Histoire de malaria et de moustiques …

En regroupant une série de statistiques internationales le nombre de décès d’êtres humains provoqués par des créatures vivantes depuis le début de l’année 2000 ressort ainsi :

1. Moustiques : 8 000 000 (environ 450 000 par an, surtout des enfants)

2. Êtres humains (guerres, attentats, homicides) : 475 000 (également beaucoup d’enfants)

3. Serpents (essentiellement en Inde) : 50 000

4. Chiens et mouches des sables : 25 000 chacun

5. Mouche tse-tse et mouche assassine : 10 000 chacune

Les crocodiles pourtant considérés comme les pires ennemis de l’homme sont classés en 10e position avec 1000 morts, les hippopotames 500 morts, les éléphants et les lions, 100 morts chacun, les requins et les loups arrivent enfin en 15e position avec chacun 10 morts par an.

Pourtant, en revenant au tueur numéro un de ce palmarès macabre 11 milliards de dollars sont dépensés chaque année uniquement pour se protéger des piqûres de moustiques. À vrai dire les moustiques ne sont pas létaux directement : la raison pour laquelle ils tuent tant d’êtres humains tient au fait qu’ils transmettent au moins 15 armes biologiques de destruction massive sous forme de parasites et de virus. Les moustiques sont les vecteurs de ces maladies comme des drones pourraient aussi transporter des bombes chargées d’armes biologiques. Si les moustiques n’existaient pas la palme des destructions reviendrait aux hommes, instinctivement tueurs et destructeurs, suivis de loin par les serpents, surtout les cobras.

Notre système immunitaire est très bien adapté à notre environnement. La preuve a été apportée lors des conquêtes de pays éloignés de cet environnement natal. Les Européens ont décimé des populations entières en Amérique latine, en Afrique et dans les îles du Pacifique non pas par les armes mais en important des armes biologiques de destruction massive telles que la rougeole, la variole et la grippe lors des colonisations successives car les peuplades natives n’étaient pas immunisées. En retour beaucoup de ces Européens ont été mis à genoux par des maladies auxquelles ils n’étaient pas habitués comme celles inoculées par les femelles des moustiques. Dans n’importe quel pays infesté de moustiques porteurs de maladies (ou non) dès le coucher du Soleil ces drones ailés viennent rapidement piquer les chevilles, ils adorent les chevilles car elles sont bien vascularisées et ne sont jamais trop éloignées du sol !

Le moustique s’immobilise sur la peau à l’aide de ses six pattes munies de fins crochets et en quelques secondes trouve un vaisseau « intéressant » qu’il va atteindre rapidement avec un appareil buccal très sophistiqué qui ressemble à un couteau électrique avec deux lames agissant en va-et-vient et qui ménage un passage dans la peau à l’appareil de succion, le proboscis, une sorte de fin tuyau, la seringue hypodermique qui pompera 4 à 5 milligrammes de sang, trois fois le propre poids du moustique, tandis qu’une autre « seringue » injecte de la salive contenant des produits anti-coagulants. C’est la salive qui transmet les maladies et c’est l’anti-coagulant qui provoque les démangeaisons cutanées. Par expérience personnelle, dans un environnement quelconque, le moustique (femelle de l’Anophèle) va rechercher du sang 48 à 72 heures avant que le temps devienne pluvieux car il faut de l’eau pour que les oeufs survivent et se transforment en larves et pour que les oeufs arrivent à maturité il faut également un séjour de 48 heures dans l’utérus du moustique, la femelle, car les mâles se contentent de nectar de fleurs … et de sexe. Ils peuvent en effet féconder plusieurs femelles au cours de leur vie aérienne. Cependant le moustique tigre pique n’importe quand car il lui faut très peu d’eau pour que les oeufs survivent après la ponte et se transforment en larves.

Contrairement aux idées reçues, les moustiques ne sont pas particulièrement attirés par les blondes ni par des odeurs corporelles inhabituelles comme celles différenciant, semble-t-il, les Blancs des Noirs. Par contre les moustiques sont 2 fois plus attirés par les personnes ayant un sang de groupe O que celles ayant un sang de groupe A, et juste un peu moins attirés par celles ayant un sang de groupe B. Les odeurs corporelles jouent enfin un rôle essentiel pour que les moustiques pénètrent dans les habitations et s’immobilisent dans l’obscurité en attendant que leur proie survienne, proie qu’ils localisent dans l’obscurité totale à l’aide de détecteurs infra-rouges tout aussi sophistiqués que leur appareil buccal.

