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Une étude, dont les résultats intitulés «Bacteroidetes use thousands of enzyme combinations to break down glycans» ont été publiés dans la revue Nature Communications, a permis de conclure, en analysant les enzymes de dégradation des sucres complexes, que la diversité naturelle des glycanes est plusieurs ordres de grandeur inférieure à la diversité attendue.
Relevons tout d'abord que, contrairement aux protéines, «la structure des sucres complexes n’est pas codée par l’ADN mais par la spécificité des enzymes qui les assemblent». De ce fait, leur structure «ne peut pas être déduite directement d'un code comme le code génétique». De plus, alors que «les calculs théoriques ont révélé un nombre astronomique d'isomères possibles pour un hexasaccharide (plus de 1012 !)», la diversité réelle des glycanes naturels est encore inconnue.
Concrètement, les glycanes sont, «parmi les principales classes de biomolécules», les «plus abondants sur Terre et représentent la principale forme de stockage et d'échange de carbone». Pour sa part, l'étude ici présentée a estimé la diversité en question «en examinant le nombre de combinaisons d'enzymes élaborées par les bactéries du phylum Bacteroidetes pour la dégradation des glycanes».
En fait, «ces bactéries, trouvées dans toutes les niches écologiques variés (système digestif animal, sol, habitats d'eau douce et marins), présentent un arrangement particulier de leurs gènes codant pour les enzymes de dégradation des glycanes», car «les gènes participant à la dégradation d’un même glycane sont «voisins sur le génome (on parle de locus génomique) alors que les gènes participant à la dégradation de glycanes différents sont éloignés sur des loci différents». De la sorte, certains Bacteroidetes peuvent «posséder plus de 100 loci différents de dégradation des glycanes».
L'étude a ainsi analysé «de tels loci dans près de 1000 génomes de Bacteroidetes provenant d’environnements variés» et il est apparu «que le nombre de combinaisons uniques d'enzymes atteint environ 3000», un nombre qui «ne croît que très lentement lors de l'ajout de nouveaux génomes ou de la découverte de nouvelles familles d'enzymes de dégradation des sucres». Il semble «donc probable que la diversité des glycanes accessibles à la digestion par Bacteroidetes est de l'ordre de quelques milliers».
En fin de compte, «cette diversité est à la fois énorme et minuscule». En effet, elle est énorme si on la compare «au très petit nombre de peptidases nécessaires à la décomposition de pratiquement toutes les protéines ou du nombre de nucléases nécessaires à la dégradation de l’ADN ou de l’ARN» ou même aux «quelques dizaines de glycanes purifiés disponibles auprès de sources commerciales», mais, d'un autre côté, cette «diversité en glycanes dérivée de cette étude» est de «plusieurs ordres de grandeur inférieure à la diversité théorique (1012), soulignant les contraintes qui s'appliquent à la biosynthèse des glycanes».
En tout cas, cette étude, qui «est la première à rapporter une estimation de la diversité des glycanes basée sur des données biologiques», pourrait, grâce à son approche, contribuer «à prédire la présence d'un polysaccharide particulier dans un environnement qui sert de source de carbone aux bactéries, ouvrant ainsi des perspectives d'applications en écologie, biotechnologie ou biomédecine».
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Une étude, dont les résultats intitulés «Vision using multiple distinct rod opsins in deep-sea fishes» sont publiés dans la revue Science, a permis, grâce à l'analyse des génomes de 101 espèces de poissons, de découvrir que celles vivant dans les grands fonds avaient perdu les gènes dévolus à la production des protéines actives dans les cônes. Il est, en outre apparu que ces poissons-là disposent de nombreux gènes qui produisent différents types de bâtonnets et, donc, pas un, «ni deux (comme chez de rares espèces, les harengs, les anguilles), mais cinq, dix et jusqu’à trente-huit», ce record étant détenu par la dirette argentée.
Ainsi, la dirette argentée, «un poisson plat d’une trentaine de centimètres de long, muni de pointes ventrales aiguisées et d’un œil surdimensionné», est doté «de l’appareil génétique pour produire ces trente-huit types d’opsines, les fameuses protéines qui enregistrent la couleur»: il en a été retrouvé quatorze sur sa rétine.
