Une étude, dont les résultats intitulés «Central role for ferritin in the day/night regulation of iron homeostasis in marine phytoplankton» ont été publiés dans la revue PNAS, a permis de mettre en évidence un mécanisme d’adaptation à la carence en fer dans des cellules de certaines espèces de phytoplancton marin.

Rappelons tout d'abord que «le fer est un élément essentiel au métabolisme des cellules du phytoplancton marin», car il joue un rôle de co-facteur pour de nombreuses protéines impliquées dans des fonctions vitales comme la photosynthèse, la respiration ou encore l’assimilation des nitrates».

Cependant, comme le fer «est aussi un élément toxique lorsqu’il est présent en trop grande quantité à l’intérieur des cellules», au cours de l’évolution, «des mécanismes biochimiques destinés tant à améliorer l’efficacité d’acquisition du fer par les cellules qu’à réguler au mieux son utilisation et son stockage à l’intérieur des cellules» ont été mis en place.

Dans ce cadre, «la ferritine est une protéine présente dans les cellules de très nombreux organismes, de l’homme à la bactérie, qui possède la capacité de stocker de grandes quantités de fer». Il a été ainsi montré «que certaines espèces de phytoplancton possédant la ferritine géraient les apports épisodiques en fer en le stockant pour pouvoir le réutiliser plus tard lorsque les concentrations en fer diminuaient dans le milieu».

Comme l'analyse des données in situ publiées dans la littérature a fait apparaître «que l’expression du gène de la ferritine était différente entre le jour et la nuit», cette observation a été considérée comme intrigante, car «si la ferritine est impliquée dans le stockage à long terme du fer», on peut se demander pourquoi de tels cycles sont observés à l’échelle de la journée.

Pour tenter de répondre à cette question, différents types d’outils génétiques ont été employés: plus précisément, «des cellules de phytoplancton de l’espèce Ostreococcus tauri ont été modifiées génétiquement, soit pour inactiver leur gène de la ferritine (lignées appelées KO pour knock out), soit pour qu’elles produisent un signal luminescent facilement mesurable quand a lieu la synthèse de la ferritine (lignées appelés des rapporteurs luminescents)».

Les rapporteurs luminescents ont ainsi permis de «confirmer la rythmicité diurne de la synthèse de la ferritine, celle-ci étant synthétisée durant la nuit et se dégradant à la transition nuit – jour». De plus, il est apparu, grâce à l'utilisation du radio-isotope ⁵⁵Fe «que les molécules de ferritine synthétisées durant la nuit se chargeaient très rapidement en fer».

L'ensemble des données expérimentales laissent penser que le fer stocké durant la nuit par la ferritine provient «majoritairement de la dégradation, en fin de journée et durant la nuit, d’autres protéines contenant du fer et impliqués dans la photosynthèse et le métabolisme de l’azote» et que «le fer libéré par la dégradation de la ferritine soit re-transféré vers ces mêmes protéines».

L'utilisation d’un KO du gène de la ferritine a prouvé que celle-ci, qui participe «à un mécanisme visant à économiser la demande en fer extérieur de la cellule» (grâce à «la réutilisation du fer à l’intérieur même de la cellule»), confère, dans des conditions limitantes en fer, un avantage compétitif aux cellules qui synthétisent la ferritine par rapport à celles qui ne la synthétise pas.

Enfin, comme cette étude a également révélé que «l’acquisition de fer extérieur par la cellule est maximale pendant la nuit et semble être, pour une part, régulée par la ferritine», il va falloir à l'avenir «comprendre si cette différence d’assimilation du fer entre le jour et la nuit est liée à des raisons chimiques (différentes formes de fer présentes le jour et la nuit) ou écologiques».

Une étude, dont les résultats intitulés «Multiradionuclide evidence for the solar origin of the cosmic-ray events of ᴀᴅ 774/5 and 993/4» ont été publiés dans la revue Nature Communications, a permis de confirmer que l'évènement de 744-775 est bien la conséquence d’une éruption solaire, qui est la plus importante jamais enregistrée.

Rappelons tout d'abord qu'en 2012, une étude, intitulée «A signature of cosmic-ray increase in ad 774–775 from tree rings in Japan» avait mesuré un pic de carbone 14 dans des échantillons de vieux cèdres japonais, correspondant à un évènement survenu en l'an 774 ou 775.

Son origine était incertaine car «les éruptions solaires ne sont pas les seuls événements astronomiques qui produisent des particules qui bombardent l’atmosphère» et l'étude de 2012 «avait écarté l’hypothèse que l’événement de 774-775 était une éruption solaire», car elle pensait que cet événement était «beaucoup plus intense que l’éruption de 1859», qui était l'éruption solaire la plus énergétique répertoriée jusqu'ici.

Cependant, en 2013, une autre étude «avait modélisé le flux de protons à partir de données de béryllium 10 prélevées dans des carottes de glace» conduisant à revoir la baisse l'estimation du flux et à conclure qu'il s’agissait «bien d’une éruption solaire, la plus intense jamais répertoriée».

Comme «les incertitudes sur le flux de protons de cette éruption restaient importantes», l'étude ici présentée a fait appel à divers marqueurs radioactifs pour analyser «la composition isotopique de carottes de glace prélevées sur deux sites au Groenland et un troisième en Antarctique».

Plus précisément, «la concentration de carbone 14, de béryllium 10 et de chlore 36» a été mesurée pour «le pic de l’année 775 (et d’un deuxième pic un peu moins important vers 993 – aussi signalé dans l’étude de 2012)».

