la nature même de l’amnésie rétrograde qui prive durablement certains individus de souvenirs antérieurs à un événement donné, qu’il s’agisse d’un choc physique, d’un traumatisme psychologique ou encore du développement d’une affection neurologique telle que la maladie d’Alzheimer.

Les mécanismes biologiques impliqués dans ces altérations de la mémoire demeurent relativement mal compris. L’amnésie résulte-t-elle d’une disparition des souvenirs liée aux dommages causés à certaines cellules cérébrales ou bien de l’impossibilité d’accéder à ses souvenirs, du fait d’une réorganisation neuronale "indésirable" ? Telle est la question qui agite la communauté des neuro-scientifiques depuis de nombreuses années. Les tenants de la thèse, du "souvenir inaccessible" - qui sont les moins nombreux - ont émis l’hypothèse de l’existence de neurones qui, activés ensemble lors de la formation d’un souvenir, subissent des modifications physico-chimiques (notamment un renforcement des synapses qui leur permettent de communiquer) telles qu’ils s’organisent en réseau. Ce réseau, appelé engramme, constituerait la trace biologique dudit souvenir dans le cerveau. C’est cette hypothèse que des chercheurs de l’Institut de technologies du Massachusetts (MIT) et du Riken Brain Science Institute au Japon ont voulu tester. Et leurs résultats, récemment publiés dans la revueScience (cliquer si souhait), sont étonnants ! Ils ont réussi à désactiver puis à réactiver un souvenir chez des souris.

Des neurones stimulés par la lumière

Ces chercheurs, pilotés par Susumu Tonegawa, directeur du Riken Brain Science Institute récompensé par le prix Nobel de médecine en 1987, ont tout d’abord "dressé" un groupe de rongeurs de manière à créer chez eux un souvenir. À chaque fois que ces souris entraient dans une cage - que nous appellerons A - contenant de la nourriture, elles recevaient une petite décharge électrique dans une patte. Tant et si bien qu’après quelques essais les animaux avaient appris, en dépit de la tentation, à ne plus y entrer. Pendant ce temps, les scientifiques, eux, se sont attachés à repérer les neurones impliqués dans la formation de ce souvenir, au niveau de l’hippocampe. Une zone du cerveau qui joue un rôle central dans la mémoire et où les différents types de neurones sont facilement repérables car organisés en strates distinctes. Après quoi les neurones impliqués dans la formation du souvenir en question ont été modifiés selon une technique de pointe, baptisée optogénétique, associant, comme son nom l’indique, optique et génétique. Celle-ci consiste à introduire, dans les neurones visés, un virus ad hoc qui modifie leur patrimoine génétique afin qu’ils se mettent à produire une protéine sensible à la lumière. Cela permet ensuite aux chercheurs de stimuler à volonté leur activité en les soumettant à des flashs de lumière bleue émise par une toute petite diode.

Un problème de récupération de l'information

Ensuite, dans un second temps, les scientifiques ont administré à certaines souris du groupe une substance destinée à empêcher le renforcement des synapses et donc la formation d’engrammes censés être impliqués dans la consolidation de la mémoire, autrement dit dans la pérennité du souvenir. Et les souris ainsi traitées sont devenues amnésiques. Placées dans la cage A, elles n’ont manifesté aucune inquiétude alors que les autres étaient effrayées sans que la moindre décharge électrique leur soit délivrée. Troisième temps, grâce à leur dispositif d’optogénétique, les chercheurs ont stimulé, par la lumière, les neurones impliqués dans le souvenir de l’apprentissage des dangers de la cage A. Résultat ? Les souris ont de nouveau manifesté de la panique lorsqu’on les introduisait dans la cage. La mémoire leur était revenue !

"La majorité des scientifiques privilégie la théorie de la destruction du stockage de l’information, mais cette recherche montre que cela est probablement erroné", estime Susumu Tonegawa. En effet, même si des confirmations sont encore nécessaires et que la réalité est presque toujours plus complexe que la théorie, cette forme d’amnésie rétrograde induite chez les souris correspond manifestement bien à une impossibilité d’accès à un souvenir toujours gravé dans leur cerveau. Comme si un fichier informatique était toujours dans votre disque dur, mais que vous ne pouviez plus le retrouver. Sans quoi ces souris n’auraient jamais pu recouvrer la mémoire. "L’amnésie est un problème de récupération de la mémoire", affirme Susumu Tonegawa. Si cela se confirme, ça pourrait être une excellente nouvelle pour les malades d'après-demain…

Par Chloé DURAND-PARENTI  06/2015


 

Les mères gardent une trace de l'ADN de leur fils dans le cerveau à vie

 

Le magazine scientifique Pour La Science explique qu’il est fréquent que durant la grossesse, les cellules des femmes et celles de leur enfant passent d'un corps à un corps. Ce phénomène s’appelle le microchimérisme. Ainsi un chromosome Y serait présent dans le cerveau de certaines femmes ayant accouché d’un fils.

Dans le cas présent, il est probable que la barrière hémato-encéphalique soit la cause du changement d’ADN. Lors de la grossesse, elle devient plus perméable et pourrait ainsi laisser filtrer les cellules du foetus dans le cerveau des mères.

Medical News Today explique que les scientifiques ont souhaité savoir si ce phénomène était bénéfique ou nuisible pour les mères. Publiée dans la revue PLoS One et menée au centre de recherche contre le cancer de Fred Hutchinson, cette étude est importante car elle est la premiere de son genre à aborder le thème du microchimérisme masculin dans le cerveau des femmes.

Des scientifiques ont analysé les cerveaux de 59 femmes, décédées entre 32 ans et 101 ans. Près de deux tiers des femmes (37 sur 59) portaient des traces du chromosome Y dans plusieurs régions du cerveau. Un phénomème qui ne disparaît pas avec le temps, puisque la femme la plus âgée à détenir ce chromosome masculin avait 94 ans.  

Concernant leur état de santé, 26 n’avaient aucun trouble ou lésion au cerveau de leur vivant et 33 autres étaient atteintes de la maladie d’Alzheimer. Les chercheurs ont constaté que les femmes atteintes d'Alzheimer étaient moins susceptibles d'avoir un ADN masculin dans leur cerveau que les femmes sans trouble.

 

 

 

Live Science explique pourtant qu’il est difficile d'en tirer des conclusions exactes. Déjà parce que les chercheurs n’ont pu observer qu’une soixantaine de cas. Ensuite, des travaux antérieurs sur le phénomène de microchimérisme suggère que les cellules du foetus pourraient protéger contre le cancer du sein. D’autres au contraire assurent qu’elles pourraient augmenter le risque de cancer du côlon et aider à développer les maladies auto-immunes.

Cité par Science Live, le chercheur William Chan, immunologiste du Centre de recherche Fred Hutchinson à Seattle, explique qu’aucune conclusion ne peut être tirée pour le moment:

«A l'heure actuelle, on ignore si le microchimérisme dans le cerveau est bon ou mauvais pour la santé. Nous pensons qu'il est probable que le microchimérisme confère des avantages dans certains cas, mais dans d'autres situations peut contribuer au processus de maladie. D'autres études sont nécessaires.»

 


Les femmes, gardiennes de l'intelligence

 

Les gènes de l'intelligence sont concentrés sur le chromosome X, transmis par les mères à leurs enfants. Les humains doivent-ils leur intelligence au sexe féminin ?

Les facultés intellectuelles dépendent d'une multitude de facteurs, dont l'environnement familial, l'éducation reçue et le patrimoine génétique. Ce dernier aspect est encore énigmatique, mais on sait que certains gènes sont indispensables au développement intellectuel normal. Si de tels gènes subissent une mutation dans l'ovule fécondé, l'enfant risque de souffrir d'une déficience intellectuelle. Par ailleurs, les gènes de l'intelligence sont répartis différemment chez les femmes et chez les hommes.

Nous avons analysé une partie des données génétiques issues du projet de séquençage du génome humain et avons confirmé certaines hypothèses antérieures selon lesquelles de tels gènes sont localisés sur le chromosome X, le chromosome sexuel féminin. Ces gènes sont effectivement environ quatre fois plus fréquents sur le chromosome X que sur les 44 autres

des hommes (en bleu) et des femmes (en rouge) montrent que la courbe de Gauss correspondant aux hommes est plus étalée : on trouve plus de valeurs extrêmes (très supérieures à la moyenne ou très inférieures) que chez les femmes.

chromosomes. Une femme a deux copies du chromosome X, un homme une seule, ce qui explique une observation établie depuis des siècles : il y a bien plus d'hommes que de femmes atteints de déficiences intellectuelles. Rien d'étonnant à cela, dans la mesure où les femmes ont deux chromosomes X : même si des gènes portés par l'un des deux chromosomes sont défectueux, l'anomalie peut être compensée, totalement ou en partie, par les gènes homologues portés par le chromosome sain. Selon une hypothèse que nous allons développer, la concentration des gènes de l'intelligence sur le chromosome X aurait favorisé l'évolution de l'espèce humaine.

Le chromosome X, accélérateur de l'évolution

Supposons que les gènes présents sur le chromosome X déterminent réellement certains traits de l'intelligence. Dans ce cas, une combinaison très favorable de ces gènes sur l'unique chromosome X de l'homme devrait lui conférer une intelligence supérieure. Au contraire, chez une femme, la supercombinaison, pour être efficace, devrait être reproduite sur ses deux chromosomes, ce qui est peu probable. Selon cette hypothèse, il devrait y avoir plus d'hommes intellectuellement déficients, mais également plus d'hommes supérieurement intelligents. De fait, les QI des femmes se répartissent sur une gaussienne étroite (elles ont pour la plupart une intelligence proche de la moyenne), tandis que, chez les hommes, la gaussienne est plus étalée : il y a davantage de valeurs de QI très supérieures à la moyenne, mais aussi de valeur très inférieures (voir la figure ci-contre).

Pourquoi le chromosome X contient-il tant de gènes responsables des capacités cognitives ? Nous postulons qu'il aurait accéléré ­l'évolution de l'espèce humaine. L'évolution de l'homme à partir des anciennes lignées de primates résulte en grande partie de son intelligence, et elle a été très rapide au cours des deux derniers millions d'années. Cette rapidité peut s'expliquer si l'on considère que les gènes responsables du développement du cerveau sont concentrés sur le chromosome X : dès qu'une combinaison favorable de gènes de l'intelligence est présente sur un exemplaire du chromosome X, l'individu mâle qui en est doté jouit de cet avantage, et est sélectionné. L'espèce conserve ainsi cet acquis et le transmet aux générations ultérieures. Ce schéma simple présente pourtant une difficulté.

Le paon, l'homme et le mégacéros

L'idée selon laquelle la présence des gènes de l'intelligence sur le chromosome X permet une sélection plus rapide ne suffit peut-être pas à expliquer l'avènement de l'homme au panthéon des espèces. Il suppose que l'individu « intelligent » transmette ses gènes à une nombreuse descendance et, par conséquent, qu'il plaise aux femelles de son espèce. Un homme séduira-t-il davantage les femmes s'il est intelligent ? L'affaire est loin d'être réglée. Certes, dans le règne animal, ce sont presque toujours les femelles qui choisissent les mâles, en fonction de leurs qualités de séduction. Cette sélection tient au fait que chaque femelle dispose d'un capital limité d'ovules, en comparaison des spermatozoïdes du mâle : elle doit donc choisir ses partenaires avec soin. Ainsi, la femelle du paon choisit les mâles dont les plumes de la queue sont les plus impressionnantes. Toutefois, ce critère a comporté des effets pervers : il a conduit les paons à acquérir des plumes toujours plus longues et plus colorées, excès qui peut présenter des inconvénients, car à force d'être toujours plus vives, les couleurs attirent les prédateurs, et à force d'être toujours plus longues, les plumes gênent l'oiseau dans sa fuite !

Le paon n'est d'ailleurs pas le seul à être allé un peu trop loin dans l'acquisition de ces caractères sexuels secondaires. À l'ère quaternaire, le cerf géant mégacéros a disparu à cause de la course aux… ornements. Sa ramure immense, atout de séduction, a fini par le gêner dans ses déplacements dans des forêts toujours plus denses, et les prédateurs ont eu raison de lui. De tels exemples ne sont guère encourageants si l'on suppose que l'intelligence est un caractère sexuel secondaire : à terme, désavantagerait-elle les plus intelligents ?

Heureusement pour nous, la situation est différente : l'intelligence n'est pas comme la plume du paon ou les bois du cerf. Il serait surprenant de trouver un homme sachant séduire par son intelligence au point que son intelligence le gêne pour se tirer des situations de la vie courante. Cette ambivalence de l'intelligence – arme de séduction et arme de domination – a peut-être assuré son succès et sa propagation rapide dans l'espèce humaine.

Il semble donc que nous devions notre intelligence à des femmes ayant peuplé l'Afrique il y a plusieurs millions d'années, et qui ont commencé à choisir leur partenaire partiellement en fonction de leurs capacités intellectuelles. Dans le jargon économique d'aujourd'hui, on dirait que ces femmes étaient des investisseurs de capitaux à risque placés sur le long terme, dotées d'un flair incontestable. Un tel investissement a porté ses fruits, surtout pour les humains vivant aujourd'hui – pour les hommes comme pour les femmes.

Horst Hameister


 

Le cerveau en développement

Les cellules souches pourraient réparer une moelle épinière endommagée

 

La moelle épinière fait partie du système nerveux central. Lorsqu’elle est endommagée, le lien entre le corps et le cerveau se trouve altéré. Jusqu’à présent, une lésion de cette partie du corps ne laissait que peu d’espoir de guérison. Découvrez, en vidéo et grâce à Discovery Science, comment les cellules souches pourraient permettre une rémission. 

Réparer une moëlle épinière est un défi monumental. Cette partie de la colonne vertébrale abrite de nombreux nerfs relayant des informations provenant du corps entier. C’est aussi par cette zone que transitent les messages du cerveau à destination des membres ou des organes. Il n’est pas rare qu’en cas d’accident, ces connections soient interrompues, voire détruites, rendant le patient handicapé.

Malheureusement, le corps humain n’a pas la possibilité de réparer complètement ces lésions. C’est ici que la science peut prendre le relais, notamment par l’utilisation des cellules souches à des fins thérapeutiques. Des scientifiques américains se sont rendu compte qu’en injectant ces cellules sur le site de la lésion, il était possible dans une certaine mesure de réparer les dégâts. Un pas en avant pour toutes les personnes ayant subi des dommages au niveau de la moelle épinière.

 

04/2015 - Par Jonathan SARE, Futura-Sciences


 

Rôle de la vitamine D dans la physiopathologie des maladies neurodégénératives

François Féron aux JNLF 2015 de Marseille   

"Vitamine D et maladies neurologiques"  mardi 31 mars 15 h

Biologie Aujourd’hui, 208 (1), 77-88 (2014)

Rôle de la vitamine D dans la physiopathologie des maladies neurodégénératives

 Pascal Millet1, Véréna Landel1, Isabelle Virard1, Maria Morello1,2 et François Féron1

1 Aix Marseille Université, CNRS, NICN UMR7259, 13916 Marseille, France 
2 Università degli Studi di Roma Tor Vergata, Facoltà di Medicina, Biochimica Clinica, Divisione di Nutrizione Umana, Scienza della Nutrizione, Viale Oxford 1, 00133 Rome, Italie 

 

L’implication de la vitamine D dans le fonctionnement cérébral a fait l’objet, au cours des 25 dernières années, de nombreuses études épidémiologiques et fondamentales. Celles réalisées sur les maladies neurodégénératives et leurs modèles animaux ou cellulaires ont révélé que l’hypovitaminose D ne serait pas qu’une cause seconde dans la progression de certaines maladies neurodégénératives mais véritablement un cofacteur aggravant. La vitamine D est une hormone stéroïde capable de réguler l’expression de plusieurs centaines de gènes via des mécanismes génétiques et épigénétiques. Cela rend compte du caractère éminemment pléiotrope de cette molécule. Son rôle dans le système nerveux central (SNC) et les maladies neurodégénératives ne fait pas exception à cette règle. Nous faisons ici le point sur le rôle et les mécanismes d’action identifiés de la vitamine D dans la sclérose en plaques, la maladie d’Alzheimer et la maladie de Parkinson. L’importante prévalence de l’hypovitaminose D, sous nos latitudes et plus particulièrement dans certains groupes à risque, son évaluation et sa correction faciles, ainsi que les résultats des premières études cliniques de supplémentation, laissent penser que la vitamine D pourrait intégrer utilement l’arsenal thérapeutique dont nous disposons pour lutter contre ces maladies.

 

Isolating Nasal Olfactory Stem Cells from Rodents or Humans

http://pdf.lu/X5rc


 

 

L'ADN : la mémoire du savoir de l'humanité ? /Robust Chemical Preservation of Digital Information on DNA in Silica with Error-Correcting Codes

 

02/2015  Laurent Sacco, Futura-Sciences

L'ADN pourrait-il conserver à long terme le savoir de l'humanité ?

Alors que les microfilms ne conservent les informations que pendant 500 ans tout au plus, l'ADN peut les conserver pendant un million d'années, comme vient de le démontrer un groupe de chercheurs en Suisse. De quoi préserver la culture et la mémoire numérique, pour mieux la transmettre aux nouvelles générations. Avec la baisse du coût du séquençage de l'ADN, il serait possible d'archiver sous cette forme l'ensemble des données du cerveau collectif de l'humanité, que certains ont baptisé « extelligence ».