De la sorte, «des pigments distincts qui réagissent, chacun, à un spectre très précis» offrent au poisson une vision, en couleurs «de l’invisible», car «non seulement, ces bâtonnets permettent sans doute à l’animal d’utiliser les infimes traces de lumière disponibles pour déceler ses partenaires», mais ils permettent aussi, très probablement, de «repérer ses proies, essentiellement des crustacés bioluminescents, et ses prédateurs, comme les poissons dragons».
Cette étude «essentiellement macromoléculaire» aboutit à cette conclusion à partir des analyses génétiques, de la reconstitution des protéines en laboratoire, et des modélisations bio-informatiques qui vont «toutes dans ce sens», mais du fait de l’hostilité du milieu, «la preuve absolue n’a pas été rapportée in situ».
En tout cas, «sur la rétine de la dirette, les zoologistes ont découvert plusieurs couches de bâtonnets», dont l’une présente «les photorécepteurs les plus longs jamais observés» qui sont munis d’un pigment particulier, baptisé 'filtre jaune', pouvant permettre de «mieux voir venir les prédateurs attaquant d’en haut».
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Une étude, dont les résultats intitulés «Ectosymbiotic bacteria at the origin of magnetoreception in a marine protist» ont été publiés dans la revue Nature Microbiology, a permis de découvrir un comportement symbiotique entre des bactéries douées de magnétisme et des micro-organismes eucaryotes.
Rekevons tout d'abord que «la magnétoréception permet aux organismes de s’orienter et naviguer le long des lignes du champ géomagnétique». Si «les processus cellulaires et biophysiques impliqués dans cette fonction sont assez bien compris chez certains microorganismes procaryotes», ils le sont «beaucoup moins chez les eucaryotes».
Notons également que «chez les bactéries magnétotactiques (MTB), la magnétoréception est assurée par des cristaux ferrimagnétiques biominéralisés dans des micro-compartiments appelés magnétosomes». La magnétotaxie «dont le rôle est de faciliter le déplacement des bactéries vers les zones optimales de croissance» est définie par «la magnétoréception couplée à un système de chimiotactisme».
Dans ce contexte, l'étude ici présentée rapporte la découverte dans des sédiments marins de «microorganismes eucaryotes avec le même comportement magnétotactique que les MTB». Des «approches de microscopie et de génomique» ont fait apparaître que «ces organismes vivent en symbiose avec des bactéries magnétiques non flagellées recouvrant entièrement la surface de l’hôte, formant un assemblage appelé holobionte»: l’alignement «des bactéries et de leur chaîne de magnétosomes le long de l’axe de mobilité de la cellule eucaryote» permet «au micro-holobionte de s’orienter».
L’interaction durable et mutualiste des partenaires s'appuie «sur une double coopération impliquant non seulement une magnétotaxie collective mais également des échanges métaboliques» qui, pour leur part, reposent «notamment sur l’échange d’hydrogène moléculaire produit par des organites du protiste, les hydrogénosomes, qui servirait de source d’énergie aux bactéries ectosymbiotiques».
En fin de compte, cette étude «fait non seulement évoluer la vision de la diversité des organismes sensibles au champ géomagnétique, mais étend également les connaissances sur les stratégies écologiques impliquées dans l’adaptation des microorganismes à leur environnement».
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Une étude, dont les résultats intitulés «Gaia DR2 reveals a star formation burst in the disc 2–3 Gyr ago» ont été publiés dans la revue Astronomy & Astrophysics, révèle, en s'appuyant sur les données du satellite Gaia, qu'environ 50 % des étoiles du disque de notre Galaxie seraient nées il y a 2 à 3 milliards d'années.
Rappelons tout d'abord que, d'après les modèles cosmologiques, la formation des étoiles de la Voie lactée, «comme pour ses semblables, a commencé «il y a bien longtemps, quelques centaines de millions d'années après le Big Bang», par «des gerbes d'étoiles fleurissant un peu partout, en même temps que se déroulaient des noces avec des petites galaxies du voisinage». Ensuite, «à mesure que les réserves d'hydrogène et d'hélium se sont taries, le rythme des naissances a baissé».
