Une étude, dont les résultats intitulés «Inhaled Nanoformulated mRNA Polyplexes for Protein Production in Lung Epithelium» ont été publiés dans la revue Advanced Materials, a abouti à la mise au point d'une toute nouvelle forme de traitement génétique qui introduit l’ARN messager (acide ribonucléique messager ou ARNm) directement dans les poumons par inhalation pour réparer les cellules pulmonaires endommagées.

Rappelons tout d'abord que «l’intérieur de nos poumons est tapissé de cellules épithéliales qui produisent des protéines protectrices, par exemple en fabricant du mucus ou des substances antimicrobiennes». Cependant, «dans certaines pathologies (asthme, BPCO, mucoviscidose…) ou lors d’agressions (tabac, pollution, inhalation de produits toxiques…), l’ADN de ces cellules est endommagé, empêchant leur bon fonctionnement».

Notons également que l’ARNm «est une copie de fragment d’ADN qui transporte l’information génétique du noyau de la cellule vers le ribosome, chargé des produire les protéines correspondantes». L'étude ici présentée part de l'idée qu'en «injectant un brin d’ARNm sain contenant les bons gènes à exécuter dans chaque cellule épithéliale pulmonaire dont l’ADN est altéré, il va ainsi court-circuiter la communication normale entre le noyau et le ribosome»: déjà, «plusieurs thérapies géniques, notamment contre le cancer ou certaines maladies génétiques» exploitent ce recours.

Néanmoins, du fait que cet ARN messager est très fragile, car «lorsqu’il est administré par injection ou inhalation, il se désagrège généralement avant d’atteindre la membrane cellulaire», il faut «l’envelopper dans une substance protectrice». Comme «de précédents essais ont été menés avec un matériau appelé PEI (polyethylenimine ou polyaziridine), un polymère couramment utilisé en biologie mais dont l’accumulation peut s’avérer toxique car il n’est pas éliminé facilement par l’organisme», cette étude a testé un «autre composé, le bêta-amino ester, qui lui est entièrement biodégradable».

Concrètement, «l'ARNm a été incorporé à l’intérieur de sphères de 150 nanomètres de diamètre, elles-mêmes, mises en suspension dans un aérosol» et des tests ont été effectués «chez la souris en utilisant un nébuliseur rempli d’ARNm produisant de la luciférase», une protéine bioluminescente. Il est alors apparu, «après un délai de 24 heures d'inhalation», que «24,6 % des cellules épithéliales se sont mises à produire la fameuse luciférase dans chacun des 5 blocs pulmonaires, preuve que l’ARN messager faisait bien son travail».

Cependant, comme «le taux de luciférase chute relativement rapidement», Il est nécessaire de répéter ce traitement pour obtenir une bonne efficacité thérapeutique. Pour finir, soulignons que l'avantage de cet effet transitoire est que cette thérapie «n’entraîne pas d’effets secondaires».

Une étude, dont les résultats intitulés «Design and characterization of electrons in a fractal geometry» ont été publiés dans la revue Nature Physics, a permis de mettre en évidence que, dans un système dont la géométrie est fractale, les électrons héritent de ces caractéristiques fractales.

Rappelons tout d'abord que l'une des propriétés des fractales (*), qui sont des structures dont le motif «semble se répéter à l’identique à différentes échelles», est «qu’elles ont une dimension spatiale non entière, à mi-chemin entre une courbe et une surface». Cette particularité a été exploitée dans l'étude ici présentée qui a élaboré «des systèmes quantiques de dimension non entière» en vue d'analyser la dynamique des électrons.

Concrètement, les propriétés d’un système électronique dépendent «de façon cruciale de son nombre de dimensions». Cette relation peut être illustrée par l’effet Hall quantique qui «correspond à une quantification de la conductance du matériau (l’inverse de la résistance)»: cet effet, qui «se manifeste dans des systèmes bidimensionnels (des dispositifs peu épais où la troisième dimension peut être négligée)», «n'existe pas dans des matériaux à une seule dimension, comme des chaînes d’atomes ou des nanotubes, et, en général, il ne peut pas se produire dans des matériaux tridimensionnels». De même, «d’autres phénomènes ne s’observent que dans les systèmes à une dimension».

