• Des biologistes viennent d'identifier 230 protéines qui suffisent à distinguer les colibacilles pathogènes des colibacilles inoffensifs. Cela pourrait ouvrir la voie à un vaccin.

    Bénédicte Salthun-Lassalle

    S'il est un docteur Jekyll et mister Hyde du micro-organisme, c'est bien la bactérie Escherichia coli, ou colibacille. Il en existe plus de 1 000 souches qui diffèrent par quelques molécules. La plupart sont des bactéries inoffensives, dites commensales, qui peuplent les intestins et participent à différentes fonctions essentielles à l'organisme (digestion des aliments, synthèse de vitamines). Mais certaines sont pathogènes : elles causent des gastro-entérites, des infections urinaires, des méningites (graves chez le nourrisson) et des septicémies (infections généralisées de l'organisme). Combattre les mauvaises bactéries n'est pas aisé étant donné leur ressemblance avec les bénéfiques. Danilo Gomes Moriel, de la Société Novartis à Sienne, en Italie, et ses collègues ont identifié 230 protéines présentes uniquement dans les souches pathogènes.

    Les souches extra-intestinales de colibacilles engendrent diverses maladies chez les mammifères et les oiseaux. Chez l'homme, elles sont notamment responsables de 80 pour cent des infections urinaires et sont la deuxième cause de méningites néonatales. Or elles deviennent résistantes aux antibiotiques, de sorte que la mise au point d'un vaccin serait nécessaire. Les biologistes ont séquencé tout le génome d'une souche d'E. coli ayant provoqué une méningite néonatale et ils l'ont comparé aux séquences connues d'autres E. coli (pathogènes et commensales).

    Ils ont ainsi identifié 230 antigènes potentiels – des protéines déclenchant une réaction de défense de l'organisme hôte – présents seulement dans les souches pathogènes. Ils les ont injectés un à un à différentes souris afin qu'elles fabriquent des anticorps – des molécules de défense – contre l'antigène qu'elles ont reçu, puis ils ont infecté les souris avec une quantité létale de colibacilles pathogènes. Les biologistes ont montré que neuf de ces antigènes protègent les souris contre une infection létale par E. coli et que cette protection est bien due à la production préalable d'anticorps contre un antigène de la bactérie. Les auteurs de l'étude espèrent ainsi mettre au point un vaccin spécifique des souches de colibacilles pathogènes à partir d'un ou de plusieurs de ces antigènes.

    Un vaccin contre le  colibacille ?
    © Eric Erbe

    Ces colibacilles sont peut-être pathogènes : ils déclenchent de graves maladies chez l’homme et sont de plus en plus résistants aux antibiotiques.

    Pour en savoir plus

    L'auteur

    Bénédicte Salthun-Lassalle est journaliste à Pour la Science.

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  • Au  Mali, campagne de prévention nationale sur le sida. La prise d’antirétroviraux par les séropositifs réduit fortement le risque de transmission du virus au partenaire dans les couples hétérosexuels.

    Utilisés pour traiter les malades du sida, les antirétroviraux seraient également utiles pour juguler l’épidémie. C’est en tout cas ce que suggèrent les résultats préliminaires d’une étude d’envergure présentée en février à San Francisco lors de la XVIIe Conférence sur les rétrovirus et les infections opportunistes [1]. Pilotée par Deborah Donnell, du centre de recherche sur le cancer Fred Hutchinson de Seattle, elle révèle que la prise d’antirétroviraux en trithérapie est associée à une réduction drastique du risque de transmission du virus de la maladie, le VIH.

    Partenaire sain. Menée dans sept pays africains, l’étude a porté sur 3 381 couples hétérosexuels dont la femme est séropositive mais pas l’homme, ou vice-versa. Tous les trois mois, les partenaires séronégatifs ont été soumis à un test de dépistage du VIH, durant 12 mois et jusqu’à 24 pour certains. Sur les 3 032 couples dans lesquels l’état de santé du séropositif n’a pas nécessité d’antirétroviraux, les chercheurs ont observé 102 contaminations du partenaire sain par le conjoint infecté. Mais ils n’en ont enregistré qu’une seule sur les 349 couples dont le séropositif avait dû entamer une trithérapie : soit une réduction du risque de transmission du VIH de 92 %. En outre, le taux de contamination était plus élevé chez les couples dont le séropositif non traité présentait un fort déficit immunitaire. « Ces résultats s’expliquent très certainement par la réduction de la quantité de virus dans le plasma sanguin et les sécrétions génitales opérée par les antirétroviraux, explique François Dabis, médecin épidémiologiste et chercheur Inserm, à Bordeaux. Cet effet préventif avait déjà été observé dans de précédents travaux, mais c’est la première fois qu’une observation à si grande échelle le met en évidence. » Pour Jean-Michel Molina, chef du service des maladies infectieuses de l’hôpital Saint- Louis à Paris : « Cette étude indique qu’une large utilisation d’antirétroviraux pourrait réduire l’épidémie. Il est donc judicieux de renforcer l’accès au traitement pour les personnes Duffydont le déficit immunitaire est élevé, dans leur intérêt et dans celui de leur partenaire. » Mais la protection conférée par la trithérapie n’est pas absolue : les recommandations actuelles en matière de prévention doivent être maintenues. Selon les spécialistes, les antirétroviraux constituent donc une arme à combiner aux autres outils préventifs (préservatifs, gels microbicides, circoncision…) et à un dépistage plus précoce. « Quant à leur généralisation à tous les séropositifs, voire aux séronégatifs risquant d’être exposés au virus, des études de coût et d’acceptabilité doivent d’abord être menées », ajoute l’infectiologue. À l’heure actuelle, la majorité des personnes infectées par le VIH vivent en Afrique subsaharienne où le prix des antirétroviraux les rend inaccessibles à de nombreux malades. L’épidémie fait deux millions de morts chaque année.

