Retraitement « bio » des déchets de matières plastiques (1)

Ce n’est pas mon but d’abonder dans le sens Gunter Pauli (lien en fin de billet) quand il affirme qu’un jour ou l’autre on arrivera à recycler tous les déchets que l’économie moderne génère ni approuver le fait que la société Apple s’est lancée pour la bonne cause, surtout la sienne, en rachetant toutes les décharges de par le monde où sont entreposés des déchets électroniques pour éventuellement les recycler un jour, non, ce n’est pas l’objet des deux prochains billets dont voici la première partie.

Il s’agit pour l’instant de science, de biologie très sophistiquée à l’état brut, en attendant des applications industrielles à grande échelle du recyclage « biologique » des matières plastiques dont la production annuelle atteint des centaines de millions de tonnes sans aucune alternative valorisante autre que l’incinération pour produire de l’électricité. Le petit Nicolas, fameux laryngophoniste, imposteur adulé par tous les Français, ne peut pas comprendre le moindre mot de l’un ou l’autre des articles parus dans la revue « Frontiers in Microbiology » du 13 février 2020 faisant état de l’avancement du traitement enzymatique et/ou microbiologique des divers déchets « plastiques » produit de par le monde. Cet illustre hélicoptériste s’est contenté d’émettre le concept fumeux d’économie circulaire, une vue de l’esprit totalement inapplicable à l’échelle de centaines de millions de tonnes de déchets. Tiens, il est sorti de sa grotte infestée de milliers de chauve-souris celui-là … Il doit y avoir une opportunité vert-rouge à saisir !

Des biologistes de l’Université de Düsseldorf en Allemagne se sont attaqué de manière raisonnée et pragmatique la dégradation du polyéthylène-téréphtalate (PET), le polyester constituant des bouteilles à usage unique et des films alimentaires. Ils ont identifié la présence d’une activité dite cutinase ou polyestérase qui hydrolyse les polymères comportant des liaisons ester dans une bactérie marine appelée Pseudomonas aestusnigri. Faisant une recherche dans les banques de données génomiques le gène de l’enzyme en question a été identifié par analogie de séquences. Il a été isolé et inséré dans l’ADN de la bactérie E. coli puis produit en grandes quantités afin d’être cristallisé pour pouvoir procéder à une étude fine de sa structure.

Ce travail fastidieux et complexe n’a pas été entrepris par curiosité scientifique mais dans le but de procéder à une amélioration de l’activité d’hydrolyse. Connaissant très précisément la structure du site actif de cet enzyme l’équipe de Düsseldorf a alors procédé à une mutagenèse dirigée vers quelques bases de l’ADN du gène pour modifier ce site actif au niveau de quelques amino-acides seulement afin d’obtenir un enzyme montrant une activité satisfaisante pour envisager dans un futur encore indéterminé le traitement du PET par voie strictement enzymatique. Le problème à résoudre avec ce type d’activité enzymatique réside dans le fait que la molécule qui doit être attaquée est un polymère. Il faut donc que le site actif de l’enzyme dans lequel est introduite une molécule d’eau pour casser la liaison ester soit suffisamment ouvert sinon l’hydrolyse de cette liaison ne pourra pas être efficace.

Connaissant la structure tridimensionnelle de la protéine enzymatique diverses mutations ont permis cette amélioration de l’activité, des mutations pas nécessairement au niveau du site actif rendant en quelque sorte la protéine « plus souple ».

fmicb-11-00114-g007.jpg

Ces remarques sont illustrées par la figure ci-dessus qui est une modélisation du site actif de l’enzyme tel que déduit de la structure obtenue par diffraction de rayons X. En bleu (A) figure l’enzyme natif et la flèche indique la position de la sérine-171 (cent-soixante-et-onzième aminoacide de la séquence de la protéine). La figure C montre la même sérine active dans le site de l’enzyme modifié. Le site actif comprend trois aminoacides, la sérine-171, l’acide aspartique-106 et l’histidine-249. Ont été superposés les oligomères d’éthylène téréphtalate utilisé comme substrat lors de cette étude. La figure F montre l’agencement probable de trois unités de cet oligomère. On remarque que le site actif est bien plus béant (Figure C) avec l’enzyme modifié que celui de l’enzyme natif (A).

