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Dans Brief.science cette semaine, on vous explique la mutation des virus, on vous étonne avec une exoplanète inédite et des robots vivants et on vous raconte une histoire de Martiens.

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13 décembre 2021

Dans Brief.science cette semaine, on vous explique la mutation des virus, on vous étonne avec une exoplanète inédite et des robots vivants et on vous raconte une histoire de Martiens.

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Doses de science
BIOLOGIE

Une équipe britannique affirme avoir trouvé une technique « avec une efficacité de 100 % » donnant des portées exclusivement mâle ou femelle chez les souris et pouvant être étendue à d’autres espèces. Selon les auteurs de l’étude publiée le 3 décembre dans la revue Nature Communications, cette avancée « aura des avantages immédiats pour la recherche en laboratoire » et potentiellement dans l’élevage, où un seul sexe est souvent requis, permettant d’épargner des millions d’animaux. Les chercheurs se sont appuyés sur la technologie d’édition génétique CRISPR-Cas9 qui permet de modifier des gènes dans l’ADN.

Image lienVoir une courte vidéo du Monde sur la technologie CRISPR-Cas9.
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ENVIRONNEMENT

Une étude publiée le 10 décembre dans la revue Science démontre que 20 ans seulement après l’abandon de l’agriculture, les forêts tropicales qui repoussent retrouvent près de 80 % de la fertilité du sol, de leur structure et de la diversité des arbres des anciennes forêts. L’équipe a modélisé les trajectoires de restauration de plus de 77 sites forestiers dans 12 pays, en suivant 12 paramètres (sol, biodiversité, etc.). Les résultats montrent que la repousse naturelle des forêts tropicales est une stratégie peu coûteuse et efficace pour restaurer les écosystèmes.

Image lienLire le communiqué de presse sur l’étude.
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ÉVOLUTION

Une étude publiée le 4 décembre dans la revue Science Advances démontre que l’abeille européenne est originaire d’Asie, mettant fin à un long débat scientifique. L’équipe internationale a conduit l’analyse génomique de 251 abeilles de 18 sous-espèces collectées en Europe, en Afrique et en Asie. Les données ont montré qu’Apis Mellifera, l’espèce la plus répandue des abeilles à miel, est apparue il y a 7 millions d’années en Asie avant de conquérir l’Afrique et l’Europe, où se sont ensuite formées plusieurs sous-espèces de pollinisateurs.

Image lienVoir une courte vidéo des chercheurs ayant fait la découverte (en anglais).

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À la loupe
Les mutations des virus

Les virus sont des micro-organismes infectieux qui existent depuis des millions d’années. Ils mutent et évoluent constamment au cours du temps. La majorité de ces évolutions n’entraînent aucune conséquence sur la transmissibilité et la dangerosité des virus. Mais il arrive que certaines mutations réduisent l’efficacité des vaccins.

Pourquoi on en parle
 

L’Organisation mondiale de la santé (OMS), une agence de l’ONU, a annoncé le 26 novembre l’émergence d’un nouveau variant du Covid-19, baptisé Omicron. Il s’agit du cinquième variant classé « préoccupant » par l’OMS après Alpha, Beta, Gamma et Delta. Détecté pour la première fois en Afrique du Sud, Omicron présente une trentaine de mutations sur sa protéine Spike (ou protéine S). Cette protéine permet au virus Sras-CoV-2, à l’origine du Covid-19, de pénétrer dans les cellules humaines et qui est ciblée par les vaccins. Des résultats préliminaires suggèrent que le risque de réinfection est supérieur avec Omicron, par rapport aux autres variants. Mais ces données sont encore à l’étude. Actuellement, un groupe d’experts mandaté par l’OMS étudie l’impact de ces mutations sur la transmissibilité et la virulence du virus, ainsi que sur l’efficacité des vaccins contre ce variant.