    Jean-Philippe Braly

    http://www.larecherche.fr/content/actualite-sante/article?id=27757

    [1] D. Donnell et al., www.retroconference.org

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  • cycle C : http://www.ipsl.fr/fr/Pour-tous/Les-dossiers-thematiques/Le-cycle-du-carbone/Un-cycle-du-carbone-simple

    http://www.ipsl.fr/fr/Pour-tous/Les-dossiers-thematiques/Le-cycle-du-carbone/Un-cycle-du-carbone-perturbe-par-l-Homme

    http://acces.inrp.fr/acces/terre/paleo/modeles/edgcm-outil-de-modelisation-climatique/scenarios-giec/documents-scenarios-et-edgcm/comparaison-des-projections-en-co2-utilsees-avec-edgcm-par-rapport-a-celles-du-giec

     

     

    2,3,3/ Evolution de la composition de l'atmosphère

    - courbes de la [CO2] et [O2] au cours de l'histoire de la Terre (p 233)

    http://www.futura-sciences.com/uploads/tx_oxcsfutura/images/re6.jpg

    vers 450 Ma : diminution [ CO2 ] <= absorption CO2 <= êtres vivants autotrophes

    - courbes de la [ CO2 ] depuis 1000 ans (p 235)

    interprétez la courbe p.235 ou :

    http://forum.alsacreations.com/upload/184-CO2-Temp.png

    http://gershwin.ens.fr/vdaniel/Enseignement/Cours-Rayonnement/partie2/images/CO2-concentration.gif

    http://iter.rma.ac.be/en/img/Temperature_rise.jpg

    http://iter.rma.ac.be/en/img/CO2-concenNEW_EN.jpg

    http://acces.inrp.fr/acces/equipes/analyse_modelisation/application-seconde/Images/emission-co2

    http://www.insu.cnrs.fr/image3026,modeles-tenant-compte-couplage-climat-carbone-montrent-tous-acceleration-augmentation-co2-atmospherique-concentration-plus-elevee-20-200-ppm-2100-par-rapport-aux-modeles.html

    comment a-t-on obtenu cette courbe ?

     

    pour aller plus loin : http://acces.inrp.fr/acces/terre/CCCIC/ressources/bio_synth1

     

    la [ CO2 ] augmente fortement depuis 1900, révolution industrielle.

    Le CO2 augmente l'effet de serre => la température => réchauffement planétaire ...

    La courbe des teneurs en CO2 et O2 de l'atmosphère terrestre au cours de l’histoire déterminée grâce à l'étude des isotopes de l'oxygène et des inclusions gazeuses des glaces polaires, permettent de constater que la composition de l’atmosphère évolue.

    L'homme, par ses émissions de CO2, augmente l’effet de serre et agit ainsi sur la température de surface et l’équilibre des écosystèmes.

     

    Schéma-bilan 5 : action anthropique

     


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  • Un partenariat international de chercheurs a décrypté l'intégralité du génome de nos bactéries intestinales.

    Bénédicte Salthun-Lassalle

    La flore intestinale, c'est-à-dire l'ensemble des bactéries qui peuplent notre tube digestif, est complexe et essentielle à notre physiologie, à notre nutrition, à notre immunité et même à notre développement. Par exemple, les bactéries synthétisent des vitamines, dégradent certains composés que nous ne pouvons pas digérer et nous protègent d'autres bactéries pathogènes. Mais elles restent pour l'essentiel méconnues, aucune équipe n'ayant jusqu'ici réussi à toutes les identifier. C'est désormais chose faite. Le consortium international MetaHIT (Metagenomics of the human intestinal tract), coordonné par l'INRA de Jouy-en-Josas, a publié le métagénome de la flore intestinale, à savoir l'ensemble des gènes des bactéries présentes dans le tube digestif.

    Grâce à une méthode de séquençage de l'ADN à très haut débit, mise en œuvre au Centre BGI Shen Zhen en Chine, les chercheurs ont analysé la totalité de l'ADN présent dans les selles de 124 personnes européennes. Avant que cette nouvelle technique soit disponible, il était difficile de caractériser les bactéries intestinales, car la plupart ne se cultivent pas en laboratoire (elles vivent dans un milieu sans oxygène et non reproductible). En d'autres termes, les scientifiques ont étudié des bactéries qui ne se reproduisent pas en culture.

