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Une étude, dont les résultats intitulés «Consequences of Tidal Dissipation in a Putative Venusian Ocean» ont été publiés dans la revue The Astrophysical Journal Letters, révèle que Vénus, qui disposait jadis d'un océan et de températures clémentes susceptibles d'accueillir la vie, a perdu ses conditions d'habitabilité essentiellement en raison de la dissipation de l'énergie des marées océaniques.
Rappelons tout d'abord que «malgré son surnom de sœur jumelle de la Terre, Vénus affiche un paysage particulièrement inhospitalier», puisque «son atmosphère est composée de 96 % de dioxyde de carbone (comparé à 0,04 % sur la Terre) et des nuages d'acide sulfurique déferlent sur sa surface désertique où règne une température de 462 °C». En réalité, certains modèles, qui indiquent qu'il n'en a pas toujours été ainsi, laissent penser que «Vénus disposait autrefois d'un océan et de températures clémentes susceptibles d'accueillir la vie».
Malheureusement, selon l'étude ici présentée, l'océan de Vénus est peut-être ce qui a causé la perte de son habitabilité. Plus précisément, «sur Terre, la dissipation de l'énergie des marées océaniques due à l'influence gravitationnelle de la Lune et du Soleil» contribue «au ralentissement de la vitesse de rotation de la planète», de sorte qu'on estime «que la Terre met 16 secondes de plus chaque million d'années pour effectuer une rotation autour de son axe»: ainsi, «il y a 400 millions d'années», un jour terrestre durait seulement 22 heures.
Pour sa part, Vénus, «bien que ne possédant pas de lune comme la Terre», aurait, «en raison de la force gravitationnelle du Soleil», pu subir le même effet, qui «aurait même été beaucoup plus puissant que celui à l'œuvre sur notre planète, puisque sa vitesse de rotation est particulièrement lente : un jour vénusien dure 243 jours terrestres, ce qui veut dire que n'importe quel point de sa surface est brûlé par le Soleil durant plusieurs jours».
Concrètement, dans cette étude, «l'effet des marées océaniques pour différentes profondeurs d'eau et des périodes de rotation croissantes, depuis 243 jours terrestres comme aujourd'hui jusqu'à 64, plus rapide que la Terre» a été simulé «à l'aide d'un modèle numérique». Ces calculs font apparaître que «la dissipation de l'énergie des marées» varie «de 0,001 GW à 780 GW selon les paramètres étudiés, la valeur maximale étant suffisamment grande pour ralentir la planète de façon conséquente».
En fin de compte, celle-ci aurait «pu décélérer de 72 jours tous les millions d'années». Cette valeur explique «la moitié de la variation de la longueur du jour observée sur Vénus, qui est actuellement d'environ 7 minutes au cours des 40 dernières années» (le reste est «attribué à des mouvements atmosphériques»). Ce ralentissement extrême aurait alors conduit «à l’évaporation de l’océan et à la disparition de toute forme de vie».
Plus généralement, cette étude, qui montre «l'importance du rôle des marées sur la rotation d'une planète», devra être prise en considération pour «déterminer l'habitabilité des exoplanètes accueillant un océan, dans la mesure où la vitesse de rotation influe aussi sur le climat».
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Une étude, dont les résultats intitulés «Role of AcrAB-TolC multidrug efflux pump in drug-resistance acquisition by plasmid transfer» ont été publiés dans la revue Science, a permis de filmer le processus d’acquisition de l’antibiorésistance en temps réel et de découvrir un acteur essentiel mais inattendu dans son maintien et dans sa dissémination au sein des populations bactériennes.
Relevons tout d'abord que «la dissémination globale de résistances aux antibiotiques est un problème majeur de santé publique et une priorité de la recherche internationale en microbiologie». En fait, «cette dissémination de l’antibiorésistance est en grande partie due à la capacité qu’ont les bactéries d’échanger du matériel génétique par un processus appelé conjugaison bactérienne».
Jusqu'ici, «le séquençage systématique de souches pathogènes ou environnementales a permis d’identifier une grande variété d’éléments génétiques transmissibles par conjugaison et porteurs des résistances à la plupart, sinon à toutes les classes d'antibiotiques actuellement utilisés dans les traitements cliniques». Par contre, «le processus de transfert in vivo du matériel génétique d’une bactérie à l’autre, le temps nécessaire à l’acquisition de cette résistance une fois le nouveau matériel génétique reçu et l’effet des molécules antibiotiques sur cette résistance étaient encore inconnus».
Dans ce contexte, l'étude ici présentée s'est focalisée sur «l'acquisition de la résistance de la bactérie Escherichia coli à un antibiotique couramment utilisé, la tétracycline en mettant une bactérie sensible à l’antibiotique en présence d’une bactérie résistante». Des études précédentes avaient déjà «montré que cette résistance repose sur sa capacité à évacuer l'antibiotique avant qu'il n'ait pu jouer son rôle destructeur» grâce à des 'pompes à efflux' spécifiques situées sur sa membrane, qui «sont capables d’éjecter les molécules antimicrobiennes en dehors de bactéries, leur conférant ainsi un certain niveau de résistance».
