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Une étude, dont les résultats ont été publiés dans la revue PNAS, a permis de montrer que des nouveaux neurones établissent un réseau de connections beaucoup plus riche avec le reste du cerveau dans un contexte de motivation et d'apprentissage actif plutôt que dans un contexte passif.
Ainsi, plus que la nature et la diversité de l'environnement sensoriel, c'est l'état psychique qui détermine le devenir fonctionnel des nouveaux neurones produits dans le cerveau adulte.
En 1998, une équipe suédoise avait démontré que le cerveau adulte humain est le siège de la production de nouveaux neurones, ce qui allait à l'encontre de ce qu'on croyait jusqu'alors. Cependant, les modalités de leur intégration au sein de circuits nerveux déjà présents et fonctionnels restaient mystérieux jusqu'à présent.
L'étude ici présentée vient d'apporter certains éléments de réponse en spécifiant «l’identité des partenaires» avec lesquels ces nouveaux neurones se connectent à partir d'expériences sur des souris adultes: plus précisément, ont été analysés le développement et la maturation des néo-neurones «qui s’intègrent dans la région du cerveau qui participe à l’analyse des odeurs, le bulbe olfactif».
Il est apparu que «les connexions des néo-neurones avec les régions du cortex cérébral» ressortent renforcées lorsque des stimulations olfactives font l’objet «d’un apprentissage motivé par l’obtention d’une récompense» tandis que la densité de ces connections s’avère moins importante lorsque les animaux sont «simplement exposés à ces mêmes odeurs».
Il en découle que le contexte psychophysiologique semble être «un élément déterminant de la construction des liaisons entre les néo-neurones et le cortex cérébral»: en effet, «la maturation fonctionnelle des jeunes cellules nerveuses dans le cerveau adulte» semble s'organiser «à travers la signification attribuée aux différentes sensations, et non à travers la simple exposition sensorielle».
Cette découverte, transposée à l’humain, pourrait «permettre de mieux appréhender le rôle joué par divers états psychophysiologiques, tels que l’attention, la motivation, l’anticipation, l’attente et le plaisir dans la survie et l’intégration fonctionnelle des néo-neurones», et réciproquement de mieux comprendre «la contribution de la neurogenèse dans les capacités d’apprentissage et de mémorisation chez l’adulte».
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Une étude, dont les résultats intitulés «Evidence for vacuum birefringence from the first optical polarimetry measurement of the isolated neutron star RX J1856.5−3754» sont publiés dans la revue MNRAS, et disponibles en pdf, laisse penser que l'analyse de la lumière émise par l’étoile à neutrons RX J1856.5-3754, distante de quelque 400 années-lumière de la Terre, pourrait avoir mis en évidence les toutes premières preuves de l’existence d’un étrange effet quantique, envisagée au cours des années 1930: plus précisément, la polarisation de la lumière observée suggère que l’espace vide situé en périphérie de l’étoile à neutrons est l’objet d’un effet quantique baptisé biréfringence du vide.
Comme RX J1856.5-3754, qui «figure parmi les étoiles à neutrons les plus proches de la Terre», se caractérise «par une luminosité extrêmement faible», il a fallu, pour pouvoir l'observer dans le domaine visible, utiliser l’instrument FORS 2 qui équipe le VLT, installé à l’Observatoire de Paranal au Chili, et pousser le télescope «à sa limite technologique».
Rappelons ici que «les étoiles à neutrons constituent les vestiges des noyaux extrêmement denses d’étoiles massives (de masse supérieure à 10 masses solaires) qui ont explosé en supernovae à la fin de leur vie». Du fait que, par ailleurs, elles sont «dotées de champs magnétiques extrêmes, des milliards de fois plus puissants que celui du Soleil, qui transpercent leur enveloppe externe et baignent leur environnement proche», les propriétés de l’espace vide situé en périphérie de ces étoiles sont affectés par ces champs.
