Une étude, dont les résultats intitulés «A magnetic protein biocompass» ont été publiés dans la revue Nature Materials, a permis de découvrir ce qui constitue probablement la base biologique de la magnétoréception, qui est la capacité de sentir le champ magnétique terrestre et de s’orienter grâce à lui.

Le complexe moléculaire magnétosensible découvert est composé essentiellement de deux protéines «codées par des gènes associés présents dans pratiquement tous les organismes», dont ceux étudiés ici grâce aux outils de la génomique, «au premier rang desquels la fameuse drosophile (mouche du vinaigre), le papillon monarque, le pigeon voyageur, le rat-taupe, le petit rorqual et l’être humain».

Plus précisément, ces deux protéines sont «le cryptochrome, que l’on savait impliqué dans une série de réactions de l’organisme à la lumière, et une nouvelle espèce chimique nommée MagR (pour MagnetoReceptor)», véritable molécule-aimant, qui «comporte en son centre un atome de fer et un atome de soufre dont l’agencement lui confèrent une propriété semblable à celle d’une minuscule boussole»: en effet, «ces boussoles microscopiques déposées dans un milieu aqueux pivotent dès que les expérimentateurs modifient l’orientation du champ magnétique».

Cette étude a constaté que «ces MagnetoReceptors sont naturellement présents dans les cellules de rétine de pigeons, ce qui précise le fonctionnement de cette molécule composite» qui, non seulement «s’oriente d’après le champ magnétique à la façon d’une boussole», mais peut aussi «intégrer des informations liées à la position du soleil grâce à la capacité du cryptochrome à capter la lumière et à envoyer des électrons au groupement fer-soufre au centre du récepteur magnétique».

Comme «les gènes permettant de produire ces microboussoles sont présents dans divers organismes, y compris au sein de l’espèce humaine», rien ne semble empêcher «de restaurer l’expression de ces gènes chez des volontaires, si les recherches entourant ces gènes et les complexes protéiques dérivés continuaient à se développer».

Une étude, dont les résultats intitulés «Spatially resolved eastward winds and rotation of HD189733b» ont été acceptés pour publication dans la revue Astrophysical Journal Letters et sont disponibles sur arxiv.org, a permis, pour la première fois, de mesurer la vitesse des vents sur une exoplanète, en l'occurrence HD 189733b (découverte en 2005 et identifiée comme un 'Jupiter chaud', elle est également dénommée Isis), située à 60 années-lumière de la Terre en direction de la constellation du Petit Renard.

Pour réussir cet exploit, des méthodes de spectroscopie à haute résolution ont été employées avec l'aide de «l'instrument HARPS, pour 'High Accuracy Radial velocity Planet Searcher', monté sur l'observatoire européen austral (ESO) à la Silla». Plus précisément, «comme l'atmosphère de la planète est en mouvement (une partie se déplace en direction de l'observateur tandis qu'une autre s'en éloigne)», elle «change le spectre de l'étoile autour de laquelle la planète est en orbite».

La «mesure très difficile à réaliser qui n'avait pas pu être effectuée jusque là» a fait apparaître que «nulle part dans le système solaire, le vent ne souffle plus fort que sur HD 189733b, puisque les vents y soufflent à 8500 km/h, «en comparaison, les bourrasques de 2500 km/h de Neptune où les 1800 km/h des vents saturniens font presque figure de brises légères». Cette situation peut s'expliquer par le fait que la température à la surface d’Isis est de 1200°C.

Cette étude réalisée sur l'une des exoplanètes les plus proches de nous, ouvre désormais «de nouvelles possibilités, comme par exemple dresser une carte météorologique» de ces mondes mystérieux.

