Paris, 31 octobre 2014

Un nouveau laboratoire franco-américain fait dialoguer biologie et sciences sociales

Alain Fuchs, président du CNRS, et Gene Block, chancelier de l'Université de Californie à Los Angeles (UCLA) inaugurent le 31 octobre 2014 à l'UCLA une nouvelle unité mixte internationale : Epigenetics, Data & Politics (Epidapo). Ce laboratoire interdisciplinaire, hébergé à l'Institute for Society and Genetics de l'UCLA, est centré sur l'épigénétique et ses implications sociales et politiques. Il favorise les synergies internationales de haut niveau entre biologistes, chercheurs en sciences sociales et en sciences de l'environnement sur des sujets à fort impact sociétal comme l'alimentation, l'âge ou le genre.
Ces dernières années, l'épigénétique1 a émergé comme une discipline incontournable pour la compréhension des processus biologiques. En effet, des chercheurs ont montré que certains processus génétiques semblent sous influence de facteurs humains tels que la pollution, l'alimentation ou les conditions de vie. Des politiques publiques ont dès lors été progressivement mises en place pour agir sur ces facteurs externes afin d'infléchir leurs possibles effets sur les populations.

Dans ce contexte, l'unité mixte internationale (UMI) Epidapo se donne un triple objectif scientifique. Le premier est d'ouvrir un espace de recherche entre les sciences biologiques, humaines et sociales, et de l'environnement. Deuxièmement, le développement de l'épigénétique suppose la constitution de bases de données individuelles d'origines privées (IMS Health, bio-banques, etc.) comme publiques (sécurité sociale). Le savoir-faire des sciences sociales dans la constitution et l'exploitation de ces bases sera mobilisé. La prolifération de ces données dans l'espace social sera aussi un sujet d'étude. Troisièmement, l'UMI se donnera les moyens d'étudier les nouveaux projets politiques issues de ces avancés scientifiques.

Les recherches porteront sur plusieurs thèmes dont voici trois exemples.
L'alimentation : l'accroissement de l'obésité enfantine, notamment parmi les populations à faibles revenus, est devenu un sujet prioritaire de recherche dans lequel les interactions entre les gènes et l'environnement est crucial, avec des conséquences importantes sur les politiques de santé.
L'âge : ce thème à l'interface de la médecine, de la santé et des sciences sociales conduit à des recherches sur l'influence de l'environnement sur les marqueurs biologiques de l'âge, la mesure de l'âge biologique, sur les politiques de santé, la dynamique intergénérationnelle, les styles de vie, l'image et place des seniors dans la société.
Le genre : il s'agit d'étudier les relations entre la génétique du développement sexuel (dans ses aspects anatomiques et comportementaux) et le développement social du genre en lien avec les politiques publiques en direction des minorités sexuelles.

L'UMI Epidapo est située à l'Institute for Society and Genetics (ISG) de l'University of California, Los Angeles (UCLA), structure originale de recherche et de formation à la croisée de la biologie et des sciences sociales. Pluridisciplinaire et tournée vers la société, elle apporte sa contribution à l'avancée des connaissances en épigénétique, aux débats sur la biotechnologie et ses applications en intégrant à son approche les impacts juridiques, éthiques et sociétaux de recherches scientifiques.

Dirigée par Éric Vilain, professeur de génétique humaine, de pédiatrie et d'urologie à l'UCLA et directeur de l'ISG, Epidapo a comme directeur adjoint Emmanuel Didier, chargé de recherche CNRS en sociologie. Ils travaillent en collaboration avec deux ingénieurs et seront rejoints par des chercheurs affectés, en mission et sous contrat doctoral.

Epidapo est la 7ème UMI CNRS implantée aux États-Unis, premier partenaire d'excellence du CNRS en termes de nombre de laboratoires communs et de co-publications internationales.