Dans ce contexte, cette étude a été entreprise pour aller plus loin et découvrir le comportement des électrons «dans un système de dimension non entière» en construisant «une structure fractale inspirée du triangle de Sierpiński». Relevons que le triangle de Sierpiński (**) «est un exemple simple de fractale, dont la dimension est de 1,58».

Plus précisément, la construction commence en accolant par leurs sommets trois triangles équilatéraux pour former un nouveau triangle, avec un 'trou' équilatéral au milieu. Puis, «on recolle trois exemplaires de cette structure pour construire un autre triangle avec un trou, et ainsi de suite». Cette procédure reproduite à l'infini «conduit à une structure qui présente le même motif à toutes les échelles».

Dans cette étude, une structure de Sierpiński a été construite «en déposant des molécules de monoxyde de carbone sur un substrat de cuivre grâce à la pointe d’un microscope à effet tunnel» de sorte que «dans le substrat de cuivre, les électrons circulent librement, tandis que les molécules de monoxyde de carbone jouent le rôle de barrières». Ainsi, «avec une disposition astucieuse des molécules (où les plus proches sont distantes de seulement 1,1 nanomètre)», un triangle de Sierpiński de rang 3 a pu être dessiné.

Ensuite, des techniques spectroscopiques ont été utilisées «pour mesurer la fonction d’onde électronique, l’objet mathématique qui décrit le comportement des électrons dans le système». Il est alors apparu «que le caractère fractale du triangle de Sierpiński, de dimension 1,58, se reflète dans les propriétés de cette fonction d'onde». Pour finir, ces mesures ont été confirmées avec des modèles numériques.

Cette étude ouvre ainsi un vaste champ d’investigation sur les systèmes à dimensions fractales «dont les propriétés pourraient être très surprenantes».

Liens externes complémentaires (source Wikipedia)

(*) Fractale

(**) Le triangle de Sierpiński

Une étude, dont les résultats intitulés «Association of the PHACTR1/EDN1 Genetic Locus With Spontaneous Coronary Artery Dissection» ont été publiés dans la revue Journal of the American College of Cardiology, a permis d'identifier un facteur génétique courant qui augmente le risque de crise cardiaque atypique chez la femme, un type d’infarctus qui touche essentiellement des femmes jeunes.

Notons que «les maladies cardiovasculaires représentent la principale cause de décès chez les femmes» et relevons qu'une «forme atypique d’infarctus, appelée SCAD (dissection spontanée de l’artère coronaire), serait responsable de près d’un tiers des crises cardiaques chez les femmes de moins de 60 ans».

Cependant, «le diagnostic de cette maladie est compliqué et nécessite des techniques d’imagerie médicales sophistiquées». En fait, «ce type de crise cardiaque touche des femmes jeunes ou d’âge moyen, apparemment en bonne santé, parfois même, pendant la grossesse». Concrètement, «la déformation d’une artère réduit le débit de sang et peut conduire à un infarctus du myocarde». Souvent «les femmes qui souffrent de SCAD ne sont pas en surpoids et ne présentent pas de facteur de risque d’athérosclérose».

Comme «les causes de la maladie sont mal connues», il est important «d’identifier des facteurs de risque génétique et de mieux comprendre les ressorts de cette affection». Dans ce contexte, l'étude ici présentée s'est concentrée «sur un facteur génétique situé sur le chromosome 6, qui augmente le risque de SCAD» de 70 %. Concrètement, «il s’agit d’un variant (l’allèle A) du gène PHACTR1 (Phosphatase and actin regulator 1), un allèle, «courant dans la population générale». Cette étude ouvre ainsi une piste pour mieux cerner les causes de l'infarctus féminin.

Une étude, dont les résultats intitulés «Water input into the Mariana subduction zone estimated from ocean-bottom seismic data» ont été publiés dans la revue Nature, a permis d'évaluer la quantité d’eau qui est emportée vers l’intérieur de la Terre dans la zone de subduction de la fosse des Mariannes (où se rencontrent la plaque Pacifique et la plaque Philippines): elle apparaît être quatre fois plus importante que ce l’on pensait.

Rappelons tout d'abord que «dans une zone de subduction, la plaque tectonique la plus dense glisse sous la plus légère et plonge dans le manteau terrestre». Comme «avant de plonger, la plaque plie, ce qui provoque des fractures», l'eau «s’insinue dans les fissures et s’immisce dans la structure des minéraux qui constituent les roches» de sorte qu'elle reste «piégée dans les roches hydratées».