Il reste à montrer la faisabilité industrielle de la « digestion » du PET dans un fermenteur avec cet enzyme produit en quantités massives comme le sont aujourd’hui toutes sortes d’enzymes pour des applications aussi variées que les lessives, la synthèse chimique, l’industrie agro-alimentaire ou le traitement des fibres textiles.

Source : https://doi.org/10.3389/fmicb.2020.00114

Et pour les amateurs de Gunter Pauli :

https://www.youtube.com/watch?v=OVd8YOFvVtc

et de Hulot : https://www.youtube.com/watch?v=J0-U1Z8SssM

Le biotope bactérien de la langue : un monde très organisé

Dans ce qu’il est courant d’appeler l’écologie microbienne la question fondamentale est de savoir comment les systèmes microbiens s’organisent les uns avec les autres. La cavité buccale, en particulier la langue, a été choisie pour réaliser une telle étude et les résultats obtenus sont tout à fait surprenants. Afin de comprendre comment l’équipe de biologiste de l’école dentaire de l’Université d’Harvard a procédé il est nécessaire de décrire la technique utilisée dans cette étude consistant à visualiser l’organisation spatiale des communautés de bactéries présentes sur la langue à l’échelle de la bactérie elle-même mais également à des échelles beaucoup plus grandes de centaines de microns. Vingt-quatre anticorps dirigés contre diverses bactéries présentes normalement dans la cavité buccale ont été utilisés dans cette étude. Tous ces anticorps ont été « marqués » avec des molécules fluorescentes émettant dans des longueurs d’onde variées selon l’éclairage monochromatique des préparations étudiées à l’aide de lasers émettant dans diverses longueurs d’onde. Des échantillons ont été prélevés sur la langue de volontaires à l’aide de grattoirs. Ces échantillons ont été éventuellement transférés sur des lames de microscope et fixés avec du formaldéhyde pour ensuite être examinés par visualisation à l’aide de la collection d’anticorps couplés à des molécules fluorescentes. L’acquisition des images correspondaient pour chaque pixel à une surface de 0,11×0,11 micron.

Capture d’écran 2020-03-31 à 18.53.04.png

Les grattoirs prélevaient également des cellules épithéliales de la langue et l’étude a consisté à étudier l’organisation des diverses bactéries autour de ces cellules épithéliales. Il apparaît que les bactéries s’organisent en clones issus d’une seule bactérie parente et forment un territoire pour chacune des espèces. Ces territoires semblent peu, ou ne pas, s’interpénétrer et forment des biofilms hétérogènes autour de chaque cellule épithéliale de la langue. Dans le cliché ci-dessus la fluorescence en grisé provient de la cellule épithéliale et l’organisation, ici dans un plan, montre très clairement l’hétérogénéité du biofilm bactérien dont l’épaisseur comporte plusieurs dizaines de bactéries individuelles. Il faut garder présent à l’esprit le fait que les cellules épithéliales de la langue ont une durée de vie limitée et que l’épithélium est en constante régénération. Comme l’illustre le schéma ci-dessous la première colonisation de la surface des cellules épithéliales « neuves » est suivie d’une séquence de consolidation des clones provenant de bactéries individuelles et le biofilm, selon l’apport de nutriments, se structure progressivement pour former une frontière avec le milieu liquide de la salive :