 

Inspiré par la longue conservation de l'ADN dans les os en paléontologie, un groupe
 de chercheurs de l'ETH, en Suisse, a développé une technologie ingénieuse pour stocker l'information numérique moderne dans de l'ADN. © Philipp Stössel, ETH ZurichInspiré par la longue conservation de l'ADN dans les os en paléontologie, un groupe de chercheurs de l'ETH, en Suisse, a développé une technologie ingénieuse pour stocker l'information numérique moderne dans de l'ADN. 

 
 

Le Catlin Seaview Survey est un exemple frappant montrant que nous sommes bel et bien rentrés dans l’ère du village global grâce aux ordinateurs d’Alan Turing et à l’astronautique deTsiolkovski. Il s’agit aussi d’une belle illustration du concept de noosphère introduit par le géochimiste Vladimir Vernadsky et le paléontologue Pierre Teilhard de Chardin. Sous une forme plus sobre, ce concept a été rebaptisé du nom d’« extelligence » par le biologiste Jack Cohen et le mathématicien Ian Stewart dans leur livre Figments of Reality: The Evolution of the Curious Mind(1997). Ce néologisme désigne l’information et l’intelligence collective de l’humanité sous forme d’œuvres culturelles, de livres, de DVD, de bibliothèques, de réseaux sociaux ainsi que les interactions culturelles et intellectuelles entre les membres de l’humanité. On peut donc penser l’extelligence comme l’intelligence et la mémoire d’une sorte de cerveau collectif de l’humanité.

Un problème se pose naturellement à son sujet : comment transmettre de façon fiable et pérenne l’information contenue dans l’extelligence de l’humanité aux générations futures alors que sa mémoire tend à devenir de plus en plus volatile à l’heure du numérique ? Comment stocker pendant des dizaines d’années et même des siècles les colossales quantités de données qui ne cessent de croître sur le réseau mondial ? Songeons par exemple à nos informations sur notre profil Facebook ou à celles concernant notre dossier médical alors que la génétique et les neurosciences s’apprêtent à faire des bonds de géant tout en réduisant leurs coûts... Comment éviter une amnésie bien pire que celle qui a frappé l’Europe à la suite de la chute de l’Empire romain et qui nous a fait perdre bon nombre des accomplissements et des œuvres de la culture grecque ?


L’ADN, cette molécule présente dans toutes les cellules vivantes, renferme les clés du développement et du fonctionnement d’un organisme. Nous avons actuellement les moyens de la séquencer pour mieux la comprendre. Unisciel et l’université de Lille 1 nous expliquent, avec le programme Kezako, comment percer les mystères de cette molécule. 

L'ADN, une alternative aux disques durs

Il faudrait trouver des alternatives aux serveurs et aux disques durs. Une solution a été avancée et une première preuve de son efficacité a été donnée il y a environ 3 ans lorsqu'un groupe de chercheurs américains a montré qu’il pouvait enregistrer un livre entier dans seulement 1 picogramme d’ADN. Il s’agissait de Regenesis: How Synthetic Biology Will Reinvent Nature and Ourselves, écrit par le célèbre biologiste George Church, membre entre autre du FLI (Future of Life Institute), fondé par Max Tegmark. Un millionième de millionième de gramme d’ADN a donc suffi pour enregistrer une quantité d’informations de 5,37 mégabits. Cela représente une densité de stockage spectaculaire d'1 million de gigabits par centimètre cube. Une capacité très largement supérieure à celle des disques durs et qui représente plus de 10 milliards de fois la densité de stockage d’un CD.

L’ADN semble fragile mais en réalité il est capable de franchir les millénaires comme on peut s’en rendre compte avec les analyses ADN effectuées en archéologie et en paléontologie. Pour convaincre les sceptiques, des membres de l'École polytechnique fédérale de Zurich (ETH), en Suisse, viennent de publier un article à ce sujet dans Angewandte Chemie International Edition.

Comme l'illustre le schéma ci-dessus, il est possible d'encoder une information en binaire sous la forme d'une série de bases de l'ADN représentées par les lettres A,C,G,T. On peut synthétiser un brin d'ADN contenant
 cette information puis le stocker dans une nanosphère de silice. L'ADN peut ultérieurement être extrait, séquencé et décodé. L'expérience montre que même après un traitement thermique pour
 simuler une dégradation du temps de plusieurs millénaires il est possible de retrouver exactement l'information initiale.
Il est possible d'encoder une information en binaire sous la forme d'une série de bases de l'ADN représentées par les lettres A, C, G et T. Il faut ensuite synthétiser un brin d'ADN contenant cette information puis le stocker dans une nanosphère de silice. L'ADN peut ultérieurement être extrait, séquencé et décodé. L'expérience montre que, même après un traitement thermique pour simuler une dégradation du temps de plusieurs millénaires, il est possible de retrouver exactement l'information initiale. © Robert N. Grass et al., ANIE

Un code correcteur pour une mémoire d'un million d'années

Les chercheurs ont commencé par stocker de l’information dans des brins d’ADN qu'ils ont introduits dans des sphères de silice de 150 nanomètres de diamètre environ. Objectif : simuler en accéléré le processus de dégradation de l’ADN dans des os au cours de milliers d’années. Le principe est simple : dans le cadre de la conservation par le froid, la température ralentit les réactions chimiques. À l'inverse, si la température augmente, les réactions chimiques s'accélèrent. Les membres de l’ETH ont donc soumis les sphères à des températures comprises entre 60 et 70 °C pendant un mois, ce qui équivaut à une durée de plusieurs centaines d’années.

Inévitablement, tout processus de traitement et de transmission de l’information conduit à des erreurs. Mais, comme l’explique clairement le prix Nobel Richard Feynman dans son cours sur l’informatique, il est possible d’utiliser des codes correcteurs basés sur des informations supplémentaires incluses dans les messages transmis permettant de réduire ces erreurs en les corrigeant. Les chercheurs de l’ETH ont donc développé un analogue des codes de Reed-Solomon, très utilisés pour le stockage des données sur les CD, les DVD et pour la transmission d’information par satellite.

Au final, les chercheurs ont montré que l’ADN placé dans des nanosphères de silice et maintenu à des températures de 18 °C pouvait conserver intact l’information codée avec un code correcteur de Reed-Solomon pendant au moins un million d’années...

 

 

Robust Chemical Preservation of Digital Information on DNA in Silica with Error-Correcting Codes

  1. Dr. Robert N. Grass1,*
  2. Dr. Reinhard Heckel2
  3. M. Sc. Michela Puddu1
  4. M. Sc. Daniela Paunescu1 and
  5. Prof. Wendelin J. Stark1

 

Abstract

 

Information, such as text printed on paper or images projected onto microfilm, can survive for over 500 years. However, the storage of digital information for time frames exceeding 50 years is challenging. Here we show that digital information can be stored on DNA and recovered without errors for considerably longer time frames. To allow for the perfect recovery of the information, we encapsulate the DNA in an inorganic matrix, and employ error-correcting codes to correct storage-related errors. Specifically, we translated 83 kB of information to 4991 DNA segments, each 158 nucleotides long, which were encapsulated in silica. Accelerated aging experiments were performed to measure DNA decay kinetics, which show that data can be archived on DNA for millennia under a wide range of conditions. The original information could be recovered error free, even after treating the DNA in silica at 70 °C for one week. This is thermally equivalent to storing information on DNA in central Europe for 2000 years.

 

 

Inné ou Acquis dans la construction du cerveau : les Deux mon capitaine !

Yehezkel BEN-ARI

www.youtube.com/embed/EMYu7DK5ZqU


 

Rain Man

 "the best of "

 www.youtube.com/embed/RN0DczbPznY    


 

Les gènes d'oiseaux racontent l'histoire de la parole

 http://pdf.lu/77Kw

 

 Jean-Luc Nothias   12/2014
Une vaste étude publiée par Science montre que les oiseaux et les humains partagent les mêmes gènes pour s'exprimer.

 

C'est un bien curieux résultat auquel est arrivée une équipe internationale de chercheurs travaillant sur le chant des oiseaux et la génétique. Des centaines de chercheurs de 20 pays ont séquencé et analysé les génomes des 48 espèces d'oiseaux les plus importantes (résultats publiés dans la revue Science). Et ont pu répondre à plusieurs questions comme pourquoi et comment les oiseaux ont perdu leurs dents. Ou quel était l'ancêtre commun des perroquets, des oiseaux chanteurs, des colibris, des faucons et des aigles. Ils ont aussi démontré que les gènes impliqués dans le chant des oiseaux et la parole humaine sont les mêmes.

50 gènes

Il faut dire que l'un des principaux auteurs de ces études en est venu à s'intéresser aux oiseaux car il s'intéressait au cerveau humain et à la parole. «Nous savions depuis des années qu'il y avait des similarités entre le chant des oiseaux et la parole humaine», explique Erich Jarvis, professeur de neurobiologie à l'école de médecine de l'université Duke. «Mais nous ne savions pas pourquoi.» Maintenant, on sait que les oiseaux et les humains partagent les mêmes gènes pour s'exprimer. Les études menées ont permis de montrer qu'un ensemble de 50 gènes semblables est présent chez les oiseaux qui vocalisent et chez les humains, alors qu'on ne le trouve pas chez les oiseaux non chanteurs ou chez les primates non humains qui ne parlent pas.

«La parole est difficile à étudier dans le cerveau humain», estime Erich Jarvis. «Les baleines et les éléphants peuvent apprendre à vocaliser, mais ne sont pas très pratiques à étudier en laboratoire. Grâce aux oiseaux, nous avons maintenant une meilleure compréhension des zones du cerveau impliquées dans la vocalisation aussi bien chez eux que chez l'homme au niveau génétique.» Parmi les oiseaux chanteurs ou parleurs, les perroquets ont une organisation cérébrale très particulière. Leur capacité à imiter la parole humaine semble d'ailleurs liée à leurs facultés cognitives en général et à leur sociabilité. La parole est d'or…


 

Les souris pas si bons cobayes que cela

 

Jean-Luc Nothias  11/2014
Des chercheurs ont montré que si la souris et l'homme partageaient beaucoup de gènes, la façon dont ceux-ci s'expriment peuvent être très différentes. De quoi jeter un doute sur les études menées sur la souris.

 

Cela va-t-il conduire à l'arrêt de l'utilisation des souris en tant qu'animaux de laboratoire? Rien n'est moins sûr. Pourtant, de nouvelles études viennent de montrer que, génétiquement, la souris était plus éloignée de l'homme qu'on ne le croyait (travaux publiés dans la revue «Nature»). Et que, par conséquent, la pertinence de certaines recherches médicales utilisant ces animaux était peut-être à remettre en cause.

Les équipes de recherche provenant de plusieurs universités américaines dans le cadre du volet souris du projet Encode, pour «Encyclopedia of DNA Elements», ont pu déterminer quelles étaient les similarités mais aussi les différences entre les gènes des deux espèces. Leurs recherches se sont focalisées sur le système immunitaire, le métabolisme et la réponse au stress.

Régulation de l'activité des gènes

Si beaucoup de gènes codant des protéines sont proches, la façon dont ils s'expriment, dont ils sont régulés, est bien différente. «La plus grande partie des différences entre souris et humains provient de la régulation de l'activité des gènes, pas des gènes eux-mêmes», explique le Dr Michael Beer, de la John Hopkins University School of Medicine, l'un des principaux auteurs de l'étude. «Puisque les souris sont d'importants modèles pour la biologie humaine, nous devons comprendre ces différences pour mieux interpréter les résultats des expériences.»

Toutes ces informations permettront donc aux tests réalisés sur les souris de pouvoir être amendés et apporter des informations plus pertinentes. Si certaines maladies humaines sont provoquées par des mutations «simples» dans les gènes, de nombreuses autres pathologies, comme la maladie de Parkinson ou certains diabètes, résultent de troubles dans la régulation de l'expression des gènes, même si ces derniers ne présentent pas de «défauts».

D'autres chercheurs ont examiné les différents types de cellules des organes de souris, une centaine, comme celles du cerveau, du cœur, du sang, du rein du foie ou de la peau (résultats publiés dans les Comptes rendus de l'Académie nationale des sciences américaine). Avec des résultats surprenants en les comparant avec les cellules humaines: dans certains cas, les voies de régulation avaient évolué de manière très différente. Par exemple, les neurones murins avaient un fonctionnement plus proche de leurs cellules intestinales que des neurones humains.

 

http://www.nature.com/articles/515346a.epdf?referrer_access_token=grmho82xGb0IAswoAAXEXdRgN0jAjWel9jnR3ZoTv0PwjUprRBBjolKATK4O_wE9FSLQxBU3-y0W_Wt_4OH1DR4S9vy9i6tQEtgwoS58a1c%3D

 


 

Mind-controlled transgene expression by a wireless-powered optogenetic designer cell implant/Contrôler les gènes par la pensée, c’est possible !

Article original :

http://pdf.lu/j6W1

 

 11/2014  Marie-Céline Jacquier

Des chercheurs suisses ont développé une méthode permettant à des ondes cérébrales de contrôler l'expression d'un gène en protéine. Dans l'avenir, un implant commandé par la pensée pourrait aider à traiter certaines pathologies.

 

Les pensées contrôlent une LED dans un implant, lequel induit la production d'une molécule par des cellules. © Folcher M et al., Nature Communications 2014

Les pensées contrôlent une LED dans un implant, lequel induit la production d'une molécule par des cellules.  

 

Cela ressemble à de la science-fiction mais des chercheurs de Bâle (Suisse) ont développé une technique permettant à des ondes cérébrales de contrôler l'expression d'un gène. Martin Fussenegger, qui a mené ces travaux présentés dans Nature Communications, explique : « Pour la première fois, nous avons été capables d’exploiter les ondes cérébrales humaines, de les transférer sans fil à un réseau génétique et de contrôler l’expression d’un gène en fonction du type de pensée. Être capable de contrôler l’expression d’un gène par le pouvoir de la pensée est un rêve que nous poursuivons depuis plus d’une décennie ».

Ce dispositif innovant comprend un casque à électroencephalogramme. Les ondes cérébrales enregistrées sont analysées et transmises par un système sans fil à une interface qui contrôle un générateur produisant un champ magnétique. Cela fournit un courant d’induction à un implant contenant une lampe à LED qui émet de la lumière dans le proche infrarouge. Le rayonnement infrarouge n’est généralement pas nocif aux cellules et peut pénétrer profondément dans les tissus.

Cette technologie utilise donc l’optogénétique, une méthode par laquelle des cellules modifiées génétiquement sont sensibles à la lumière. En effet, lorsque la LED s'allume, elle éclaire une chambre de culture contenant des cellules génétiquement modifiées qui peuvent produire la protéine désirée : ici, il s'agit de la phosphatase alcaline SEAP (secreted alkaline phosphatase), qui diffuse à travers une membrane semi-perméable pour se retrouver dans le sang de la souris qui porte l’implant.

 

Schéma du dispositif mis au point par les
 chercheurs.
Schéma du dispositif mis au point par les chercheurs. Dans l’implant situé en bas du schéma, une LED (en rouge) s'allume dans le proche infrarouge, ce qui influence la production de protéines par les cellules de la chambre de culture (à droite).  

Les pensées contrôlent la quantité de protéines

Pour savoir si ce dispositif permet aux activités cérébrales de programmer l’expression du gène dans les cellules, les chercheurs ont voulu connaître la quantité de protéines libérées selon l'état mental du sujet, parmi trois possibles : biofeedback (ou rétrocontrôle biologique), méditation et concentration. Pour tester l’état de concentration, les volontaires jouaient à Minecraft sur ordinateur ; cela induisait des valeurs moyennes de SEAP dans le sang des souris qui portaient l'implant. Lorsque les sujets étaient détendus (en méditation), il y avait de très hautes valeurs de SEAP dans le sang des souris. Pour la situation de biofeedback, les sujets observaient la lumière LED de l’implant dans le corps de la souris et devaient par un simple exercice de la volonté éteindre ou allumer la LED par rétrocontrôle visuel. Cela conduisait à des variations de SEAP.

Les différents états mentaux induisaient donc à des quantités variables de SEAP produites par les cellules. Le système fonctionne à la fois avec une culture cellulaire humaine et dans un système homme-souris.

« Contrôler les gènes de cette manière est complètement nouveau et unique dans sa simplicité », a expliqué Martin Fussenegger. Il espère qu’un implant contrôlé par la pensée pourrait un jour aider à lutter contre des maladies neurologiques, comme les maux de tête chroniques et l’épilepsie : en détectant des ondes cérébrales spécifiques à un stade précoce, il serait possible de stimuler la production d’agents thérapeutiques dans l’implant. Dans le futur, les patients pourraient apprendre à générer certains états mentaux pour que les implants produisent des médicaments en temps réel.


 

Autograft-derived spinal cord mass following olfactory mucosal cell transplantation in a spinal cord injury patient/ Cellules souches : après l'échec de la greffe, un nez pousse dans le dos

Article original en PDF

http://pdf.lu/tVf5

Cellules souches : après l'échec de la greffe, un nez pousse dans le dos

Une greffe de cellules souches de muqueuse nasale effectuée pour rétablir la liaison nerveuse dans les membres inférieurs d’une jeune paraplégique a non seulement échoué mais aussi dégradé sa santé. Apparu progressivement, un semblant de nez lui a, en effet, occasionné de vives douleurs le long de sa colonne vertébrale.

