Une étude, dont les résultats intitulés «Characterization of the shape-staggering effect in mercury nuclei» ont été publiés dans la revue Nature Physics, a permis, en associant de façon inédite physique nucléaire expérimentale et techniques de modélisation théoriques et informatiques, de révéler et d'expliquer toute l'étendue de l'alternance de formes pair-impair que présentent certains isotopes exotiques du mercure.

Rappelons tout d'abord que «les isotopes sont des variantes d'un élément qui contiennent le même nombre de protons dans leur noyau, mais un nombre de neutrons différent». L'intérêt des isotopes est que leurs propriétés «peuvent être exploitées de plusieurs manières, y compris pour la datation archéologique et historique (le carbone 14) ainsi que pour les diagnostics médicaux».

Comme «les isotopes stables ont une proportion optimale de protons et de neutrons», au fur et à mesure «que le nombre de neutrons augmente ou diminue, des changements structurels du noyau deviennent nécessaires, et l'isotope devient généralement instable». Autrement dit, «il va spontanément se transformer, par désintégration radioactive, jusqu'à devenir un isotope stable d'un autre élément»: de ce fait, «les isotopes dont le rapport entre le nombre de neutrons et de protons est très éloigné de l'optimal» ont en général «une durée de vie très courte, ce qui les rend difficiles à produire et à étudier en laboratoire».

Il se trouve qu'ISOLDE au CERN «est le seul endroit au monde où il est possible d'étudier une gamme aussi vaste d'isotopes exotiques». Ainsi, «l'une des premières expériences ayant fonctionné auprès de l'installation ISOLDE avait réalisé la première observation montrant des changements de formes très nets dans la chaîne des isotopes du mercure». Ce résultat, vieux de plus de 40 ans, «a montré que, même si la majorité des isotopes ayant un nombre de neutrons compris entre 96 et 136 ont un noyau sphérique, ceux contenant 101, 103 et 105 neutrons présentent un noyau fortement allongé, de la forme d'un ballon de rugby».

Comme, la découverte de cette différence de forme, qui «est restée l'un des résultats majeurs d'ISOLDE», était si importante «qu'elle en devenait difficile à croire», l'étude ici présentée a été entreprise «pour regarder de plus près comment, pourquoi et quand ces transitions de phase quantiques ont lieu» en utilisant «les techniques de la spectroscopie par ionisation laser, de la spectroscopie de masse et de la spectroscopie nucléaire».

Au bout du compte, l'étude «est non seulement parvenue à reproduire les résultats de l'expérience historique» en «observant les isotopes jusqu'au mercure181», «en produisant et en étudiant par-dessus le marché quatre isotopes exotiques supplémentaires (177-180)», mais elle a également «découvert le point auquel le changement de forme cesse et les isotopes de mercure adoptent à nouveau un comportement normal pour un isotope».

Alors que «plusieurs théories avaient été élaborées pour tenter de décrire le phénomène» sans qu'aucune ne parvienne «à fournir une explication complète», cette étude, grâce aux nouvelles améliorations de la source d'ions RILIS (Resonance Ionisation Laser Ion Source)» a été «en mesure d'examiner la structure nucléaire de ces isotopes». Surtout, «en utilisant l'un des superordinateurs les plus puissants au monde, des théoriciens basés au Japon ont réalisé les calculs les plus ambitieux à ce jour sur le 'modèle en couches' nucléaire».

Concrètement, «ces calculs ont identifié les composants microscopiques qui entraînent le changement de forme» et il est apparu «que quatre protons sont excités au-delà du niveau prédit à partir de la manière dont les autres isotopes stables se comportent» et qu'ils «se combinent avec huit neutrons» entraînant «le changement de forme nucléaire vers l’ovale».

En réalité, «les deux formes nucléaires sont possibles pour chaque isotope du mercure, selon que ce dernier est dans l'état fondamental ou dans un état excité, mais, dans leur état fondamental, la plupart ont un noyau sphérique (c'est-à-dire en forme de ballon de football)». Cependant, il est remarquable «que, pour trois des isotopes, c’est la forme allongée d'un ballon de rugby qui constitue l’état fondamental».

