Une étude, dont les résultats intitulés «Gekko japonicus genome reveals evolution of adhesive toe pads and tail regeneration» ont été publiés dans la revue Nature Communications, a permis d'expliquer à partir du séquençage du génome du Gecko comment ses facultés exceptionnelles sont apparues à la suite de plusieurs millions d'années d'évolution de ses gènes.

Rappelons tout d'abord que le Gecko japonais (Gekko japonicus) est un petit lézard de la famille des geckonidés. Son mode de vie terrestre a entraîné chez lui des adaptations lui permettant de mieux fuir les prédateurs ou de chasser plus efficacement.

En vue de comprendre «la vision nocturne, la capacité d'adhésion des membres et la possibilité de régénération de la queue» du Gecko, l'étude ici présentée a séquencé son génome et étudié 22.487 gènes. Des différences «avec d'autres reptiles pourtant proches génétiquement» ont ainsi été mises en évidence, puisque «certaines familles de gènes ont été agrandies chez le petit reptile quand d'autres ont diminué».

Plus précisément, «l'ancêtre du Gecko avait la possibilité de voir dans la nuit mais aussi en plein jour», car «il possédait comme les humains des cônes (photorécepteurs permettant une vision diurne) et des bâtonnets (photorécepteurs permettant la vision nocturne)». Cependant, «après plusieurs millions d'années d'évolution, le génome du Gecko a privilégié les gènes codant pour les bâtonnets, faisant de lui un animal nocturne».

De plus, le séquençage a fait apparaître «une duplication et une modification des gènes codant pour la kératine bêta, protéine très présente chez les reptiles et les oiseaux», qui est devenu «le principal constituant de la lamelle adhésive composée de poils microscopiques qui se terminent par des spatules situées sous les doigts de l'animal» permettant à l'animal «de marcher sans aucun problème sur les murs et au plafond».

Enfin, l'identification chez le gecko de «plusieurs gènes permettant la guérison, la régénération des tissus mais aussi la prolifération et la migration des cellules» peut expliquer «la régénération automatique de sa queue, qui lui permet d'échapper efficacement aux prédateurs».

Une étude, dont les résultats intitulés «Arsenic stress after the Proterozoic glaciations» ont été publiés dans la revue Scientific Reports, a permis de révéler, grâce à l'analyse de roches océaniques anciennes datant de plus de deux milliards d’années, que la concentration de l’Arsenic a varié au cours des temps géologiques en relation avec les conditions environnementales liées aux glaciations et à la dynamique de l’oxygène.

Rappelons tout d'abord qu'un excès d’Arsenic (As) dans les milieux naturels «est connu pour être un poison spécialement nocif pour les organismes très primitifs». Comme «cet élément est libéré dans les eaux par l’altération de minéraux qui en contiennent, principalement la pyrite», l'étude ici présentée s'est intéressée à son rôle potentiel «sur le développement de la vie sur Terre au cours des temps géologiques, en fonctions des variations environnementales liées principalement aux périodes glaciaires et interglaciaires, ainsi qu’aux variations de la teneur en oxygène atmosphérique».

Plus précisément, «lors des grandes glaciations, les continents couverts de glace s’érodent peu» ce qui doit induire une baisse de la concentration en As des océans, tandis que cette concentration doit «augmenter pendant les périodes interglaciaires avec la reprise de l’érosion» et, d'autre part, «le développement d’une vie diversifiée nécessite une atmosphère suffisamment riche en oxygène».

Pour réaliser cette étude, les sédiments franceviliens (Gabon), datant de 2,1 milliards d’années, qui «referment des organismes pluricellulaires complexes et organisés découverts en 2008» ont été analysés et «une large base de données existantes portant sur les archives sédimentaires provenant de plusieurs bassins dans le monde (Greenland, Canada, Brazil, India, Tanzania, Australia, South Africa, USA, China, Greece) a été également examinée».