140 patients auraient reçu une greffe
 de cellules souches issues de leur muqueuse nasale à l’hôpital Egas Moniz de Lisbonne, au Portugal. Si la plupart ont vu leur état de santé s’améliorer, 1 % ont pris le risque que leur transplantation échoue,
 comme cela est arrivé à une jeune paraplégique. © Floreal, Wikimedia Commons, cc by sa 2.5
140 patients auraient reçu une greffe de cellules souches issues de leur muqueuse nasale à l’hôpital Egas Moniz de Lisbonne, au Portugal. Si la plupart ont vu leur état de santé s’améliorer, 1 % ont pris le risque que leur transplantation échoue, comme cela est arrivé à une jeune paraplégique. 
Restée anonyme, une patiente états-unienne, qui a perdu l’usage de ses jambes dans un accident de la circulation à l’âge de 18 ans, a accepté trois années plus tard un essai clinique proposé par une équipe médicale de l’hôpital Egas Moniz de Lisbonne, au Portugal. Leur objectif : améliorer sa condition voire la guérir en lui injectant des cellules souches de neurones et celles qui favorisent la croissance des fibres nerveuses. Une fois prélevées dans la cavité nasale de la patiente, elles furent implantées dans sa colonne vertébrale au niveau de la lésion de sa moëlle épinière car ces cellules doivent aider à restaurer la liaison nerveuse entre son cerveau et ses jambes.

Malheureusement, les choses ne se sont pas déroulées de cette façon. Huit ans après l’intervention, la patiente souffrait de douleurs dans le dos d’intensité croissante, vraisemblablement provoquées par une masse cellulaire de 3 cm de long formée au-dessus de la lésion originelle qui comprimait sa moëlle épinière. Aussi, l’an dernier, fut-elle de nouveau opérée — par des médecins américains, cette fois — afin de lui ôter cet appendice et l’autopsier.

Publié dans le Journal of Neurosurgery : Spine (voir le PDF ci-dessus), l’examen a ensuite révélé que si la greffe de muqueuse nasale a bien permis un apport de cellules nerveuses, celles-ci ne se sont pas connectées à la moelle et ne se sont pas mises à fonctionner comme espéré. En outre, la transplantation a abouti à l’apparition progressive de cellules nasales — bien entendu, indésirables à cet endroit du corps humain — sous forme de kystes contenant des muqueuses respiratoires et une sorte de mucus épais qui était certainement responsable de ses maux dorsaux. Par ailleurs, la protubérance s’est avèrée bénigne.

Images IRM sagittales révélant une masse (flèches blanches) sur la moelle
 épinière développée huit ans après une greffe de cellules souches de muqueuse nasale sur une patiente handicapée moteur. © Brian J. Dlouhy et al.
Images IRM sagittales révélant une masse (flèches blanches) sur la moelle épinière développée huit ans après une greffe de cellules souches de muqueuse nasale sur une patiente handicapée moteur. 

Les thérapies avec des cellules souches requièrent plus de surveillance

Si d’autres patients ayant reçu un traitement similaire ne se sont pas plaints de telles douleurs, leur greffe date de quatre ans maximum, rapportent les auteurs.

Selon eux, il aurait mieux valu dans ce cas sélectionner, multiplier puis implanter de petits et purs échantillons de cellules souches de neurones de même que celles qui favorisent leur croissance plutôt qu’un amas de muqueuses nasales. En outre, ils reconnaissent qu’il existe peu de suivi de cette catégorie de greffé.

Mais justement, cet essai clinique fut innovant dans le sens où il supprimait l’étape de mise en culture. En 2010, les chercheurs de Lisbonne publiaient leurs résultats en recourant à cette méthode pour 20 personnes paralysées à divers endroits de la colonne vertébrale, sans savoir si l’actuelle patiente américaine en faisait partie. Onze patients ont recouvré du mouvement ou de la sensation et d’autres cas, moins nombreux, de paralysies aggravées ou de méningite furent aussi consignés.

Jean Peduzzi-Nelson, chercheur sur les cellules souches à la Wayne State University de Détroit (États-Unis) qui avait conseillé la greffe à la patiente américaine, s’est dit « attristée d’apprendre la survenue de cet événement indésirable », en précisant que sa probabilité était inférieure à 1 %.

Pour son confrère, George Daley de l’école de médecine de la faculté de Harvard, ce triste cas montre « l’état primitif de nos connaissances sur la façon dont les cellules s’intègrent, se divisent et se développent ». « Nous devons être très vigilants et nous avons besoin de suivi à très long terme », concluait ce conseiller sur un guide d’information sur les cellules souches à l’usage des patients.

Les cellules souches restent en effet potentiellement capables de croître et de se différencier de manière incontrôlable, parfois sous forme de tumeurs malignes. Si elles offrent des perspectives de traitements pour des pathologies de ce type ou pour de nombreuses autres maladies, il convient d’avancer progressivement avec un maximum de sécurité pour la santé des bénéficiaires.


 

La guerre des cerveaux

Nos enfants iront-ils demain dans des écoles eugénistes ? | Laurent Alexandre | TEDxParis

 bientôt l'humanité 2.0 de la neuro-dictature des neuro-hackers, neuro-éthiciens et autres neuro-culteurs pour le neuro-enhancement  ...

 

www.youtube.com/embed/wWF7R2vs3qM


 

 

L'ADN : les devenirs d'un logiciel Open Source

Souvenir de Marc Vasseur (1949-2013)

(fondateur de l’une des toutes premières entreprises de biotechnologie en France, Genset (qui a exploré le génome humain), et membre fondateur de France Biotech)

où il est question de l'origine de l'ADN

et de son devenir :

la thérapie génique

la biologie synthétique

www.youtube.com/embed/0pFpeGdcEEM


 

 

De la cellule rectale au neurone : les clés de la transdifférenciation / Sequential histone-modifying activities determine the robustness of transdifferentiation

 

article original et son complément (Sophie Jarriault et coll.)

http://pdf.lu/6mi9

http://pdf.lu/32cO

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

Une étude parue dans Science décrit les mécanismes génétiques et épigénétiques de la transdifférenciation, un phénomène par lequel des cellules spécialisées perdent leurs caractéristiques pour changer d’identité. Une piste de recherche encourageante pour la médecine régénérative.

 

Le neurone est une cellule différenciée qu’on imagine mal se former à
 partir d’une cellule rectale. © GerryShaw, Wikimedia Commons, cc by sa 3.0Le neurone est une cellule différenciée qu’on imagine mal se former à partir d’une cellule rectale. 

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 peuvent changer d’état et acquérir de nouvelles fonctions. Un phénomène assez rare, mais retrouvé dans de nombreuses espèces dites de « transdifférenciation ».

Dans un article publié dans la revue Science, une équipe de l’Institut de génétique et de biologie moléculaire et cellulaire (CNRS, Inserm, Université de Strasbourg), en collaboration avec l’Institut Curie, a étudié ce processus chez Caenorhabditis elegans, un petit ver transparent, où une cellule rectale se transforme naturellement en motoneurone. Ce passage d’un type cellulaire à un autre se fait sans division 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 transcription 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 histone et lorsqu’une mutation altère leur action, la transdifférenciation est interrompue et la cellule rectale ne se transforme plus en neurone.

Une transdifférenciation influencée par l’épigénétique

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.

Chez le petit ver C. elegans, une cellule rectale peut naturellement devenir un neurone moteur.
 ©NIH, Wikimedia Commons, DP
Chez le petit ver C. elegans, une cellule rectale peut naturellement devenir un neurone moteur. 

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 », ces facteurs 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 oeil 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.

 

 

 Abstract (Science 08/2014)

Natural interconversions between distinct somatic cell types have been reported in species as diverse as jellyfish and mice. The efficiency and reproducibility of some reprogramming events represent unexploited avenues in which to probe mechanisms that ensure robust cell conversion. We report that a conserved H3K27me3/me2 demethylase, JMJD-3.1, and the H3K4 methyltransferase Set1 complex cooperate to ensure invariant transdifferentiation (Td) of postmitotic Caenorhabditis elegans hindgut cells into motor neurons. At single-cell resolution, robust conversion requires stepwise histone-modifying activities, functionally partitioned into discrete phases of Td through nuclear degradation of JMJD-3.1 and phase-specific interactions with transcription factors that have conserved roles in cell plasticity and terminal fate selection. Our results draw parallels between epigenetic mechanisms underlying robust Td in nature and efficient cell reprogramming in vitro.

 


 

Les mauvais souvenirs ne sont pas indélébiles / Bidirectional switch of the valence associated with a hippocampal contextual memory engram

Bidirectional switch of the valence associated with a hippocampal contextual memory engram

Susumu Tonegawa et coll.

Nature  27 August 2014

 Les mauvais souvenirs ne sont pas indélébiles

 

Une étude suggère que les émotions associées à des souvenirs peuvent être réécrites, permettant d'adoucir ou d'assombrir des événements du passé.

Selon les chercheurs, cette propriété de renversement de la mémoire est déjà utilisée cliniquement pour traiter des maladies mentales, mais les mécanismes l'expliquant demeurent largement méconnus.Selon les chercheurs, cette propriété de renversement de la mémoire est déjà utilisée cliniquement pour traiter des maladies mentales, mais les mécanismes l'expliquant demeurent largement méconnus.  

 
 Bérengère Krief

Les émotions associées à des souvenirs peuvent être réécrites, permettant d'adoucir des événements douloureux du passé et à l'inverse d'assombrir des moments heureux, suggère une étude menée sur des souris au Japon et aux États-Unis et publiée mercredi dans la revue scientifique Nature.

"Cette propriété (de renversement) de la mémoire est utilisée cliniquement pour traiter" des maladies mentales, "cependant les mécanismes neuronaux et les circuits du cerveau qui autorisent ce changement de registre émotionnel demeurent largement méconnus", soulignent les chercheurs en préambule. L'objet de l'étude est de décrypter ces procédés sous-jacents, ouvrant la voie à de nouvelles pistes pour soigner des pathologies comme la dépression ou les troubles de stress post-traumatique. Elle "valide aussi le succès de la psychothérapie actuelle", explique à l'AFP  le directeur de recherche Susumu Tonegawa.

Formation d'une inscription en mémoire

Ces travaux, fruit d'une collaboration entre l'institut japonais Riken et le Massachussets Institute of Technology (MIT) aux États-Unis, s'appuient sur une nouvelle technologie de contrôle du cerveau via la lumière, appelée "optogénétique", pour mieux comprendre ce qui se passe quand on se remémore de bons ou mauvais moments et si l'on peut modifier la valeur (négative ou positive) associée à un souvenir. Les résultats démontrent que l'interaction entre l'hippocampe, partie du cerveau qui joue un rôle central dans la mémoire, et l'amygdale, censée être une sorte de chambre de stockage des réactions positives et négatives, est plus flexible que ce qu'on pensait jusqu'à présent.

Pour parvenir à de telles conclusions, les chercheurs ont injecté une protéine d'algue sensible à la lumière à deux groupes de souris mâles. Ils ont ainsi pu suivre la formation d'une inscription en mémoire en temps réel, qu'ils ont réactivée à leur gré grâce à des impulsions lumineuses. Certains rongeurs ont été autorisés à jouer avec des femelles afin de créer un souvenir connoté positivement, tandis que leurs camarades se voyaient au contraire asséner un déplaisant choc électrique.

Transformer une répulsion en attirance

Dans un deuxième temps, les scientifiques leur ont fait artificiellement revivre ces souvenirs, tout en les soumettant simultanément à l'expérience opposée : les souris agréablement disposées recevaient un choc, tandis que les autres avaient la bonne surprise de rencontrer leurs comparses. La nouvelle expérience a pris le dessus sur l'émotion initiale. "Nous avons fait un test dans la première cage de laboratoire et la crainte originelle avait disparu", décrit Susumu Tonegawa, Prix Nobel de médecine en 1987. Cependant ce phénomène n'a pu être observé qu'en agissant sur l'hippocampe, sensible au contexte environnant, alors qu'il n'a pas été possible d'influer sur l'amygdale.

Les chercheurs, qui avaient déjà publié des travaux sur l'inscription en mémoire de faux souvenirs chez une souris, espèrent que leurs découvertes du changement de valence positive à négative (d'attirance à répulsion) et vice-versa, feront avancer la recherche médicale sur les maladies de type troubles dépressifs ou post-traumatiques, affectant notamment les militaires. À l'avenir, Susumu Tonegawa souhaite pouvoir "contrôler les neurones avec une technologie sans fil, sans outil intrusif comme les électrodes" et "potentiellement faire croître le nombre de souvenirs positifs par rapport aux négatifs". Reste à prouver que cette inversion d'émotion associée à un souvenir fonctionne de la même façon chez l'homme que chez la souris, même si l'on sait déjà que les processus mnésiques ont été conservés au cours de l'évolution des espèces.

Dans un commentaire rapporté par Nature, les chercheurs Tomonori Takeuchi et Richard Morris de l'université d'Edimbourg en Écosse estiment que cette étude jette une lumière nouvelle sur les mécanismes de la mémoire, tout en relevant les limites de l'optogénétique en la matière.


 

De faux souvenirs implantés chez des souris /Creating a False Memory in the Hippocampus

 Stéphany Gardier

Des chercheurs américains ont réussi pour la première fois à manipuler la mémoire de souris. A partir de deux évènements indépendants vécus par les animaux, ils ont créé un faux souvenir. 

De Total Recall à Inception, la manipulation de la mémoire et des souvenirs qu'elle abrite a largement inspiré les auteurs de science-fiction. Avec la publication récente dans la revueScience des derniers travaux de l'équipe du Pr Susumu Tonegawa, cette utopie pourrait gagner en crédibilité. Les chercheurs ont en effet réussi à implanter de faux souvenirs dans la mémoire de souris. Une prouesse technique qui permettra avant tout d'avancer dans la compréhension des processus mnésiques et de leurs défaillances.

Pour réussir à manipuler les souvenirs de souris de laboratoire, les chercheurs du Massachussets Institute of Technology (MIT), ont eu recours à l'optogénétique, une technique mise au point il y a une dizaine d'années et qui a révolutionné le monde des neurosciences. Elle permet d'activer spécifiquement certains neurones en les exposant à une source lumineuse. Pour être réceptifs à la lumière, les cellules nerveuses doivent avoir été au préalable génétiquement modifiées pour exprimer une protéine, la channelrhodopsin.

Les souris dont les neurones avaient été modifiés ont été placées dans une cage qu'elles ne connaissaient pas (A). Pour mémoriser ce nouvel environnement, des populations spécifiques de neurones se sont activées. Ces cellules nerveuses ont alors exprimé la channelrhodopsin, et sont ainsi devenues sensibles à la lumière. Le lendemain ces mêmes souris ont été placées dans une nouvelle cage (B): alors que les souvenirs de la veille étaient réactivés artificiellement en exposant les neurones à un faisceau lumineux, les souris ont reçu un petit choc électrique.

Les chercheurs ont ensuite observé la réaction émotionnelle des souris lors de leur retour dans la cage initiale (A). Alors que cet environnement n'était lié à aucun évènement désagréable, les souris ont adopté un comportement de crainte et de méfiance. En réactivant les neurones impliqués dans la mémorisation de la cage A alors que les souris recevaient un choc électrique dans la cage B, les scientifiques sont parvenus à associer artificiellement deux évènements indépendants pour en faire un faux-souvenir.

infographie, faux souvenir, souris

Comme le rappellent les auteurs de l'étude, «la mémoire est dynamique et constructive par nature». Nos souvenirs ne sont donc pas de simples photographies qui seraient «gravées» dans notre mémoire comme sur un disque dur. Se remémorer un souvenir nécessite une reconstruction, susceptible d'induire des modifications. «L'être humain est un animal très imaginatif, relève Susumu Tonegawa, Prix Nobel en 1987. Et comme chez nos souris, il est tout à fait possible que des évènements émotionnellement forts puissent être associés à une expérience passée et conduire à un faux souvenir.» À ceux qui opposeraient que le cerveau d'une souris reste assez éloigné de celui d'un humain, Pierre-Marie Lledo, chercheur en neurosciences au CNRS et à l'Institut Pasteur, rappelle que «les processus mnésiques ont été intimement conservés entre les espèces au cours de l'évolution, du ver à l'humain.»

Mais est-il possible de discriminer les vrais souvenirs des illusions créées de toutes pièces? «C'est un autre résultat important de cette publication, souligne Pierre-Marie Lledo. Les données montrent que la mémoire fictive est tout aussi efficace que la vraie mémoire pour déclencher des réponses affectives. Et dans les deux cas, ce sont les mêmes circuits neuronaux qui sont impliqués. La frontière entre le réel et l'imaginaire s'efface.»

Des résultats qui n'ont pas manqué de raviver le débat sur l'utilisation des neurosciences cognitives dans le domaine légal. L'étude a été particulièrement commentée aux Etats-Unis, où en février dernier, des chercheurs s'étaient interrogés dans la revue Nature Neurosciences sur le rôle que devaient jouer les neurosciences dans le déroulement des affaires judiciaires. Car qui dit faux souvenirs, dit aussi faux témoignages. Aux Etats-Unis, trois quarts des 250 personnes impliquées dans des affaires pénales et finalement innocentées par les premiers tests ADN avaient été accusées sur la base de témoignages oculaires. Comprendre comment le cerveau humain peut produire de faux souvenirs reste donc un enjeu scientifique majeur, aux retombées sociétales importantes.

 

Creating a False Memory in the Hippocampus

(Sciences)

  1. Steve Ramirez1,*
  2. Xu Liu1,2,*
  3. Pei-Ann Lin1
  4. Junghyup Suh1
  5. Michele Pignatelli1
  6. Roger L. Redondo1,2,
  7. Tomás J. Ryan1,2
  8. Susumu Tonegawa1,2,

 

  1. 1RIKEN–Massachusetts Institute of Technology (MIT) Center for Neural Circuit Genetics at the Picower Institute for Learning and Memory, Department of Biology and Department of Brain and Cognitive Sciences, MIT, Cambridge, MA 02139, USA. 
  2. 2Howard Hughes Medical Institute, MIT, Cambridge, MA 02139, USA.

