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Une étude, dont les résultats intitulés «A lead isotope perspective on urban development in ancient Naples» ont été publiés dans la revue PNAS, a permis de reconstituer, grâce à des analyses géochimiques des sédiments de l’ancien port de Naples, certains pans de l’histoire de cette ville, près de deux mille ans après l’éruption du Vésuve qui détruisit Pompéi et Herculanum.
Ces analyses ont été réalisées dans le cadre de fouilles archéologiques «menées dans le port antique de Naples», à l’occasion «de la construction d’une nouvelle ligne de métro», les excavations permettant «d’étudier les couches de sédiments qui se sont déposés dans l’ancien port au cours des siècles, sur six mètres d’épaisseur».
Il est ainsi apparu «que l’eau du port a été contaminée durant les six premiers siècles de notre ère par du plomb provenant du système d’adduction d’eau de Naples et des cités voisines»: en effet, ce métal, «principal composant des canalisations», s'est répandu, en se dissolvant au contact de l’eau, «dans les différentes fontaines et points d’apport des cités, pour finalement se déverser dans le port».
Les mesures de proportion des différents isotopes du plomb contenu dans les dépôts «ont principalement révélé deux compositions isotopiques du plomb bien distinctes, avant et après l’éruption du Vésuve en 79». Elles confirment «que le vaste système d’alimentation en eau de la baie de Naples a été détruit lors de l’éruption volcanique» et elles indiquent «que les réparations ont été effectuées avec un plomb extrait d’un ou plusieurs districts miniers différents».
Ces données, qui suggèrent «que les Romains ont réparé l’aqueduc et les canalisations en un temps relativement court», ont abouti à une reconstitution des «différentes phases du développement urbain de Naples». Plus précisément, du 1er au 5e siècle après J.-C., le plomb «de plus en plus présent dans les sédiments», fait «envisager une expansion du réseau hydraulique ou une intensification de ce réseau dans des secteurs déjà équipés», alors que, dès le début du 5e siècle, les sédiments moins contaminés, signalent «que le réseau d’adduction d’eau subit de nouvelles destructions liées aux invasions barbares (prise de l’aqueduc pour assécher la ville), aux nouvelles éruptions du Vésuve en 472 et 512, aux épidémies ou encore à l’effondrement économique et administratif de Naples».
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Une étude, dont les résultats intitulés «The Insula Mediates Access to Awareness of Visual Stimuli Presented Synchronously to the Heartbeat» ont été publiés dans la revue The Journal of Neuroscience, a permis de mettre en lumière le mécanisme cérébral qui fait que notre cerveau filtre le brouhaha sensoriel de l'activité cardiaque pour qu'il ne puisse pas interférer avec les sensations provenant de l'extérieur.
En vue de «localiser la région du cerveau en cause», 150 volontaires ont été soumis à des stimuli visuels particuliers: «en l'occurrence une forme d'octogone qui clignote sur un écran». Il est ainsi apparu que «lorsque la forme géométrique clignote en suivant le rythme cardiaque du volontaire, ce dernier éprouve plus de difficultés à la percevoir», comme si le cerveau cherchait à éviter de traiter des informations «synchronisées avec les battements du cœur».
En refaisant l'expérience sous IRM (imagerie par résonance magnétique), il a été constaté «que, lorsque les stimuli visuels ne sont pas alignés sur le rythme cardiaque, une zone spécifique appelée 'cortex insulaire' tourne à plein régime» tandis que «le sujet perçoit nettement les formes clignotantes», alors que si au contraire, «les stimuli s'alignent sur le rythme cardiaque, l'activité du cortex insulaire baisse nettement» et le sujet «est moins, voire pas du tout conscient des formes clignotantes».
Ces observations amènent à conclure que «le cortex insulaire joue le rôle de filtre en interceptant les sensations du battement cardiaque». Ainsi, «nous ne sommes pas objectifs», car le cerveau a la capacité «de rendre conscientes ou non certaines informations» que nos sens lui transmettent.
Cette aptitude semble reliée au développement des organes in utero, puisque «le cerveau se forme alors que le cœur est déjà en train de battre» et il est probable que le cerveau s'applique, dès les premiers temps de notre existence, à réduire ce 'bruit interne' en le rendant 'moins conscient'.
