Paris, 8 novembre 2012

Somnolence au volant : la lumière bleue aussi efficace que le café
Des chercheurs du laboratoire « Sommeil, attention et neuropsychiatrie » (CNRS /Université Bordeaux Segalen), en collaboration avec des scientifiques suédois, viennent de démontrer pour la première fois, au moyen de tests en conduite réelle, qu'une émission continue de lumière bleue est aussi efficace que le café pour améliorer la vigilance au volant la nuit. Publiés dans la revue PLoS One, ces résultats pourraient mener au développement d'un système électronique anti-somnolence intégré au véhicule. Avant cela, les scientifiques doivent tester plus largement ce dispositif.
Induite par une privation de sommeil, la somnolence au volant la nuit diminue la vigilance, les réflexes et la perception visuelle du conducteur. Elle est à l'origine d'un tiers des accidents mortels sur autoroutes. En dehors de la sieste - souvent compliquée à adopter -, la meilleure mesure préventive actuelle reste le café. Cependant, cette solution oblige le conducteur à s'arrêter pour prendre un café et surtout, cette prise peut survenir trop tardivement. Il est donc crucial de développer un système anti-somnolence « embarqué », efficace en continu.

On sait que la lumière bleue augmente la vigilance en stimulant des cellules nerveuses spéciales situées sur la rétine, une membrane localisée au fond de l'œil : les cellules ganglionnaires de la rétine (CGR). Ces cellules sont en connexion avec des aires cérébrales contrôlant l'éveil. Leur stimulation par la lumière bleue induit l'arrêt de la sécrétion de la mélatonine, l'hormone responsable de la diminution de la vigilance la nuit. L'effet positif de la lumière bleue sur la vigilance nocturne est connu depuis 2005, notamment grâce à des travaux américains. Mais ces études ont démontré cet effet uniquement lors de tâches cognitives simples, comme appuyer sur un bouton si on perçoit un stimulus lumineux. La conduite est une tâche beaucoup plus complexe.
 
Pour étudier l'efficacité de la lumière bleue lors de la conduite nocturne, les chercheurs ont pensé à introduire dans l'habitacle d'un véhicule expérimental, une lampe à LED spéciale fixée sur le tableau de bord central, et émettant une lumière bleue en continu . Puis ils ont demandé à 48 volontaires masculins sains d'âge moyen de 33,2 ans  de conduire chacun pendant 3 nuits espacées d'au moins une semaine, 400 km sur une autoroute. La conduite avait toujours lieu entre 1h et 5h15 du matin, avec une pause de 15 minutes à mi-parcours. Pendant chacune de ces trois nuits, chaque volontaire a reçu soit une exposition continue de lumière bleue, soit deux tasses contenant 200 mg de caféine, une avant le départ et une pendant la pause, soit deux tasses de café décaféiné (placebo). Il est important de préciser que leur sommeil après conduite sous émission continue de lumière bleue n'a été pas affecté. Les chercheurs ont ensuite analysé un critère reflétant une diminution de la vigilance : le nombre de franchissement inapproprié de lignes latérales (bande d'urgence et ligne de dépassement).

Résultat : il est apparu que le nombre moyen de ces franchissements inappropriés était de 15 avec la lumière bleue, contre 13 avec le café et 26 avec le placebo. L'exposition continue à la lumière bleue pendant la conduite s'avère donc aussi efficace que le café pour lutter contre la somnolence au volant à partir du moment où le conducteur n'est pas gêné par cette lumière. En effet 8 volontaires sur 48 (17%) ont été éblouis par la lumière bleue et n'ont pas pu effectuer le test.

Les scientifiques s'attèlent désormais à vérifier si ces premiers résultats se reproduisent sur un plus grand nombre d'hommes, mais également chez les femmes ainsi que chez les personnes âgées. L'une des applications pourrait être la conception d'un système anti-somnolence embarqué au sein du véhicule.