Pour sa part, l'étude ici présentée montre, grâce à une analyse des données de Gaia DR2 «sur un échantillon de quelque trois millions d'étoiles dans l'entourage du Soleil, conjuguée à des simulations de la distribution des étoiles», que «notre Galaxie a vu sa population croître brusquement il y a deux à trois milliards d'années de cela». En fait, cette croissance a été énorme puisque cet événement aurait «donné naissance à la moitié des étoiles qui composent le disque de la Voie lactée, plus exactement la moitié de sa masse stellaire (on parle de milliards de masses solaires)».
Cette augmentation du rythme des naissances pourrait être liée «à une rencontre avec une galaxie naine» qui «était peut-être plus riche en gaz que les autres vagabondes» tombées «dans les bras de la Voie lactée»: ainsi, cette galaxie naine particulière se serait «fait rafler ses étoiles et surtout, tout le gaz qu'elle a emmagasiné depuis ses origines».
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Une étude, dont les résultats intitulés «Temporal patterning of apical progenitors and their daughter neurons in the developing neocortex» ont été publiés dans la revue Science, lève le voile sur la conception des cellules qui constituent les circuits du cerveau en identifiant les scénarios génétiques à l’œuvre.
Relevons tout d'abord que «le cortex est une région cérébrale complexe qui nous permet de percevoir le monde et d’interagir avec les objets et les êtres qui nous entourent». La diversité des tâches en question se reflète dans «la diversité des neurones qui le composent: plusieurs dizaines de types de cellules aux fonctions distinctes s’assemblent au cours du développement pour former les innombrables circuits à l’origine de nos pensées et de nos actions.
Au cours de l’embryogénèse, ces différents types de neurones «sont générés par des cellules souches progénitrices présentes dans les profondeurs du cerveau», qui «se divisent et produisent l’un après l’autre ces différents neurones» qui ensuite s’assemblent «pour former des circuits contrôlant le mouvement ou la perception». En réalité, ces neurones nouveau-nés «héritent non seulement du matériel génétique de leur cellule 'mère', mais développent également leurs propres programmes génétiques en interaction avec l’environnement, au cours d’un processus de maturation aboutissant in fine à un raccordement en circuits fonctionnels».
Dans ce contexte, l'étude ici présentée a analysé «pas à pas les gènes exprimés par des générations successives des progéniteurs et par leurs cellules filles, avec une résolution temporelle très haute», en «tirant profit d’une technologie développée à l’UNIGE permettant d’isoler les cellules corticales nées à un moment donné». De la sorte, «le scénario génétique par lequel les progéniteurs donnent naissance aux neurones de types différents au cours du temps» a pu être reconstitué, grâce à l'élaboration d'algorithmes mathématiques.
Ainsi, «le rôle essentiel de certains gènes transmis par les cellules progénitrices mères» a pu être observé, car «si, tout au début, les progéniteurs sont peu sensibles aux signaux environnementaux, ils le deviennent de plus en plus avec le temps». Par la suite, «ces schémas temporels d’expression des gènes» sont «transmis par les progéniteurs à leur descendance neuronale». Ceci a été démontré «en modifiant artificiellement ces marques temporelles dans les progéniteurs», ce qui a abouti «à changer l’identité des neurones filles et à accélérer la vitesse du scénario développemental».
Au bout du compte, ces observations, «effectuées sur la base d’un modèle murin», s’appliquent «également à l’être humain» puisque, à partir de «données biologiques humaines», cette étude montre que «les marques temporelles et leur mécanisme de transmission génétique» sont «conservés au cours de l’évolution». Ceci souligne «l’importance des gènes temporaux dans la genèse des circuits du cortex cérébral».
En outre, cette étude, qui «identifie des programmes génétiques dont l’altération pourrait contribuer aux maladies neuro-développementales», récapitule «les 'recettes moléculaires' à appliquer pour générer différents types de neurones et permet d’envisager la possibilité de régénérer artificiellement des types de neurones définis à partir de cellules souches de patients».
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