Pour les odeurs corporelles naturelles ou non, les moustiques n’aiment pas particulièrement les personnes qui se lavent mal mais ils sont attirés par celles qui dégagent des odeurs de pieds insistantes car les bactéries qui provoquent ces odeurs produisent aussi des substances chimiques présentant de réelles propriétés aphrodisiaques pour les moustiques. Les parfums, eaux de toilettes et autres savons odorants n’ont aucun effet répulsif, bien au contraire. Il a été observé que les buveurs de bière étaient très recherchés par les moustiques, peut-être dégagent-ils plus de CO2 (encore lui !) que les personnes qui ne boivent pas de bière. La femelle du moustique est en effet capable de détecter le CO2 exhalé par une proie humaine à plus de 50 mètres, un drone téléguidé par ce gaz et les radiations infra-rouges. Pour terminer ce tableau, terrifiant si vous transpirez, votre transpiration contient de l’acide lactique et l’odeur de cette substance attire particulièrement les moustiques et les femmes enceintes qui exhalent 20 % de plus de CO2 attirent significativement plus les moustiques que les autres femmes, phénomène qui aggrave la situation en cas de transmission du Zika ou de la malaria.

Une autre idée reçue consiste à croire que les moustiques femelles, après avoir déposé leurs oeufs, sont promises à une mort rapide. Il n’en est rien. Ces sales animaux volants peuvent vivre trois semaines, s’accoupler à nouveau après la ponte et piquer à nouveau une proie. C’est là que réside le fait que les moustiques peuvent transmettre des maladies infectieuses car le réservoir de ces maladies transmissibles à l’homme, c’est justement l’homme lui-même. Et au cours de ses trois semaines de vie, la femelle a largement l’occasion de recharger ses glandes salivaires en parasites ou en virus. Je souffre moi-même de crises de malaria depuis plus de 20 ans (P. vivax) et lorsque j’ai une crise, si un moustique me pique il y a tout lieu de penser que lors d’une autre piqûre motivée par la nécessité d’amener à maturation des oeufs fécondés, ce même moustique femelle pourra transmettre la malaria dont je souffre à une autre personne.

L’évolution a admirablement bien adapté les Plasmodium car ces parasites doivent « vivre » un cycle particulier dans les glandes salivaires du moustique.

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De plus ces parasites ne tuent pas systématiquement leur hôte final, l’être humain et certains primates, et c’est aussi la raison pour laquelle ils ont survécu à des milliers d’années d’évolution. Le cycle de vie des Plasmodium leur permet de survivre mais aussi à leur hôte de survivre en grande majorité malgré le grand nombre de morts. D’une manière générale tous les agents pathogènes se sont adaptés au cours de leur évolution pour survivre et se multiplier avant la mort de leur hôte. Certains virus comme le HIV ont poussé la sophistication de leur survie en traversant librement la barrière placentaire. Bien d’autres agents pathogènes, outre les Plasmodium, ont besoin d’un véhicule pour être transmis comme les puces, les mouches, les tiques, les mites ou les moustiques. Le typhus, la peste bubonique, la maladie de Chagas, la trypanosomiase ou maladie du sommeil, la maladie de Lyme en sont des exemples. Les moustiques sont les maîtres incontestés dans l’art d’évoluer et il en est de même des parasites et autres virus qu’ils véhiculent.

Par exemple lors de la bataille de Londres, consistant pour l’armée allemande à bombarder à l’aveugle la capitale britannique, la population se réfugiait dans les galeries du métro, les caves et d’autres souterrains, y compris les collecteurs d’égouts. Les moustique Culex, habitués à se nourrir essentiellement avec du sang des oiseaux et très accessoirement des êtres humains, soumis aux mêmes conditions de survie que leurs proies, apprirent à se nourrir du sang des souris, des rats et éventuellement du sang des animaux de compagnie des humains. Il y a aujourd’hui toujours dans le métro de Londres des descendants de ces moustiques qui ont évolué le temps du Blitz de 1940-41 !