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Paris, 7 septembre 2012

Observer en temps réel la réparation d'une seule molécule d'ADN
L'ADN est sans cesse endommagé par des agents environnementaux tels que les rayons ultra-violets ou certaines molécules de la fumée de cigarette. Sans arrêt, les cellules mettent en œuvre des mécanismes de réparation de cet ADN d'une efficacité redoutable. Une équipe de l'Institut Jacques Monod (CNRS/Université Paris Diderot), en collaboration avec des chercheurs des universités de Bristol en Angleterre et Rockefeller aux Etats-Unis, est parvenue à suivre en direct, pour la première fois, les étapes initiales de l'un de ces systèmes de réparation de l'ADN encore peu connu. Grâce à une technique inédite appliquée à une molécule unique d'ADN sur un modèle bactérien, les chercheurs ont compris comment plusieurs acteurs interagissent pour réparer l'ADN avec une grande fiabilité. Publiés dans Nature le 9 septembre 2012, leurs travaux visent à mieux comprendre l'apparition de cancers et comment ils deviennent résistants aux chimiothérapies.
Les rayons ultra-violets, la fumée de tabac ou encore les benzopyrènes contenus dans la viande trop cuite provoquent des altérations au niveau de l'ADN de nos cellules qui peuvent conduire à l'apparition de cancers. Ces agents environnementaux détériorent la structure même de l'ADN, entraînant notamment des dégâts dits « encombrants » (comme la formation de ponts chimiques entre les bases de l'ADN). Pour identifier et réparer ce type de dégâts, la cellule dispose de plusieurs systèmes, comme la « réparation transcriptionellement-couplée » (ou TCR pour Transcription-coupled repair system) dont le mécanisme d'action complexe reste encore aujourd'hui peu connu. Des anomalies dans ce mécanisme TCR, qui permet une surveillance permanente du génome, sont à l'origine de certaines maladies héréditaires comme le Xeroderma pigmentosum qui touche les « enfants de la Lune », hypersensibles aux rayons ultra-violets du Soleil.

Pour la première fois, une équipe de l'Institut Jacques Monod (CNRS/Université Paris Diderot), en collaboration avec des chercheurs des universités de Bristol en Angleterre et Rockefeller aux Etats-Unis, a réussi à observer les étapes initiales du mécanisme de réparation TCR sur un modèle bactérien. Pour y parvenir, les chercheurs ont employé une technique inédite de nanomanipulation de molécule individuelle(1) qui leur a permis de détecter et suivre en temps réel les interactions entre les molécules en jeu sur une seule molécule d'ADN endommagée. Ils ont élucidé les interactions entre les différents acteurs dans les premières étapes de ce processus TCR. Une première protéine, l'ARN polymérase(2), parcourt normalement l'ADN sans encombre mais se trouve bloquée lorsqu'elle rencontre un dégât encombrant, (tel un train immobilisé sur les rails par une chute de pierres). Une deuxième protéine, Mfd, se fixe à l'ARN polymérase bloquée et la chasse du rail endommagé afin de pouvoir ensuite y diriger les autres protéines de réparation nécessaires à la réparation du dégât. Les mesures de vitesses de réaction ont permis de constater que Mfd agit particulièrement lentement sur l'ARN polymérase : elle fait bouger la polymérase en une vingtaine de secondes. De plus, Mfd déplace bien l'ARN polymérase bloquée mais  reste elle-même ensuite associée à l'ADN pendant des temps longs (de l'ordre de cinq minutes), lui permettant de coordonner l'arrivée d'autres protéines de réparation au site lésé.

Si les chercheurs ont expliqué comment ce système parvient à une fiabilité de presque 100%, une meilleure compréhension de ces processus de réparation est par ailleurs essentielle pour savoir comment apparaissent les cancers et comment ils deviennent résistants aux chimiothérapies.