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10 septembre 2014

Un ver plat « immortel » ouvre une voie inédite contre les bactéries
Une nouvelle voie de défense contre des bactéries comme l'agent de la tuberculose et le staphylocoque doré a été identifiée chez l'Homme grâce à l'étude d'un petit ver plat aquatique, la planaire. Cette découverte a été réalisée par des chercheurs de l'Unité de recherche sur les maladies infectieuses et tropicales émergentes (CNRS/IRD/Inserm/Aix-Marseille Université), en collaboration avec le Centre méditerranéen de médecine moléculaire (Inserm/Université Nice Sophia Antipolis), et d'autres laboratoires français et étrangers1. Leurs travaux, publiés dans la revue Cell Host and Microbe le 10 septembre 2014, soulignent l'importance d'étudier des organismes modèles alternatifs, et ouvrent la voie vers de nouveaux traitements contre les infections bactériennes.
En étudiant un organisme modèle original, un ver plat aquatique appelé planaire, des chercheurs ont réussi à identifier une nouvelle voie de défense contre des bactéries comme l'agent de la tuberculose (Mycobacterium tuberculosis). Présent à l'état latent chez l'Homme, ce mécanisme pourrait être stimulé de manière pharmacologique.

Les chercheurs de l'équipe Infection, Genre et Grossesse (I2G), dirigée par Eric Ghigo, ont eu l'idée de travailler sur la planaire Dugesia japonica en constatant un certain essoufflement des découvertes faites sur les modèles classiques en immunologie (la mouche Drosophila melanogaster, le ver rond Caenorhabditis elegans). Précédemment, ce ver plat était surtout connu pour ses extraordinaires capacités de régénération2, qui en font un être potentiellement immortel (il ne peut pas mourir de vieillesse). Il est aussi capable de résister à des bactéries très pathogènes voire mortelles pour l'Homme, comme l'a découvert l'équipe de chercheurs, la seule au monde à s'être lancée dans des études d'immunologie sur cet organisme.

Pour comprendre les raisons d'une défense immunitaire si efficace, les chercheurs ont étudié les gènes exprimés par la planaire suite à l'infection par des bactéries pathogènes pour l'Homme telles que M. tuberculosis, le staphylocoque doré (Staphylococcus aureus) et l'agent de la légionellose (Legionella pneumophila). Ils ont ainsi identifié 18 gènes qui lui confèrent une résistance à ces agents pathogènes.

Les scientifiques se sont penchés sur l'un de ces gènes – MORN2 – essentiel à l'élimination de tous les types de bactéries testées, et présent dans le génome humain. Ils ont surexprimé ce gène dans des macrophages humains, des globules blancs chargés d'éliminer les agents pathogènes en les digérant (un processus appelé phagocytose). Ainsi stimulés, les macrophages sont devenus capables d'éliminer les bactéries S. aureus, L. pneumophila, M. tuberculosis et bien d'autre agent pathogènes.

L'étude détaillée du mécanisme d'action de MORN2 a montré qu'il favorise la séquestration3 de M. tuberculosis dans une cavité intracellulaire (le phagolysosome) où la bactérie est détruite. Or, l'agent de la tuberculose réussit habituellement à échapper à ce destin : la bactérie peut alors rester à l'état latent dans les cellules, et ressurgir lorsque le système immunitaire est affaibli. Cette découverte ouvre donc une nouvelle piste d'action contre M. tuberculosis, dont les souches résistantes aux antibiotiques sont de plus en plus répandues.

Ces travaux montrent aussi l'intérêt des organismes modèles « exotiques », comme la planaire. En effet, le gène MORN2 a été perdu au cours de l'évolution menant aux organismes modèles classiques tels que la mouche D. melanogaster, alors qu'il est conservé chez l'Homme. Le mécanisme de la réponse immunitaire humaine découvert dans cette étude serait donc resté inconnu sans le recours à ce nouveau modèle.

Ces recherches ont notamment bénéficié d'un soutien du CNRS au travers d'un PEPS (Projet Exploratoire Premier Soutien), financement destiné à soutenir des projets de recherche exploratoires, faisant appel à la créativité des équipes.