Le Plasmodium vivax ainsi que les autres Plasmodium est un parasite réellement diabolique car au cours de son cycle de vie il change en permanence de forme ainsi que de couverture protéique. C’est la raison pour laquelle il est si difficile à attaquer avec des produits chimiques ou des vaccins car il a trouvé une parade inattaquable : rester dormant dans le foie puis attaquer périodiquement les globules rouges du sang dans lesquels il pénètre pour se protéger et s’y multiplier de manière asexuée. Ce processus dure environ 48 heures et se reproduit plusieurs fois de suite, en général trois fois. Chaque cycle est signalé à l’hôte par une violente crise de fièvre passagère qui disparaît en quelques heures pour réapparaître quelques 48 heures plus tard. Lors de la littérale explosion des hématies un signal chimique synthétisé par cette forme asexuée du parasite et encore mal identifié se retrouve dans la sueur. Ce signal indique au moustique qu’il faut s’abreuver de ce sang chargé en parasites qui vont ainsi compléter leur cycle de reproduction dans les glandes salivaires du moustique. Plus sophistiqué encore, lorsque les glandes salivaires sont progressivement envahies par les formes sexuées du parasite qui sont confinées dans des sacs appelés oocystes (stade 11 dans l’illustration). Cette accumulation inhibe en partie la sécrétion de salive et la femelle du moustique n’a pas le temps de récupérer la totalité du sang dont elle a besoin en une seule piqûre. Elle est alors obligée de trouver d’autres victimes accélérant ainsi le processus de contamination par le parasite à d’autres personnes. Stratégie tout simplement admirable !

Source : partiellement inspiré d’un article paru sur The Guardian, illustration CDC.

Notes. La mouche des sables est le vecteur du redoutable virus de Chandipura provoquant une maladie proche de la rage et à de rares exceptions mortelle. Cette mouche est aussi un agent transmetteur de la leishmaniose. Certaines mouches des sables se contentent d’arracher littéralement un morceau de chair qui s’infecte très rapidement dans certaines contrées comme par exemple les îles Marquises.

La controverse soulevée par les protecteurs de l’environnement à propos d’un lâcher de moustiques anophèles génétiquement modifiés pour ne produire que des mâles est infondée sous le fallacieux prétexte que l’écosystème serait gravement modifié car le moustique n’est que rarement consommé par les créatures mangeuses d’insectes. Lors de l’éradication systématique des moustiques de la côte sud-ouest de la France, de la Camargue à la frontière espagnole il y eut de timides mouvements de protection de la nature. Depuis cette date, aux alentours des années 1970, alors que la côte méditerranéenne était infestée de moustiques et hostile à tout développement touristique un nouvel équilibre du biotope s’est établi et cette partie de la France du sud n’a jamais connu de « printemps silencieux » comme le prétendit Rachel Carson dont le livre conduisit à l’interdiction en 1972 du DDT, le plus grand crime contre l’humanité jamais perpétré par l’homme. Depuis cette date, en effet, le nombre de morts attribués à la malaria et autres maladies transmises par les moustiques a dépassé celui de toutes les guerres depuis le début du XXe siècle y compris au moins 20 millions d’enfants. Il n’existe malheureusement pas d’insecticides spécifiques du moustique et le DDT, classé comme cancérigène probable au même titre que le glyphosate, serait aujourd’hui rapidement interdit sous la pression des ONGs …

Le microbiome buccal se constitue dès la naissance.

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Avant la naissance la bouche est stérile comme l’est le liquide amniotique mais cette stérilité disparait instantanément après la naissance. En quelques minutes toutes sortes de micro-organismes envahissent la cavité buccale du nouveau-né, d’une part parce qu’elle se trouve en contact avec l’air, ce qui n’était pas le cas durant la vie in utero, et d’autre part en raison de la proximité de la mère, de sa peau, de ses seins. Il faudra moins d’une année à un enfant pour constituer ce que les biologistes appellent le « microbiome » oral. Toutefois quelques espèces de micro-organismes resteront absentes de la bouche de l’enfant comme certaines bactéries anaérobies qui ne se retrouvent que dans la bouche des adultes. Une équipe de biologistes de l’école dentaire de l’Université d’Harvard a étudié la constitution du microbiome buccal de l’enfant âgé de moins d’une année en réalisant une étude des séquences des ARN-16S ribosomaux qui sont une sorte de carte d’identité des micro-organismes. Parmi les 9 couples mère-enfant étudiés, 4 enfants étaient nés par césarienne et 3 ont été nourris exclusivement au sein durant les trois premiers mois. Il est apparu que la bouche de l’enfant nouveau-né puis durant les trois premiers mois n’est pas colonisée dans d’identiques proportions par les mêmes bactéries que celles se trouvant dans la bouche de la mère. En effet, certaines bactéries présentes sur la peau se retrouvent dans la bouche infantile alors qu’elles ne sont pas présentes dans un bouche d’adulte.