Il est ainsi apparu «que le spectre énergétique des protons de 774 et 993 est assez similaire à celui de l’éruption de janvier 2005» et «que le flux de protons de plus de 30 mégaélectronvolts pour les éruptions de 774 et 993 était de l’ordre de 10¹⁰ protons par centimètre carré» (en outre, «deux autres approches -en utilisant la concentration de carbone 14- donnent des flux du même ordre de grandeur»).

En conséquence, l'éruption solaire de 774 est «la plus intense jamais répertoriée, cinq fois plus puissante que toutes celles mesurées jusqu’à aujourd’hui», tandis que «l'éruption de 993 aurait été 'seulement' deux fois moins forte». Cette étude nous amène donc «à reconsidérer la menace que représentent ces événements».

Une étude, dont les résultats intitulés «Collisionless encounters and the origin of the lunar inclination» ont été publiés dans la revue Nature, a permis de donner, grâce à des simulations, une explication au fait que l'inclinaison orbitale de la Lune par rapport à l’équateur est différente de celle établie à partir de la théorie standard de sa formation.

Rappelons que cette théorie standard fait intervenir «un impact entre la Terre et une petite planète de la taille de Mars, baptisée Théia» qui a eu lieu « moins de 100 millions d'années après le début de la formation de la Terre». Le disque d'accrétion, qui en a découlé, a alors produit «notre Lune en environ un millier d'années».

La théorie indique que «ce disque devait avoir un rayon inférieur à 10 fois celui de la Terre» et que «les forces de marée entre les deux corps célestes ont depuis conduit notre satellite à s'éloigner (sa distance actuelle est de 60 rayons terrestres)». De plus, «en agissant sur le disque de matière qui allait former la Lune, ces mêmes forces auraient dû lui imposer rapidement une inclinaison faible, environ 1° tout au plus, par rapport au plan de l'équateur de notre planète», que la Lune, une fois formée, aurait dû conserver. Le problème c'est qu'actuellement son inclinaison est d'environ 5°.

Pour résoudre cette énigme, l'étude ici présentée a analysé «l'effet des rencontres entre le tout jeune système Terre-Lune et des planétésimaux, ces petits corps à l'origine de la formation des planètes du Système solaire». Il est ainsi apparu que, durant une dizaine de millions d'années après la formation de notre satellite, l'accumulation des passages près du système Terre-Lune de ces planétésimaux, pourtant peu massifs, «a pu le perturber suffisamment pour modifier l'inclinaison orbitale de la Lune».

Une étude, dont les résultats intitulés «The epigenomic landscape of African rainforest hunter-gatherers and farmers» ont été publiés dans la revue Nature Communications, a permis, pour la première fois, de prouver, grâce à l'étude des modifications épigénétiques de l’ADN des populations de chasseurs-cueilleurs Pygmées et d'agriculteurs Bantous, que notre habitat et notre mode de vie peuvent influencer notre épigénome, qui contrôle l'expression de nos gènes sans en affecter la séquence.

Plus précisément, les modèles choisis dans l'étude ici présentée «sont deux populations d’Afrique centrale aux modes de vie et aux habitats différents: les 'Pygmées', peuple de chasseurs-cueilleurs nomades vivant dans la forêt, et les 'Bantous', agriculteurs sédentarisés dans des habitats urbains, ruraux ou forestiers, deux populations qui se sont séparées il y a environ 60 000 ans» ce qui inclue «un groupe particulier d’agriculteurs (Bantous) qui se sont installés dans la forêt et partagent le même environnement que les Pygmées».

Ces travaux se sont focalisés, en particulier, sur la méthylation «c’est-à-dire l’ajout de groupements chimiques méthyles sur la séquence des gènes». Ainsi, en comparant le niveau de méthylation génomique du groupe particulier de Bantous forestiers avec celui des Bantous urbains ou ruraux, il est apparu «que le changement récent d’habitat avait provoqué des modifications de l’épigénome concernant principalement les fonctions du système immunitaire».

De plus, la comparaison des méthylations du groupe de Bantous forestiers avec celles des Pygmées, pour analyser «l'impact cette fois de leur mode de vie (agriculteurs pour les Bantous, chasseurs-cueilleurs pour les Pygmées)», met en lumière «des différences de l’épigénome, relatives cette fois au développement (la taille, la minéralisation osseuse…)» qui affectent «les caractéristiques physiques qui différencient, entre autres, les Bantous des Pygmées»: il en découle que ces différences sont «qualifiées 'd’historiques'».

Alors que les modifications épigénétiques telles que la méthylation qui répondent «de façon très réactive à l’environnement», ne se transmettent pas, en général, de génération en génération, cela n'est plus le cas lorsqu'elles «sont contrôlées par une mutation de l’ADN»: l'étude a ainsi montré «que les changements 'récents' de l’épigénome qui affectent l’immunité étaient dépourvus de contrôle génétique, alors que les différences 'historiques' enrichies en contrôle génétique, étaient devenues héritables et ainsi pérennes». Ces observations «expliquent en partie certaines prédispositions aux maladies».

Ce type d’étude, «qui combine la génétique et l’épigénétique des populations», va désormais pouvoir être appliqué dans le futur à d’autres populations en vue d'identifier «les fonctions biologiques qui seraient principalement affectées par les changements d’environnement, de mode de vie et d’habitat auxquels les populations humaines se voient de plus en plus confrontées».