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    Des travaux, dont les résultats ont fait l'objet  d'un communiqué publié sur le site de l'Institut Riken, ont abouti à la réalisation de la plus grande simulation d’activité cérébrale humaine à partir d'un supercalculateur.

     

    Pour simuler «l'équivalent d’une seconde d’activité neuronale», il a fallu mobiliser, pendant 40 minutes, 82.944 processeurs du supercalculateur K de Fujitsu (classé «actuellement en quatrième position du Top500» des machines les plus puissantes) pour une simulation, «qui correspond à seulement 1 % du réseau neuronal humain». Cela a représenté l'activité d’un «réseau de 1,73 milliard de cellules nerveuses, reliées entre elles par 10.400 milliards de synapses» dont chacune possédait 24 octets de mémoire.

     

    L'expérience, qui visait à tester les limites de la technologie de simulation utilisée, a été menée à partir du logiciel open source de simulation Nest, dans le but de l’optimiser afin que la communauté scientifique puissent bénéficier de ces avancées pour réaliser «des simulations neuronales à partir d’ordinateurs 'normaux' ou d’autres supercalculateurs». Ainsi, ce succès va être utile non seulement à la recherche japonaise, mais aussi au développement de l'Human Brain Project (HBP), soutenu par l’Union européenne.

     

    Comme application pratique, ces outils vont permettre, en particulier, de se pencher «sur des essais combinant l’activité cérébrale et le système musculosquelettique, afin de comprendre les mécanismes à l’œuvre dans la maladie de Parkinson».

     

    Pour finir, on peut signaler qu'étant donné que la puissance développée par le supercalculateur K est capable de simuler 1 % du réseau neuronal d’un cerveau humain avec «10,51 pétaflops (10,51 millions de milliards de flops, floating-point operations per second, opérations en virgule flottante par seconde)», il sera «possible de simuler le cerveau complet à l’échelle de la cellule nerveuse et de ses synapses avec des ordinateurs de la classe de l’exaflops», ce qui pourraient être réalisable au cours de la prochaine décennie.

     

     


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    Une étude, dont les résultats ont été publiés dans la revue Nature, décrit l’utilisation pour l'analyse du milieu cellulaire de nanodiamants comme nanothermomètres, qui sont actuellement capables de mesurer des différences de température de 0,05 K dans une cellule, alors qu'ils peuvent en théorie atteindre une sensibilité de 0,0018 K.

     

    Cette capacité des nanodiamants est liée au fait qu'ils possèdent, dans leur structure, des centres de défauts ponctuels (centres NV où un atome d'azote est associé à une lacune), qui sont dotés d’une photoluminescence intense, photostable à température ambiante.

     

    Introduits dans des cellules embryonnaires humaines, à l’aide d’un nanofilament, ces nanothermomètres en diamant livrent leurs données lorsque les cellules sont éclairées par un faisceau laser de couleur verte: en effet, les centres colorés azote-lacune des nanodiamants émettent par fluorescence une lumière rouge dont l'intensité dépend de la température locale du milieu cellulaire.

     

    De plus, des nanoparticules d’or injectées dans les cellules, peuvent permettre de chauffer, grâce à un faisceau laser des parties précises des cellules en contrôlant l'opération à l'aide des nanothermomètres. Cette technologie apparaît ainsi apporter aux biochimistes de nouveaux moyens pour manipuler le milieu cellulaire.

     

     


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    Une étude, dont les résultats ont été publiés dans la revue Nature, donne, grâce à une analyse fine de la durée du jour, de nouveaux renseignements sur la dynamique du noyau.

     

    Afin d’isoler la contribution de l’interaction noyau-manteau dans la rotation de la Terre, l’effet de l’atmosphère (aux échelles de quelques années à quelques jours, l’interaction entre Terre et atmosphère domine les variations de rotation de la Terre, créant des variations de l’ordre de la milliseconde) a été retiré en utilisant les données de moment cinétique calculées par le National Center for Environmental Prediction.

     

    L'analyse des données nettoyées a fait apparaître «une oscillation stable à une période proche de 6 ans (5,9), à laquelle se superposent de petits sursauts, connus en géomagnétisme sous le nom de jerks». Déjà connue par des études fréquentielles antérieures, cette oscillation, détectée dans la série temporelle, a permis de prouver, du fait de sa régularité d’amplitude et de sa période, qu'elle «n’est pas compatible avec une origine solaire, comme cela avait été envisagé», ce qui suggère que «c’est donc dans les mouvements du noyau fluide et/ou dans l’interaction avec la graine qu’il faut en chercher l’origine».

     

    De plus, «la série produite a également permis de montrer que les jerks étaient associés à un saut dans la longueur du jour, alors que jusqu’ici, on pensait qu’ils correspondaient à une brusque accélération de la vitesse de rotation de la Terre». Un tel saut «implique un transfert quasi-instantané de moment cinétique du noyau vers le manteau», qui signale «un brusque changement de l’inertie du manteau, tel qu’il se produit lors d’un séisme quand des masses sont brusquement redistribuées». Les jerks sont donc probablement liés à un phénomène similaire «mais d’un ou deux ordres de grandeur plus importants».

