Des chercheurs de Harvard créent des neurones qui s’illuminent lorsqu’ils s’activent

Des scientifiques de Harvard ont créé des neurones génétiquement modifiés qui s’illuminent lorsqu’ils s’activent. Cela permettra de voir comment les signaux circulent dans le cerveau et pourrait également accélérer le developpement de médicaments.

Cette recherche consiste à utiliser un gène provenant d’un micro-organisme de la Mer Morte pour produire une protéine qui rayonne lorsqu’elle est exposée au signal électrique d’un neurone. Cela permet aux scientifiques de tracer la propagation des signaux à travers la cellule.

Pour créer ces neurones, Adam Cohen et son équipe ont infecté des cellules cérébrales cultivées en laboratoire avec un virus génétiquement modifié qui contenait le gène produisant la protéine. Une fois infectées, les cellules commencent à fabriquer la protéïne, leur permettant de s’allumer.

La membrane cellulaire des neurones est une substance active. Normalement, l’intérieur de la cellule est négativement chargé par rapport à l’extérieur. Lorsqu’un neurone s’active, la tension s’inverse pendant un temps très bref d’environ 1/1000ème de seconde. Ce bref pic de tension voyage vers le bas du neurone et active les autres neurones en aval. La protéine se situe dans la membrane des neurones ce qui fait que les protéines émettent de la lumière lors de la propagation de cette impulsion.

Cette recherche a le potentiel de révolutionner la compréhension des scientifiques sur la manière dont les signaux électriques se déplacent dans le cerveau et dans les autres tissus.

« Avant, le meilleur moyen de faire une mesure de l’activité électrique dans une cellule était d’y attacher une électrode et d’enregistrer les résultats avec un voltmètre ». « Le problème, cependant, était que vous pouviez seulement mesurer la tension sur un point, vous ne voyiez pas une carte spatiale de la manière dont les signaux se propageaient. Maintenant, nous allons pouvoir étudier la manière dont le signal se propage, s’il se déplace dans tous neurones à la même vitesse, et même comment les signaux changent si les cellules subissent quelque chose qui s’apparente à un apprentissage ».

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Le mystère des personnes sans empreintes digitales

En 2007, une Suissesse d’une vingtaine d’années a eu quelques difficultés à passer la frontière américaine. Les agents des douanes ne pouvaient pas confirmer son identité. La photo du passeport correspondait bien à son visage mais lorsque les agents ont scanné ses mains ils ont découvert quelque chose d’étonnant : elle n’avait pas d’empreintes digitales.

Il s’avère que cette femme avait une affection extrêmement rare connue sous le nom de adermatoglyphie (ADG). En plus d’avoir le bout des doigts lisse, les personnes atteintes d’ADG produisent moins de sueur des mains que la moyenne. Les scientifiques en savent très peu sur la cause de cette maladie.

Peter Itin, dermatologue au CHU de Bâle (Suisse) et ses collègues, parmi lesquels le dermatologue du Sourasky Medical Center de Tel Aviv (Israël), pensaient que la cause de cette maladie pouvait être génétique étant donné que 9 personnes de la famille étendue de la suissesse avaient également cette particularité.

Ils ont donc collecté l’ADN de la famille et comparé les génomes des membres atteints par l’ADG avec ceux ayant des empreintes digitales normales. Ils ont trouvé des différences dans 17 régions proches des gènes et ont ensuite séquencé ces gènes en espérant identifier le coupable. Mais ils n’ont rien trouvé.

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Des chercheurs reprogramment le code génétique d’un nématode

Le premier animal à contenir de l’information artificielle dans son code génétique est un ver nématode Caenorhabditis elegans qui mesure 1 mm et comporte environ 1000 cellules.

Les gènes sont des séquences d’ADN qui permettent aux organismes vivants de construire leur machine biologique à partir des acides aminés.

Seulement 20 acides aminés sont utilisés dans les organismes vivants, assemblés en différentes combinaisons pour produire des dizaines de milliers de protéines différentes qui sont nécessaires au maintient de la vie. Mais Sebastian Greiss et Jason Chin du laboratoire de biologie moléculaire de Cambridge, ont hacké la machinerie de lecture des gènes du ver nématode pour inclure un 21ème acide aminé que l’on ne trouve pas dans la nature.

Le code génétique comprend 4 lettres, A, C, G et T que la machine génétique lit par mots de 3 lettres appelés codons qui permettent aux acides aminés d’être assemblés en protéines.

Au Scripps Research Institute, des chercheurs ont montré dans un papier publié dans la revue PNAS comment l’un de ces mots de 3 lettres pourrait être réassigné pour que les cellules le lisent comme une instruction visant à incorporer un acide aminé artificiel. Mais c’était pour la bactérie E. Coli. Jusqu’à maintenant personne n’était parvenu à le faire dans un animal entier.

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Matière, ADN, espèces, cellules du cerveau : ce que nous ne savons pas

96 % de l’Univers est constitué d’éléments inconnus. 23% est constitué de matière noire qui est seulement détectable par ses effets gravitationnels et 73% est de l’énergie noire qui semble jouer un grand rôle dans l’accélération de l’expansion de l’Univers. La matière ordinaire (les étoiles, les galaxies, les planète, nous) représente seulement 4% de l’Univers.

12500 : nombre approximatif de gènes dans le génome humain dont la fonction reste indéterminée. Cela représente environ 5°% du total estimé de gènes codant les protéines. Et les gènes ne représentent que 2% du génome humain. Des portions restantes aident à réguler l’activité des gènes. Environ 3,5% de notre génome consiste en de l’ADN non codant (qui ne code pas les protéines) dont la fonction est inconnue.

5 millions : Estimation basse du nombre d’espèces non décrites sur la planète; leur nombre pourrait être aussi élevé que 50 millions. Seulement 1,9 millions d’espèces ont reçu un nom scientifique. Un grand nombre de bactéries, insectes et créatures des profondeurs marines reste non décrit. On pense que les espèces vivantes aujourd’hui représentent moins de 1% de celles ayant vécu.

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Optogénétique : le contrôle du cerveau par la lumière

Qu’est-ce que l’on obtient lorsque l’on combine des micro-organismes et de la fibre optique ? De vrais souris et rats télécommandés. Karl Deisseroth et son équipe de l’Université de Stanford ont fait de sérieux progrès dans la découverte de la façon dont le cerveau fonctionne grâce à l’optogénétique. Les gènes de certaines algues et archées sont assemblés par la technique de « gene splicing » (ou épissage des gènes) aux neuronnes des rongeurs, les faisant réagir à la lumière.

Une lumière bleue « allume » les neuronnes. Une lumière jaune « éteint » les neurones. Un câble en fibre optique est connecté sur une souris ou un rat vivant avec les gènes épissés permettant aux scientifiques d’exposer différents neurones à différentes lumières. Le résultat est étonnant. Stimuler l’hémisphère droit d’une souris la fait tourner en rond vers la gauche.

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