Dans l'expérience en question ici, «la transmission de l'ADN d'une 'pompe à efflux' spécifique (la pompe TetA) a été observée entre une bactérie résistante et une bactérie sensible par marquage fluorescent». L'apport de la microscopie en cellule vivante a alors suffi, en suivant la progression de la fluorescence, pour découvrir «la manière dont l'ADN de la 'pompe' migrait d’une bactérie à l’autre et comment il s’exprimait chez la bactérie receveuse». En fin de compte, il est apparu «qu’en 1 à 2 heures seulement, le fragment d’ADN simple brin de la pompe à efflux était transformé en ADN double brin puis traduit en protéine fonctionnelle, conférant ainsi la résistance à la tétracycline à la bactérie receveuse».
Soulignons ici «que le mode d'action de la tétracycline est bien connu des scientifiques»: concrètement, la tétracycline «entraine la mort des bactéries en se fixant sur leur machinerie traductionnelle bloquant ainsi toute possibilité de produire des protéines». Selon ce raisonnement, «lorsque l'antibiotique est introduit dans le milieu de culture précédent, la pompe à efflux TetA ne devrait pas être produite et les bactéries devraient mourir». Néanmoins, il a été «observé que paradoxalement, les bactéries étaient capables de survivre et de développer la résistance efficacement, suggérant l’implication d'un autre facteur essentiel au processus d’acquisition de résistance».
Cette étude a alors montré «que ce phénomène s’explique par l’existence d'une autre pompe à efflux présente chez quasiment toutes les bactéries: la pompe AcrAB-TolC». Cette pompe généraliste, bien qu'elle «soit moins efficace que la pompe TetA», évacue «tout de même un peu d'antibiotique hors de la cellule» de sorte que les bactéries peuvent «maintenir une activité minimale de synthèse protéique». Il en résulte que, «si la bactérie a la chance d’avoir reçu un gène de résistance par conjugaison», la pompe TetA est alors produite et «la bactérie devient durablement résistante».
Finalement, cette étude «ouvre de nouvelles perspectives dans la recherche de mécanismes similaires chez d’autres bactéries que E.coli, et pour différents antibiotiques»: en particulier, elle peut laisser penser qu'on pourra mettre en œuvre «une thérapie combinatoire qui allierait l’antibiotique et une molécule capable d’inhiber cette pompe généraliste».
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Une étude, dont les résultats intitulés «The structure of the stress-induced photosystem I–IsiA antenna supercomplex» ont été publiés dans la revue Nature Structural & Molecular Biology, a permis, grâce à la technique de cryo-microscopie électronique, de déterminer la structure d'un supercomplexe appelé PSI-IsiA qui intervient dans le mécanisme de la photosynthèse (*): la modélisation tridimensionnelle de cet assemblage de plus de 700 pigments différents, dont 591 chlorophylles, fait de PSI-IsiA «le plus gros supercomplexe photosynthétique de structure connue».
Concrètement, le complexe analysé «très présent dans les cyanobactéries océaniques, chez qui la photosynthèse oxygénique est apparue il y a 2,45 milliards d'années», a, en fait, «été extrait d'une souche de laboratoire Synechocystis sp. PCC6803, isolée d'un lac d'eau douce il y a un demi-siècle».
Relevons ici que «PSI, ou photosystème I, désigne un des deux complexes moléculaires protéines-pigments présents dans la membrane des cyanobactéries chargés d'absorber les photons» (**), qui «peut former des supercomplexes avec des antennes protéiques collectrices, ici IsiA, améliorant la captation de la lumière». PSI-IsiA, qui «est une forme de PSI courante dans la nature», est «produit par les cyanobactéries dans des environnements pauvres en fer ou exposés à des fluctuations de luminosité extrêmes».
Liens externes complémentaires (source Wikipedia)
(*) Photosynthèse
(**) Photosystème I
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Une étude, dont les résultats intitulés «Breather Wave Molecules» ont été soumis à la revue Physical Review Letters, a permis, grâce à la propagation de lumière dans une fibre optique à haut débit, de trouver des solutions à certaines équations, qui «sont universelles, valables dans des domaines très divers» et dans lesquelles «introduire la non-linéarité est nécessaire pour modéliser le caractère complexe ou extrême de certains phénomènes».
Notons tout d'abord que «les ondes de respiration (breathers) sont une famille d'ondes qui se propagent sans perdre d'énergie et dont la forme et l’amplitude varient périodiquement, ce qui peut se traduire par la formation de pics extrêmes d’amplitude»: lorsque la périodicité tend vers l'infini, un cas limite de ces ondes est le soliton de Peregrine (*), «bien connu en hydrodynamique comme un prototype de vague extrême».
Ces ondes, qui «sont solution d'une équation très générale appelée équation de Schrödinger non-linéaire», peuvent aussi exister «dans de nombreux autres domaines tels que les plasmas astrophysiques, l'optique ou les atomes froids». Le plus souvent, elles sont «très sensibles aux perturbations et difficiles à observer, mais, depuis une dizaine d'années, les fibres optiques se sont révélées très performantes pour les reproduire et les étudier grâce en particulier à un contrôle très précis de la lumière envoyée dans la fibre».