     

     

    Une explication avancée (compatible avec les propriétés du noyau d'après un raisonnement d’ordre de grandeur) pourrait être «que, lors d’un jerk, un couplage local très intense attache soudain de la matière du noyau au manteau».

     

     


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    Des travaux, dont les résultats ont été publiés le 1er août sur le site de PLOS Genetics, ont permis d'identifier chez une population naturelle de moustiques des facteurs génétiques qui contrôlent la transmission des virus de la dengue et de montrer que cette transmission dépend aussi de l'interaction spécifique de ces facteurs avec ceux des virus.

     

     

    Alors que, jusqu’à présent, la plupart des études sur le sujet ont utilisé des insectes de laboratoire relativement artificiels, cette recherche s'est effectuée sur des moustiques sauvages collectés en Thaïlande. Un premier recensement «des facteurs génétiques d’Aedes aegypti (principal moustique vecteur de la dengue) qui influencent la transmission des virus de la dengue dans un contexte naturel» a été réalisé en mesurant «la prédisposition génétique des moustiques à transmettre différents variants génétiques du virus issus de patients vivant dans la région de collecte des insectes».

     

    Il est ainsi apparu «qu’une série de facteurs génétiques rendant les moustiques plus ou moins aptes à transmettre les virus de la dengue» était présente dans cette population naturelle de moustiques de Thaïlande. De plus, «l’effet de certains de ces facteurs dépend de la souche de virus en contact avec l’insecte» de sorte qu'un «facteur de résistance contre une souche de virus donnée peut donc se changer en facteur de sensibilité envers une autre souche».

     

    Si ces résultats apportent d'abord une meilleure compréhension de la biologie de la dengue en milieu naturel et ouvrent des perspectives d’applications de stratégies pour empêcher le développement de la dengue chez les moustiques, ils ont «également des implications fondamentales pour la génétique de la prédisposition aux maladies, bien au-delà du système moustique-virus», car ils suggèrent que «la sensibilité génétique aux maladies infectieuses n’est pas seulement une caractéristique intrinsèque de l’hôte, mais aussi un caractère partagé avec le pathogène».

     

     

     


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    Une étude, dont les résultats sont publiés dans la revue Philosophical Transactions of the Royal Society B, explique comment la serpentinisation a pu être à l'origine de la vie en faisant apparaître des cellules minérales au milieu d’un flux de protons.

     

    Il y a 25 ans, l'astrobiologiste Michael Russell a proposé une théorie pour expliquer l’origine de la vie: elle défend l'hypothèse que la vie serait apparue au niveau des dorsales océaniques, là où se trouvent des sources hydrothermales. Avec deux collaborateurs, il donne aujourd'hui des arguments supplémentaires à l'appui de sa thèse.

     

     

    Tout d'abord, il est signalé que le procédé de synthèse par les bactéries ou les mitochondries des eucaryotes de la molécule d’ATP , qui apparaît peu efficace avec une phase de pompage (pour faire sortir des ions H+), serait un vestige de ce qui se serait passé au début de la vie pour produire de l’énergie, sans avoir recours alors à la phase de pompage. Cela nous reporte à l'Hadéen (il y a quatre milliards d'années), au moment où la Terre était couverte d'une atmosphère chargée en CO2 et les océans avaient un pH acide de 5,5.

     

    Au niveau des dorsales, la croûte océanique se formait en permanence, se fissurant en se refroidissant pour disparaître bien plus loin sous les continents par subduction. Les fissures permettent à de l’eau «de les pénétrer puis de progressivement se réchauffer en descendant» initiant des réactions chimiques, qui permettent à l'eau de remonter chargée en méthane (CH4), en hydrogène (H2) et en molybdène. Lors de ce processus appelé serpentinisation, «l’effluent fortement basique (pH de 13) et chaud (100 °C) finit par ressortir dans un océan bien plus froid et plus acide», aboutissant à d'autres réactions chimiques qui précipitent des particules à l'origine des cheminées des sources hydrothermales.

     

    Ces particules s’assemblent «de manière à former de petites cellules faites de membranes minérales semi-perméables», «coincées entre les effluents basiques (pauvres en H+) et acides (riches en H+), donc au milieu d’un gradient de pH ou, en d’autres mots, d’un flux de protons». Il apparaît que «la force et la direction de ce flux seraient comparables à ce qui se rencontre aujourd’hui au sein des cellules biologiques» et ces «mêmes réactions pourraient également avoir favorisé la formation de 'molécules turbines'».

     

     

    En conclusion, grâce au processus géochimique de serpentinisation, les membranes minérales se seraient formées de façon naturelle comme contenant cellulaire avant le contenu dont fait partie l’ADN. Ensuite, la vie pourrait s’être installée dans ces berceaux à partir des ressources disponibles, jusqu’à inventer une membrane biologique capable «de recréer le gradient de protons en tous lieux». Pour finir, on peut relever que l'analyse de sources hydrothermales basiques découvertes en 2000 à Lost City (Atlantique nord) ne contredit pas l’hypothèse de Michael Russell.

     

     


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