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CERVEAU, CHANCE ET CHAOS

Les neurosciences vivent une période nouvelle et particulièrement fructueuse dans leurs rapports avec la physique et les mathématiques. En neurobiologie, ainsi que dans d'autres corpus du savoir, a dominé jusqu'ici une conception causale héritée de la mécanique de Newton selon laquelle le fonctionnement du cerveau obéirait aux seules lois du déterminisme classique. La notion de « câblage » anatomique et celle d'arc réflexe illustrent bien ce schéma traditionnel du tout ou rien qui a conduit a trop souvent exclure du champ de notre réflexion, la variabilité et le caractère imprévisible, pourtant évidents, de nombre de faits expérimentaux. Nous montrerons à l'aide de quelques exemples que cette situation se modifie rapidement et que les « interfaces » entre les différentes disciplines souvent invoquées en vain dans le passé, deviennent une réalité. Un matériel expérimental privilégié a été celui d'un neurone qui commende la réaction de fuite chez les poissons. Véritable « cerveau dans le cerveau », il permet d'étudier tous les mécanismes de la communication neuronale qui ont été identifiés chez toutes les espèces, y compris les Primates. À son niveau, la transmission de la communication entre les neurones est loin d'être garantie, elle obéit au contraire aux lois du hasard : comme si chaque synapse jouait aux dés le fait qu'elle relaie ou non un message après chaque influx. Ce caractère probabiliste confère à la communication nerveuse et par conséquent aux comportements qu'elle sous-tend, une « liberté » dont la valeur adaptative est fondamentale. Elle intervient de plus dans certains processus de mémorisation et d'apprentissage. L'étude de phénomènes électriques communs également à tous les neurones, à l'aide de la dynamique non linéaire mise au point par les physiciens, a d'autre part suggéré que l'apparence stochastique de ces processus cache en fait un ordre sous-jacent, celui du chaos déterministe. Le terme « déterministe » signifiant que la dynamique en cause obéit bien à des lois mais, que l'évolution des phénomènes concernés est imprévisible du fait de leur sensibilité à toute perturbation. Cette découverte qui remet en cause bien des idées reçues, offre des perspectives inattendues pour qui veut comprendre la nature des états internes du cerveau ou encore dans une perspective thérapeutique de certaines affections neurologiques.

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(si la video n'est pas accéssible,tapez le titre dans le moteur de recherche de CANAL U.)

Paris, 13 juin 2005

Un nouveau pas vers l'utilisation de cellules souches pour le traitement de la maladie de Parkinson
Les travaux d'une équipe de l'Institut Pasteur, associée au CNRS, publiés le 13 juin 2005 dans Nature Neuroscience, ouvrent des perspectives importantes pour le développement de thérapies cellulaires de réparation du cerveau. Ces chercheurs ont en effet réussi à provoquer chez la souris la transformation de cellules souches neuronales du cerveau adulte en neurones capables de sécréter la dopamine, molécule qui fait défaut dans la maladie de Parkinson.
La maladie de Parkinson est due à la dégénérescence des neurones produisant la dopamine dans le cerveau. Cette maladie extrêmement invalidante affecte près de 4 millions de personnes dans le monde et son incidence croît dans les pays industrialisés avec l'amélioration de l'espérance de vie. Récemment, la découverte de l'existence de cellules souches dans le cerveau adulte a soulevé de nouveaux espoirs dans le développement de thérapies cellulaires. L'équipe de Pierre-Marie Lledo à l'Institut Pasteur (Unité "Perception et Mémoire", CNRS URA 2182) avait ainsi démontré que le cerveau adulte fabrique des neurones capables d'y établir de nouvelles connexions (1) et que l'on pouvait guider ces neo-neurones vers des régions précises du cerveau (2). Pour appliquer ces découvertes au traitement de lésions ou de maladies du cerveau, il restait encore à s'assurer que les neo-neurones ainsi recrutés produiront bien la molécule réparatrice nécessaire comme la dopamine pour le traitement de la maladie de Parkinson.
 
Les chercheurs de l'équipe du Dr. Pierre-Marie Lledo, en collaboration avec l'équipe du Dr. Magdalena Götz de l'Université de Munich, en Allemagne, viennent de montrer chez la souris qu'ils pouvaient provoquer la différenciation de cellules souches neuronales en neurones dopaminergiques. Ils ont réussi à orienter la maturation de la totalité des néo-neurones d'une zone très précise du cerveau en neurones sécrétant la dopamine, en y déclenchant l'expression d'une molécule particulière, le facteur de transcription PAX6. Leurs expériences ont été suivies dans le bulbe olfactif qui est un des rares tissus cérébraux où l'on observe chez l'adulte le recrutement de nouveaux neurones.
 
« Nos travaux pourraient contribuer à élaborer de nouvelles stratégies thérapeutiques permettant de choisir le destin cellulaire des neurones nouvellement formés puis de les détourner depuis leur zone germinative vers les régions à réparer.», commente le Dr. P.-M. Lledo.

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