Les enfant nés par voie vaginale présentent une petite différence avec ceux nés par césarienne au niveau de leur microbiome buccal. Celui-ci comporte quelques bactéries d’origine vaginale qui disparaitront ensuite au cours de la diversification de ce microbiome. L’explication réside dans le fait que comme pour tout microcosme un équilibre entre les espèces s’établit progressivement à partir de l’état stérile initial. Ces bactéries provenant de la peau ou de l’environnement disparaissent très vite pour que le microbiome de l’enfant atteigne une relative uniformité avec celui de la mère. L’apparition des premières dents ne semble pas affecter le profil d’identité des bactéries, par contre les premiers aliments solides provoquent une profonde modification de ce profil. Ce profil est globalement plus simple que celui de la mère car il ne comporte pas encore de bactéries anaérobies associées aux pathologies dentaires associées aux infections gingivales. En bref, dès l’age d’un an l’enfant dispose d’un microbiome buccal caractéristique qu’il gardera globalement toute sa vie. Dans la bouche d’un être humain coexistent environ 300 espèces de bactéries différentes qui tolèrent aussi quelques levures en harmonie. Dès les premières semaines de la vie une séquence de colonisation s’établit pour atteindre cette harmonie comme l’illustre la figure ci-dessus.

Source et illustration. Doi : 10.1038/s41598-019-46923-0

L’incroyable univers des bactéries intestinales

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Un récente étude parue dans le périodique scientifique Nature révèle l’extrême complexité du microcosme présent dans l’intestin humain. Cette étude a d’abord rassemblé les séquences d’ADNs génomiques et d’ARNs ribosomiques 16S disponibles dans les banques de données. Puis à l’aide de 20 échantillons de prélèvements de volontaires répartis entre l’Amérique du Nord et la Grande-Bretagne environ 10000 isolats de bactéries ont été identifiés et classés à l’aide de leur ARN 16S à l’aide de milieux de cultures spéciaux adaptés à ces bactéries. Sept-cent-trente-sept isolats ont été ajoutés à la collection avec parmi eux 107 nouvelles espèces se répartissant entre les actinobactéries, les bactéroïdes, les firmicutes et les protéobactéries. Cette collection additionnelle a été rapprochées des 617 séquences d’ADN déjà répertoriées.

Au total 1354 génomes différents de bactéries intestinales sont maintenant connus représentant 530 espèces réparties dans 6 phyla, le phylum des firmicutes étant le plus diversifié. Parallèlement 2803 plasmides ont été identifiés et séquencés. Toutes ces données chiffrées montrent à quel point le population bactérienne intestinale est complexe et diverse. Les bactéroïdes avec 41 espèces indentifiées restent la famille prépondérante en nombre suivie par les firmicutes, les protéobactéries et les actinobactéries.

La deuxième étape, la plus intéressante, a été consacrée aux propriétés métaboliques individuelles de chaque espèce. Un grand éventail de fonctions métaboliques a pu être démontré comme la production de vitamines et de cofacteurs mais aussi la présence d’activités enzymatiques particulières comme l’enzyme d’activation du formaldéhyde, première étape de la production de méthane présent chez certains firmicutes, ou encore les mécanismes de sécrétion de divers métabolites, depuis les acides aminés jusqu’aux cofacteurs complexes essentiels pour la « bonne santé » de l’organisme humain.

Source : doi 10.1038/s41587-018-0009-7

Le CO2 et les moustiques : une fantastique coopération !

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Il y a maintenant 20 ans que Dame nature, que d’aucuns voudraient protéger quoiqu’il en coûte, m’a gratifié de la malaria, une saloperie d’un Plasmodium vivax qui a élu domicile dans mon foie et me détruit la santé périodiquement. Et chaque fois qu’une publication scientifique paraît au sujet de la malaria je me précipite pour la lire en détail.

L’article paru dans le dernier numéro du périodique Current Biology détaille comment les moustiques femelles qui ont besoin de sang pour la maturation de leurs oeufs détectent leur proie. C’est tout simplement machiavélique ! Ces sales bêtes, femelles qui plus est (je ne suis pas sexiste mais tout de même), qualifiées d’anthropophiles possèdent toute une série de récepteurs pour géolocaliser leur proie à coup sûr.