En schéma
 
Schéma à la loupe
L’explication
 
Un intérêt évolutif

Les mutations surviennent de manière aléatoire et permettent aux virus de s’adapter à leur environnement. Un variant est un virus porteur d’une ou plusieurs mutations le distinguant du virus initial. Les variants peuvent avoir de nouvelles caractéristiques, augmentant les chances du virus d’échapper à la réponse immunitaire de son hôte ou lui permettant d’infecter une nouvelle espèce. Les virus dont le matériel génétique est constitué d’ARN, comme les virus de la grippe ou le Sras-CoV-2, ont un taux de mutation plus élevé que les virus à ADN (varicelle, hépatite B, etc.). Chez les virus à ARN, l’enzyme qui copie le matériel génétique du virus lors du cycle viral est moins fidèle que celle des virus à ADN, produisant plus d’erreurs à l’origine des mutations. L’état immunitaire de l’hôte influe également sur l’apparition de nouveaux variants. Chez les personnes immunodéprimées (dont le système immunitaire est vulnérable), le système immunitaire ne parvient pas à combattre efficacement les virus, qui se répliquent plus longtemps que la moyenne.

Des mutations souvent inoffensives

La grande majorité des mutations n’ont aucun effet sur la virulence ou la transmissibilité des virus. Depuis l’apparition du Sras-CoV-2, des milliers de variants sont apparus, sans impact sur la pandémie. Certaines mutations rendent les virus plus vulnérables face au système immunitaire ou non infectieux. Par exemple, certains virus actuels responsables de la grippe saisonnière ou du rhume sont issus de virus plus dangereux qui ont muté à travers le temps. Cependant, il arrive que des mutations apportent un gain évolutif aux virus en augmentant leur virulence ou leur transmissibilité. Ce sont des mutations génétiques aléatoires qui ont permis à certains virus, comme celui responsable du sida, d’être transmis des animaux à l’humain.

Des vaccins à adapter

La plupart des vaccins offrent une protection à vie. Celui contre la fièvre jaune et le ROR (rougeole, oreillons et rubéole) sont des vaccins vivants atténués, qui utilisent une version affaiblie du virus pour préparer le système immunitaire à se défendre en cas de réinfection. Bien que ces virus puissent muter, leur génome n’évolue pas suffisamment pour dérouter le système immunitaire, qui continue à les reconnaître. Le vaccin reste ainsi efficace. En revanche, le vaccin contre la grippe voit sa composition changer chaque année, en raison des nombreuses mutations qui apparaissent lors des copies des génomes viraux. Deux virus différents de la grippe peuvent infecter une même cellule et réaliser un échange de génome, créant une nouvelle souche capable de déjouer le système immunitaire.

VIH : un virus en constante évolution

En 2020, environ 37,7 millions de personnes vivaient avec le VIH selon Onusida, le Programme commun des Nations unies sur le sida. Actuellement, il n’existe pas de vaccin contre le VIH, car ce virus pose deux grandes difficultés. Premièrement, il s’attaque aux lymphocytes T4, des cellules essentielles au bon fonctionnement du système immunitaire, en s’intégrant à leur génome. Les lymphocytes T4 ont un rôle central dans le système immunitaire. Lorsqu’ils sont contaminés par le VIH, ils sont désactivés et c’est toute la réaction immunitaire qui est bloquée. Pour être efficace, un vaccin anti-VIH doit donc empêcher le VIH de pénétrer dans les lymphocytes. Or, la plupart des vaccins agissent sur la multiplication virale et ne peuvent empêcher le virus d’entrer dans la cellule. Deuxièmement, le VIH mute rapidement et avec une grande fréquence, beaucoup plus que la majorité des virus, ce qui complique la mise au point d’un vaccin.

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Pour aller plus loin

Image lien Une vidéo courte du Monde sur le fonctionnement des vaccins à ARN messager.
Image lien Une interview de l’historienne Anne Rasmussen qui revient sur les pandémies passées.
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Dans l’objectif
Découverte d’une planète autour d’une paire d’étoiles très massive
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Image de la paire d’étoiles (coin supérieur gauche) avec une planète en orbite (en bas à droite). L’autre point lumineux est une étoile en fond. Crédit photo : ESO/Janson et al.

Le VLT, un grand télescope au Chili, a permis la découverte d’une exoplanète géante gazeuse en orbite autour d’un système de deux étoiles très massives, a déclaré le 8 décembre l’Observatoire européen austral, une organisation intergouvernementale pour l’astronomie. Cette paire d’étoiles appelée b Centauri (AB), que l’on peut voir à l’œil nu, est située à environ 325 années-lumière de la Terre dans la constellation du Centaure, et présente une masse six fois supérieure à celle du Soleil. Jusqu’à présent, aucune planète n’avait été repérée autour d’une étoile de plus de trois masses solaires. La très importante masse et la chaleur de ce type d’étoiles entraînent une évaporation rapide de la matière environnante peu propices à la formation de planètes. Selon l’ESO, si la planète a pu exister, c’est probablement parce qu’elle se déplace sur l’une des orbites les plus larges jamais découvertes, 100 fois supérieure à la distance entre Jupiter et le Soleil.