Une étude, dont les résultats intitulés «Global climate perturbations during the Permo-Triassic mass extinctions recorded by continental tetrapods from South Africa» ont été publiés dans la revue Gondwana Research, a permis de montrer que la région qui correspond à l’Afrique du Sud d'aujourd'hui a subi une très forte augmentation de la température à l'époque située à la limite Permo-Trias, il y a 252 millions d’années, où a eu lieu la  l’extinction de masse la plus meurtrière ayant eu lieu sur   («disparition d’au moins 80% de genres marins et 70% de familles de tétrapodes terrestres en seulement quelques centaines de milliers d’années»).

Plusieurs hypothèses ont été avancées concernant la cause «de cette extinction de masse rapide»: si «pour nombre de spécialistes elle aurait été provoquée par des événements concomitants comme un important volcanisme (les trappes de Sibérie), la libération de méthane par la fonte du permafrost ou encore la déstabilisation des clathrates marins», cette extinction globale aurait également pu être provoquée «par une dégradation progressive de l’environnement terrestre plutôt que par des événements instantanés à l’échelle des temps géologiques».

Alors que, jusqu'à présent, «de nombreuses études ont abordé les perturbations environnementales en milieu océanique», l'étude ici présentée a voulu aborder ce sujet en se focalisant sur le milieu continental en partant de la faune sud-africaine du Permo-Trias. Ainsi, «des dents et os de thérapsides (reptiles mammaliens), amphibiens, parareptiles et archosauriformes (ancêtres des crocodiles) provenant de différents gisements ont été analysés afin de déterminer leur composition isotopique de l’oxygène (¹⁸O/¹⁶O)».

Du fait que «la température moyenne de l'air local détermine la quantité relative des isotopes de l'oxygène contenus dans l'eau de pluie bue par les animaux» et que «ces compositions isotopiques sont enregistrées au sein des os et des dents de l'animal lors de leur croissance et sont le plus souvent préservées lors de la fossilisation», l'étude a pu «reconstituer les températures moyennes de l’air du milieu de vie des tétrapodes sud-africains autour de la limite Permo-Trias».

Il est alors apparu «que les températures moyennes du Permien terminal ont fortement augmenté (16±10°C) sur une période de temps ne dépassant pas le demi-million d’années» de sorte que «cette rapide augmentation globale des températures moyennes annuelles atmosphériques a fortement modifié les différents environnements de vie», ce qui pourrait «expliquer la disparition de nombreuses espèces marines et terrestres».

Une étude, dont les résultats intitulés «Preservational Pathways of Corresponding Brains of a Cambrian Euarthropod» ont été publiés dans la revue Current Biology, a permis d'expliquer la fossilisation de la matière cérébrale de sept fossiles, extraits du site de Chengjiang Shales (Sud-Ouest de la Chine), appartenant tous à la même espèce d'arthropode, Fuxianhuia protensa, qui arpentait les fonds marins au Cambrien il y a 520 millions d’années.  

Ce sont des analyses à l’aide d’un microscope électronique à balayage, qui avaient conduit à détecter les «traces de ce qui était sans aucun doute un cerveau ou du moins vu le caractère primitif de ces animaux d’un système nerveux central» dans les sept fossiles de Fuxianhuia protensa, qui ressemblait à une crevette de 4 à 15 cm de long.

Cette fossilisation réussie s'explique essentiellement parce que «ces crevettes ont été brusquement enterrées, lors d’un glissement de terrain, dans de la boue baignant dans une eau pauvre en oxygène empêchant ainsi à la fois les attaques de charognards et la putréfaction» et parce que «le cerveau de F. protensa devait être remarquablement dense» à l'instar de «celui des arthropodes vivant actuellement, composé d’un réseau de cellules nerveuses serrées et de graisse».

Soulignons enfin que le dogme, qui affirmait «que les cerveaux comme d’autres organes mous ne pouvaient pas se fossiliser», avait déjà été ébranlé il y a quelques années par la découverte «d’un cerveau fossilisé de requin vieux de 300 millions d’années».

Une étude, dont les résultats intitulés «The chromatin environment shapes DNA replication origin organization and defines origin classes» ont été publiés dans la revue Genome Research, a effectué l'analyse la plus exhaustive à ce jour des milliers de sites (appelés origines) où démarre la réplication du génome chez les organismes multicellulaires.