Contrairement à ce que pensent les béotiens qui n’ont jamais vécu dans les pays tropicaux, je ne leur en veux pas, ce n’est pas la lumière qui attire les moustiques, c’est plutôt le contraire car la lumière a tendance à « éblouir » les moustiques qui deviennent incapables de localiser leur proie à l’aide de leurs détecteurs infra-rouge. Ici, je ne parle pas des moustiques du genre tigre qui transmettent la dengue qui piquent à n’importe quelle heure du jour ou de la nuit, une autre saloperie que j’ai attrapé aux îles Marquises, mais des Anophèles qui transmettent spécifiquement la malaria.

 

Les Anophèles comme les Aedes sont attirés, outre par les infra-rouges, par le CO2 (encore lui !), l’odeur corporelle, la vapeur d’eau que l’on exhale comme le CO2 en respirant et la détection visuelle directe comme par exemple au crépuscule. L’article cité en référence fait état de l’identification détaillée des divers récepteurs du CO2 et des odeurs corporelles permettant aux moustiques de se diriger vers leur proie. Ces récepteurs se trouvent localisés presque exclusivement dans les antennes de ces sales bêtes. À l’aide de l’outil de biologie moléculaire CRISPR-case9 les biologistes de l’Université Internationale de Floride à Miami ont pu identifié le mécanisme extraordinairement sophistiqué dont disposent ces immondes insectes que les écologistes, qui n’ont jamais été vaincus par des crises de malaria, refusent qu’un quelconque insecticide ne menace leur vie paisible.

Notre odeur corporelle est le résultat de la présence d’une série de substances volatiles excrétées par les glandes sudoripares et nous pourrons nous tartiner de déodorants et d’huiles essentielles, ce sera totalement inefficaces pour repousser les moustiques parce que ces derniers possèdent des récepteurs que n’importe lequel des parfums ne pourra pas leurrer, à l’exception notoire du diéthyl-toluamide (DEET), le seul produit efficace qui repousse les moustiques à condition qu’il soit utilisé dans une formulation concentrée. Il semblerait que les moustiques « n’aiment pas » cette odeur.

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Dans la sueur, source de notre odeur, il y a au moins 12 composés volatiles, du moins les plus abondants et qui ont été testés en laboratoire. Il s’agit du 1-octènol, de la géranylacétone, de la sulcatone, de l’octanal, du nonalal et du dodécanal, des cétones très volatiles aux odeurs caractéristiques et bien connues des chimistes. Il y a aussi le linaool, le limonène et le 2-éthylhexanol et pour compléter cette liste à la Prévert une série d’acides que l’on trouve notamment dans les fromages comme l’acide lactique et les acides butyrique, heptanoïque, octanoïque et nonanoïque qui participent avantageusement aux fumets inoubliables d’un Epoisses, d’un Comté de deux ans d’âge ou d’un Rocamadour bien coulant.

Toutes ce molécules volatiles sont détectées par le moustique à l’aide de récepteurs très spécialisés. Ce qui est incroyable dans ce mécanisme est que cette détection est amplifiée par la présence de gaz carbonique que nous exhalons en respirant à une concentration de l’ordre de 2000 ppm à la sortie de nos poumons. Entre parenthèses et cela n’a rien à voir avec les moustiques, quand certains climato-réchauffistes prétendent que le CO2 est toxique, ce même CO2 sert de signal pour les moustiques et pour leur survie ! La sophistication des détecteurs du moustique ne s’arrête pas là. La détection infra-rouge indique au moustique qu’il s’agit bien d’un animal – nous, humains – à sang chaud et qu’il est approprié de lui pomper son sang.

Le moustique est donc équipé d’un système extraordinairement sophistiqué pour choisir sa proie : il faut que la température du corps de cette proie avoisine les 37 degrés, qu’il répande du CO2 en respirant, et qu’il dégage les composés chimiques mentionnés ci-dessus. Imparable !

Source et illustrations : Current Biology, doi : 10.1016/j.cub.2019.02.045

Nouvelles indirectes du Japon : l’ashibata (明日葉 ) plante magique.

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La plante vivace Angelica keiskei koidzumi pousse à l’état sauvage dans les deux péninsules constituant l’ouverture vers le large de l’immense baie de Tokyo. J’ai dit un mot de celle située au sud de Yokohama dans un billet qui traitait de la vague scélérate peinte par Hokuzai.