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Paris, 3 août 2014

Pharmacologie : la structure d'un récepteur à la sérotonine dévoilée
La structure d'un récepteur à la sérotonine a été complétement décryptée pour la première fois grâce à la cristallographie. Cette étude, publiée en ligne dans Nature le 3 août 2014, ouvre la voie à la conception de nouveaux médicaments susceptibles de lutter contre la nausée, un des principaux effets secondaires des chimiothérapies et des anesthésies. Elle a été réalisée par une équipe de l'Institut de biologie structurale (CNRS/CEA/Université Joseph Fourier) et du laboratoire Physical chemistry of polymers and membranes (EPFL, Suisse) en collaboration avec des chercheurs des laboratoires Architecture et fonction des macromolécules biologiques (CNRS/Université Aix-Marseille), Dynamique structurale des macromolécules (CNRS/Institut Pasteur) et avec la société Théranyx.
Dans le cerveau, la communication entre les neurones est assurée notamment par des récepteurs, protéines de la membrane cellulaire, sur lesquels peuvent se lier des neurotransmetteurs. La sérotonine est l'un des neurotransmetteurs les plus connus. Elle est impliquée par exemple dans la biologie du cycle veille-sommeil, de la douleur ou de l'anxiété. Le récepteur à la sérotonine étudié fait partie de la famille des récepteurs-canaux « cys-loop », extrêmement importante au plan pharmacologique. Cette famille comprend notamment les récepteurs sur lesquels se fixe la nicotine, mais aussi les récepteurs cibles des antidépresseurs de type valium ou ceux des anesthésiques généraux.
Pour la première fois, les chercheurs ont établi la structure complète d'un récepteur à la sérotonine chez un mammifère, la souris, dont les récepteurs sont structurellement proches de ceux de l'Homme. Auparavant, les récepteurs de la famille "cys-loop" n'avaient pu être étudiés qu'à partir d'homologues présents chez certaines bactéries. Pour déterminer la structure complète du récepteur sérotoninergique, les chercheurs ont dû relever plusieurs défis, de sa production à partir de lignées cellulaires cultivées in vitro à sa purification et à sa cristallisation. Ils ont ensuite imagé la protéine par diffraction des rayons X et révélé la position et l'organisation de chacun des acides aminés qui composent sa structure.
Ce résultat permet de mieux comprendre le fonctionnement du récepteur, la manière dont il fixe la sérotonine et dont il transmet les signaux neuronaux. Il ouvre la voie à la conception de nouveaux médicaments susceptibles de lutter contre la nausée, un des principaux effets secondaires des chimiothérapies et des anesthésies. Élaborer une molécule directement à partir de la structure du récepteur permettrait de trouver rapidement un médicament capable de s'y fixer et d'y former des interactions1. Ce récepteur est également une cible potentielle pour d'autres troubles touchant le système nerveux digestif (le syndrome du côlon irritable par exemple) ou le système nerveux central (comme certains types de dépression).

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Les trois neurones moteurs sont :
        Le neurone supérieur ou central (voie  pyramidale).
        Le neurone inférieur ou périphérique (voie finale commune).
        Le neurone extrapyramidal.

Anatomie
        Le neurone inférieur ou neurone périphérique, appartient à la voie finale commune, et dont le corps de la cellule se situe dans les cornes antérieures de la moelle épinière, et dont la fibre fait partie d'un nerf périphérique. Cette fibre du neurone inférieur ou périphérique, se termine dans le muscle. Ce neurone reçoit des excitations du neurone central, et de l'arc réflexe situé à l'intérieur de la moelle épinière, ainsi que de la voie extrapyramidale. C'est la raison pour laquelle on utilise pour le caractériser, le terme de voie finale commune (ce terme a été utilisé par Sherrington). Les neurones périphériques sont regroupés, soit en petites unités motrices, qui innervent quelques fibres musculaires permettant ainsi les mouvements fins, soit en grosses unités motrices, qui innervent un plus grand nombre des fibres musculaires comme par exemple le quadriceps (muscle de la cuisse). Il est nécessaire de distinguer les fibres alpha qui innervent la masse principale des muscles, des fibres bêta, et gamma, qui ont quant à eux un fonctionnement beaucoup plus complexe en maintenant par exemple, la longueur du muscle et son tonus.
        Le neurone supérieur ou central de la voie pyramidale, dont le corps de la cellule se situe à l'intérieur de l'écorce cérébrale (pré-rolandique de la circonvolution frontale ascendante). La fibre de ce neurone, appartient à la voie pyramidale, et se termine au niveau d'une cellule de la corne antérieure de la moelle, mais du côté opposé. Les neurones moteurs permettent les actes volontaires.
        Le neurone extrapyramidal dont le noyau se trouve à l'intérieur des noyaux gris du cerveau ou dans le cervelet. Il est nécessaire de rappeler que les noyaux gris, sont des îlots de substance grise noyée dans la substance blanche, et que la réticulée est considérée comme un noyau gris. Les voies descendantes sont longues, et se terminent dans les cellules des cornes antérieures de la moelle. Le système extrapyramidal, régule le tonus musculaire, et les mouvements involontaires de l'organisme.

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