Une étude, dont les résultats intitulés «Intranasal administration of resveratrol successfully prevents lung cancer in A/J mice» ont été publiés dans la revue Scientific Reports, a permis, grâce à un nouveau mode d’administration par voie nasale du resvératrol, d'obtenir chez la souris des résultats très prometteurs pour ce qui concerne ses propriétés chimiopréventives sur les cancers du poumon.

Rappelons tout d'abord que «le cancer du poumon est le plus mortel au monde» et que «80 % des décès qui lui sont imputables sont liés au tabagisme». Indiquons par ailleurs que les propriétés chimiopréventives du resvératrol, «une molécule naturelle bien connue, notamment présente dans le raisin et que l’on retrouve dans le vin rouge», ont été documentées dans des études précédentes «contre les cancers affectant le tube digestif», mais pas sur les cancers du poumon sur lequel «le resvératrol restait jusqu’ici sans effet».

Dans ce contexte, l'étude ici présentée a été entreprise sur un modèle murin, pour «prévenir le cancer du poumon induit par un carcinogène de fumée de cigarette» en recourant précisément au resvératrol administré par voie nasale. Pour les besoins de cette étude, «menée sur 26 semaines», ont été constitués «quatre groupes de souris»: concrètement, «le premier, le groupe témoin, n’a reçu ni carcinogène, ni traitement à base de resvératrol», tandis que «le second a reçu uniquement le carcinogène, le troisième aussi bien le carcinogène que le traitement, et le quatrième a reçu uniquement le traitement».

Au bout du compte, il a été observé chez les souris traitées «une baisse de la charge tumorale de l’ordre de 45% par souris» (les souris en question «ont développé moins de tumeurs et de plus petite taille que les souris sans traitement»). En outre, «lorsque l’on compare les deux groupes n’ayant pas été exposés au carcinogène, on constate que 63% des souris ayant reçu un traitement n’ont pas développé de cancer, contre seulement 12.5% des souris non traitées». Il en résulte que le resvératrol jouerait bien «un rôle préventif contre le cancer du poumon».

En fait, le resvératrol est «une molécule a priori peu adaptée à la prévention du cancer du poumon», car «lorsqu’elle est ingérée, elle est métabolisée et éliminée en quelques minutes, et n’a donc pas le temps d’atteindre les poumons». L'intérêt de cette étude est d'avoir trouvé «une formulation permettant de solubiliser le resvératrol en grande quantité, alors que ce dernier n’est que peu soluble dans l’eau».

Cette formulation, qui a permis une administration par voie nasale, est applicable chez l’homme et cette méthode fait parvenir le composé jusqu’aux poumons, puisque «la concentration de resvératrol dans les poumons obtenue avec cette formulation administrée par voie nasale» a été «22 fois supérieure à celle que permet une administration orale».

Quant au mécanisme de chimioprévention à l’œuvre, il «est probablement lié à l’apoptose, le processus par lequel les cellules programment leur propre destruction et auquel échappent les cellules cancéreuses».

Une étude, dont les résultats intitulés «Evidence for a large exomoon orbiting Kepler-1625b» sont publiés dans la revue Science Advances, laisse penser que la première exolune a été découverte, car les données complémentaires prises par le télescope spatial Hubble semblent confirmer les premières observations réalisées par le satellite Kepler.

Rappelons tout d'abord que l'année dernière a été découvert dans les données du satellite Kepler «un signal lumineux troublant pouvant correspondre à celui d'une exolune géante», immatriculée Kepler-1625 b I (*), de la taille de Neptune, «orbitant autour d'une planète non moins géante», immatriculée Kepler 1625 b (**), «de la taille de Jupiter». L'étude ici présentée, réalisée un an et demi plus tard à partir de «40 heures d'observation sur Hubble» apporte des éléments complémentaires encourageants.