Capture d’écran 2020-03-31 à 19.21.50.png

Naturellement si on regarde notre langue dans un miroir elle apparaît homogène …

Source : https://doi.org/10.1016/j.celrep.2020.02.097

Chromosomes sexuels et longévité : tout un programme

Il faut se rendre à l’évidence l’égalité des sexes (des genres) est un leurre. La femme et l’homme sont différents et d’une manière générale les femelles et les mâles dans le règne animal sont différents, qu’il s’agisse d’araignées, de poissons, d’oiseaux ou de primates, pour faire court. Chez les primates, dont l’espèce humaine fait partie, la femme est dite « homogamétique » puisqu’elle possède deux chromosomes sexuels X alors que l’homme est hétérogamétique car il possède dans son patrimoine génétique un chromosome X et un chromosome Y. Il en va autrement chez les reptiles et les oiseaux qui descendent des dinosaures. Les mâles sont homogamétiques puisque leur sexe est déterminé par deux chromosomes Z alors que les femelles sont hétérogamétiques car elles possèdent un chromosome sexuel Z  et un chromosome W. Des biologistes de l’Université des Nouvelles Galles du Sud à Sydney ont rassemblé toutes les données relatives à la longévité différentielle dans le règne animal selon le sexe en établissant pour chaque espèce le rapport entre la longévité des individus sexuellement homogamétiques et cette longévité pour les individus sexuellement hétérogamétiques selon la formule mathématique simple :

Capture d’écran 2020-03-04 à 18.14.31.png

Ils ont exclu dans leur étude les espèces dont le sexe est déterminé par la température d’incubation des œufs comme chez les tortues ou les crocodiles pour ne citer que ces deux exemples. Ils ont enfin exclu les nombreuses espèces hermaphrodites allant des cnidères jusqu’aux gastéropodes. L’expression logarithmique de ce rapport indique clairement que la longévité ou espérance de vie est favorisée par la présence de deux chromosomes sexuels identiques que ce soit pour les mâles chez les oiseaux ou pour les femelles chez la majorité des autres espèces animales.

 

Capture d’écran 2020-03-04 à 18.31.12.pngPar exemple chez les femelles homogamétiques l’espérance de vie est en moyenne de 17,6 % supérieure à celle des mâles correspondants hétérogamétiques – c’est le cas de l’espèce humaine. Cette étude a confirmé le fait que chez les oiseaux où le mâle est sexuellement homogamétique son espérance de vie est de 20,9 % supérieure à celle de la femelle dont les gènes sexuels sont WZ donc hétérogamétiques.

Le jour où on pourra expliquer pourquoi il en est ainsi les biologistes auront franchi un grand pas dans la compréhension des raisons sous-jacentes de la longévité. Il sera peut-être alors possible d’imaginer des stratagèmes pour allonger l’espérance de vie, mais le chemin sera long et tortueux. Il faut donc reconnaître que pour l’espèce humaine la femme dispose d’un avantage indéniable en terme de longévité et vouloir à tout prix être l’égale de l’homme la femme ira-t-elle jusqu’à abréger sa vie pour être en tous points égale à l’homme ?

Source et illustrations : http://dx.doi.org/10.1098/rsbl.2019.0867

Les moustiques fuient le froid pour être attirés par le chaleur corporelle

Capture d’écran 2020-02-12 à 17.43.38.png

Les moustiques sont les animaux les plus meurtriers de la planète. Plus de sept cent mille de personnes meurent chaque année de maladies transmises par les moustiques telles que le paludisme, la dengue, le virus du Nil occidental et la fièvre jaune, pour la plupart des enfants. 200 autres millions sont infectés et souffrent souvent de symptômes rémanents (comme votre serviteur depuis 22 ans).

La découverte décrite ci-après pourrait offrir la possibilité de tromper ou d’annihiler les capteurs de température de ces insectes afin qu’ils ne propagent pas la maladie.

« Des systèmes sensoriels comme ceux des moustiques sont d’excellentes cibles pour développer de nouvelles façons de repousser ou de leurrer les moustiques pour les empêcher de nous piquer ou pour créer de nouvelles façons d’aider à piéger et à tuer ces créatures qui propagent tant de maladies« , a déclaré Garrity (lien en fin de billet).