L’ashibata fait partie de la famille des Apiacées comme la carotte et ses feuilles sont riches en une flavone, la 4,4′-diméthoxychalcone (DMC) qui a été identifiée lors d’un screening haute fréquence concernant plus de 150 flavonoïdes comme promouvant la survie du nématode Caenorhabditis elegans et de la mouche du vinaigre Drosophila melanogaster et la croissance des cellules humaines (trois souches utilisées) en culture, trois tests pouvant être inclus dans un screening haute fréquence. La molécule a été identifiée comme répondant aux deux critères inclus dans le test – croissance et survie – comme le montre la figure ci-dessous :

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Je rappelle que le Z-score correspond au nombre d’écart types d’un échantillon le séparant de la moyenne utilisée comme point de référence. Dans une représentation bi-dimensionnelle tout échantillon s’éloignant du centre dans le quadrant positif-positif est considéré comme répondant aux deux critères de screening choisis.

La croissance et la survie au niveau cellulaire implique que la cellule se débarrasse durant son cycle de vie de tous les déchets qui peuvent s’accumuler. Cette activité dont dépend la bonne santé d’une cellule est appelée autophagie, c’est-à-dire le processus intra-cellulaire qui va en quelque sorte encapsuler les déchets dans des vésicules appelées autophagosomes et les convoyer vers l’usine de traitement des déchets, le lysosome, un autre organite sub-cellulaire qui dispose d’une puissante machinerie enzymatique pour recycler les composants de ces déchets. Ce processus contribue au maintien d’une biosynthèse intra-cellulaire satisfaisante et par conséquent à la santé de n’importe quel organe et au final à la survie de l’organisme tout entier.

La DMC identifiée au cours du screening est un activateur de cette phagocytose beaucoup plus puissant que par exemple le resvératrol présent dans le vin rouge. Le resvératrol est un stilbène et non pas un flavonoïde et il présente surtout des propriétés anti-oxydantes. Son mode d’action est donc différent de la DMC. L’un des effets les plus spectaculaires de la DMC est son effet bénéfique sur la survie de cellules humaines, ici une lignée établie d’origine tumorale, un ostéosarcome :

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Le fait que l’ashibata est la seule plante où la DMC soit présente corrobore le fait que la pharmacopée japonaise traditionnelle considère celle-ci comme promouvant la longévité et la santé en général. la DMC n’est pas toxique, du moins chez les souris nourries avec une préparation alimentaire contenant 0,25 % de DMC. Au cours de cette dernière étude une activité bénéfique de la DMC sur les effets de l’alcool au niveau du foie a pu être constatée. Au Japon c’est la plante de la longévité …

Cette étude a été réalisée dans le cadre d’une collaboration entre l’Université de Graz (Autriche) et plusieurs laboratoires hospitaliers parisiens. Source et illustrations, doi : 10.1038/s41467-019-08555-w

La toxicité inattendue du criquet pèlerin

Durant ma carrière de chimiste des protéines il m’est souvent arrivé de manipuler du bromure de cyanogène pour « activer » de l’agarose afin de préparer ensuite un support pour réaliser ce que l’on appelle une chromatographie d’affinité. Toute erreur de manipulation risquait d’aboutir au dégagement de brome et surtout d’acide cyanhydrique. L’opération plutôt simple en réalité devait donc être impérativement conduite sous une hotte fortement ventilée. L’odeur particulière de l’acide cyanhydrique mélangée à celle du brome est inoubliable car elle signifie qu’il existe un réel danger de mort. Si un chimiste connaît le danger – il y a d’ailleurs une tête de mort sur le flacon – et si il s’entoure de toutes les précautions d’usage, il ne risque rien mais ce n’est pas le cas des oiseaux, encore qu’il faille ajouter quelques nuances.

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Si mes lecteurs pensent que je suis passé du coq à l’âne ce n’est pas du tout le cas. En effet, les oiseaux sont friands de sauterelles et de criquets mais pas de n’importe quels criquets. Il y a les criquets solitaires le plus souvent de couleur verte et les criquets grégaires qui se déplacent en nuages parfois de plusieurs millions d’individus et ils sont de couleur brune. Pour un oiseau rencontrant un nuage de ces criquets pèlerins il ne devrait pas pouvoir résister à la tentation et pourtant il évite d’attraper et de manger le moindre criquet brun. L’explication à cet étrange comportement a été trouvée en analysant l’odeur dégagée par le criquet pèlerin. Il s’agit de phénylacétonitrile que le criquet pèlerin synthétise à partir de phénylalanine, un acide aminé commun présent dans le métabolisme général et aussi un constituant des protéines. Le phénylacétonitrile qu’on peut aussi appeler du cyanure de benzyle se décompose, s’il est ingéré, en alcool benzylique et en acide cyanhydrique, un gaz volatile qui est un poison mortel aussi connu de terrifiante mémoire sous le nom de Zyklon B.