Il est ainsi apparu «que la variation de la composition en Arsenic des sédiments étudiés suit la variation des grandes périodes glaciaires et interglaciaires, avec notamment deux pics très marqués après les deux premières glaciations que notre planète ait connu, il y a 2.45 milliards d’années (glaciations huroniennes) et 0.9 milliards d’années».

Il a été, en outre, constaté «que les périodes où la concentration d’Arsenic est minimale, sont celles où l’oxygène atmosphérique est à son maximum pour s’effondrer lorsque l’arsenic est à son tour à son maximum», les conditions de la vie marine devant être alors  détériorées avec une toxicité des eaux liée «à la forte présence d’Arsenic et au manque d’oxygène».

Comme il a été noté que «le taux d’oxygène a sensiblement augmenté dans le système atmosphère-océan après l’épisode huronien, comparativement aux époques plus récentes», cela suggère que «la biosphère marine a pu alors s’adapter à ce stress environnemental en développant une résistance aux variations des cycles biogéochimiques de l’océan». Ainsi, ce stress «pourrait expliquer l’émergence de la vie complexe», qui a ouvert la voie à notre propre évolution.

Une étude, dont les résultats intitulés «Warm–hot baryons comprise 5–10 per cent of filaments in the cosmic web» sont publiés dans la revue Nature et sont disponibles sur arxiv.org, a permis, grâce au télescope spatial XMM, de détecter de la matière ordinaire sous la forme de gaz très chaud dans des filaments cosmiques.

Rappelons tout d'abord qu'il «est commun d'estimer que 95% de l’Univers n’est pas composé de 'matière ordinaire'» mais d'une matière hypothétique qui «reste à découvrir». En outre, pour ce qui concerne les 5% restants, jusqu'ici la moitié de leur matière ne pouvait «être détectée avec les méthodes actuelles».

Comme le résultat de simulations numériques suggère que cette matière ordinaire manquante peut être retrouvée «dans des 'toiles cosmiques', et plus précisément dans des filaments soumis à des températures comprises entre 100 000 et 10 millions de degrés», l'étude ici présentée a voulu observer «directement ce phénomène en utilisant le télescope spatial XMM capable détecter les rayons X associés à de la matière soumise à de très haute température».

Cet instrument a été pointé en direction d'un amas de galaxies massif appelé Abell 2744, un amas «présentant une répartition complexe de matière noire et matière lumineuse en son centre». Il est ainsi apparu que les températures et les densités mesurées étaient «en bon accord avec les prédictions des simulations numériques» qui indiquaient que les baryons manquants devaient se trouver dans le WHIM (Warm-Hot Intergalactic Medium).

Une étude, dont les résultats intitulés «Mechanical stress contributes to the expression of the STM homeobox gene in Arabidopsis shoot meristems» ont été publiés dans la revue eLife, a permis de montrer que, chez les plantes, la forme du tissu peut contrôler l’expression des gènes, notamment en modifiant l’intensité et la direction des contraintes mécaniques, alors que jusqu'à présent on savait seulement que l’expression génétique contrôlait les changements de formes.

Rappelons tout d'abord que «de nombreux gènes ont été impliqués dans la formation des plis, un processus clé pour le développement» des organismes vivants, puisque, comme l'art de l'origami le prouve, «toutes les formes peuvent être générées à partir de plis successifs».

Pour démontrer qu'en retour, chez les plantes, «la forme en plis peut contrôler et stabiliser l'expression des gènes via des signaux mécaniques», l'étude ici présentée «s’est concentrée sur le gène à homéoboîte baptisé SHOOT MERISTEMLESS (STM)», qui est essentiel au maintien des cellules souches chez les plantes, car, en son absence, «les cellules souches disparaissent et la plante est incapable de produire feuilles et fleurs».

Ainsi, il est apparu que «l’expression du gène STM est corrélée à la courbure dans la partie pliée du méristème, le tissu où résident les cellules souches végétales à l’extrémité des tiges». En raison du fait que «la présence d’un pli reflète la présence de fortes contraintes mécaniques», il a été «testé et démontré, par des approches micromécaniques, que des perturbations physiques peuvent en effet promouvoir l’expression de STM», un effet «indépendant de certaines hormones».

