Une étude, dont les résultats ont été publiés le 7 août dans la revue Science Translational Medicine, révèle, pour la première fois, que la prise régulière de caféine par des souris gestantes affecte le développement cérébral de leur fœtus.

La dose de caféine ajoutée dans l'eau de boisson des souris femelles durant la gestation, équivalente à deux à trois tasses de café par jour chez l'homme, a ralenti de moitié la vitesse de migration d'une sous-population de neurones dans le cerveau des souriceaux. Ce blocage provoque deux effets indésirables: à court terme d'abord, les «souriceaux de moins d'une semaine sont plus sensibles aux crises d'épilepsie»; à long terme ensuite, les souriceaux devenus adultes «présentent des troubles de la mémoire spatiale».

Ces observations mettent, de plus, en évidence le fait que suivant le stade de développement cérébral, les neurones de l'enfant ne réagissent pas de la même façon, car, actuellement, des «dérivés de la caféine sont utilisés comme médicaments chez des nouveau-nés prématurés souffrant d'insuffisance respiratoire» et il apparaît que «ces produits semblent améliorer les troubles cognitifs de ces nourrissons».

Avant donc, que de futures études parviennent à évaluer précisément les effets nocifs de la caféine sur la progéniture de la femme enceinte, «des consommations supérieures ou égales à 8 tasses par jour sont à déconseiller fortement aux femmes enceintes».

Des travaux, dont les résultats ont fait l'objet  d'un communiqué publié sur le site de l'Institut Riken, ont abouti à la réalisation de la plus grande simulation d’activité cérébrale humaine à partir d'un supercalculateur.

Pour simuler «l'équivalent d’une seconde d’activité neuronale», il a fallu mobiliser, pendant 40 minutes, 82.944 processeurs du supercalculateur K de Fujitsu (classé «actuellement en quatrième position du Top500» des machines les plus puissantes) pour une simulation, «qui correspond à seulement 1 % du réseau neuronal humain». Cela a représenté l'activité d’un «réseau de 1,73 milliard de cellules nerveuses, reliées entre elles par 10.400 milliards de synapses» dont chacune possédait 24 octets de mémoire.

L'expérience, qui visait à tester les limites de la technologie de simulation utilisée, a été menée à partir du logiciel open source de simulation Nest, dans le but de l’optimiser afin que la communauté scientifique puissent bénéficier de ces avancées pour réaliser «des simulations neuronales à partir d’ordinateurs 'normaux' ou d’autres supercalculateurs». Ainsi, ce succès va être utile non seulement à la recherche japonaise, mais aussi au développement de l'Human Brain Project (HBP), soutenu par l’Union européenne.

Comme application pratique, ces outils vont permettre, en particulier, de se pencher «sur des essais combinant l’activité cérébrale et le système musculosquelettique, afin de comprendre les mécanismes à l’œuvre dans la maladie de Parkinson».

Pour finir, on peut signaler qu'étant donné que la puissance développée par le supercalculateur K est capable de simuler 1 % du réseau neuronal d’un cerveau humain avec «10,51 pétaflops (10,51 millions de milliards de flops, floating-point operations per second, opérations en virgule flottante par seconde)», il sera «possible de simuler le cerveau complet à l’échelle de la cellule nerveuse et de ses synapses avec des ordinateurs de la classe de l’exaflops», ce qui pourraient être réalisable au cours de la prochaine décennie.

Une étude, dont les résultats ont été publiés dans la revue Nature, décrit l’utilisation pour l'analyse du milieu cellulaire de nanodiamants comme nanothermomètres, qui sont actuellement capables de mesurer des différences de température de 0,05 K dans une cellule, alors qu'ils peuvent en théorie atteindre une sensibilité de 0,0018 K.

Cette capacité des nanodiamants est liée au fait qu'ils possèdent, dans leur structure, des centres de défauts ponctuels (centres NV où un atome d'azote est associé à une lacune), qui sont dotés d’une photoluminescence intense, photostable à température ambiante.

Introduits dans des cellules embryonnaires humaines, à l’aide d’un nanofilament, ces nanothermomètres en diamant livrent leurs données lorsque les cellules sont éclairées par un faisceau laser de couleur verte: en effet, les centres colorés azote-lacune des nanodiamants émettent par fluorescence une lumière rouge dont l'intensité dépend de la température locale du milieu cellulaire.