Quand un oiseau s’approche d’un criquet pèlerin il détecte l’odeur écoeurante du phénylacétonitrile et il comprend tout de suite qu’il y a un danger. La différence entre le criquet grégaire et le criquet solitaire de couleur verte réside dans le fait que l’un possède un enzyme nécessaire à la conversion de la phénylalanine en cyanure de benzyle et l’autre n’exprime pas cet enzyme appelé CYP305M2 qui catalyse la première étape de cette synthèse. Pour la petite histoire certains oiseaux marins comme les mouettes et les goélands ne semblent pas trop incommodés par cette toxine du criquet pèlerin si par hasard ils ingurgitent quelques-uns de ces insectes dévastateurs capables d’anéantir en quelques minutes une récolte de céréales en devenir. Et dans l’archipel des Canaries il arrive parfois que des criquets pèlerins arrivent depuis les côtes africaines et occasionnent des dégâts considérables dans la fragile végétation locale des îles de Lanzarote et Fuerteventura.

Source et illustration Science Advances, doi : 11.1126/sciadv.aav5495

Quelques mémoires de ma carrière de chercheur en biologie (2) : les épinards.

Lorsque le CNRS me pria poliment de me reconvertir à la biologie végétale (relire le précédent épisode) je n’y trouvais aucun inconvénient, quoi de plus normal que d’aller du coeur de porc qui fut le matériel de mes études de thèse aux épinards car il n’y a pas de grandes différences entre les êtres vivants. Nous sommes tous issus de bactéries primordiales qui ont colonisé la planète avec un fait remarquable, l’apparition des bactéries utilisant l’énergie solaire pour vivre à une époque reculée, très reculée, où il régnait un atmosphère très riche en gaz carbonique entourant la planète Terre. L’évolution que Jacques Monod appella à juste titre le hasard fit que de ces structures primitives, par nécessité (toujours pour paraphraser Monod), évoluèrent vers des organisations multicellulaires complexes qui ont finalement abouti, un milliard d’années plus tard vers l’être humain. Cet être humain se croit – quel orgueil ! – au centre du monde, une vieille réminiscence des principes fondateurs de la papauté, alors que les épinards sont des êtres vivants beaucoup plus complexe que l’homme, tant sur les plans génétique que métabolique.

L’épinard est un animal de laboratoire au même titre que la souris ou le ver nématode Caenorhabditis elegans et quand je me retrouvais dans un environnement de recherche industrielle privé, le centre de recherches de Rhône-Poulenc-Agrochimie, il me fut signifié de rechercher de nouvelles cibles herbicides. Il faut que je m’arrête un instant sur ce changement d’affectation sous la houlette du CNRS. Lorsque je pris mes nouvelles fonctions dans ce prestigieux laboratoire de recherches en agronomie mes collègues de l’Université – tous des gauchistes post-soixante-huitards attardés (et c’est toujours le cas aujourd’hui) – me traitèrent de rénégat, de vendu aux intérêts industriels privés, de vendu puisque j’allais mettre mes connaissances acquises aux frais de l’Etat au service des intérêts financiers et industriels d’une société qui bafouait les règles de bonne conduite de l’Université. Ah bon ? Je n’ai au contraire jamais travaillé dans un laboratoire aussi soucieux des normes de protections environnementales, nous étions au milieu des années 1980, et du respect de l’éthique fondamentale de toute recherche scientifique. Travailler sur des épinards était tout aussi captivant que de travailler sur le placenta humain, ce que je fis quelques années auparavant, ou plus prosaïquement sur les coeurs de porc.

Après une brève réunion entre mon nouveau patron oeuvrant au sein du CEA (Commissariat à l’énergie atomique) et le Directeur des recherches du centre, il me fut confié le défi d’élucider la biosynthèse des vitamines B1 et B6 chez la plante afin de localiser, donc, une nouvelle cible herbicide potentielle.