Pour sa part, l'étude ici présentée revisite l'équation de Schrödinger non linéaire: elle est parvenue à trouver mathématiquement et réaliser expérimentalement «des solutions à deux ondes de respiration en interaction forte, les deux ondes créant une nouvelle structure périodique ou quasi-périodique appelée molécule photonique». Ce travail, qui va au-delà des études précédentes sur les solitons, «valide définitivement la nouvelle voie de recherche suggérée il y a bientôt 50 ans par les mathématiciens et les théoriciens sur les molécules photoniques».
Concrètement, «pour former une molécule photonique, les deux ondes doivent se propager à des vitesses identiques et être suffisamment proches pour être en interaction forte», de sorte que «de nouvelles fréquences caractéristiques apparaissent alors qui peuvent être par exemple la somme ou la différence des fréquences de chacune des ondes», la structure de l'onde résultante étant périodique «s'il existe un rapport rationnel entre ces dernières».
Dans un premier temps, «les solutions mathématiques de l'équation de Schrödinger non-linéaire correspondant à ces molécules photoniques ont été obtenues analytiquement», puis, dans un second temps, «ces solutions ont été reproduites en introduisant dans une fibre optique standard, utilisée pour les réseaux de télécommunications longue distance, la lumière infrarouge issue d'un peigne de fréquences, c'est-à-dire d'un laser émettant des d'impulsions à haut taux de répétition correspondant à une série de fréquences équidistantes».
En fait, comme «la propagation est sans perte significative sur des distances jusqu'à 3 km, mais légèrement différente pour chaque fréquence», l'observation des molécules photoniques «est alors conditionnée à un façonnage très précis de l’onde à l’entrée de la fibre, c’est-à-dire une optimisation minutieuse de la bande de fréquences du peigne ainsi que l’amplitude et la phase de chacune des fréquences».
Au bout du compte, «des structures périodiques correspondant à l'interaction de deux et de trois ondes de respiration ont été observées» en «accord quasi-parfait avec les solutions mathématiques».
Lien externe complémentaire (sources Wikipedia)
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Une étude, dont les résultats intitulés «Identification of a regeneration-organizing cell in the Xenopus tail» ont été publiés dans la revue Science, a permis de découvrir les cellules qui permettent la régénération de la queue chez les petits xénopes (*).
Relevons tout d'abord qu'il y a quelque vingt-cinq siècles, «Aristote décrivait déjà la repousse» de la queue des têtards consécutive à une amputation. Cependant, jusqu'ici, «les générations de naturalistes qui l’ont suivi» ne sont pas parvenu «à détailler les mécanismes précis de ce phénomène».
Dans ce contexte, l'étude ici présentée vient de lever une partie du mystère «en mettant en évidence les cellules à l’origine du phénomène» en bénéficiant «tout à la fois d’une nouvelle technique d’analyse génétique et d’une particularité propre à la grenouille xénope.
La technique nouvelle qui «se nomme séquençage par cellule unique», permet «d’analyser non plus seulement le génome d’une population de cellules (typiquement plusieurs centaines de milliers), mais l’expression des gènes de chacune d’entre elles, et de définir les différents types cellulaires présents».
Cette étude a ainsi pu analyser «les cellules présentes au niveau de la blessure dans les jours suivant l’amputation et les a comparées à celles trouvées sur le reste de la queue». Comme il n'est pas apparu de nouveau type cellulaire, pour «sortir de cette impasse apparente», l'étude s'est appuyée sur la spécificité du xénope: «la queue de ses têtards repousse tout au long du processus de développement» sauf quand «elle est coupée entre le 5e et le 7e jour suivant la fertilisation».
De la sorte, des têtards compétents et des têtards 'incompétents' ont pu être comparés, ce qui a permis de découvrir «que, chez les seconds, il manquait un type cellulaire»: en fait, «il se trouve bien présent sur le côté de la queue, mais il ne migre pas vers le site d’amputation». Le suivi du comportement de ces cellules d’organisation de la régénération (ROC) laisse penser qu'il doit être assimilé à celui d’un 'chef d’orchestre'».
Plus précisément, «les ROC sécrètent des facteurs de croissance qui eux-mêmes stimulent le développement de toutes les cellules nécessaires à la repousse de la queue». De plus, l'étude montre que l'orchestre ne peut pas «jouer sans chef», car la régénération s’interrompt si l'on fait «disparaître les ROC (soit génétiquement, soit chirurgicalement)». Pour déterminer si ces ROC sont suffisantes, «des tissus contenant les fameuses cellules» ont été greffées sur le dos d’un têtard, ce qui a permis de faire «apparaître l’amorce d’une queue».
En fin de compte, cette étude «fournit des idées à tester sur d’autres espèces, afin d’explorer quels mécanismes pourraient être similaires». En particulier, dans le cadre de la médecine régénérative, la perspective d'obtenir des cellules qui organisent la régénération d'un organe, plutôt que de le transplanter, est très stimulante.
Lien externe complémentaire (source Wikipedia)
(*) Xenope
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