 Summary

Memories can be unreliable. We created a false memory in mice by optogenetically manipulating memory engram–bearing cells in the hippocampus. Dentate gyrus (DG) or CA1 neurons activated by exposure to a particular context were labeled with channelrhodopsin-2. These neurons were later optically reactivated during fear conditioning in a different context. The DG experimental group showed increased freezing in the original context, in which a foot shock was never delivered. The recall of this false memory was context-specific, activated similar downstream regions engaged during natural fear memory recall, and was also capable of driving an active fear response. Our data demonstrate that it is possible to generate an internally represented and behaviorally expressed fear memory via artificial means.

  • Received for publication 12 April 2013.
  • Accepted for publication 2 July 2013                                                           

 

vendredi 16/08/2013


 

Ataxie de Friedreich : une thérapie génique efficace chez l'animal

document PDF

 

http://pdf.lu/Pp5l


 

 

Hope for aging brains, skeletal muscle/Les secrets de l'éternelle jeunesse se cachent dans le sang

Etre jeune

C’est une atmosphère interne

Le fruit de la volonté

Le talent de l’imagination

La profondeur émotive

Le triomphe de l’audace sur la crainte

La victoire de la saveur de l’escapade périlleuse sur le désir du bien-être

C’est surprendre, épater, époustoufler, abasourdir

Comme un être à l’âge de l’enfance

Affamé, vorace

Bravant les hasards

Qui découvre l’allégresse dans les charades de la vie

Etre vieux

C’est d’avoir trahi son idéal

D’y avoir renoncé

Les soucis, les hésitations, les inquiétudes, les tourments

Sont les ennemis

De la jouvence

Doucement

Ils poussent vers la mort

Restez

Aussi juvénile que les pensées

Aussi jeune que l’assurance

Aussi ardent que l’espérance

Ne devenez pas

Aussi archaïque que la perplexité

Aussi vieux que la faiblesse

Aussi âgés que la lassitude

Restons ouverts, accessibles, pénétrables

A ce qui est admirable, vertueux, prestigieux

Restons sensibles aux présages de la nature, de l’être et de l’absolu

Si un jour votre âme sombre dans les tourments de l’angoisse

Se noie dans l’immoralité

Si les regrets engloutissent vos rêves

Le créateur, dans sa clémence, aura pitié de votre cœur de vieillard

Annette Canard, le 30 août 2010

Les "Bégaiements" d'ADN

 

Rev Med Suisse 

Maladies à triplets et maladies neurodégénératives

Plusieurs maladies neurodégénératives sont également dues à une instabilité du génome. Elles sont dominantes à part l’ataxie de Friedreich. Dans ces maladies, parmi lesquelles il y a la chorée de Huntington, la maladie de Steinert, l’ataxie de Friedreich, les ataxies spinocérébelleuses (de type 1 à 3 et 6) et la maladie de Kennedy, on observe une extension du nombre de triplets (le plus souvent CAG). Ces extensions de triplets se font au niveau de différents chromosomes (19 p13,12p13,9q 13) et altèrent la synthèse ou la conformation de protéines jouant un rôle dans la physiologie neuromusculaire. Ces maladies sont caractérisées par le phénomène d’anticipation (augmentation de la sévérité ou apparition plus précoce au fil des générations) et par une corrélation inverse entre l’extension des triplets et la sévérité de la maladie ou la précocité de sa manifestation. Dans la maladie de Kennedy, ou atrophie musculaire spinobulbaire, le gène muté ( par la prolifération de triplets CAG > 40) est localisé au niveau du récepteur pour les androgènes (dans le chromosome X). Outre une faiblesse musculaire, ce syndrome s’accompagne d’une atrophie testiculaire avec oligospermie.6

 

Syndrome du X fragile

Le syndrome du X fragile est la deuxième cause de retard mental génétique après la trisomie 21. Il toucherait un garçon sur 1200 et une fille sur 2500.1 Il associe une déficience mentale sévère surtout chez les garçons (QI < 50), à une macro-orchidie et une dysmorphie faciale avec un visage allongé, un prognathisme et un front haut. Du point de vue du comportement, les garçons présentent souvent une hyperactivité et parfois un autisme.2 Ce syndrome est dû à une mutation du gène FMR1 (fragile mental retardation 1) localisé sur la région chromosomique Xq27.3 (locus FRAXA). Lors de la culture des lymphocytes, on constate un aspect de cassure de cette région dans 5 à 40% des mitoses, d’où le nom de X fragile. Le gène FMR1 comporte, sur le premier des dix-sept exons qui le composent, une répétition d’un trinucléotide CGC, partie non codante, jouxtant le gène promoteur. Normalement, on observe chez les sujets normaux entre 5 et 58 répétitions de ce triplet (en moyenne 29 à 30) et chez les malades plus de 200 répétitions. On parle alors de mutation complète. Elles entraînent une méthylation anormale de la région promotrice du gène FMR1 et une absence de synthèse de la protéine FMR par ce gène. Au niveau des neurones de l’hippocampe, on a montré que cette protéine modifiait l’activité d’un récepteur, le GluR1 qui joue un rôle dans la plasticité des dendrites nécessaire pour la mémoire et l’apprentissage. Des antagonistes du récepteur GluR pourraient corriger l’excès d’activité du récepteur GluR.3 En cas d’expansion moins importante des triplets CGC (entre 50 et 200 répétitions), il n’y a pas de méthylation du gène promoteur et l’on parle de prémutation. Chez les filles, on observe un risque de 15% en moyenne d’avoir une ménopause précoce.4 Curieusement, ce risque semble maximum en présence de 59 à 99 répétitions, puis semble diminuer avec > 100 répétitions après une phase en plateau.4 Du point de vue de la transmission génétique, elle se fait surtout par les mères prémutées avec 75% de fœtus mâles atteints et 50% de fœtus féminins. Lors de la méiose maternelle, il peut y avoir une extension du nombre de triplets avec le risque d’une mutation complète (déjà présente à partir d’une prémutation comportant 59 triplets). On a également mis en évidence chez des hommes porteurs de prémutation un risque de développer une maladie neurodégénérative débutant après 50 ans, appelée FXTAS (fragile X tremor ataxis syndrome).

 

Triplets et modulation de l’activité du récepteur aux androgènes

Le gène codant pour le récepteur des androgènes, situé dans le chromosome X q 11-12, renferme huit exons. Des mutations au niveau de l’un ou l’autre de ces exons induisent une résistance aux androgènes et, dans sa forme extrême, le syndrome du testicule féminisant ou encore le syndrome de Reifenstein. Au niveau de l’exon N˚ 1, on note une répétition du triplet (CAG) en moyenne entre 9 et 37 fois. Il semble y avoir une relation inverse entre le nombre de triplets et l’activation des récepteurs par la testostérone au niveau des tissus cibles (moelle, os, prostate, etc.). Une augmentation du nombre de triplets > 40 est à l’origine du syndrome de Kennedy. Une augmentation plus modérée (> 24) pourrait être associée à une diminution de la fertilité, de la masse osseuse et du risque de cancer prostatique.5 A l’inverse, le risque d’hyperplasie de la prostate (> 30 ml) lors de traitement androgénique substitutif est augmenté de huit fois en présence de < 20 triplets.7

En conclusion, en cas de déficit intellectuel chez un garçon, on devrait rechercher un X fragile. En présence d’un garçon porteur d’une mutation du gène FRM1 dans une famille, il faut rechercher chez les filles une prémutation de ce gène vu le risque qu’elles encourent de ménopause précoce. La présence d’un nombre augmenté de triplets peut expliquer certaines maladies neuromusculaires. L’extension des triplets pourrait perturber le message génétique (le bégaiement de l’ADN !) en modifiant la synthèse ou la configuration de protéines essentielles pour l’activité neuromusculaire. Enfin, l’action de la testostérone sur le récepteur aux androgènes peut être modulée par la répétition de triplets sur l’exon 1 de ce gène mais l’importance de cet effet modulateur notamment dans la dépression, l’ostéoporose, l’oligospermie et le cancer prostatique est encore controversée.

Bibliographie

  1. Schorderet DF. Les maladies à triplets : un nouveau concept mutationnel. Rev Med Suisse Romande 1999; 119:103-6.
  2. Reiss AL, Hall SS. Fragile X syndrome : Assessment and treatment implications. Child Adolesc Psychiatr Clin N Am 2007;16:663-75.
  3. Nakamoto M, Nalavi V, Epstein MP, et al. Fragile X mental retardation protein deficiency leads to excessive mGluR5-dependent internalization of AMPA receptors. Proc Natl Acad Sci USA 2007;104:15537-42. [Medline]
  4. Wittenberger MD, Hagerman RJ, Sherman SL, et al. The FMR1 premutation and reproduction. Fertil Steril 2007;87:456-60. [Medline]
  5. Orr HT, Zoghbi HY. Trinucleotide repeat disorders. Ann Rev Neurosci 2007;30:575-621. [Medline]
  6. Palazzolo I, Gliozzi A, Rusmini P, et al. The role of the polyglutamine tract in androgen receptor. J Steroid biochem Mol Biol 2008;108:245-53.
  7. Zitzmann M, Depenbusc M, Nieschlag E, et al. Prostate volume and growth in testosterone substituted hypogonadal men are dependent on the CAG repeat polymorphism of the androgen receptor gene : A longitudinal pharmacogenetic study. J Clin Endocrinol Metab 2003; 88:2049-54.

Brigitte Kieffer,University of Strasbourg, 2014 L'Oréal-UNESCO Awards Laureate for Europe

Brigitte Kieffer reçoit le Prix L’Oréal-UNESCO pour les femmes et la science

 

www.youtube.com/embed/uvySoTZAQWo 

Professor Brigitte KIEFFER 
Professor, University of Strasbourg, France
Research Director, Institut de Génétique et de Biologie Moléculaire et Cellulaire (IGBMC), Illkirch France
Scientific Director, Douglas Institute Research Center, McGill University, Montréal, Canada

Honored for her work on the brain mechanisms involved in pain, mental illness and drug addiction 

Why do we feel pain and how do certain substances alleviate or induce those feelings? The opioid receptors in our brains are central to these processes. Brigitte Kieffer is the first to have isolated the gene for one of these key receptors. Her discovery enabled us to comprehend how substances like morphine or heroin (the active ingredients in opium) can kill pain and, in some cases, create addiction. Her findings have led to the development of new analgesic medicines and new treatments for addiction. As disorders of the opioid system are involved in emotional problems such as anxiety and severe depression (which affects one in ten people), her work has also had implications for psychiatry.

Opioid Receptors in addiction and mood disorders 

www.youtube.com/embed/Pg_H4_x15As


 

 

Le plus vieil ADN humain connu livre ses secrets/Hominin DNA baffles experts

 


       
Jean-Luc Nothias 12/2013 

 

Une équipe internationale vient de
 séquencer l'ADN d'hominidé dans un dépôt d'os en Espagne.

 

Une séquence génétique tirée d'un Européen datant de 400.000 ans montre des liens inattendus avec un hominidé sibérien.

 
 

C'est un témoin clé de l'histoire de l'humanité, rendu un peu plus bavard par des techniques d'interrogatoire poussées, qui vient de livrer une partie de son histoire. Il ­attendait ce moment depuis quelque 400.000 ans. Une équipe internationale (Allemands, Chinois, Espagnols) a réussi le tour de force de réussir à lire de l'ADN d'un hominidé qui vivait au pléistocène moyen. Le plus vieil ADN de la lignée humaine jamais reconstitué (travaux publiés dans la revue Nature).

Il vivait à la préhistoire dans ce qui est aujourd'hui le nord de l'Espagne, plus précisément dans la Sierra de Atapuerca. Là se trouve un site archéologique exceptionnel, baptisé Sima de los Huesos («le gouffre des os»), possédant des conditions de conservation exceptionnelles. D'innombrables os, venant de 28 individus, certains presque complets, y ont été exhumés. Ils datent de plus de 300.000 ans. Matthias Meyer, de l'institut Max Planck d'anthropologie de l'évolution à Leipzig (Allemagne), a développé une technique novatrice, bien plus performante que les précédentes, pour extraire (à partir de prélèvements de 1,95 g dans un fémur), décrypter les bouts d'ADN ainsi isolés (longs d'au moins 45 «lettres») et reconstituer une séquence complète d'ADN mitochondrial longue de 30.000 «lettres». «C'est tout à fait extraordinaire, estime Jean-Jacques Hublin, professeur de paléoanthropologie et col­lègue de Matthias Meyer à l'institut Max Planck de Leipzig. Obtenir une séquence complète sur un ADN aussi vieux est une vraie performance technique. Vu les caractéristiques très particulières du site de Sima de los Huesos, on peut d'ailleurs se demander si une telle découverte a des chances de se renouveler ailleurs.»

Vives discussions

Que nous apprend cette séquence d'ADN? C'est là que cela se corse. L'un des scénarios classiques de l'histoire des hominidés est que, après leur sortie d'Afrique, ils ont progressivement colonisé l'Europe et l'Eurasie, se scindant en deux groupes il y a entre 300.000 et 350.000 ans. Pour le groupe d'Asie, l'un des témoins principaux est représenté par une phalange d'auriculaire d'un enfant de 7 ans, plus quelques dents datant d'il y a 50.000 à 80.000 ans (homme de Denisova, trouvé en Sibérie). La même équipe avait séquencé l'ADN de cette phalange en 2010.

À la grande surprise des chercheurs, l'«Espagnol» d'il y a 400.000 ans et le Denisovien sont proches, beaucoup plus proches que l'on pouvait s'y attendre. «Les discussions vont être vives sur les hypothèses proposées par les auteurs pour expliquer ce résultat, reconnaît Jean-Jacques Hublin. Aucune ne peut être entièrement validée à l'aune de nos connaissances. J'ai quelques préférences, comme celle de considérer qu'ils ont tous deux conservé des bribes d'un génome plus ancien. Mais il y a en­core du pain sur la planche pour le prouver.» Si on ne peut plus parler de «chaînon manquant», ce nouveau témoin clé de l'évolution de la branche Homo nous apprend que toutes les pièces du puzzle ne sont peut-être pas dans le bon ordre.

 

 

 

Hominin DNA baffles experts

Analysis of oldest sequence from a human ancestor suggests link to mystery population.

Ewen Callaway  12/2013

Javier Trueba/Madrid Scientific Films

A dig at the Sima de los Huesos cave in Spain, the site of ancient hominin fossils.

Another ancient genome, another mystery. DNA gleaned from a 400,000-year-old femur from Spain has revealed an unexpected link between Europe’s hominin inhabitants of the time and a cryptic population, the Denisovans, who are known to have lived much more recently in southwestern Siberia. 

The DNA, which represents the oldest hominin sequence yet published, has left researchers baffled because most of them believed that the bones would be more closely linked to Neanderthals than to Denisovans. “That’s not what I would have expected; that’s not what anyone would have expected,” says Chris Stringer, a palaeoanthropologist at London’s Natural History Museum who was not involved in sequencing the femur DNA.

The fossil was excavated in the 1990s from a deep cave in a well-studied site in northern Spain called Sima de los Huesos (‘pit of bones’). This femur and the remains of more than two dozen other hominins found at the site have previously been attributed either to early forms of Neanderthals, who lived in Europe until about 30,000 years ago, or toHomo heidelbergensis, a loosely defined hominin population that gave rise to Neanderthals in Europe and possibly humans in Africa.

But a closer link to Neanderthals than to Denisovans was not what was discovered by the team led by Svante Pääbo, a molecular geneticist at the Max Planck Institute for Evolutionary Anthropology in Leipzig, Germany.

 The team sequenced most of the femur’s mitochondrial genome, which is made up of DNA from the cell’s energy-producing structures and passed down the maternal line. The resulting phylogenetic analysis ­— which shows branches in evolutionary history — placed the DNA closer to that of Denisovans than to Neanderthals or modern humans. “This really raises more questions than it answers,” Pääbo says.

The team’s finding, published online in Nature this week (M. Meyer et al. Naturehttp://dx.doi.org/10.1038/nature12788; 2013), does not necessarily mean that the Sima de los Huesos hominins are more closely related to the Denisovans, a population that lived thousands of kilometres away and hundreds of thousands of years later, than to nearby Neanderthals. This is because the mitochondrial genome tells the history of just an individual’s mother, and her mother, and so on.

Nuclear DNA, by contrast, contains material from both parents (and all of their ancestors) and typically provides a more accurate overview of a population’s history. But this was not available from the femur.

With that caveat in mind, researchers interested in human evolution are scrambling to explain the surprising link, and everyone seems to have their own ideas.

Pääbo notes that previously published full nuclear genomes of Neanderthals and Denisovans suggest that the two had a common ancestor that lived up to 700,000 years ago. He suggests that the Sima de los Huesos hominins could represent a founder population that once lived all over Eurasia and gave rise to the two groups. Both may have then carried the mitochondrial sequence seen in the caves. But these mitochondrial lineages go extinct whenever a female does not give birth to a daughter, so the Neanderthals could have simply lost that sequence while it lived on in Denisovan women.