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C’est étonnant
Des machines cellulaires capables de se reproduire
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Un essaim de cellules de grenouille « parents » s’autorépliquent en formant des piles de cellules « enfants ». Crédit photo : Sam Kriegman, Douglas Blackiston, Michael Levin et Josh Bongard. PNAS, 7 décembre 2021.

Une étude parue lundi dernier dans la revue PNAS montre que de minuscules machines cellulaires appelées xenobots sont capables de s’autorépliquer. Ni tout à fait robots, ni tout à fait animaux, les xenobots sont conçus par ordinateur puis fabriqués par les chercheurs à partir de cellules vivantes issues d’embryons de grenouille (Xenopus laevis). D’un millimètre de large, ces amas de cellules peuvent nager, déplacer des objets, et contrairement aux robots, s’autoréparer. L’objectif est de développer des xenobots adaptés au transport de médicaments dans le corps humain. Dans cette nouvelle étude, les chercheurs ont mis des xenobots dans une boîte de Pétri avec un grand nombre de cellules issues de la même grenouille. Le mouvement collectif des xenobots a assemblé ces cellules solitaires en un « enfant » xenobot, de même forme et capable de bouger lui aussi. Cette réplication par le mouvement n’avait jamais été observée dans des systèmes multicellulaires vivants.

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Sur nos radars
OR BRUN

Sur la chaîne YouTube du Vortex, tous les sujets sont prétextes à parler de science, même les excréments ! De la production d’énergie grâce à la méthanisation aux greffes fécales, Julien Ménielle, de la chaîne Dans ton corps, et Arnaud Gantier de Stupid Economics racontent avec humour les vertus insoupçonnées de ce nouvel « or brun ».

TATOUAGE FOUDROYANT

Un réseau rougeâtre d’embranchements apparaît parfois sur la peau des personnes foudroyées. Ces étranges marques sont appelées « figures de Lichtenberg » et résultent de la rupture de capillaires sanguins lors du passage du courant dans le corps. Karim Madjer, fondateur de l’agence de communication scientifique Big Bang Science, explique dans son blog ce phénomène mystérieux à l’aide de nombreux visuels.

VITESSE DE LA LUMIÈRE

Rien ne va plus vite que la lumière, qui se déplace à près de 300 000 kilomètres par seconde. Si on pouvait faire tourner une lumière autour de la Terre, elle ferait 7,5 tours en une seconde ! Mais la lumière du Soleil met plus de huit minutes à arriver jusqu’à la Terre… L’astronome britannique James O’Donoghue propose une animation pédagogique pour visualiser le voyage de la lumière au sein du système solaire.

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C’était il y a… 144 ans
Des canaux d’irrigation sur Mars

En 1877, l’astronome italien Giovanni Schiaparelli découvre en pointant sa lunette astronomique vers Mars d’étranges lignes qu’il appelle des « canaux ». Pour Percival Lowell, conférencier de renom, pas de doute : ils sont artificiels. Des « Martiens » les auraient créés pour acheminer la glace des calottes polaires vers les terres desséchées. Très vite, l’idée se répand dans plusieurs journaux. Il faut attendre 1909 pour comprendre grâce à un télescope plus puissant que cette observation était due à la mauvaise qualité des instruments de l’époque.

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Régions et canaux de Mars cartographiés par l’équipe de Lowell. Crédit photo : Popular Science Monthly Volume 88, 1916.
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C’est ici que votre pause scientifique de la semaine s’achève. On vous souhaite une bonne semaine à scruter les canaux martiens.


Cette édition a été confectionnée par Morgane Guillet, Imène Hamchiche et Laurent Mauriac.

Notre dossier sur les mutations d’un virus a bénéficié des réponses et de la relecture d’Anne Couedel-Courteille, enseignante-chercheuse en immunologie à l’université de Paris, et de Benoît Barbeau, professeur au département des sciences biologiques de l’Uqam (Montréal) et spécialiste en virologie.

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