J’ajouterai ici une petite anecdote au sujet du glyphosate qui venait d’être découvert par Monsanto. Il se trouve que cette découverte fut le résultat d’une erreur de manipulation du technicien de la serre dans laquelle était testée cette molécule nouvelle et incroyablement simple sur le plan strictement chimique. Ce technicien avait oublié de nettoyer le carré de terre dans lequel les essais avaient été réalisés avant de partir en vacances. À son retour il constata que toutes les plantes étaient mortes et il appella le responsable des essais. Or il se trouve que cette molécule avait été également testée une année auparavant par la société dans laquelle je venais d’arriver pour sévir dans mes recherches. Le technicien de la serre avait été tout simplement plus discipliné que son homologue américain et l’effet du glyphosate fut ignoré car cet herbicide n’agit pas instantanément. J’ajouterai après avoir relaté cette anecdote qu’à cette époque il était donc vital pour la société d’identifier une nouvelle cible herbicide pour se laver de ce genre d’affront.

À force d’acharnement et de créativité dans le domaine analytique j’eus au moins la satisfaction de pouvoir publier quelques articles relatifs à cette biosynthèse des vitamines du groupe B qui était alors inconnue mais qui ne firent pas un grand bruit car il était acquis que les plantes descendaient des bactéries photosynthétiques et que cette biosynthèse ne pouvait pas être différente de celle des bactéries ce que mes travaux vérifièrent largement. Un chercheur rémunéré par l’Etat doit prouver qu’il travaille, ce que je fis donc. En fait pour trouver une cible pour un nouvel herbicide il aurait suffi de travailler sur des bactéries photosynthétiques. Et si une molécule parmi la collection de plusieurs centaines de milliers dont disposait alors ce centre de recherche montrait un effet alors il serait plus approprié de s’affranchir de travaux de recherche complexes. C’était l’époque où ce que l’on appelle le screening haute fréquence était mis en place par les grands laboratoires pharmaceutiques ou impliqués dans la recherche phytosanitaire.

Cette approche consiste à cultiver des bactéries, des levures ou des cellules végétales dans des boites comportant 96 petites alvéoles et d’y ajouter des milliers de produits différents à l’aide de robots, des produits qui sur le plan chimique diffèrent le plus souvent d’un iota puis d’examiner les résultats eux-mêmes analysés automatiquement. Lorsque ce type d’approche totalement déshumanisé et livré au hasard pur signale un « hit » – un résultat pour parler français – la molécule repérée par un code-barre est confiée à une technicienne qui suivra un protocole rigide d’identification du mécanisme d’action du produit en question.

Autant dire que pour moi il ne s’agissait plus de science mais de loterie, en quelque sorte. C’est toujours ainsi que les grands groupes, et plus que jamais car tout est robotisé, pharmaceutiques et agrochimiques travaillent aujourd’hui avec quelques améliorations tout de même. En un peu plus de 30 ans les choses ont bien changé. Par exemple la puissance de modélisation des ordinateurs fait qu’à partir d’une séquence de l’ADN du gène codant pour un enzyme on peut prédire sa structure spatiale. Il suffit alors de manipuler une levure ou une bactérie pour produire la protéine d’intérêt puis de trouver les conditions pour arriver à la cristalliser, une opération effectuée à l’aide de robots dès l’instant où il a été possible d’obtenir des quantités suffisantes de cette protéine à l’aide de microorganismes génétiquement modifiés à cet effet mais néanmoins purifiées par des « petites mains » car il faut tout de même un minimum d’intervention humaine, pour réaliser une étude cristallographique dans un centre disposant d’une synchrotron qui permet d’émettre des rayons X de grande qualité.

Les résultats sont ensuite traités à l’aide de puissants ordinateurs et alors le chimiste pourra, toujours à l’aide d’ordinateurs de modélisation, concevoir une molécule chimique susceptible d’inhiber l’activité de l’enzyme en question, et le tour est joué.

La créativité telle que je la concevais car je faisais partie de ces chimistes des protéines de la vieille école a perdu tout son sens et c’était là le point auquel je fus confronté car j’étais et je voulais rester un chercheur de « paillasse », cette table carrelée sur laquelle on travaille avec des tubes à essai et il me fallut peu de temps après ces quelques années passées de recherche sur la biosynthèse des vitamines du groupe B chez les plantes pour aller frapper à la porte du Directeur des recherches du centre et le prier de me confier un autre sujet de travail correspondant mieux à mon savoir-faire de vieux crabe des protéines. Ce sera l’objet d’un prochain épisode de ces mémoires.