 

 

“I’ve got my own twist on it,” says Stringer, who has previously argued that the Sima de los Huesos hominins are indeed early Neanderthals (C. Stringer Evol. Anthropol. 21, 101–107; 2012). He thinks that the newly decoded mitochondrial genome may have come from another distinct group of hominins. Not far from the caves, researchers have discovered hominin bones from about 800,000 years ago that have been attributed to an archaic hominin called Homo antecessor, thought to be a European descendant of Homo erectus. Stringer proposes that this species interbred with a population that was ancestral to both Denisovans and Sima de los Huesos hominins, introducing the newly decoded mitochondrial lineage to both populations (see ‘Family mystery’).

This scenario, Stringer says, explains another oddity thrown up by the sequencing of ancient hominin DNA. As part of a widely discussed and soon-to-be-released analysis of high-quality Denisovan and Neanderthal nuclear genomes, Pääbo’s team suggests that Denisovans seem to have interbred with a mysterious hominin group (see Nature http://doi.org/p9t; 2013).

The situation will become clearer if Pääbo’s team can eke nuclear DNA out of the bones from the Sima de los Huesos hominins, which his team hopes to achieve within a year or so.

Obtaining such sequences will not be simple, because nuclear DNA is present in bone at much lower levels than mitochondrial DNA. And even obtaining the partial mitochondrial genome was not easy: the team had to grind up almost two grams of bone and relied on various technical and computational methods to sequence the contaminated and damaged DNA and to arrange it into a genome. To make sure that they had identified genuine ancient sequences, they analysed only very short DNA strands that contained chemical modifications characteristic of ancient DNA.

Clive Finlayson, an archaeologist at the Gibraltar Museum, calls the latest paper “sobering and refreshing”, and says that too many ideas about human evolution have been derived from limited samples and preconceived ideas. “The genetics, to me, don’t lie,” he adds.

Even Pääbo admits that he was befuddled by his team’s latest discovery. “My hope is, of course, eventually we will not bring turmoil but clarity to this world,” he says.


 

50 ans de l'Inserm - Marc Peschanski : des greffes de cellules foetales dans le cerveau

 

Conférence Biotech : Marc Peschanski 

www.dailymotion.com/embed/video/x17pvnk

 

 

La médecine régénérative ouvre de formidables espoirs dans la lutte contre les maladies neurodégénératives comme la chorée de Huntington.

Marc Peschanski dirige l'unité 861 Marc Peschanski dirige l'unité 861 "Institut des cellules souches pour le traitement et l'étude des maladies monogéniques (I-Stem)" au génopôle d'Évry.  

  03/2014

Au milieu des années 1980, les neurosciences ont vécu une révolution conceptuelle : l'émergence de la "neuroplasticité". Le cerveau adulte, considéré jusqu'alors comme un réseau rigide d'éléments irremplaçables, s'est vu doté d'une quatrième dimension, temporelle, grâce à la mise à jour de la capacité des neurones à créer et à rétracter des contacts entre eux de façon permanente. Cette découverte a ouvert des voies de recherche très importantes et a suscité l'intérêt de Marc Peschanski, biologiste et neurophysiologiste, spécialiste des maladies neurodégénératives et des cellules souches (Inserm U421).

Le Point.fr : Quel a été le point de départ de vos travaux ?

Marc Peschanski : La découverte d'une neuroplasticité cérébrale a permis d'imaginer que l'implantation de nouveaux neurones dans un cerveau adulte puisse aboutir à la reconstruction de réseaux lésés par une maladie neurodégénérative. La maladie de Huntington, qui se traduit par la perte d'une population neuronale spécifique dans le striatum des patients (il s'agit d'une petite zone qui se situe juste sous le cortex et qui intervient notamment dans la motricité, NDLR), est immédiatement apparue comme une cible privilégiée pour une telle thérapie reconstructrice. L'identification d'un stade de développement foetal durant lequel les précurseurs des cellules nerveuses (les neuroblastes, NDLR) à l'origine du striatum pouvaient être reconnus et prélevés, puis survivre à la transplantation dans un cerveau adulte, a permis de réaliser les travaux expérimentaux nécessaires, puis de lancer l'essai clinique à l'hôpital Henri-Mondor de Créteil qui a abouti au début des années 2000 à la première rémission de longue durée jamais observée chez des patients.

Comment avez-vous pu progresser dans votre domaine de prédilection et avec quels résultats ?

Les cliniciens impliqués dans l'étude, sous la direction d'Anne-Catherine Bachoud-Lévi, ont engagé dans les années qui ont suivi une étude multicentrique qui est en train de s'achever. Cette étude a souligné, toutefois, les difficultés logistiques qui font obstacle à une extension de la technique à l'ensemble des patients qui pourraient en bénéficier. Le principal problème est celui de l'accès aux cellules foetales, qui nécessite une organisation complexe qui n'est pas adaptée à une pratique médico-chirurgicale courante. Cela nous a conduits à rechercher une alternative aux cellules nerveuses foetales. Nous avons ainsi exploré le potentiel des cellules souches embryonnaires, à partir desquelles l'équipe d'Anselme Perrier a réussi, à l'Institut I-Stem d'Évry, à produire totalement en laboratoire des neurones striataux équivalents à ceux que nous trouvions chez le foetus.

Qu'attendez-vous de l'avenir pour faire progresser la recherche dans votre domaine ?

La voie est tracée aujourd'hui vers de nouveaux essais cliniques fondés, cette fois, sur les cellules nerveuses dérivées des cellules souches embryonnaires. Les travaux expérimentaux réalisés par xénogreffe (greffe entre espèces différentes, NDLR) chez le rongeur ont confirmé la capacité de ces cellules à survivre au long cours après transplantation dans le cerveau. Des études sont en cours pour en évaluer l'efficacité thérapeutique chez le primate, en collaboration avec l'équipe de Philippe Hantraye à MIRCen.

Une fois ces études finalisées, les premiers essais cliniques devraient pouvoir être menés dans les cinq ans qui viennent. Si tout cela ouvre effectivement la voie à un traitement, ce que nous espérons tous évidemment, encore faudra-t-il faire en sorte qu'il soit accessible à tous les patients. Cela ne sera toutefois plus du ressort de la recherche académique, mais du domaine de l'industrie pharmaceutique, seul à même aujourd'hui de développer les structures de production à l'échelle requise, d'assurer la diffusion mondiale des traitements et de former les professionnels de santé à leur usage. Le défi des années qui viennent n'est donc plus seulement celui des preuves de concept de la thérapie cellulaire, il est aussi, et sans doute surtout, celui de l'extension de l'arsenal thérapeutique courant à la médecine régénératrice.


 

First synthetic yeast chromosome revealed / Une nouvelle étape cruciale vers la vie artificielle

 

LE MONDE 03.2014  Hervé Morin

La biologie synthétique progresse dans son projet d'artificialiser la vie : pour la première fois, un chromosome appartenant à une cellule eucaryote, du même type que celles qui nous constituent, a été entièrement synthétisé et a pu s'exprimer dans celle-ci. En l'occurrence, il s'agit du chromosome III de la levure de boulanger, Saccharomyces cerevisiae. La revue Science a mis en ligne, jeudi 27 mars, un article décrivant l'expérience qui a permis de doter ce micro-organisme, baptisé « Sc2.0 », d'un long fragment d'ADN dont la séquence a été réinventée par une équipe dirigée par Jef Boeke (New York University).

 

Cellules de
 levure de boulanger « Saccharomyces cerevisiae ».

 

Pour la biologie synthétique, il s'agit d'une étape cruciale vers des formes de vie supérieures. Jusqu'alors, seuls les patrimoines génétiques de virus ou de bactéries – éloignés des cellules humaines – avaient été entièrement reconstitués artificiellement. En 2010, l'équipe de l'Américain Craig Venter avait annoncé avoir assemblé le génome d'une bactérie et être parvenu à le faire s'exprimer dans l'enveloppe d'une autre bactérie.

Mais, avec la levure, les biologistes s'attaquent aux eucaryotes, des cellules dotées d'un noyau encapsulant leur patrimoine génétique. Il s'agit d'un domaine du vivant bien plus complexe : là où le génome bactérien de Craig Venter ne compte qu'un million de paires de base (l'enchaînement des « lettres » qui constituent l'alphabet de l'ADN), le patrimoine génétique de la levure de boulanger totalise 12 156 677 paires de base pour 6 275 gènes, répartis dans 16 chromosomes. Et l'ADN artificiel doit traverser diverses membranes avant d'atteindre le coeur du noyau.

TECHNIQUES PIONNIÈRES

Ce n'est pas une surprise si les biologistes ont concentré leurs efforts sur cette levure. L'homme l'utilise depuis des millénaires pour fabriquer la bière et le pain et, plus récemment, produire des molécules d'intérêt industriel ou pharmaceutique. Son génome était séquencé dès 1996. Mais reconstituer celui-ci a longtemps été considéré comme une vue de l'esprit.

Jef Boeke a été le premier à y croire vraiment. « Il avait présenté ce projet lors d'une conférence en 2006, raconte Héloïse Muller (Institut Pasteur-CNRS), première coauteure de l'article publié dans ScienceJ'étais en thèse, je lui ai écrit pour lui proposer de participer à cette construction. A l'époque, ce projet n'était ni très connu ni très bien financé. » Les choses ont changé : c'est aujourd'hui tout un consortium international – Américains, Chinois, Britanniques et Français, entre autres – qui ambitionne d'aboutir, d'ici trois à cinq ans, à une levure de boulanger totalement artificielle.

« Ce chromosome de synthèse constitue un jalon symbolique, commente le généticien et chantre de la biologie synthétique Philippe Marlière. On se situe entre deux techniques pionnières, celle de Craig Venter  qui a fabriqué un chromosome entier pour l'introduire in vivo dans une cellule et celle de George Church , qui vise des changements plus pointillistes du génome grâce à des mécanismes de recombinaison génétique. »

 

Ce dessin
 représente la version synthétique du chromosome 3 de la levure de bière

 

De fait, Héloïse Muller et ses collègues n'ont pas inséré en une fois le chromosome III dans une levure receveuse. Les choses ont été bien plus complexes, mobilisant une petite armée d'étudiants de la Johns Hopkins University (Baltimore), où enseigne Jef Boeke. Mais les biologistes ont pu profiter de la faculté de la levure à intégrer de l'ADN étranger dans son génome.

« EVEREST DE LA BIOLOGIE SYNTHÉTIQUE »

L'idée de Jef Boeke et ses collègues n'était pas seulement de refaire un chromosome d'eucaryote. Ils voulaient que celui-ci soit un outil capable d'accélérer l'évolution de la levure. Le chromosome articiciel a donc été simplifié par rapport à la version naturelle et entrelardé de petits segments d'ADN conçus pour faciliter les recombinaisons génétiques. Reste à intégrer quinze autres chromosomes artificiels sans tuer la levure.

Il n'est pas certain que l'artificialisation massive constitue la voie la plus efficace pour faire pruduire à la levure des molécules dites d'« intérêt ». Des méthodes plus classiques de génie génétique ont déjà permis de lui faire synthétiser, désormais par dizaines de tonnes, un précurseur de l'artémisinine, un médicament antipaludéen.

Touchant à la fois à la recherchefondamentale et appliquée, encadré par une charte éthique et de biosécurité, le projet Sc2.0 relève quasiment de l'exploit sportif. La revue Science évoque à son propos un « Everest de la biologie synthétique ». Et cite Jef Boeke : « Quand nous aurons fini, nous pourrons réellement planter un drapeau dessus. »

 First synthetic yeast chromosome revealed 

US-based project recruited dozens of undergraduates to stitch DNA fragments together.

Ewen Callaway 27 March 2014

It took geneticist Craig Venter 15 years and US$40 million to synthesize the genome of a bacterial parasite. Today, an academic team made up mostly of undergraduate students reports the next leap in synthetic life: the redesign and production of a fully functional chromosome from the baker’s yeastSaccharomyces cerevisiae.

 

As a eukaryote, a category that includes humans and other animals, S. cerevisiae has a more complex genome than Venter's parasite. The synthetic yeast chromosome — which has been stripped of some DNA sequences and other elements — is 272,871 base pairs long, representing about 2.5% of the 12-million-base-pair S. cerevisiaegenome.The researchers, who report their accomplishment in Science, have formed an international consortium to create a synthetic version of the full S. cerevisiae genome within 5 years.

“This is a pretty impressive demonstration of not just DNA synthesis, but redesign of an entire eukaryotic chromosome,” says Farren Isaacs, a bioengineer at Yale University in New Haven, Connecticut, who was not involved in the work. “You can see that they are systematically paving the way for a new era of biology based on the redesign of genomes.”

The project began a few years ago, when Jef Boeke, a yeast geneticist at New York University, set out to synthesize the baker’s yeast genome with much more drastic alterations than those demonstrated by Venter and his team in 2010.

The group at the J. Craig Venter Institute in Rockville, Maryland, had chemically synthesized short strands of DNA and stitched them together to create a version of the 1.1-million-base-pair DNA genome of the bacterium Mycoplasma mycoides, which was then inserted into a recipient cell. Venter’s team wrote a few coded 'watermarks' into the genome sequence, which spelled out the names of the team members, as well as several famous quotes. But besides these tweaks and a few other changes, the synthetic M. mycoïdes genome was identical to its blueprint.

By contrast, Boeke and his team thought that by stripping the genome of certain features to test their importance, they could justify the enormous cost and effort of synthesizing whole yeast chromosomes.

“I wasn’t sceptical about whether it could be done,” Boeke says. The question, he explains, was: “How can we make this different from a normal chromosome and put something into it that’s really going to make it worthwhile?”

'Build-a-genome'

The scientists decided to omit certain DNA sequences from their synthetic chromosome, such as elements with the ability to move around the genome, known as transposons, and sections within genes that do not encode proteins, called introns. They also inserted a 'scrambling' system — which shuffles and removes genes — to provide a way of testing whether a given gene is essential to survival.

The initial plan was to contract commercial DNA-synthesis companies to create large chunks of the yeast genome to Boeke’s specifications. But the first order, a 90,000-base-pair chunk of DNA corresponding to a portion of the S. cerevisiae chromosome IX, cost roughly US$50,000 and took a year to arrive.

“I’ll be dead long before this project will ever be finished,” Boeke remembers thinking. So he turned his mind to thinking up other ways of assembling chromosome-length stretches of DNA.

He realized that university campuses were full of undergraduate students interested in dabbling in research. In the summer of 2007, he taught the first “build-a-genome” course at Johns Hopkins University in Baltimore, Maryland, and the classes have been offered most terms since.

Each student makes their own stretch of the yeast genome, which involves stitching together very short lengths of DNA created by a DNA-synthesis machine into ever-larger chunks. These chunks are then incorporated into the yeast chromosome, a few at a time, through a process called homologous recombination. Eventually, this results in an entirely synthetic chromosome. Many of the students are co-authors on Boeke's Science paper, which details the synthesis of S. cerevisiae's chromosome III.

Despite all its alterations, yeast cells containing the synthetic chromosome grew just as well as normal yeast. “What’s amazing about it is that there are over 50,000 base pairs that were either deleted, inserted or changed in that chromosome of 250,000 base pairs, and it works. That’s kind of a remarkable effect,” Boeke says.

Global push

The team has grander experiments in mind — including many that depend on creating an entirely synthetic yeast genome. “We’ll really be able to explore the depth of what can be done to a genome and still come out with viable cells that are recognizable as yeast,” Boeke says.

To make an entire yeast genome from scratch, Boeke has enlisted collaborators — including undergraduate students — from around the world. A build-a-genome class at Tianjin University in China is tackling one of S. cerevisiae’s 16 chromosomes, as are teams at BGI-Shenzhen in China, Imperial College London and a few US institutions. Boeke says that half the DNA sequences have already been made.

“This work is another remarkable example of how synthetic biology can be used to rewrite chromosome sequences at a sizable scale,” Venter and his colleagues say in a written statement. “This work is a prelude to and demonstrates the feasibility of extensive refactoring or streamlining of the other chromosomes.”

Tom Ellis, a synthetic biologist at Imperial College London who is leading the effort to synthesize S. cerevisiae chromosome XI, sees the project as a riposte to factory-scale synthetic biology. “This shows that the academic, open-source reply to what Venter did is: let’s set up some labs with undergraduates, and they can do the same. They can make chromosomes as well.”

 

References

Annaluru, N. et alScience http://dx.doi.org/10.1126/science.1249252 (2014).


 

Les virtuoses de la mémoire

Single nucleotide polymorphism in the neuroplastin locus associates with cortical thickness and intellectual ability in adolescents/Des chercheurs identifient pour la première fois un gène lié à l’intelligence

 

Molecular Psychiatry (2014)

article original complet en PDF :

http://pdf.lu/42W6

 

Un gène qui lie l'épaisseur de la matière grise du cerveau à l'intelligence a été identifié pour la première fois par une équipe internationale de chercheurs du King's College de Londres, dont les travaux ont été publiés mardi 11 février dans la revue  Molecular Psychiatry.

Les scientifiques se sont intéressés au cortex cérébral, la couche la plus externe du cerveau humain, également appelée "matière grise", qui joue un rôle primordial dans la mémoire, l'attention, la pensée, la langue et la conscience. De précédentes recherches avaient montré que l'épaisseur corticale était étroitement liée à la capacité intellectuelle, mais aucun gène n'y avait été lié à ce jour.

Ils ont analysé des échantillons d'ADN et les imageries de 1583 adolescents de 14 ans, en bonne santé, qui ont également subi une série de tests pour déterminer leur intelligence verbale et non verbale.

IL N'EXISTE PAS DE "GÈNE DE L'INTELLIGENCE"

La variation génétique que les chercheurs ont identifiée est liée à la plasticité synaptique, c'est-à-dire à la capacité des neurones à communiquer entre eux. Elle ne serait toutefois responsable que de 0,5 % de la variation totale de l'intelligence.