Un rapide rappel historique

Au début du 20e siècle, Frank Milburn Howlett, un scientifique britannique en service en Inde, remarqua que les moustiques planaient toujours autour de sa théière à l’heure du thé. À titre d’expérience, il piégea dans un sac de gaze quelques-uns de ces insectes et mit ce sac près d’un récipient rempli d’eau chaude. Lorsque la chaleur fut détectée par les volatiles, « l’effet était le plus intéressant », écrit-il dans un document de recherche en 1910. Les moustiques étaient attirés sur le côté du sac le plus proche de l’air chaud qui montait. Howlett observa également que les moustiques ne semblaient pas attaquer les animaux à sang froid, suggérant que c’était la chaleur corporelle qui les attirait vers les humains.

D’autres recherches ont depuis montré que sur des distances de plusieurs pieds (quelques mètres), les moustiques sont attirés par le dioxyde de carbone que nous expirons, les odeurs que nous dégageons et des indices visuels pour nous trouver. Mais lorsqu’ils atteignent quelques centimètres, c’est la température de notre corps qui joue un rôle majeur dans leur guidage.

Seules les femelles de l’espèce se comportent de cette façon. Comme on l’a appris plus tard, elles utilisent les protéines de notre sang pour nourrir leurs œufs. Les mâles ne se nourrissent que du nectar des fleurs.

Cherchent-ils la chaleur ou évitent-ils la fraîcheur ?

L’année dernière, Garrity et plusieurs collègues ont publié un article dans la revue Neuron qui a bouleversé la pensée conventionnelle sur les récepteurs de détection de température à l’extrémité des antennes des mouches. Ces récepteurs étaient supposés agir comme des thermomètres, sondant la température de l’environnement pour faire comprendre à la mouche si l’environnement est chaud ou froid. Au lieu de cela, Garrity et ses collègues ont découvert que les récepteurs détectaient uniquement si la température changeait, permettant à la mouche de savoir si les choses les entourant devenaient plus chaudes ou plus froides.

Pour cette raison, Garrity renomma ces capteurs de température cellules de refroidissement et cellules de chauffage. Ces capteurs sont tellement sensibles qu’ils peuvent détecter quelques centièmes de degré de température par seconde. Les moustiques sont de proches parents évolutifs des mouches et ils possèdent également des cellules de refroidissement et des cellules de chauffage.

Alors qu’il aurait semblé logique d’examiner les « cellules de chauffage » des insectes pour comprendre ce qui les attire vers la chaleur humaine, le groupe de Garrity a considéré une hypothèse alternative – et contre-intuitive – peut-être que les insectes n’étaient pas attirés par la chaleur, peut-être volaient-ils pour s’éloigner du froid. Cela signifierait que les cellules de refroidissement seraient celles sur lesquelles se concentrer.

La cellule de refroidissement spécifique que Garrity et ses collègues ont étudié s’appuie sur un récepteur moléculaire appelé IR21a. IR signifie récepteur ionotrope. Il s’agit d’un groupe de protéines qui aident les neurones à transmettre des signaux. L’IR21a facilite la transmission d’un signal de baisse de température autour de l’insecte. L’équipe de Garrity a éliminé le gène du moustique responsable de la production du récepteur IR21a. Ils ont ensuite placé environ 60 insectes mutants dans un récipient de la taille d’une boîte à chaussures avec une plaque sur sa paroi arrière chauffée à une température corporelle proche de 37 degrés, et ont donné aux moustiques une bouffée de dioxyde de carbone pour imiter la respiration humaine.

Capture d’écran 2020-02-12 à 17.29.21.png

Alors que les moustiques non mutants se sont rapidement rassemblés sur la plaque portée à la température du corps pour essayer de se nourrir, les moustiques mutants ont largement ignoré la plaque. Sans le récepteur IR21a, ils ne pouvaient plus se diriger vers l’endroit le plus chaud de leur voisinage en évitant la zone froide. Dans une deuxième expérience, les moustiques ont été placés dans une petite cage en filet. Au-dessus de la cage, les chercheurs ont placé deux tampons de gaze imprégnés de sang humain, l’un à 23 degrés (température ambiante) et l’autre à 31 degrés (température à la surface d’une main humaine). Comparés aux moustiques non mutants placés dans la même configuration, les mutants ont montré une préférence réduite pour le sang à 31 degrés. Cette dernière expérience prouve également que l’odeur du sang n’attire pas le moustique.