Cette observation, qui «pourrait être généralisée, puisque tous les organismes multicellulaires forment des plis au cours de leur développement», apporte «un nouveau regard sur la biologie du développement» et ouvre «des perspectives en recherche biomédicale et agronomique».

Une étude, dont les résultats intitulés «Central role for ferritin in the day/night regulation of iron homeostasis in marine phytoplankton» ont été publiés dans la revue PNAS, a permis de mettre en évidence un mécanisme d’adaptation à la carence en fer dans des cellules de certaines espèces de phytoplancton marin.

Rappelons tout d'abord que «le fer est un élément essentiel au métabolisme des cellules du phytoplancton marin», car il joue un rôle de co-facteur pour de nombreuses protéines impliquées dans des fonctions vitales comme la photosynthèse, la respiration ou encore l’assimilation des nitrates».

Cependant, comme le fer «est aussi un élément toxique lorsqu’il est présent en trop grande quantité à l’intérieur des cellules», au cours de l’évolution, «des mécanismes biochimiques destinés tant à améliorer l’efficacité d’acquisition du fer par les cellules qu’à réguler au mieux son utilisation et son stockage à l’intérieur des cellules» ont été mis en place.

Dans ce cadre, «la ferritine est une protéine présente dans les cellules de très nombreux organismes, de l’homme à la bactérie, qui possède la capacité de stocker de grandes quantités de fer». Il a été ainsi montré «que certaines espèces de phytoplancton possédant la ferritine géraient les apports épisodiques en fer en le stockant pour pouvoir le réutiliser plus tard lorsque les concentrations en fer diminuaient dans le milieu».

Comme l'analyse des données in situ publiées dans la littérature a fait apparaître «que l’expression du gène de la ferritine était différente entre le jour et la nuit», cette observation a été considérée comme intrigante, car «si la ferritine est impliquée dans le stockage à long terme du fer», on peut se demander pourquoi de tels cycles sont observés à l’échelle de la journée.

Pour tenter de répondre à cette question, différents types d’outils génétiques ont été employés: plus précisément, «des cellules de phytoplancton de l’espèce Ostreococcus tauri ont été modifiées génétiquement, soit pour inactiver leur gène de la ferritine (lignées appelées KO pour knock out), soit pour qu’elles produisent un signal luminescent facilement mesurable quand a lieu la synthèse de la ferritine (lignées appelés des rapporteurs luminescents)».

Les rapporteurs luminescents ont ainsi permis de «confirmer la rythmicité diurne de la synthèse de la ferritine, celle-ci étant synthétisée durant la nuit et se dégradant à la transition nuit – jour». De plus, il est apparu, grâce à l'utilisation du radio-isotope ⁵⁵Fe «que les molécules de ferritine synthétisées durant la nuit se chargeaient très rapidement en fer».

L'ensemble des données expérimentales laissent penser que le fer stocké durant la nuit par la ferritine provient «majoritairement de la dégradation, en fin de journée et durant la nuit, d’autres protéines contenant du fer et impliqués dans la photosynthèse et le métabolisme de l’azote» et que «le fer libéré par la dégradation de la ferritine soit re-transféré vers ces mêmes protéines».

L'utilisation d’un KO du gène de la ferritine a prouvé que celle-ci, qui participe «à un mécanisme visant à économiser la demande en fer extérieur de la cellule» (grâce à «la réutilisation du fer à l’intérieur même de la cellule»), confère, dans des conditions limitantes en fer, un avantage compétitif aux cellules qui synthétisent la ferritine par rapport à celles qui ne la synthétise pas.

Enfin, comme cette étude a également révélé que «l’acquisition de fer extérieur par la cellule est maximale pendant la nuit et semble être, pour une part, régulée par la ferritine», il va falloir à l'avenir «comprendre si cette différence d’assimilation du fer entre le jour et la nuit est liée à des raisons chimiques (différentes formes de fer présentes le jour et la nuit) ou écologiques».