Rappelons tout d'abord que juste avant qu'une cellule se divise en deux copies identiques, le processus débute «par la copie (appelée réplication) du patrimoine génétique (l'ADN contenu dans chaque chromosome) ce qui nécessite en premier «que les deux brins d'ADN de la double hélice se déroulent et s'ouvrent à la manière d'une fermeture éclair» puis, que chaque brin soit «recopié, en progressant à partir de cette ouverture, afin de former deux chromosomes identiques».

Du fait que, chez les organismes pluricellulaires, «cette copie démarre simultanément en des milliers de sites sur chaque chromosome, appelés origines de réplication», ces sites semblent dessiner «une sorte de code-barres sur l'ADN», dont les caractéristiques étaient jusqu'ici mal comprises.

Dans ce contexte, l'étude ici présentée a recherché, «à partir de cellules souches de souris (dont le génome est très proche du nôtre)», les caractéristiques des origines de réplication en croisant «les approches pour déterminer à la fois leur séquence (le message héréditaire porté par l'ADN, codé dans un alphabet de quatre lettres) et les marques réversibles qui peuvent être ajoutées sur le chromosome, qualifiées d'épigénétiques».

Il a ainsi été détecté «une structure particulière de l'ADN, partagée par 75% des origines, consistant en un site riche en G (l'une des quatre lettres de l'alphabet génétique) où pourrait s'assembler la machinerie cellulaire utile à la réplication, avant que l'ADN s'ouvre sur un deuxième site situé un peu en aval».

De plus, «en voulant dresser un portrait-robot des origines de réplication», cette étude est parvenue «à dégager trois grandes catégories, qui semblent s'adapter à différents besoins de la cellule»: ainsi, «par exemple, la classe 1 regroupe des origines qui portent peu de marques épigénétiques, assez isolées, situées dans des régions pauvres en gènes, qui sont recopiées assez tardivement lors de la réplication», tandis que «la classe 3, elle, rassemble des origines situées dans des régions riches en gènes, et notamment en gènes impliqués dans le développement embryonnaire ou la différenciation des cellules».

Ce 'code origines' paraît être en mesure d'expliquer la flexibilité d'utilisation des origines», reliée aux «capacités d'adaptation des cellules face aux conditions rencontrées», puisque «sur les 65 000 à 100 000 origines du génome humain, seul un tiers est mobilisé lors d'un cycle de réplication donné» alors que les deux autres tiers sont loin d'être superflus.

En effet, «une partie sert de réserve anti-stress», car «si des erreurs ou des cassures provoquées par des agents externes bloquent la réplication à un endroit donné, elle peut redémarrer à partir d'une autre origine de réserve», tandis qu'une autre partie des origines excédentaires «peut permettre une adaptation en fonction du destin cellulaire»: concrètement, «selon les types cellulaires (neurone, globule blanc…), les chromosomes sont repliés différemment dans le noyau et les parties du chromosome accessibles ne sont pas les mêmes».

Plusieurs applications potentielles de ce travail fondamental peuvent être imaginées. D'abord, comme «des anomalies lors de la réplication peuvent provoquer des réarrangements du génome tels que ceux rencontrés dans les cellules cancéreuses», le déchiffrement du 'code origines' devrait «permettre de rechercher d'éventuelles altérations de ce code qui pourraient contribuer aux cancers» et aussi ouvrir la voie à «des traitements bloquant les origines dans les cellules cancéreuses, afin d'arrêter leur prolifération».

Ensuite, de nouveaux outils de thérapie génique pourraient être mis au point «en concevant des origines de réplication très efficaces»: plus précisément, il s'agirait de «construire des vecteurs de gènes capables de se comporter dans les cellules comme un mini-chromosome supplémentaire, assurant le maintien à long terme du gène-médicament, tout en évitant les inconvénients des vecteurs viraux utilisés à l'heure actuelle».