Selon Garrity, le récepteur IR21a est activé chaque fois que les moustiques se déplacent vers une température plus froide. Étant donné que les humains sont généralement plus chauds que leur environnement, cela signifie que lorsqu’un moustique s’approche d’un humain, IR21a est silencieux. Mais si l’animal vient à s’écarter de sa trajectoire et commence à s’éloigner de sa proie à sang chaud, l’IR21a s’active, ne s’éteignant qu’une fois que l’insecte corrige cette trajectoire pour s’approcher à nouveau de sa proie.

En fin de compte, le suivi des changements de température est extrêmement utile pour aider ces animaux à déterminer précisément où nous mordre, car les vaisseaux sanguins sous-jacents sont l’endroit le plus chaud de notre peau. Garrity a déclaré que l’IR21a semble agir comme « une alarme ennuyeuse ». Elle se déclenche chaque fois que la femelle de moustique se dirige vers des objets plus frais. Lorsqu’elles cherchent des humains, elles semblent être poussées à faire tout ce qu’il faut pour « couper le son de l’alarme ».

Comment tout a commencé

Le gène de l’IR21 provient d’une créature marine qui a vécu il y a plus de 400 millions d’années et a finalement donné naissance à des crustacés modernes comme les homards et les crabes et à des insectes. Une fois que les ancêtres des insectes modernes se sont finalement aventurés sur la terre, le gène a été transmis à l’ancêtre commun des mouches et des moustiques. Lorsque les trajectoires évolutives de ces insectes ont divergé il y a environ 200 millions d’années, chaque espèce a développé des utilisations différentes pour le récepteur IR21a. Les mouches l’utilisent pour éviter la chaleur, les moustiques pour trouver, par différence, de la chaleur et se nourrir de sang humain.

Source et illustration : Science 6 février 2020 doi : 10.1126/science.aat9847 aimablement communiqué par le Docteur Paul A. Garrity, Brandeis University, qui est remercié ici.

Comment le stress provoque l’apparition des cheveux blancs

Capture d’écran 2020-02-03 à 09.50.27.png

La signalisation du système nerveux sympathique des souris lorsqu’elles sont soumises à un stress conduit à l’épuisement d’une population de cellules souches dans leurs follicules pileux. Cette découverte met en lumière pourquoi le stress rend les cheveux prématurément gris. Cette observation récente (décembre 2019) contredit les hypothèses exposées dans un billet précédent relatif à ce même fait de blanchissement des cheveux, de la barbe chez les hommes et des poils pubiens.

On a raconté que les cheveux de Marie-Antoinette étaient devenus complètement blancs la nuit précédant sa décapitation. Cette histoire pourrait être apocryphe, mais le grisonnement rapide des cheveux est maintenant largement appelé syndrome de Marie-Antoinette. On suppose souvent qu’elle est causée par le stress, un phénomène peut-être mieux illustré par des photographies de chefs d’État avant et après leur entrée en fonction. Cependant, les contributions relatives du vieillissement, des facteurs génétiques et du stress au grisonnement ne sont pas connues, en partie en raison d’un manque de compréhension mécanistique du processus. Écrivant dans Nature, Zhang et al. (lien en fin de billet) ont identifié le mécanisme régissant le vieillissement prématuré chez les souris qui ont subi un stress.

Capture d’écran 2020-02-02 à 12.35.37.png

Le cuir chevelu humain a en moyenne 100 000 follicules pileux, et une large gamme de couleurs de cheveux peut être trouvée dans la population humaine. La couleur des cheveux est déterminée par des cellules appelées mélanocytes, qui produisent différentes combinaisons de pigments de mélanine absorbant la lumière. Les mélanocytes sont dérivés de cellules souches mélanocytaires (MeSC), qui sont situées dans une partie du follicule pileux appelée renflement. Le cycle normal des cheveux est divisé en trois étapes: régénération du follicule pileux (anagène), dégénérescence (catagène) et repos (télogène). La production de mélanocytes commence tôt dans la phase anagène. À mesure que les gens vieillissent, la réserve de MeSC s’épuise progressivement et ainsi les cheveux pigmentés deviennent colorés « poivre et sel», puis deviennent gris et enfin blancs après une perte complète de pigments dans tous les follicules pileux.