Notons aussi, que si, en règle générale, «le terme vide désigne un espace totalement vierge, que la lumière peut traverser sans subir la moindre perturbation», en électrodynamique quantique (QED) (la théorie quantique «qui décrit l’interaction entre particules de lumière et corpuscules chargés tels les électrons»), l’espace «est rempli de particules virtuelles qui apparaissent et disparaissent à chaque instant».
Comme «les champs magnétiques très intenses sont susceptibles de modifier cet espace, et donc de modifier la polarisation de la lumière qui le traverse», la QED postule qu'un vide fortement magnétisé «se comporte à l’image d’un prisme vis à vis de la propagation de la lumière, et produit un effet baptisé biréfringence du vide». Cependant, alors que «la QED a donné lieu à la formulation de nombreuses hypothèses qui se sont avérées exactes», jusqu'ici, le concept de biréfringence du vide n’a «pas trouvé le moindre écho expérimental» puisque les expériences de laboratoire menées ces 80 dernières années n’ont «pas permis de le mettre en évidence».
Ce n'est plus le cas aujourd'hui puisque l'étude ici présentée a détecté à partir de «l’analyse minutieuse des données du VLT», un effet de polarisation linéaire d’environ 16% qui est significatif et a été «interprété comme la résultante directe de la biréfringence du vide qui se produit au sein de l’espace vide situé en périphérie de RX J1856.5-3754».
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Une étude, dont les résultats intitulés «Molecular evidence of keratin and melanosomes in feathers of the Early Cretaceous bird Eoconfuciusornis» ont été publiés dans la revue PNAS, a permis, pour la première fois, d'identifier des mélanosomes et de la kératine, responsables de la couleur, dans des restes de dinosaure. Eoconfuciusornis, l'espèce de dinosaure correspondant au fossile en question, daté de 130 millions d’années, qui avait été retrouvé «dans des dépôts lacustres chinois en 2008», est liée «aux plus anciens oiseaux similaires à ceux que nous pouvons observer de nos jours».
En fait, «des mélanosomes, organites cellulaires produisant de la mélanine responsable de la teinte de la peau et des téguments» avaient déjà été trouvés dans de nombreux fossiles, mais, jusqu'ici, cette observation était controversée car la structure des mélanosomes ressemble à celle des microbes et il est donc difficile de les distinguer au microscope.
Ce n'est plus le cas désormais, car, pour la première fois, «via des méthodes de microscopie électronique et des techniques immunologiques», la présence simultanée de mélanosomes et de bêta-kératine a été mise en évidence dans les plumes du fossile de Eoconfuciusornis: l'identification de la kératine a été la clé «pour exclure une source microbienne des corps microscopiques retrouvés dans les fossiles» (les mélanosomes sont «entourés d’une matrice de kératine»). Notons, en outre, qu'il s’agit «du plus vieil exemple de bêta-kératine trouvé dans des fossiles».
Comme «la bêta-kératine retrouvée dans les plumes des oiseaux est également présente dans les écailles des reptiles», la mise en évidence de bêta-kératine dans le fossile de Eoconfuciusornis va contribuer «à retracer l’histoire évolutive de la kératine chez les reptiles et les oiseaux» et permettre de «comprendre, à un niveau moléculaire, comment les plumes ont évolué» dans la lignée des oiseaux.
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Une étude, dont les résultats intitulés «The evolution of the faint end of the UV luminosity function during the peak epoch of star formation» sont publiés dans la revue The Astrophysical Journal, rapporte la découverte de galaxies naines distantes qui pourraient apporter des indices essentiels sur la formation d'étoiles dans l'Univers il y a plusieurs millards d'années.
Rappelons tout d'abord que «les scientifiques pensent que les galaxies naines, beaucoup moins massives que notre propre galaxie la Voie Lactée, ont joué un rôle important en transformant l’Univers primitif, sombre et opaque, en un Univers lumineux et transparent, c'est à dire pendant la période dite de réionisation de l'Univers».