A contrario, «la perception du rythme cardiaque est corrélée à certains problèmes psychologiques» puisque «les patients atteints de troubles anxieux tendent à percevoir leur cœur plus nettement que la population normale».
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Une étude, dont les résultats intitulés «Mass-dependent and -independent signature of Fe isotopes in magnetotactic bacteria» ont été publiés dans la revue Science, a permis de découvrir une anomalie isotopique du fer spécifique aux magnétites synthétisées par les bactéries magnétotactiques.
Rappelons tout d'abord que «les bactéries magnétotactiques synthétisent, au sein de leur cellule, des chaînes de cristaux nanométriques de magnétite (Fe3O4)», ce qui les transforme en aimants et leur permet «de s’aligner suivant les lignes du champ magnétique terrestre». Jusqu'ici, on manquait «de traces fossiles identifiables de ces objets dans les archives géologiques anciennes» pour pouvoir dire à «quel moment de l’histoire de la Vie et de la Terre, et dans quelles circonstances, cette capacité de nanofabrication que les nanotechnologies ne sont pas encore parvenues à égaler» est apparue.
Plus précisément, «lorsque ces bactéries meurent, leur magnétite se dépose bien au sein des sédiments, mais la signature du microorganisme qui en était à l’origine est très difficilement conservée» et «les méthodes reposant sur la structure et les propriétés magnétiques des cristaux», qui «ont été proposées de longue date» n’ont jamais pu «apporter de critères dépourvus d’ambigüité».
En vue «de développer un nouvel outil permettant d’identifier les fossiles de bactéries magnétotactiques», l'étude ici présentée a «mesuré la composition isotopique du fer de cristaux de biomagnétite produits en laboratoire en cultivant une souche bactérienne». Il en a résulté la découverte d'une signature isotopique très particulière du fer des bactéries magnétotactiques.En fait, «les biomagnétites étudiées se sont révélées enrichies en isotope impair du fer (57Fe) relativement aux isotopes pairs (54Fe, 56Fe, 58Fe), c’est-à-dire d’une manière dite indépendante de la masse» (ce type d'anomalies «avaient déjà été observées pour d’autres éléments chimiques comme le mercure ou le soufre, mais n’avaient jamais été identifiées, dans aucun objet naturel ou artificiel, dans le cas des isotopes du fer»).
Notons ici que «le mécanisme d’acquisition de cette signature isotopique très particulière dans les bactéries magnétotactiques reste à élucider mais pourrait être lié aux propriétés électroniques (dites de spin) du fer lors de la synthèse de ces cristaux de magnétite dans les cellules».
En tout cas, cette étude ouvre des perspectives nouvelles «pour l’identification des fossiles de bactéries magnétotactiques dans des échantillons terrestres ou extraterrestres»: par exemple, comme des cristaux de magnétite ont «été observés au sein de la météorite martienne ALH84001», et comme, de façon très controversée, l'hypothèse a été avancée qu'ils ont pu être produits «par des bactéries magnétotactiques ayant évolué sur Mars», l'analyse de leur composition isotopique «devrait permettre de mieux contraindre leur origine réelle».
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Une étude, dont les résultats intitulés «Preservation of Earth-forming events in the tungsten isotopic composition of modern flood basalts» ont été publiés dans la revue Science, a permis de découvrir à partir d’analyses chimiques, que deux îles, l’île canadienne de Baffin, dans l’océan Arctique, et le plateau Ontong Java, au nord des îles Salomon (Océan Indien), étaient constituées de morceaux du manteau 'primitif' terrestre.
Indiquons tout d'abord qu'au «cours de l’Histoire de la Terre, le tungstène (un métal qui constitue notamment les filaments de nos ampoules) est censé avoir migré progressivement jusqu’au noyau terrestre, avec le fer» pour «lequel il a des affinités particulières». De ce fait, «aujourd’hui, les roches volcaniques (qui sont donc des morceaux de manteau terrestre remonté en surface) contiennent peu de cet élément».