De plus, des nanoparticules d’or injectées dans les cellules, peuvent permettre de chauffer, grâce à un faisceau laser des parties précises des cellules en contrôlant l'opération à l'aide des nanothermomètres. Cette technologie apparaît ainsi apporter aux biochimistes de nouveaux moyens pour manipuler le milieu cellulaire.

Une étude, dont les résultats ont été publiés dans la revue Nature, donne, grâce à une analyse fine de la durée du jour, de nouveaux renseignements sur la dynamique du noyau.

Afin d’isoler la contribution de l’interaction noyau-manteau dans la rotation de la Terre, l’effet de l’atmosphère (aux échelles de quelques années à quelques jours, l’interaction entre Terre et atmosphère domine les variations de rotation de la Terre, créant des variations de l’ordre de la milliseconde) a été retiré en utilisant les données de moment cinétique calculées par le National Center for Environmental Prediction.

L'analyse des données nettoyées a fait apparaître «une oscillation stable à une période proche de 6 ans (5,9), à laquelle se superposent de petits sursauts, connus en géomagnétisme sous le nom de jerks». Déjà connue par des études fréquentielles antérieures, cette oscillation, détectée dans la série temporelle, a permis de prouver, du fait de sa régularité d’amplitude et de sa période, qu'elle «n’est pas compatible avec une origine solaire, comme cela avait été envisagé», ce qui suggère que «c’est donc dans les mouvements du noyau fluide et/ou dans l’interaction avec la graine qu’il faut en chercher l’origine».

De plus, «la série produite a également permis de montrer que les jerks étaient associés à un saut dans la longueur du jour, alors que jusqu’ici, on pensait qu’ils correspondaient à une brusque accélération de la vitesse de rotation de la Terre». Un tel saut «implique un transfert quasi-instantané de moment cinétique du noyau vers le manteau», qui signale «un brusque changement de l’inertie du manteau, tel qu’il se produit lors d’un séisme quand des masses sont brusquement redistribuées». Les jerks sont donc probablement liés à un phénomène similaire «mais d’un ou deux ordres de grandeur plus importants».

Une explication avancée (compatible avec les propriétés du noyau d'après un raisonnement d’ordre de grandeur) pourrait être «que, lors d’un jerk, un couplage local très intense attache soudain de la matière du noyau au manteau».

Des travaux, dont les résultats ont été publiés le 1er août sur le site de PLOS Genetics, ont permis d'identifier chez une population naturelle de moustiques des facteurs génétiques qui contrôlent la transmission des virus de la dengue et de montrer que cette transmission dépend aussi de l'interaction spécifique de ces facteurs avec ceux des virus.

Alors que, jusqu’à présent, la plupart des études sur le sujet ont utilisé des insectes de laboratoire relativement artificiels, cette recherche s'est effectuée sur des moustiques sauvages collectés en Thaïlande. Un premier recensement «des facteurs génétiques d’Aedes aegypti (principal moustique vecteur de la dengue) qui influencent la transmission des virus de la dengue dans un contexte naturel» a été réalisé en mesurant «la prédisposition génétique des moustiques à transmettre différents variants génétiques du virus issus de patients vivant dans la région de collecte des insectes».

Il est ainsi apparu «qu’une série de facteurs génétiques rendant les moustiques plus ou moins aptes à transmettre les virus de la dengue» était présente dans cette population naturelle de moustiques de Thaïlande. De plus, «l’effet de certains de ces facteurs dépend de la souche de virus en contact avec l’insecte» de sorte qu'un «facteur de résistance contre une souche de virus donnée peut donc se changer en facteur de sensibilité envers une autre souche».

Si ces résultats apportent d'abord une meilleure compréhension de la biologie de la dengue en milieu naturel et ouvrent des perspectives d’applications de stratégies pour empêcher le développement de la dengue chez les moustiques, ils ont «également des implications fondamentales pour la génétique de la prédisposition aux maladies, bien au-delà du système moustique-virus», car ils suggèrent que «la sensibilité génétique aux maladies infectieuses n’est pas seulement une caractéristique intrinsèque de l’hôte, mais aussi un caractère partagé avec le pathogène».