Le télescope spatial Hubble a été utilisé pour mesurer la luminosité de l'étoile, immatriculée Kepler-1625 (***), « autour de laquelle tourne le couple putatif», en vertu du principe que la présence d'une lune doit provoquer dans la courbe de lumière un petit creux supplémentaire avant ou après le transit et que cette présence peut «éventuellement perturber le transit si elle sort de l'ombre de la planète pendant cette période». Ce type de signal avait déjà été «détecté durant les trois transits enregistrés par le satellite Kepler».

Au bout du compte, non seulement cette signature a été observée avec Hubble, mais il est en plus apparu «que le nouveau transit était intervenu avec 75 minutes d'avance», ce qui pourrait s'expliquer par «l'influence gravitationnelle d'une lune de la taille de Neptune». D'ailleurs, parmi «différents modèles, avec ou sans lune, permettant d'expliquer les courbes de lumière enregistrées», qui ont été testés, «le modèle de lune géante est celui qui colle le mieux aux données».

Relevons que cette éventuelle «première exolune serait 10 fois plus grande et 100 fois plus lourde» que Ganymède, «la plus grosse lune connue dans notre Système solaire», qui «est un poil plus grosse que Mercure». En outre, elle «serait aussi située deux fois plus loin que la plus lointaine lune de Jupiter».

Pour véritablement confirmer son existence, il faut enregistrer plus de transits, mais comme l'exoplanète Kepler 1625 b «met neuf mois à repasser devant son étoile (elle est située à la même distance que la Terre du Soleil), il faudra des années pour cumuler un nombre d'observations significatif sur le plan statistique».

Liens externes complémentaires (source Exoplanetcatalogue)

(*) Kepler-1625 b I

(**) Kepler-1625 b

Lien externe complémentaire (source Simbad)

(***) Kepler-1625

Une étude, dont les résultats intitulés «XLF and APLF bind Ku80 at two remote sites to ensure DNA repair by non-homologous end joining» ont été publiés dans la revue Nature Structural & Molecular Biology, a permis de mieux comprendre pourquoi certaines cellules cancéreuses parviennent à résister à la radiothérapie en recourant à la cristallographie pour 'photographier' les premiers instants du ballet moléculaire permettant à ces cellules de réparer leur ADN.

Rappelons tout d'abord que «la radiothérapie est une des armes essentielles pour traiter le cancer»: en effet, «prescrits dans un cas sur deux (soit 200 000 cas par an), les rayonnements utilisés en radiothérapie fragmentent l’ADN des cellules cancéreuses pour les détruire». Cependant, dans la tumeur, «certaines cellules peuvent résister au traitement en réparant les cassures de leur ADN».

Pour pouvoir «augmenter l’efficacité de la radiothérapie sur la tumeur, par exemple en inhibant la réparation de l’ADN de cette dernière», il est essentiel de «comprendre en détail le fonctionnement de ces mécanismes de réparation». En fait, «dans les cellules irradiées, tout un assemblage protéique s’organise autour d’une protéine en forme d’anneau appelée Ku (prononcer 'Kou') qui encercle très rapidement les extrémités des cassures dans l’ADN», pour, au bout du compte, souder entre elles «des extrémités des cassures qui sont ainsi réparées».

L'étude ici présentée s'est penchée sur «le premier tableau de cette chorégraphie dont Ku est le centre», en particulier, pour découvrir «comment entrent en scène APLF et XLF, deux protéines partenaires de Ku». La technique de cristallographie utilisée «qui permet de visualiser les complexes entre protéines à l’échelle atomique», a conduit à obtenir «un arrêt sur image de l’interaction des couples Ku/APLF d’une part et Ku/XLF d’autre part».

Ces arrêts sur image font apparaître, pour la première fois, «que chacun des deux partenaires entre en contact avec Ku sur des sites distincts». L'étude montre en outre «qu’en changeant ces sites, la machinerie se grippe» de sorte que la réparation des cassures devient défectueuse et que «les cellules survivent beaucoup moins bien après leur irradiation».