En ce qui concerne l’île de Baffin et le plateau Ontong Java, «les éruptions volcaniques qui ont formé ces îles, il y a respectivement 60 et 120 millions d’années, ont transformé la péridotite (issue du manteau) en basalte» dont l'analyse chimique montre qu'elle «contient légèrement trop de tungstène pour être une roche ordinaire». En fait, l'étude est conduite a conclure que «ces laves sont formées à partir d’un matériel très vieux» provenant «d’une portion de manteau datant de la période d’accrétion de la Terre». Notons cependant que «les éléments chimiques utilisés n’ont apparemment pas permis aux chercheurs de chiffrer précisément l’âge de ce manteau 'primitif'».
La découverte est néanmoins inattendue en raison de «la façon dont les plaques tectoniques ont mélangé et homogénéisé l’intérieur de la planète pendant 4,5 milliards d’années». En supposant qu'il «ne s’agit pas d’un artefact (les contaminations d’échantillons sont vite arrivées)», elle pourrait permettre «de faire un bond dans notre connaissance des premiers instants de la Terre, en particulier de sa composition chimique et des mouvements qui ont agité son cœur».
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Une étude, dont les résultats intitulés «Dynamic Competing Histone H4 K5K8 Acetylation and Butyrylation Are Hallmarks of Highly Active Gene Promoters» ont été publiés dans la revue Molecular Cell, a permis de mettre en évidence une nouvelle voie de communication avec les gènes en caractérisant une fonction, inconnue jusqu'ici, de modifications chimiques des histones.
Rappelons tout d'abord que «l'ADN portant nos gènes est organisé en une structure compacte au sein du noyau de nos cellules grâce à des protéines spécifiques, les histones». Des modifications chimiques des histones «qui constituent un véritable langage instruisant la fonction des gènes associés» ont été mises en lumière au cours des dernières décennies et des systèmes moléculaires spécifiques, «qui mettent en place, reconnaissent, interprètent et enlèvent ces modifications», ont été identifiés. Cet ensemble de systèmes «coopère pour diriger le fonctionnement des gènes en fonction de leur environnement moléculaire» directement conditionné par le métabolisme cellulaire.
L'acétylation a été «l'une des premières modifications chimiques identifiée et intensément étudiée». Mise en place par des enzymes, les histones-acétyltransférases (HAT), elle «est reconnue par des protéines portant un domaine particulier, le bromodomaine» et «enlevée par d’autres enzymes, les histones-déacétylases (HDAC)».
Comme «les HAT utilisent l’acétyl-CoA, une petite molécule produite par le métabolisme, pour diriger l’acétylation des histones» modifiant directement «l’empaquetage des gènes par les histones» ou constituant «un signal pour l’action d’autres protéines sur les gènes», ce système lie «le fonctionnement des gènes à la production de l’acétyl-CoA dans les cellules» et, en conséquence, «l’activité des gènes au métabolisme».
L'étude ici présentée montre «que l’acétylation des histones a un compétiteur, la butyrylation, une modification qui prend sa source également dans le métabolisme»: plus précisément, il a été observé, de manière surprenante, «que les gènes les plus actifs, non seulement sont marqués par l’acétylation des histones, mais également par la butyrylation de ces mêmes histones» et même «que l’enzyme qui acétyle les histones en dirige aussi une butyrylation».
Du fait que la butyrylation, qui active directement l’expression des gènes comme l’acétylation des histones, «empêche les protéines qui reconnaissent l’acétylation de se fixer aux histones», cette étude révèle «un aspect de l’expression active des gènes qui est basé sur une alternation successive des différentes modifications chimiques des histones avec des conséquences fonctionnelles opposées», ce système créant «un état dynamique d’aller-retour des facteurs au niveau des gènes, nécessaire au maintien de leur expression active».
Cette découverte est «porteuse de nouveaux concepts permettant de mieux comprendre comment les gènes fonctionnent et comment l’environnement communique avec eux», car «un changement dans le ratio de l’acétylation et de la butyrylation des histones, venant tous les deux du métabolisme», peut potentiellement affecter durablement «l’état de l’expression des gènes», ce qui expliquerait «comment un désordre métabolique pourrait drastiquement modifier l’expression du génome».
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