Cette connaissance pourrait permettre de mieux saisir, sur le plan neuronal, les bases de certaines formes de déficience intellectuelle ou de maladies mentales, lorsque la capacité des neurones à communiquer efficacement entre eux est, en quelque sorte, compromise.

"Il est important de souligner que l'intelligence est influencée par de nombreux facteurs, génétiques et même environnementaux", explique Sylvane Desrivières. La chercheuse insiste sur le fait que l'intelligence d'une personne n'est pas qu'une affaire de gènes et qu'il n'existe pas de "gène de l'intelligence".


 

 

Discrimination, Racial Bias, and Telomere Length in African-merican Men/ le racisme provoque-t-il un vieillissement précoce ?

Subir le racisme provoque-t-il un vieillissement précoce ?

C'est une étude parue en janvier qui pose une question nouvelle, à laquelle on n'aurait pas pensé spontanément et qui prend un écho particulier dans la France de ce début 2014, où la haine de l'autre fait une réapparition aussi spectaculaire que nauséabonde. La question, qui donne son titre à ce billet, est la suivante : subir le racisme provoque-t-il un vieillissement précoce ? La discrimination et les actes racistes ont-ils un impact biologique mesurable chez ceux qui en sont victimes ?Parue dans l'American Journal of Preventive Medecine, cette étude américaine ne prétend pas apporter une réponse définitive mais seulement lancer le débat avec un premier jeu de résultats. Si je m'y arrête aujourd'hui, c'est pour son approche originale et transdisciplinaire et aussi parce qu'elle est co-signée par le Prix Nobel de médecine 2009, Elizabeth Blackburn, qui n'a pas spécialement pour habitude de donner dans l'incongru et le frivole.

 

Les auteurs de ce travail sont partis du constat que, aux Etats-Unis, les hommes d'origine africaine constituent la population la plus durement frappée par les maladies graves et notamment celles liées à l'âge, qui apparaissent en général plus tôt chez eux. Leur espérance de vie s'en ressent d'ailleurs énormément : 69,7 ans pour les hommes noirs contre 75,7 années pour leurs homologues blancs. D'ordinaire, cette importante différence est mise sur les compte des inégalités sociales (niveau de vie, alimentation, accès aux soins, etc.). Cependant, depuis quelques années plusieurs études s'interrogent sur le lien pouvant exister entre, d'un côté, ces données sanitaires et démographiques et, de l'autre, le stress psychosocial qu'engendrent les actes racistes. Si cette hypothèse est correcte, se sont demandé les chercheurs, comment peut-elle se transcrire au niveau biologique ?

Pour répondre à la question, ils ont eu l'idée de s'intéresser au domaine de prédilection d'Elizabeth Blackburn : les télomères. Comme on peut le voir sur l'illustration qui ouvre ce billet, les télomères sont des séquences d'ADN situées à l'extrémité des chromosomes et qui forment une espèce de capuchon protecteur. En effet, chez les eucaryotes (animaux, végétaux, champignons et protistes), lorsque les cellules se divisent et se dupliquent, la copie des chromosomes est incomplète : les toutes dernières séquences d'ADN, celles qui se situent tout au bout des chromosomes sont perdues au cours de l'opération. D'où la nécessité d'avoir à cet endroit une espèce de "marge d'usure". Les télomères ont donc à la fois pour rôle de signaler qu'on arrive au bout du chromosome et d'éviter que des informations génétiques indispensables soient perdues lors de sa duplication. Chaque année, au fil de nos divisions cellulaires, nous perdons ainsi un peu de nos télomères. On retrouve cette érosion chromosomique associée à certaines maladies cardiovasculaires, à l'arthrose ou à la maladie d'Alzheimer.

Les chercheurs ont donc décidé de se servir du raccourcissement des télomères comme d'un marqueur du vieillissement chez 92 Afro-Américains âgés de 30 à 50 ans, en bonne santé et issus de milieux divers, à qui l'on a prélevé quelques gouttes de sang. En parallèle à ces analyses, deux tests ont été menés pour évaluer, si l'on peut se permettre l'expression, l'exposition de ces personnes au racisme. Un questionnaire s'intéressait aux discriminations subies dans la vie quotidienne, que ce soit pour décrocher un emploi ou un prêt bancaire, louer un logement, avoir accès aux soins médicaux. Des questions concernaient aussi la manière dont les participants à l'expérience se sentaient traités à leur travail, dans les magasins, dans les restaurants, par la police ou la justice. Un second test était pratiqué pour évaluer les biais personnels inconscients vis-à-vis des groupes ethniques. Il consiste à mesurer la vitesse à laquelle les sujets associent des images de personnes (blanches ou noires de peau) à des mots dotés de connotations positives ou péjoratives. Il est ainsi établi que 70 % des Américains ont des préjugés contre les Noirs... préjugés que la moitié des Afro-Américains eux-mêmes partagent.

L'expérience a mis en évidence un effet, modeste mais significatif, une corrélation entre raccourcissement des télomères et "exposition" au racisme. Mais ce lien est uniquement présent chez les personnes qui tiennent en mauvaise estime leur groupe ethnique. Ainsi que l'explique le premier auteur de l'étude, David Chae (université du Maryland), "les hommes afro-américains qui ont une vision positive de leur groupe ethnique pourraient être protégés de l'impact négatif de la discrimination raciale. En revanche, ceux qui ont intériorisé un biais anti-Noirs pourraient être moins aptes à gérer les expériences racistes, ce qui pourrait engendrer du stress et des télomères plus courts."

On notera que David Chae utilise le conditionnel. Dans la conclusion de leur étude, les auteurs restent très prudents sur la portée de leurs résultats en soulignant la taille restreinte de leur échantillon. Il faudrait selon eux renouveler l'expérience sur une cohorte plus importante, suivie dans le temps. Il faudrait aussi plus de connaissances sur la taille de départ des télomères des différentes populations et sur la vitesse moyenne à laquelle ils s'usent car les données sont contradictoires à ce sujet. Néanmoins, ils insistent sur le fait que ce travail est un point de départ, une voie de recherche qui s'ouvre, mêlant sociologie, médecine et génétique. Dans leur article, les chercheurs utilisent, à propos de l'effet des discriminations, l'expression de "toxines sociales". Une manière de dire que si le racisme est un poison au sens figuré, il pourrait aussi en être un au sens propre.

 


 

Black Death Left a Mark on Human Genome/La peste noire a laissé son empreinte sur le génome humain

La peste noire a laissé son empreinte sur le génome humain

 

La peste noire n'a pas seulement anéantie des millions d'Européens au cours du 14ème siècle, elle a laissé son empreinte sur le génome humain. Les modifications de certains gènes à cette occasion, peuvent expliquer les comportements différents des Européens vis à vis de certaines pathologies  notamment auto-immunes.

 

Un article publié dans PNAS renforce cette hypothèse. En utilisant l'histoire démographique de l'Europe, les auteurs ont pu comparer deux populations d'ascendance génétique différente, Européens et Roms (tsiganes) venus du continent indien, qui ont vécu dans la même zone géographique et ont été exposés aux mêmes risques environnementaux, y compris infectieux. 

 

Black Death Left a Mark on Human Genome

2014  

(Top) Corbis; (Bottom) M. Netea et al./Proceedings of the National Academy of Sciences

Celebrating differences. The migration of gypsies from India 1000 years ago (see map) set the stage for a telling study about how diseases can influence the genome.

The Black Death didn’t just wipe out millions of Europeans during the 14th century. It left a mark on the human genome, favoring those who carried certain immune system genes, according to a new study. Those changes may help explain why Europeans respond differently from other people to some diseases and have different susceptibilities to autoimmune disorders.

Geneticists know that human populations evolve in the face of disease. Certain versions of our genes help us fight infections better than others, and people who carry those genes tend to have more children than those who don’t. So the beneficial genetic versions persist, while other versions tend to disappear as those carrying them die. This weeding-out of all but the best genes is called positive selection. But researchers have trouble pinpointing positively selected genes in humans, as many genes vary from one individual to the next.

Enter Mihai Netea, an immunologist at Radboud University Nijmegen Medical Centre in the Netherlands. He realized that in his home country, Romania, the existence of two very distinct ethnic groups provided an opportunity to see the hand of natural selection in the human genome. A thousand years ago, the Rroma people—commonly known as gypsies—migrated into Europe from north India. But they intermarried little with European Romanians and thus have very distinct genetic backgrounds. Yet, by living in the same place, both of these groups experienced the same conditions, including the Black Plague, which did not reach northern India. So the researchers sought genes favored by natural selection by seeking similarities in the Rroma and European Romanians that are not found in North Indians.

Netea; evolutionary biologist Jaume Bertranpetit of Pompeu Fabra University in Barcelona, Spain; and their colleagues looked for differences at more than 196,000 places in the genomes of 100 Romanians of European descent and 100 Rroma. For comparison, the researchers also cataloged these differences in 500 individuals who lived in northwestern India, where the Rroma came from. Then they analyzed which genes had changed the most to see which were most favored by selection.

Genetically, the Rroma are still quite similar to the northwestern Indians, even though they have lived side by side with the Romanians for a millennium, the team found. But there were 20 genes in the Rroma and the Romanians that had changes that were not seen in the Indians’ versions of those genes, Netea and his colleagues report online today in the Proceedings of the National Academy of Sciences. These genes “were positively selected for in the Romanians and in the gypsies but not in the Indians,” Netea explains. “It’s a very strong signal.”

Those genes included one for skin pigmentation, one involved in inflammation, and one associated with susceptibility to autoimmune diseases such as rheumatoid arthritis. But the ones Netea and Bertranpetit were most excited about were a cluster of three immune system genes found on chromosome 4. These genes code for toll-like receptors, proteins which latch on to harmful bacteria in the body and launch a defensive response. “We knew they must be important for host defense,” Netea says.

What events in history might have favored these versions of the genes in gypsies and Romanians, but not in Indians? Netea and his colleagues tested the ability of the toll-like receptors to react to Yersinia pestis, the bacterium that caused the Black Death. They found that the strength of the immune response varied depending on the exact sequence of the toll-like receptor genes.

Netea and Bertranpetit propose that the Rroma and European Romanians came to have the same versions of these immune system genes because of the evolutionary pressure exerted byY. pestis. Other Europeans, whose ancestors also faced and survived the Black Death, carried similar changes in the toll-like receptor genes. But people from China and Africa—two other places the Black Death did not reach—did not have these changes. (There have been multiple plagues throughout history around the world, but none have been so deadly as the Black Death, which killed an estimated one in every four Europeans, and so exerted very strong selection.) The similarities in the other genes were likely caused by other conditions experienced by Rroma and Europeans, but not Indians.

"The use of two populations living in the same geographic area is very clever," says human population geneticist Oscar Lao of Erasmus MC in Rotterdam, the Netherlands, who was not involved in the study. "This experimental evidence is very important," he adds. It shows that the Black Death bacterium does indeed interact with the proteins coded for by the genes favored by natural selection. "That should be the goal for all those type of analyses."

"It's a nice hypothesis that they are putting forward," agrees Lluis Quintana-Murci, a human population geneticist at the Pasteur Institute in Paris who was not involved in the study. The genetic changes may have modern-day effects. "The presence of these particular versions of these genes may give the evolutionary basis for why certain populations are more at risk” for certain types of diseases, says Douglas Golenbock, an immunologist at the University of Massachusetts Medical School in Worcester. "The side effect seems to be that the Europeans have a more proinflammatory immune system than those who have never experienced Black Death."

However, Lao and Quintana-Murci wonder if the convergence in these genes might be explained another way. It's possible that these favorable versions were introduced into the Rroma by interbreeding between the Rroma and the Romanians, they suggest. Additional sequencing of the converged genetic regions should answer this question, Quintana-Murci says. It’s also important to check how these toll-like receptors respond to other deadly bacteria to see if other diseases might have been the cause of the changes. That will likely happen, Quintana-Murci adds. "This will inspire other labs to see if other bacterial infections could also explain the [selection]."


 

Entretien avec Alain Prochiantz : Qu'est-ce que la morphogénèse ?

Alain PROCHIANTZ

(en souvenir d'une superbe réunion ANLLF à Paris  le 10 janvier 2014)

 

 

www.youtube.com/embed/kOU8BH5Jmw0

 

 

 Les gènes homéotiques

Le corps humain est constitué de plusieurs trillions de cellules qui proviennent toutes de l’ovule fécondé. Pourtant, à peu près toutes les cellules deviennent spécialisées pour effectuer certaines tâches. Comme toutes les cellules (à l’exception des lymphocytes) contiennent les mêmes gènes, comment une cellule devient-elle une cellule nerveuse plutôt qu’une cellule de foie par exemple ? Voilà une question qui a longtemps hanté les biologistes.

La réponse réside dans le fait que tous les gènes d’une cellule ne sont pas activés en même temps. Des protéines situées dans le noyau des cellules vont, en se fixant sur l’ADN, déclencher l’expression de seulement certains gènes de cet ADN. Et le produit de ces gènes particuliers sera une protéine dont la fonction contribuera à rendre la cellule plus spécialisée. 

Or parmi les protéines capables de se fixer sur l’ADN, plusieurs viennent de gènes qui, lorsqu’ils sont exprimés, confèrent à la cellule une spécialité propre à sa position dans l’organisme. On parle de gènes homéotiques pour désigner ces gènes qui codent pour des protéines qui se lient à des séquences spécifiques d’ADN et qui influencent ainsi le développement ultérieur d’un organisme. 

Ces séquences spécifiques d’ADN sont désignées pour leur part par le vocable homéoboîte (ou homéobox). Les protéines issues d’un gène contenant une séquence homéobox peuvent à leur tour se fixer à un autre gène, déclenchant ainsi à son tour une cascade d’expression génique conduisant à la segmentation de l’embryon. 

On voit donc comment certains gènes homéotiques « maître » contrôlent la transcription d’un ensemble de gènes secondaires qui, eux-mêmes, influencent l'activité d'autres gènes-cibles d'un niveau inférieur dans la hiérarchie, qui eux produiront les protéines à partir desquelles les structures et organes de l'organisme sont mis en place.

Certains gènes contenant la séquence homéobox, les gènes hox, sont regroupés les uns à la suite des autres le long de certains chromosomes (voir le schéma ci-contre). De plus, l’ordre de cet alignement reflète la position des parties du corps que ces gènes contrôlent. Les gènes hox sont considérés, par l’entremise des protéines régulatrices qu’ils produisent, comme les chefs d’orchestre de l’organisation anatomique du corps, incluant le système nerveux.

Comme la séquence homéobox est demeurée presque inchangée pendant des millions d’années d’évolution chez plusieurs espèces, ces gènes semblent être d’une importance vitale dans l’organisation générale du corps chez à peu près tous les animaux, incluant les vers, les mouches, les oiseaux, les souris et les humains.


Source : Dr. Rudi Turner


Drosophile normale à gauche et Antennapedia à droite.

Quand la fonction d’un de ces gènes est perturbée à cause d’une mutation génétique, des parties entières du corps peuvent se développer au mauvais endroit. On connaît plusieurs de ces mutations dites homéotiques, dont l’Antennapedia, caractérisée par la présence de pattes à la place des antennes sur la tête de la mouche drosophile. Cette mutation est due à l'expression du gène Antennapedia dans un territoire trop antérieur, ce qui provoque la transformation postérieure d'un segment antérieur.

Dans le cerveau humain, certains troubles du développement, dont l’autisme et diverses formes de retard mental, sont liés à des mutations des gènes à homéobox.

 

 

 


 

 

Myopathie : une thérapie génique efficace chez le chien/Gene Therapy Prolongs Survival and Restores Function in Murine and Canine Models of Myotubular Myopathy

 

L'espoir pour les malades est réel, puisque les muscles des animaux ainsi traités ont pu fonctionner à nouveau et que leur espérance de vie a été prolongée.

Les travaux ont été réalisés
 dans le laboratoire GénéthonLes travaux ont été réalisés dans le laboratoire Généthon 
 
 

Parmi les différentes formes de myopathie existant, l'une d'elles - baptisée myotubulaire - est particulièrement sévère. Or, c'est justement dans la lutte contre cette maladie neuromusculaire de l'enfant que des chercheurs français et américains* viennent de marquer un point important. Leurs travaux, publiés mercredi dansScience Translational Medicine, ont été réalisés notamment grâce aux dons du Téléthon français et au soutien du Myotubular Trust**. Certes, cette première victoire a eu lieu chez la souris puis chez le chien, mais cela laisse entrevoir une éventuelle possibilité de soigner les jeunes malades dans les années à venir.

La myopathie myotubulaire est une maladie génétique liée au chromosome X qui touche un garçon nouveau-né sur 50 000. Elle est due à des mutations du gène MTM1 codant la myotubularine, une protéine impliquée dans le fonctionnement des cellules musculaires. Dans sa forme la plus grave, cette affection entraîne une diminution du tonus musculaire (hypotonie), une faiblesse généralisée et la mort de l'enfant dans les premières années de vie. Il n'existe aujourd'hui aucun traitement efficace pour la combattre.

Survie prolongée

C'est en 2009 que l'équipe du Dr Anna Buj Bello a réalisé les premières études de thérapie génique par voie intraveineuse sur des souris atteintes de cette pathologie à Généthon (à Évry, en région parisienne). Son succès a conduit au développement d'une étude chez les chiens naturellement porteurs de cette anomalie génétique, avec les équipes américaines de Boston et de Seattle. Son but était d'évaluer l'efficacité d'une injection intraveineuse unique d'un vecteur exprimant la myotubularine dans les muscles des animaux porteurs de la mutation génétique MTM1.