Cellules souches des mélanocytes et stress. Les cellules souches des mélanocytes (MeSC) sont situées dans le renflement du follicule pileux, qui est innervé par les neurones du système nerveux sympathique qui libèrent la molécule de neurotransmetteur noradrénaline. Le follicule passe par trois phases: régénération (anagène), dégénérescence (catagène) et repos (télogène). A : Dans des conditions normales, les MeSC migrent loin du renflement (flèches rouges) et se différencient en mélanocytes pendant l’anagène. Les mélanocytes synthétisent des pigments qui ajoutent de la couleur aux cheveux en régénération. Pendant le catagène et le télogène, ils commencent à mourir et à migrer hors de la niche (non illustré). Cependant, de nombreuses MeSC restent présentes et remplaceront les mélanocytes dans la prochaine phase anagène. B : Zhang et al. ont montré que des stimuli stressants activent le système nerveux sympathique, augmentant la libération de noradrénaline dans les follicules pileux. La noradrénaline provoque une conversion complète des MeSC en mélanocytes, qui migrent hors de la niche des catagènes et des télogènes. Le follicule pileux est dépourvu de MeSC qui se seraient différenciés pour remplacer ces mélanocytes. Sans cellules pigmentaires pour colorer les cheveux lors de la prochaine phase anagène, ils commencent à paraître gris ou blancs.

Plusieurs facteurs provoquent un vieillissement prématuré, notamment des carences alimentaires, des troubles tels que l’alopécie areata ou le vitiligo et enfin le stress. Les travaux de Zhang et al. ont consisté à tester le rôle du stress dans le processus de grisonnement chez la souris. Ils ont exposé les animaux à trois facteurs de stress différents – la douleur, la contention et un modèle de stress psychologique, ceci au cours des différentes phases de la croissance des poils. Chaque facteur de stress a provoqué l’épuisement des MeSC de la région du renflement, ce qui a finalement conduit au développement de plaques de poils blancs.

Les théories dominantes postulent que le grisonnement induit par le stress implique des hormones (comme la corticostérone) ou des réactions auto-immunes. Zhang et ses collègues ont examiné ces mécanismes potentiels, d’abord en empêchant la signalisation de la corticostérone et ensuite en stressant des animaux dont le système immunitaire était compromis. Dans les deux cas, le grisonnement s’est produit après le stress, ce qui indique que ni la corticostérone ni les réactions auto-immunes ne provoquent une déplétion en MeSC. Cependant, les auteurs ont découvert que les MeSC expriment des récepteurs β2-adrénergiques, qui répondent à la noradrénaline – une molécule de neurotransmetteur impliquée dans la réponse de «lutte-ou-fuite» au stress. La neutralisation de l’expression de ce récepteur spécifiquement dans les MeSC a complètement bloqué le grisonnement induit par le stress.

Les glandes surrénales sont la principale source de noradrénaline circulante. Mais, de façon surprenante, les chercheurs ont découvert que l’élimination de ces glandes surrénales (chez la souris toujours) n’empêchait pas le grisonnement en réponse au stress chez la souris.

This_was_a_timely_capture_(3926001309).jpg

Une autre source de noradrénaline est le système nerveux sympathique (SNS), qui est très actif en réponse au stress et qui stimule la réponse de « lutte ou de fuite » (illustration ci-dessus). Zhang et ses collègues ont montré que la région du bulbe pileux est très innervée par les neurones sympathiques et que la neutralisation du SNS à l’aide d’une molécule de neurotoxine, ou le blocage de la libération de noradrénaline par les neurones sympathiques, empêchait le grisonnement induit par le stress. Ensuite, les auteurs ont généré par modification génétique des souris dans lesquelles les neurones sympathiques pouvaient être activés en mode sur-aiguë, et ont constaté que la suractivation du SNS chez ces souris provoquait un grisonnement en l’absence de stress. Considérés dans leur ensemble ces résultats indiquent que la noradrénaline libérée par les neurones sympathiques actifs déclenche la déplétion en MeSC. Fait intéressant, Zhang et al. ont constaté que la propension d’une zone à devenir grise est en corrélation avec son niveau d’innervation sympathique.