Cependant, «s’il est évident que les zones de subduction sont la porte d’entrée de l’eau dans le manteau, les volumes en jeu, et donc leur influence sur le cycle de l’eau, restent mal connus». Jusqu'ici, des études précédentes, «réalisées sur plusieurs zones de subduction», avaient «mis en évidence la présence de roches hydratées dans la plaque plongeante à des profondeurs de quelques kilomètres», sans pouvoir estimer réellement «la quantité d’eau transportée dans les régions plus profondes du manteau supérieur».

Dans ce contexte, l'étude ici présentée a utilisé «une nouvelle méthode d’imagerie qui exploite les des ondes sismiques». Concrètement, un réseau de 19 sismomètres répartis sur le fond de l’océan et de 7 stations sismologiques installées sur les îles proches de la fosse des Mariannes», a permis d'analyser la propagation des ondes sismiques de 380 séismes survenus plus ou moins loin de la fosse» avec «une résolution spatiale et une précision plus importantes» que celles obtenues jusqu'à présent.

Au bout du compte, le sondage «de la zone de subduction des Mariannes jusqu’à plusieurs dizaines de kilomètres de profondeur» amène à penser «que l’équivalent de trois millions de milliards de tonnes d’eau par million d’années sont enfouis dans la zone de subduction des Mariannes», une quantité «quatre fois supérieure aux précédentes estimations», qui «modifie la vision actuelle du cycle de l’eau dans la Terre solide», car «l’eau joue un rôle essentiel dans la dynamique du manteau terrestre, puisque «l'hydratation des roches influe sur la convection, le volcanisme, la tectonique des plaques et les séismes».

Il en résulte un problème: «si la quantité d'eau enfouie a été aussi sous-estimée, le bilan du cycle de l’eau n’est pas correctement équilibré dans les modèles actuels». Il y a deux possibilités: «soit la fosse des Mariannes est une exception parmi les zones de subduction, soit le flux d’eau du manteau vers la surface a lui aussi été sous-estimé».

En tout cas, «comme l’hydratation favorise la captation du dioxyde de carbone, il est probable que l’ampleur du cycle géologique du carbone» devra être réévaluée.

Une étude, dont les résultats intitulés «Emergent de Sitter Cosmology from Decaying Anti–de Sitter Space» sont publiés dans la revue Physical Review Letters, avance l'hypothèse, en reprenant «des idées déjà explorées dans le cadre de la théorie des cordes entre la toute fin des années 1990 et le tout début des années 2000», que notre univers serait une sorte de bulle gonflant dans un espace-temps macroscopique à cinq dimensions.

Concrètement, le cosmos serait né sous la forme d’un univers anti-de Sitter (*) «avec cinq dimensions devenu macroscopique et dans un état de vide particulier que l’on peut considérer comme l’analogue de l’eau à l’état de vapeur» qui amène alors «une sorte de transition de phase faisant naître une bulle de vide dans un autre état, un peu comme le ferait l'apparition de bulles de liquides en pleine croissance du fait de la condensation de la vapeur d’eau» (Ce processus a déjà été étudié dans le cadre de la théorie de l’inflation où l’on part d’un état dit de faux vide quantique qui transite vers un état de vrai vide, comme le disent les physiciens théoriciens»).

Il en résulte que notre univers à quatre dimensions serait «ce que l’on appelle une membrane dans le cas de la théorie des cordes» et, ici, l’équivalent de la surface d'une bulle de savon en expansion. Mathématiquement, la géométrie de cette membrane à quatre dimensions serait «celle d’un univers de type de Sitter (**) en expansion avec une constante cosmologique effective positive pour les observateurs dans cet univers, alors qu’il est plongé dans un univers de type anti-de Sitter avec une constante cosmologique négative».

Néanmoins, il faut souligner que cette théorie intéressante «s’ajoute simplement à la pile des centaines, voire des milliers d’articles, publiés depuis des années sur le sujet de la cosmologie en théorie des cordes et qui n’ont pas de raisons particulières d’être pris comme la vraie solution cosmologique décrivant notre monde».

Liens externes complémentaires (source Wikipedia)

(*) Univers anti-de Sitter

(**) Univers de de Sitter