Selon le communiqué de presse, cette thérapie génétique a entraîné "une augmentation de la force musculaire, une amélioration de la fonction respiratoire, ainsi qu'une meilleure mobilité et une survie prolongée des animaux". Le Dr Anna Buj Bello se félicite évidemment de ces résultats, qui montrent "à quel point la thérapie génique est efficace pour cette maladie génétique du muscle". Les chercheurs peuvent désormais envisager un essai clinique chez les patients, d'autant plus que le traitement n'agit pas localement, mais dans tout l'organisme.

Le Dr Martin Childers, de l'université de Washington, est encore plus enthousiaste : "Ces résultats précliniques sont extraordinaires pour les maladies musculaires héréditaires. Deux des chiens traités avec cette thérapie génique semblent presque normaux, même au niveau microscopique." Mais, attention, tous ces messages positifs ne doivent pas faire oublier que ce traitement n'a pas encore été testé chez les jeunes malades et que le temps de la recherche est malheureusement bien long pour les familles qui attendent une solution au problème de leur enfant.

 

* L'équipe du laboratoire Généthon, dirigée par le Dr Anna Buj Bello (Généthon/Inserm), et des équipes de l'University of Washington et de Harvard Medical School

** L'AFM-Téléthon en France, Muscular Dystrophy Association aux États-Unis, Myotubular Trust en Grande-Bretagne, Anderson Family Foundation et Joshua Frase Foundation ont participé au financement de cet essai. 

Sci Transl Med 22 January 2014: Gene Therapy Prolongs Survival and Restores Function in Murine and Canine Models of Myotubular Myopath
Corresponding author. E-mail: abujbello@genethon.fr

Abstract

Loss-of-function mutations in the myotubularin gene (MTM1) cause X-linked myotubular myopathy (XLMTM), a fatal, congenital pediatric disease that affects the entire skeletal musculature. Systemic administration of a single dose of a recombinant serotype 8 adeno-associated virus (AAV8) vector expressing murine myotubularin to Mtm1-deficient knockout mice at the onset or at late stages of the disease resulted in robust improvement in motor activity and contractile force, corrected muscle pathology, and prolonged survival throughout a 6-month study. Similarly, single-dose intravascular delivery of a canine AAV8-MTM1 vector in XLMTM dogs markedly improved severe muscle weakness and respiratory impairment, and prolonged life span to more than 1 year in the absence of toxicity or a humoral or cell-mediated immune response. These results demonstrate the therapeutic efficacy of AAV-mediated gene therapy for myotubular myopathy in small- and large-animal models, and provide proof of concept for future clinical trials in XLMTM patients.

 


 

 

La forme du cerveau joue sur la capacité d'apprentissage des enfants /The Shape of the ACC Contributes to Cognitive Control Efficiency in Preschoolers

article original en PDF :

 

http://pdf.lu/Qc43

 

 

 Marie-Estelle Pech

 

Les chercheurs vont s'atteler à comprendre quelles stratégies pédagogiques sont les plus adaptées suivant la forme du cortex cingulaire.

 

L'anatomie du cerveau influe sur le contrôle cognitif, compétence essentielle pour l'apprentissage et la réussite scolaire. C'est le résultat de travaux menés par le Laboratoire de psychologie du développement et de l'éducation de l'enfant (CNRS-Université Paris-Descartes-Université de Caen Basse-Normandie), en collaboration avec le centre NeuroSpin (CEA). «C'est très important, explique l'enseignant-chercheur Arnaud Cachia, qui a participé à cette étude, car le contrôle cognitif prédit à plusieurs années la réussite scolaire mieux que le QI.»

Un impact sur l'apprentissage de la lecture ou du calcul

Les chercheurs ont montré que l'asymétrie entre les deux hémisphères cérébraux pour un motif particulier d'une région du cortex expliquait une partie des performances d'enfants de 5 ans sur une tâche qui permet de mesurer le contrôle cognitif. «Cette asymétrie peut avoir un impact sur l'apprentissage de la lecture, du calcul», poursuit Arnaud Cachia. Selon les caractéristiques de leur cerveau, les enfants pourraient donc avoir des besoins pédagogiques différents en matière d'apprentissage. Les chercheurs vont s'atteler à comprendre quelles stratégies pédagogiques sont les plus adaptées. Ces travaux, publiés en ligne sur le site du Journal of Cognitive Neuroscience le 30 novembre 2013, ouvrent de nouvelles perspectives. «C'est un champ scientifique nouveau qui s'ouvre, à l'interface de l'anatomie cérébrale, de la psychologie du développement cognitif et de l'éducation», poursuit le chercheur. Toutefois, seule 20% de la variabilité entre individus, pour le contrôle cognitif, est expliquée par ces facteurs anatomiques. Les 80% restants sont dus à divers facteurs environnementaux tels que l'éducation ou des éléments socioéconomiques…

Les chercheurs se sont intéressés à l'anatomie de cette région chez des enfants de 5 ans

Le contrôle cognitif, élément fondamental de l'intelligence et de la capacité d'apprentissage permet, lorsque l'individu est confronté à un problème, de détecter les conflits afin d'inhiber les mauvaises stratégies de résolution et de privilégier la bonne. L'une des régions du cerveau où s'effectue ce contrôle est le cortex cingulaire situé sur la face interne du cortex, entre les deux hémisphères cérébraux. Les chercheurs se sont intéressés à l'anatomie de cette région chez des enfants de 5 ans, âge durant lequel le cerveau est en plein développement.

Les chercheurs ont réalisé, sur un groupe d'une vingtaine d'enfants d'une même classe, une IRM anatomique permettant d'observer les circonvolutions du cortex cingulaire. «Celui-ci peut adopter deux configurations: une forme simple, avec un seul sillon, ou une forme double, avec deux sillons parallèles. Certains enfants présentent la même conformation dans les deux hémisphères tandis que d'autres présentent des hémisphères asymétriques pour ce motif particulier», est-il expliqué dans une synthèse de l'étude.

En salle de classe, les chercheurs ont montré aux enfants des images d'animaux. Sur certaines, le corps et la tête correspondaient à des animaux différents. Les enfants devaient dire à quel animal appartenait le corps. Ces images créaient un conflit cognitif que les enfants devaient résoudre. En effet, les enfants se basent impulsivement sur la forme de la tête pour identifier l'animal, explique l'étude.

Les chercheurs ont mesuré le temps de réponse pour chaque enfant, ainsi que le nombre de bonnes réponses. Ils ont ainsi observé que les enfants dont les deux hémisphères étaient asymétriques au niveau du cortex cingulaire avaient de meilleurs résultats sur cette tâche et, par conséquent, présentaient une plus grande capacité de contrôle cognitif.

L'explication formulée par les chercheurs, et qu'ils espèrent à présent tester, est que l'asymétrie des hémisphères droit et gauche correspond à une plus grande latéralisation et donc à une plus grande spécialisation de chacun d'entre eux. Ceci entraînerait une capacité accrue pour résoudre ce type de tâche.

L'activité physique pendant la grossesse aide le développement cognitif de l'enfant

 

www.youtube.com/embed/ENIsU6sODKA

 

Les chercheurs ont comparé un groupe de femmes enceintes se livrant à 20 minutes d’activité physique au moins trois fois par semaine avec un groupe plutôt sédentaire. (Photo: Bruno Girard)

Les chercheurs ont comparé un groupe de femmes enceintes se livrant à 20 minutes d’activité physique au moins trois fois par semaine avec un groupe plutôt sédentaire. (Photo: Bruno Girard)

L’activité physique pendant la grossesse n’est pas bénéfique que pour la future mère, elle l’est également pour l’enfant à naitre. Le bébé dont la mère a maintenu une activité physique régulière pendant la gestation semble en effet être doté d’une meilleure mémoire auditive.

C’est l’étonnant résultat obtenu par Élise Labonté-LeMoyne, doctorante au Département de kinésiologie de l’Université de Montréal sous la codirection de Dave Ellemberg et de Daniel Curnier. L’étude est toujours en cours, mais les résultats préliminaires sont suffisamment concluants pour être rendus publics.

Des recherches avaient déjà montré que des ratons dont les mères disposaient d’appareils leur permettant de courir dans leur cage avaient plus de densité neuronale dans les lobes temporaux. Comme la mémoire relève, entre autres, de circuits situés dans ces lobes, les travaux ont aussi révélé que ces ratons faisaient preuve de meilleures capacités mnésiques dans le test du labyrinthe.

«Nous avons voulu savoir si c’était la même chose chez les humains, ce qui n’avait jamais été vérifié auparavant», affirme Dave Ellemberg.

Meilleure mémoire auditive

Élise Labonté-LeMoyne a donc constitué deux groupes de femmes enceintes présentant les mêmes caractéristiques quant à l’âge, la santé, l’alimentation et la qualité du sommeil. Le premier groupe devait, pendant le premier trimestre de la grossesse, se livrer à 20 minutes d’activité physique d’intensité moyenne trois fois par semaine et le second, formant le groupe témoin, devait demeurer plutôt sédentaire. Les participantes étaient suivies quotidiennement afin d’assurer le contrôle des données et de prendre diverses mesures cardiorespiratoires.

 

Les
 bébés dont les mères ont été actives pendant la grossesse présentent une plus grande maturité cérébrale.

Les bébés dont les mères ont été actives pendant la grossesse présentent une plus grande maturité cérébrale.

De 8 à 12 jours après leur naissance, les bébés des deux groupes ont été soumis à un test auditif pendant que les chercheurs enregistraient, par électroencéphalogramme, l’activité neuronale de leur cerveau. Il s’agissait de faire entendre une séquence d’une même note répétée fréquemment et entrecoupée d’une seconde note reproduite plus rarement.

 

«Le cerveau réagit différemment lorsqu’il entend la note rare parce qu’il est surpris par cette nouveauté», explique le professeur Ellemberg.

Les résultats ont montré une différence significative dans l’activité cérébrale de trois régions du cerveau (frontale, centrale et pariétale) des bébés des deux groupes au moment précis de l’audition de la note rare. Chez les bébés des mères actives, la réponse neuronale s’effectue avec une décharge électrique moindre, ce qui signifie que cette décharge est plus efficace et requiert moins d’énergie. Les chercheurs y voient l’indice d’une meilleure maturité cérébrale.

 

Dave Ellemberg

Dave Ellemberg

«L’activité neuronale dépensée par les bébés de mères moins actives est de deux à trois fois supérieure pour une même tâche, précise Dave Ellemberg. Ces résultats sont excitants et vont au-delà de nos attentes! Si la réponse est plus efficace chez les bébés des mères actives, cela laisse entendre qu’ils ont mémorisé plus facilement la note rare et qu’ils ont donc une meilleure mémoire auditive.»

 

Bienfaits plus étendus?

Pour vérifier si cet avantage se maintient dans le temps et si d’autres habiletés en bénéficient, les bébés seront revus à l’âge de un an pour évaluer l’ensemble de leur développement cognitif, notamment leurs capacités motrices, visuospatiales et langagières. «Nous n’avons pas de raison de croire que cet avantage se limite à une seule fonction», conclut le professeur, manifestement optimiste.

Ces travaux, dont les résultats ont été présentés au congrès de l’American College of Sports Medicine en juin dernier à San Francisco, s’ajoutent à d’autres recherches montrant qu’il y a un transfert, de la mère à l’enfant, des bienfaits de l’activité physique durant la grossesse, entre autres pour le poids santé et la qualité du sommeil.

Les femmes enceintes qui souhaiteraient participer à cette étude peuvent communiquer avec l’équipe de recherche au 514 343-6111, poste 5380, ou à l’adresse apgrossesse@kinesio.umontreal.ca.

Daniel Baril


 

Meta-analysis of 74,046 individuals identifies 11 new susceptibility loci for Alzheimer's disease

Published online
 
27 October 2013

Eleven susceptibility loci for late-onset Alzheimer's disease (LOAD) were identified by previous studies; however, a large portion of the genetic risk for this disease remains unexplained. We conducted a large, two-stage meta-analysis of genome-wide association studies (GWAS) in individuals of European ancestry. In stage 1, we used genotyped and imputed data (7,055,881 SNPs) to perform meta-analysis on 4 previously published GWAS data sets consisting of 17,008 Alzheimer's disease cases and 37,154 controls. In stage 2, 11,632 SNPs were genotyped and tested for association in an independent set of 8,572 Alzheimer's disease cases and 11,312 controls. In addition to the APOE locus (encoding apolipoprotein E), 19 loci reached genome-wide significance (P < 5 × 10−8) in the combined stage 1 and stage 2 analysis, of which 11 are newly associated with Alzheimer's disease.

 

Grâce à la découverte de onze nouveaux facteurs génétiques, les chercheurs commencent à avoir une vue d'ensemble de cette maladie

Les responsables des quatre plus grands consortiums de recherche internationaux sur la génétique de la maladie d'Alzheimer ont donc décidé d'unir leurs forces. C'était en février 2010 et, en moins de trois ans, les scientifiques ont identifié plus de gènes qu'au cours des vingt dernières années. Ils ont procédé en deux temps.

D'abord, ils ont réanalysé, selon des critères communs, l'ensemble de leurs données déjà disponibles, soit au total plus de 17 000 cas de maladie d'Alzheimer collectés en Europe et en Amérique du Nord et quelque 37 000 témoins non malades. Ils ont comparé la répartition de plus de 7 millions de mutations entre ces malades et ces témoins pour n'en retenir que 11 632. Dans une seconde étape, ils ont vérifié ces résultats dans des échantillons indépendants provenant de 11 pays différents et totalisant 8 572 patients et 11 312 témoins. Cela a permis de confirmer la découverte de 11 nouveaux gènes en plus de ceux déjà connus et d'en repérer 13 autres en cours de validation.

 

Ces 11 nouveaux gènes identifiés permettent d'ouvrir des pistes parfois inexplorées dans la compréhension de la survenue de la maladie d'Alzheimer. Leur mise en évidence confirme, par exemple, l'implication du système immunitaire et de l'inflammation dans la maladie ainsi que des hypothèses formulées depuis longtemps, comme celle de la protéine tau, présente dans les neurones. Elle suggère également le rôle joué par d'autres facteurs, au niveau de l'hippocampe ou de cellules particulières du cerveau.

Pour les chercheurs, cette découverte entraîne principalement trois conséquences. Tout d'abord, elle permet de mieux comprendre la physiopathologie de la maladie, ce qui est essentiel pour la découverte de nouveaux traitements. Par ailleurs, cette analyse du génome a permis de mieux cerner le profil génétique des patients qui risquent de développer un Alzheimer. Enfin, ce travail démontre que, face à la complexité d'une telle affection, seul un regroupement des efforts de recherche au niveau mondial permettra de trouver plus rapidement des solutions.

 

 

Ces résultats ont pu être obtenus grâce au soutien de la Fondation Nationale de Coopération Scientifique sur la maladie d'Alzheimer et les maladies apparentées ainsi qu'aux capacités de génotypage et d'analyse du Centre National de Génotypage du CEA, du Centre d'Etude du Polymorphisme Humain et de l'Institut Pasteur de Lille.


 

A voxel-based morphometry (VBM) analysis of regional grey and white matter volume abnormalities within the speech production network of children who stutter/Bégaiement : la recherche fait tomber les clichés

Cortex. 2013 Sep;49(8):2151-61. doi: 10.1016/j.cortex.2012.08.013. Epub 2012 Sep 17.
 

Source

Institute for Stuttering Treatment and Research, and Department of Speech Pathology and Audiology, University of Alberta, Edmonton, AB, Canada. dbeal@ualberta.ca

Abstract

It is well documented that neuroanatomical differences exist between adults who stutter and their fluently speaking peers. Specifically, adults who stutter have been found to have more grey matter volume (GMV) in speech relevant regions including inferior frontal gyrus, insula and superior temporal gyrus (Beal et al., 2007; Song et al., 2007). Despite stuttering having its onset in childhood only one study has investigated the neuroanatomical differences between children who do and do not stutter. Chang et al. (2008) reported children who stutter had less GMV in the bilateral inferior frontal gyri and middle temporal gyrus relative to fluently speaking children. Thus it appears that children who stutter present with unique neuroanatomical abnormalities as compared to those of adults who stutter. In order to better understand the neuroanatomical correlates of stuttering earlier in its development, near the time of onset, we used voxel-based morphometry to examine volumetric differences between 11 children who stutter and 11 fluent children. Children who stutter had less GMV in the bilateral inferior frontal gyri and left putamen but more GMV in right Rolandic operculum and superior temporal gyrus relative to fluent children. Children who stutter also had less white matter volume bilaterally in the forceps minor of the corpus callosum. We discuss our findings of widespread anatomic abnormalities throughout the cortical network for speech motor control within the context of the speech motor skill limitations identified in people who stutter (Namasivayam and van Lieshout, 2008; Smits-Bandstra et al., 2006).

Bégaiement : la recherche fait tomber les clichés

Stéphany Gardier - le 21/10/2013
Le bégaiement touche 4 à 5% des enfants, et disparaît à l'âge adulte dans huit cas sur dix. D'origine multifactorielle, ce trouble de la parole est encore trop souvent perçu comme un problème psychologique.

Souvent considéré comme un trouble du langage, le bégaiement altère en réalité la fluidité de la parole, et de fait la communication. Il apparaît le plus souvent chez les très jeunes enfants, mais peut aussi survenir à l'âge adulte, notamment à la suite de traumatismes. Six cent mille personnes seraient concernées en France ; la 16ème journée mondiale du bégaiement ce mardi est l'occasion de mieux faire connaître ce handicap et les prises en charge possibles.