Comme l'observation directe de ces galaxies naines est «hors de portée des plus grands télescopes» car elles sont très peu lumineuses, la seule possibilité qui reste pour les détecter «est d'utiliser des structures de l’Univers extrêmement massives telles que les amas de galaxies, comme des télescopes naturels»: en effet, «une galaxie située derrière cette structure verra sa lumière magnifiée et déviée comme passant à travers une lentille et détectée sous forme d’arcs de lumière multiples».
Ainsi, «après un premier travail en 2014 qui a montré la faisabilité d’un tel projet», l'étude ici présentée s'est servie de «trois des amas observés avec la caméra WFC3 du Telescope Spatial Hubble (HST)» pour réaliser des images profondes de l’Univers, lorsqu'il était âgé de 2 à 6 milliards d’années, qui ont fait apparaître que les galaxies naines «qui sont 10 à 100 fois plus faibles en luminosité que celles observées habituellement» sont «en nombre bien supérieur aux galaxies les plus brillantes».Cette étude, «qui a montré que le nombre de galaxies naines a fortement évolué durant cette période, et qu’elles représentent la population de galaxies la plus nombreuse de l’Univers jeune», confirme qu'elles ont joué «un rôle de premier plan dans le phénomène de réionisation de l’Univers», car «malgré leur faible luminosité, elles contribuent à la moitié de tout le rayonnement ultraviolet produit par les galaxies à cette époque».
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Une étude, dont les résultats intitulés «Directed evolution of cytochrome c for carbon–silicon bond formation: Bringing silicon to life» ont été publiés dans la revue Science, donne «raison à l'exobiologiste Carl Sagan qui expliquait que des vies différentes de la nôtre pourraient peut-être exploiter le silicium plutôt que le carbone»: en effet, une bactérie, capable d'établir un lien chimique entre des atomes de carbone et de silicium, a été obtenue, par évolution dirigée, en manipulant un cytochrome C.
Rappelons tout d'abord que «le silicium est 'tétravalent', comme le carbone, c'est-à-dire qu'il peut se lier avec quatre liaisons distinctes, formant un tétraèdre dont l'atome est le centre» de sorte qu'il peut «réaliser des molécules complexes, étendues dans les trois dimensions, et même avec des rotations possibles autour d'un axe C-C ou Si-Si». Cependant, «la chimie du silicium est plus pauvre que celle du carbone (qui a une plus forte charge en électrons) et la vie terrestre a manifesté très nettement sa préférence» pour le carbone.
Du fait que les composés carbone-silicium, qui «ont une importance économique réelle» doivent être produits par des synthèses chimiques, l'étude ici présentée a entrepris «de faire faire ce travail par une cellule vivante» en se focalisant sur Rhodothermus marinus, «une bactérie qui apprécie les eaux très chaudes des geysers islandais» et qui «abrite une petite protéine, connue de tous les organismes qui respirent, le cytochrome C, dont la tâche est de transporter des électrons».
Comme le cytochrome C de la bactérie islandaise semblait en mesure de «catalyser, au moins faiblement, des réactions menant à la fameuse liaison C-Si», la méthode de 'l'évolution dirigée' lui a été appliquée. Plus précisément, «des mutations, plus ou moins aléatoires, sont imposées au gène codant pour cette protéine et les bactéries résultantes sont sélectionnées, pour ne retenir que celles chez qui la fonction recherchée semble plus efficace». Au bout de seulement trois cycles, il est apparu que le groupe de R. marinus sélectionné peut fabriquer désormais une enzyme qui catalyse les liaisons C-Si quinze fois mieux que le meilleur catalyseur chimique.
En fin de compte, cette bactérie qui a intégré «une nouvelle fonction n'existant pas dans la nature» ouvre, pour l'industrie chimique, la voie à l'exploration «de nouvelles méthodes pour synthétiser des composés carbone-silicium inédits» et montre, d'un point de exobiologique, qu'une chimie de la vie qui repose en plus du carbone aussi sur le silicium, n'est pas invraisemblable.
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