Comment précisément l’activité du système nerveux sympathique provoque-t-elle l’épuisement des MeSC des follicules pileux ? Normalement, ces cellules souches sont maintenues dans un état dormant jusqu’à ce qu’une repousse des cheveux soit nécessaire. Cependant, lorsque les chercheurs ont suivi les MeSC marqués avec une protéine fluorescente, ils ont découvert que la prolifération et la différenciation des MeSC augmentaient considérablement sous un stress extrême ou une exposition à un niveau élevé de noradrénaline. Il en résulte une migration massive des mélanocytes hors du renflement du bulbe pileux et il ne reste alors aucune cellule souche. Pour confirmer davantage ce résultat, les chercheurs ont supprimé la prolifération des MeSC pharmacologiquement et génétiquement. Lorsque la prolifération a été ralentie, les effets du stress sur la prolifération, la différenciation et la migration du MeSC ont été bloqués.

Le travail de Zhang et ses collègues soulève plusieurs questions. Par exemple, le mécanisme qui sous-tend l’épuisement de la réserve de MeSC en réponse au stress est-il le même que celui qui provoque le grisonnement pendant le vieillissement ? De futures expériences modulant l’activité du SNS sur une période plus longue pourraient déterminer si le grisonnement lié à l’âge peut être ralenti ou accéléré. Peut-être qu’en l’absence de signaux sympathiques, les MeSC ont la capacité de se réapprovisionner sans limite, indiquant un moyen de retarder le grisonnement lié à l’âge.

D’autres pools de cellules souches sont-ils également sensibles à l’épuisement des cellules souches en réponse au stress, si eux-mêmes ou les cellules qui composent leur niche expriment des récepteurs adrénergiques β2 ? À l’appui de cette idée, les cellules souches et progénitrices hématopoïétiques (HSPC), qui donnent naissance aux cellules sanguines et aux lignées immunitaires, résident dans une niche de moelle osseuse qui contient des cellules stromales, et la stimulation de ces cellules par le SNS oblige les HSPC à quitter leur niche. Peut-être, comme les MeSC, le stress épuise les HSPC – ce qui pourrait expliquer en partie pourquoi la fonction immunitaire est altérée en réponse au stress chronique. Que ce type de relation s’étende au-delà des MeSC et des HSPC est une question ouverte.

Il est fascinant de considérer quel avantage évolutif possible pourrait être conféré par le grisonnement induit par le stress. Parce que les cheveux gris sont le plus souvent liés à l’âge, ils peuvent être associés à l’expérience, au leadership et à la confiance. Par exemple, les gorilles de montagne au dos argentés mâles adultes (Gorilla beringei beringei), qui ont des poils gris sur le dos après avoir atteint leur pleine maturité, peuvent continuer à diriger une troupe de gorilles. Peut-être qu’un animal qui a subi suffisamment de stress pour «gagner» des cheveux gris a une place plus élevée dans l’ordre social que celle que lui conférerait normalement un plus jeune âge sans dos argenté.

Silverback_of_Ntambara_group.jpg

Relier le stress, le combat ou la fuite, l’épuisement des cellules souches et le vieillissement prématuré ouvre plusieurs voies pour de futures recherches. Au-delà du développement de thérapies anti-grisonnement, le travail de Zhang et ses collègues promet d’inaugurer une meilleure compréhension de la façon dont le stress influence les autres pools de cellules souches et leurs niches.

Source et illustrations : Harvard University Department of Stem Cell

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.

Capture d’écran 2019-09-30 à 19.09.05.png

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.

Capture d’écran 2019-07-24 à 18.34.34.png

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