«La parole peut être comparée à l'écriture, explique le Dr Marie-Claude Monfrais-Pfauwadel, médecin spécialiste du bégaiement, auteur du Manuel du bégaiement*. L'écriture est d'abord chaotique, puis elle se fluidifie pour devenir automatique. On pense alors à ce que l'on écrit, et non pas aux gestes de l'écriture.» Parler est en effet une somme de mouvements, produits par les muscles de la bouche, de la face et du larynx, qui nécessite une grande rapidité d'exécution et une excellente synchronisation pour produire des sons. Le bégaiement peut donc être considéré comme un trouble moteur. Chez certaines personnes bègues, des enregistrements de l'activité musculaire montrent d'ailleurs des «myoclonies» du larynx, c'est à dire des contractions musculaires involontaires, qui entravent la parole.

Des origines génétiques et cérébrales

Les recherches, qui se sont intensifiées au cours des vingt dernières années, ont permis de faire de grandes avancées dans la compréhension des origines du bégaiement. Plusieurs études ont montré qu'il existe bel et bien une part génétique dans la survenue de ce trouble. Il n'existe bien entendu pas un gène du bégaiement, mais les chercheurs ont d'ores et déjà identifié plusieurs régions chromosomiques qui pourraient jouer un rôle dans le développement de la maladie. Bégayer serait le fruit de nombreuses interactions entre plusieurs gènes, ainsi qu'avec l'environnement de l'enfant. «On ne naît pas bègue, mais avec une prédisposition», insiste le Dr Monfrais.

Les neurosciences ont aussi apporté beaucoup d'éléments de compréhension sur le bégaiement. «La source première de ce trouble est liée aux capacités du cerveau à traiter le langage et la parole», explique le Pr Luc de Nil, professeur au département des pathologies de la parole et du langage de l'université de Toronto. Il apparaît ainsi aujourd'hui que le cerveau des personnes bègues présente des différences à la fois anatomiques et fonctionnelles avec celui de personnes non-bègues. «Une hyperactivité cérébrale a notamment été mise en évidence chez les personnes bègues lorsqu'elles prennent la parole», détaille Luc De Nil.

Une étude publiée récemment par l'équipe du professeur De Nil a également montré chez des enfants que la structure du cerveau est modifiée dans le cas de bégaiement. Dans certaines régions cérébrales, la proportion de matière grise (la couche externe du cerveau) serait moins dense et les connections neuronales moins efficaces. Il reste encore aux scientifiques à comprendre les liens entre ces modifications et les mécanismes du bégaiement.

Des traitements multiples

La prise en charge du bégaiement dépend de nombreux facteurs, notamment de l'histoire du patient et de son âge. Les techniques de rééducation pratiquées par les orthophonistes spécialisés sont le premier recours dans la plupart des cas. Elles peuvent s'accompagner de thérapies cognitivo-comportementales, qui ont pour but d'aider la personne à gérer le stress et le malaise qui parfois se développent autour du handicap. Lorsque le bégaiement est accompagné de troubles de l'attention, un traitement médicamenteux peut être parfois envisagé. «Les associations et les groupes de patients sont aussi des aides précieuses pour trouver conseils et soutien, rappelle Marie-Claude Monfrais. Plusieurs personnes bègues ont même créé des blogs, vidéo parfois, pour communiquer sur leur handicap et sortir de l'isolement qu'il peut parfois provoquer.»


 

Un cerveau embryonnaire fabriqué en laboratoire

 

Damien Mascret

Publié le 29/08/2013  

Coupe montrant
 le développement du tissu cérébral. Chaque type de cellules apparaît dans une couleur spécifique. L'ensemble ne dépasse pas quelques millimètres.

 

Des chercheurs ont reproduit l'ébauche d'un cerveau humain à partir de cellules souches dérivées de la peau.

«Nous avons réussi à développer un organoïde cérébral humain.» Autrement dit, une petite structure qui ressemble à un cerveau embryonnaire. La nouvelle ressemble à un scénario de science-fiction si ce n'est qu'elle vient d'être annoncée par une équipe anglo-autrichienne dans Nature, la revue scientifique internationale de référence.

En réalité, il ne s'agit pas vraiment d'un «mini-cerveau» car la structure obtenue n'a rien à voir avec un cerveau complet en miniature. L'organoïde mesure 3 à 4 mm de diamètre et ressemble plutôt à un cerveau qui serait arrivé à sa neuvième semaine de développement, expliquent les auteurs. «Ce qui est vraiment fascinant c'est l'énorme capacité d'auto-organisation des cellules humaines», explique sur le site deNature le Dr  Juergen Knoblich de l'Institut de biologie moléculaire de l'Académie des sciences de Vienne qui a participé à cette première mondiale. «Les cellules aiment former les bons tissus et si vous les laissez faire et leur fournissez juste les nutriments dont elles ont besoin, elles le font», ajoute-t-il. Les chercheurs ont en effet laissé les cultures s'organiser toutes seules, après avoir placé les cellules souches pluripotentes dérivées de la peau dans un milieu nutritif adapté.

Ce n'est pas la première fois que des scientifiques essaient de «fabriquer du cerveau» à partir de cellules souches pluripotentes issues de la peau, mais jusqu'à maintenant les cultures ne s'étaient jamais organisées pour amorcer un cerveau. Cette fois, si. «Nous sommes très proches du développement d'un cerveau humain», confirme le Dr Knoblich.

Le mini-cerveau a d'ailleurs déjà été testé avec succès par la même équipe pour mieux comprendre une maladie neuro-développementale rare mais grave, la microcéphalie, qui se manifeste notamment par un petit cerveau. «Notre système permet de remonter aux origines de la maladie», s'enthousiasme le Dr Knoblich.

En fabriquant, selon le même processus, un mini-cerveau dérivé de cellules de peau de malades atteint de microcéphalie, les chercheurs ont pu voir une spécialisation précoce en neurones de certaines cellules qui auraient dû continuer à se multiplier, ce qui pourrait expliquer que le cerveau n'atteigne pas une taille normale.

D'autres applications pour ces mini-cerveaux envisagées

Si l'intérêt est évident pour mieux comprendre les stades initiaux des maladies du développement cérébral, les scientifiques envisagent déjà d'autres applications pour ces mini-cerveaux. «Nous pensons pouvoir générer des tumeurs cérébrales qui pourraient être utilisées par l'industrie pharmaceutique pour tester des médicaments», détaille par exemple le Dr Knoblich.

D'un point de vue technique, les chercheurs ont cependant remarqué que les mini-cerveaux ne se développaient pas au-delà de 3 à 4 mm, même lorsqu'ils étaient nourris pendant dix mois, notamment parce qu'un organe plus gros a besoin de vaisseaux sanguins. De toute façon, il n'est pas question pour le chercheur d'imaginer là une source future de transplantation: «Je ne crois pas que cela soit possible et je ne pense pas non plus qu'il serait éthiquement permis de générer un cerveau entier et de l'utiliser pour réparer un cerveau humain.»

Cerebral organoids model human brain development and microcephaly

Madeline A. Lancaster,Magdalena Renner,Carol-Anne Martin,Daniel Wenzel,Louise S. Bicknell,Matthew E. Hurles,Tessa Homfray,Josef M. Penninger,Andrew P. Jackson&Juergen A. Knobli

Nature(2013)doi:10.1038/nature12517

 

Abstract

        The complexity of the human brain has made it difficult to study many brain disorders in model organisms, highlighting the need for an 
in vitro
         model of human brain development. Here we have developed a human pluripotent stem cell-derived three-dimensional organoid culture system, termed cerebral organoids, that develop various discrete, although interdependent, brain regions. These include a cerebral cortex containing progenitor populations that organize and produce mature cortical neuron subtypes. Furthermore, cerebral organoids are shown to recapitulate features of human cortical development, namely characteristic progenitor zone organization with abundant outer radial glial stem cells. Finally, we use RNA interference and patient-specific induced pluripotent stem cells to model microcephaly, a disorder that has been difficult to recapitulate in mice. We demonstrate premature neuronal differentiation in patient organoids, a defect that could help to explain the disease phenotype. Together, these data show that three-dimensional organoids can recapitulate development and disease even in this most complex human tissue.

Des cellules souches créées dans le corps d'une souris

C'est la première fois que des cellules adultes sont reprogrammées en cellules souches in vivo .

 

 Tristan Vey le 13/09/2013
  Des chercheurs espagnols ont réussi à faire revenir des cellules adultes à leur état embryonnaire le plus précoce chez un animal vivant.

Les cellules souches ont la capacité très recherchée de pouvoir se transformer indifféremment en cellule de foie, de cœur, de rein, etc. Elles présentent de grands espoirs thérapeutiques pour réparer des organes ou des tissus malades. Il en existe deux grandes familles: les cellules souches embryonnaires (CSE), qui, comme leur nom l'indique, sont prélevées sur des embryons, et les cellules souches induites (dites iPS), qui sont des cellules adultes quelconques «rajeunies» artificiellement. Leur conception en 2006 valurent au Japonais Shinya Yamanaka son prix Nobel de médecine en 2012.

Jusqu'à aujourd'hui, les cellules iPS étaient exclusivement cultivées en laboratoire, par manipulation génétique. Mais des chercheurs espagnols ont montré jeudi dans Nature qu'il était également possible de reconfigurer des cellules chez un animal vivant. Une souris en l'occurrence. C'est une prouesse expérimentale majeure qui a débouché sur une vraie surprise: les cellules-souches ainsi obtenues avaient des propriétés que seules possèdent les toutes premières cellules d'un embryon (dites totipotentes). En d'autres termes, les chercheurs ont créé par hasard les «meilleures» cellules-souches existantes. C'est-à-dire les plus précoces et, donc, les plus modulables.

Pour les obtenir, les chercheurs ont modifié génétiquement des souris afin de les rendre capables de produire quatre facteurs de croissance conduisant à la reprogrammation de cellules adultes en cellules souches. Ces gènes dormants ont été activés en introduisant une molécule particulière dans la boisson des souris une fois adultes. Les cobayes ont alors développé des tératomes, des tumeurs qui se développent à partir… de cellules souches. Preuve que la technique fonctionnait. Les chercheurs ont également trouvé des cellules souches induites dans le sang des souris et des traces de leur présence dans différents organes.

Peut-on imaginer transposer ces recherches chez l'homme? En l'état, non, bien évidemment. Le risque est trop important et l'intérêt thérapeutique a priori limité par rapport à des cellules iPS classiques. Cela ouvre néanmoins la voie d'un nouveau domaine de recherche: la reprogrammation cellulaire in situ.

http://sante.lefigaro.fr/actualite/2013/09/13/21252-cellules-souches-creees-dans-corps-dune-souris


 

Le Japon, premier pays à tester les cellules souches iPS sur l’homme

Par Claire Arsenault

Les autorités sanitaires du Japon viennent de donner le feu vert aux chercheurs pour qu’ils procèdent aux premiers essais cliniques de cellules souches pluripotentes induites sur l’homme. Pour cette première mondiale, les tests porteront sur une atteinte de l’œil, la dégénérescence maculaire liée à l’âge (DMLA). L’enjeu est de taille puisque cette maladie est la première cause de cécité des plus de 55 ans dans les pays industrialisés.

 

Les recherches qui voient aujourd’hui leurs premières applications sur l’homme ont valu en 2012 le prix Nobel de médecine aux chercheurs japonais Shinya Yamanaka et britannique John Gurdon. Les deux scientifiques avaient été récompensés pour avoir mis au point une méthode qui permet de reprogrammer les cellules adultes en cellules souches pluripotentes induites (iPS). Ici, dans l’essai lancé au Japon, il s’agit de prélever des cellules de la rétine malade de patients atteints de DMLA (dégénérescence maculaire liée à l’âge), de leur faire subir un traitement et de les leur implanter. 

Régénérer l’organe malade
 

 

Le traitement en question des cellules malades consiste, au vrai sens du terme, à leur faire retrouver leur état d’origine en les ramenant à un stade quasi embryonnaire. Les scientifiques vont en quelque sorte reprogrammer les cellules en les modifiant génétiquement pour qu’elles puissent à nouveau exprimer quatre gènes, des gènes qui sont normalement inactifs dans les cellules adultes.
 
On crée de cette façon des cellules souches pluripotentes induites. Cette opération redonne aux cellules traitées leur caractère « pluripotent », autrement dit la capacité de se différencier dans tous les types cellulaires selon le milieu dans lequel elles se trouvent. Ainsi, pour les essais menés au Japon, une fois implantées dans la rétine, les iPS devraient régénérer l’œil malade si tout se passe comme espéré.  
 
L’utilisation de cellules souches pluripotentes induites (iPS) présente plusieurs avantages : faciles d’accès, elles se multiplient sans limite et peuvent se différencier en tous les types de cellules de l’organisme. En outre, elles permettent de contourner les questions d’éthique soulevées par lescellules souches embryonnaires tout en possédant les mêmes caractéristiques.
 
Encore des inconnues
 
Cela dit, les iPS n’ont pas vocation à remplacer les cellules souches embryonnaires qui demeurent malgré tout des cellules physiologiques « naturelles ». La reprogrammation des cellules iPS pose en effet la question d’éventuelles mutations qui pourraient entraver leur fonctionnement. Les essais japonais qui seront conduits par la Fondation pour la recherche biomédicale et l’Innovation (Ibri) de Kobé devraient apporter des réponses à ces interrogations. 

Avec ces recherches, le Japon confirme la priorité qu’il accorde aux travaux sur les cellules iPS auxquels il alloue des financements importants. Cette première mondiale n’arrive pas par hasard, elle est la suite de résultats très encourageants déjà obtenus avec ces cellules.

Le mois dernier, une équipe dirigée par le professeur Hideki Taniguchi avait annoncé avoir réussi à créer des « bourgeons » de foie à partir notamment des fameuses cellules iPS. Si ces résultats étaient confirmés, ils signeraient une sérieuse avancée vers la création d’organes artificiels pour les transplantations en même temps que la place de leader qu’entend disputer le Japon.

vendredi 26/07/2013


  

le texte de loi relatif à la bioéthique - juillet 2013-

 

Le vote sur l’ensemble de la proposition de loi a eu  lieu
le mardi 16 juillet 2013.


Le présent document est
établi à titre provisoire.
Seule la « Petite loi »,
publiée ultérieurement, a
valeur de texte authentique.
– 2 –
(S1) Article unique
L’article L. 2151-5 du code de la santé publique est ainsi rédigé :
« Art. L. 2151-5. – I. – Aucune recherche sur l’embryon humain ni sur
les cellules souches embryonnaires ne peut être entreprise sans autorisation.
Un protocole de recherche conduit sur un embryon humain ou sur des
cellules souches embryonnaires issues d’un embryon humain ne peut être
autorisé que si :
« 1° La pertinence scientifique de la recherche est établie ;
« 2° La recherche, fondamentale ou appliquée, s’inscrit dans une
finalité médicale ;
« 3° En l’état des connaissances scientifiques, cette recherche ne peut être
menée sans recourir à ces embryons ou ces cellules souches embryonnaires ;
« 4° Le projet et les conditions de mise en oeuvre du protocole respectent
les principes éthiques relatifs à la recherche sur l’embryon et les cellules
souches embryonnaires.
« II. – Une recherche ne peut être menée qu’à partir d’embryons
conçus in vitro dans le cadre d’une assistance médicale à la procréation et
qui ne font plus l’objet d’un projet parental. La recherche ne peut être
effectuée qu’avec le consentement écrit préalable du couple dont les
embryons sont issus, ou du membre survivant de ce couple, par ailleurs
dûment informés des possibilités d’accueil des embryons par un autre
couple ou d’arrêt de leur conservation. À l’exception des situations
mentionnées au dernier alinéa de l’article L. 2131-4 et au troisième alinéa
de l’article L. 2141-3, le consentement doit être confirmé à l’issue d’un
délai de réflexion de trois mois. Le consentement des deux membres du
couple ou du membre survivant du couple est révocable sans motif tant que
les recherches n’ont pas débuté.
« III. – Les protocoles de recherche sont autorisés par l’Agence de la
biomédecine après vérification que les conditions posées au I du présent
article sont satisfaites. La décision de l’agence, assortie de l’avis du conseil
d’orientation, est communiquée aux ministres chargés de la santé et de la
recherche qui peuvent, dans un délai d’un mois et conjointement, demander
un nouvel examen du dossier ayant servi de fondement à la décision :

– 3 –
« 1° En cas de doute sur le respect des principes éthiques ou sur la
pertinence scientifique d’un protocole autorisé. L’agence procède à ce nouvel
examen dans un délai de trente jours. En cas de confirmation de la décision,
la validation du protocole est réputée acquise ;
« 2° Dans l’intérêt de la santé publique ou de la recherche scientifique,
lorsque le protocole a été refusé. L’agence procède à ce nouvel examen
dans un délai de trente jours. En cas de confirmation de la décision, le refus
du protocole est réputé acquis.
« En cas de violation des prescriptions législatives et réglementaires ou
de celles fixées par l’autorisation, l’agence suspend l’autorisation de la
recherche ou la retire. L’agence diligente des inspections comprenant un ou
des experts n’ayant aucun lien avec l’équipe de recherche, dans les
conditions fixées à l’article L. 1418-2.
« IV. – Les embryons sur lesquels une recherche a été conduite ne
peuvent être transférés à des fins de gestation. »
« V. – (Supprimé) »