En conséquence, cette étude laisse penser qu'à plus long terme, «la connaissance précise des zones de contact entre les acteurs de la réparation des cassures de l’ADN pourrait permettre de concevoir, à façon, des molécules qui s’ajusteraient parfaitement à ces sites»: ainsi, ces molécules, «en empêchant l’assemblage de la machinerie de réparation dans les tumeurs», pourraient rendre ces tumeurs «plus sensibles à la radiothérapie».

Une étude, dont les résultats intitulés «Multi-axial self-organization properties of mouse embryonic stem cells into gastruloids», ont été publiés dans la revue Nature, a permis d'analyser le développement, à partir de quelque 300 cellules souches embryonnaires seulement, de pseudo-embryons artificiels de souris, capables de former les trois axes majeurs de l’organisme.

Rappelons tout d'abord que «le plan de construction des mammifères est mis en œuvre peu après l’implantation de l’embryon dans l’utérus» de sorte que «les différents axes du corps, antéro-postérieur, dorso-ventral et medio-latéral, se mettent en place rapidement, sous l’égide de réseaux de gènes qui coordonnent la transcription de l’ADN dans diverses régions de l’embryon au cours du temps».

Indiquons également que «l’équipe d’Alfonso Martinez Arias, professeur au Département de génétique de l’Université de Cambridge, au Royaume-Uni», a découvert récemment que, dans certaines conditions, des cellules souches embryonnaires de souris peuvent se rassembler en agrégats tridimensionnels», baptisés ‘gastruloïdes’, qui «s’allongent en cours de culture» et «possèdent différentes caractéristiques des stades précoces du développement embryonnaire».

Pour sa part, en vue «de déterminer si les gastruloïdes s’organisent en de véritables structures embryonnaires», l'étude ici présentée a «caractérisé leurs programmes d’activation génétique à différents stades de développement» en identifiant et quantifiant «l’ARN issu de la transcription du génome» et elle a «comparé les gènes exprimés avec ceux d’embryons de souris aux mêmes stades de développement».

En fait, les gastruloïdes «forment des structures similaires «à la partie postérieure d’embryons âgés de 6 à 10 jours», dont «le programme de développement est très différent de celui de la portion antérieure» et il est apparu que ces pseudo-embryons expriment des gènes caractéristiques des divers types de cellules progénitrices nécessaires à la constitution des futurs tissus».

Il a été ainsi constaté que «la complexité des profils d’expression des gènes augmente au cours du temps, avec l’apparition de marqueurs de différentes lignées cellulaires embryonnaires, à l’instar des profils observés dans les embryons contrôles»: cela «se traduit par la formation des trois axes principaux, antéro-postérieur, dorso-ventral et medio-latéral».

Cette étonnante propriété a été illustrée «en suivant l’expression des gènes ‘architectes’ Hox, qui sont activés dans un ordre séquentiel au fur et à mesure de la croissance des régions dont ils orchestrent le développement», puisque «la mise en œuvre du réseau de gènes Hox au cours du temps, similaire à celle de la partie postérieure de l’embryon, confirme le niveau d’auto-organisation remarquablement élevé des gastruloïdes». Il en résulte que les gastruloïdes possèdent «un potentiel remarquable pour l’étude des stades précoces du développement embryonnaire et de ses anomalies».

En fin de compte, «les pseudo-embryons artificiels peuvent offrir dans certains cas une méthode alternative à l’expérimentation animale» qui s’inscrit dans le cadre de «la règle des 3R (reduce, replace, refine)», une règle qui «s’est imposée internationalement comme le fondement de la démarche éthique appliquée à l’expérimentation animale».

Comme cette règle «encourage à réduire le nombre d’animaux utilisés, à affiner les conditions expérimentales pour améliorer le bien-être animal et à remplacer à terme le modèle animal par d’autres méthodes expérimentales lorsque cela est possible», les gastruloïdes pourront «complémenter l’utilisation d’animaux et, par là même, en réduire le nombre utilisé pour étudier le développement embryonnaire des mammifères».