    Les résultats de cette première analyse sont nombreux : 85 pour cent des gènes bactériens ont été étudiés, ce qui représente 3,3 millions de gènes, soit 150 fois plus que le génome humain. On retrouve les gènes séquencés dans les précédentes études et on estime que 536 000 gènes bactériens sont présents chez chaque homme et près de la moitié de ceux-ci, chez une personne sur deux. On a déduit de ce métagénome les fonctions protéiques et les espèces de bactérie présentes, en comparant les données obtenues aux gènes des bactéries connues.  Il y aurait ainsi un millier d'espèces bactériennes différentes, et chaque individu en abrite environ 170. Contrairement à ce que l'on pensait, la flore bactérienne intestinale est assez semblable d'un individu à l'autre.

    Qui plus est, ces bactéries auraient 19 000 fonctions différentes, dont 6 000 seraient présentes chez tous les  individus, comme par exemple la synthèse de vitamines ou le rôle dans l'immunité. Ce métagénome intestinal minimal est nécessaire au fonctionnement de nos intestins. Plus de 1 000 fonctions sont aussi requises pour la prolifération des bactéries dans l'intestin (les protéines identifiées étant impliquées dans la multiplication des cellules).

    Des différences dans la flore intestinale pouvant expliquer certaines pathologies, c'est dire l'intérêt de mieux connaître ce métagénome. Peut-être cela permettra-t-il de développer des outils de diagnostic, voire des traitements pour les maladies impliquant les micro-organismes intestinaux.

    http://www.pourlascience.fr/ewb_pages/a/actualite-zoom-sur-nos-bacteries-intestinales-24708.php

    Zoom sur nos bactéries intestinales
    © Shutterstock/Sebastian Kaulitzki

    Plus d'un millier d'espèces bactériennes peuplent nos intestins. Elles viennent d'être presque toutes identifiées.

    L'auteur

    Bénédicte Salthun-Lassalle est journaliste à Pour la Science.

    Pour en savoir plus

    Junjie Qin et al., A human gut microbial gene catalog established by metagenomic sequencing, Nature, vol. 464, pp. 59-65, 4 mars 2010.
     
    N. Cerf-Bensussan et V. Gaboriau-Routhiau, La flore : un rempart contre l'allergie, Pour la Science, n°353, mars 2007.

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  • Une méthode de génie génétique permet d'incorporer des acides aminés non naturels dans une protéine. De quoi produire des protéines artificielles ?

    Jean-Jacques Perrier

    Produira-t-on un jour à volonté des protéines n'existant pas dans la nature et dotées de propriétés particulières ? L'équipe de Jason Chin, du Laboratoire de biologie moléculaire du Medical Research Council, à Cambridge, au Royaume-Uni, ouvre des perspectives insoupçonnées. Elle a mis au point un système capable de produire des protéines intégrant des combinaisons d'acides aminés non naturels en des positions prédéterminées.

    Dans les cellules, les protéines nécessaires au fonctionnement de l'organisme sont fabriquées par les ribosomes. Ces machineries moléculaires interprètent la « phrase » formée par la suite de « lettres » A, C, T et G qui composent un gène, et transmise par un ARN messager, de façon à synthétiser une protéine faite d'une chaîne plus ou moins longue d'acides aminés.

    Pour cela, sur chaque ribosome, des ARN de transfert (ARNt) reconnaissent chacun un triplet de lettres de l'ARN messager, ou codon, et lui font correspondre un acide aminé – cette correspondance est le code génétique. Les acides aminés se fixent sur l'une des branches d'un ARN de transfert grâce à des enzymes spécifiques, les aminoacyl-ARNt synthétases, qui reconnaissent le bon ARN de transfert – c'est le « second code génétique ». À chaque acide aminé correspondent ainsi un ou plusieurs ARN de transfert et une aminoacyl-ARNt synthétase.

    Les triplets de lettres de l'ARN messager constituent 43 = 64 codons (4 puissance 3, puisqu'il existe quatre « lettres », ou bases, dans l'ADN), soit 61 codons ayant un sens (une correspondance avec un acide aminé) et trois codons stop (indiquant la fin de la traduction de l'ARN messager). Bien qu'il existe dans la nature un grand nombre d'acides aminés, seuls 20 d'entre eux, qualifiés de naturels, sont codés par les 61 codons sens du génome.

    Or, depuis le milieu des années 2000, les travaux de l'équipe de Peter Schultz, au Scripps Research Institute de La Jolla, en Californie, ont montré qu'il est possible d'agrandir le code génétique universel au-delà des codons classiques. On peut en effet faire synthétiser par les ribosomes de diverses cellules (bactéries, levures, cellules de mammifères) des protéines comprenant d'autres acides aminés, qualifiés de non naturels. Pour ce faire, on ajoute à la cellule un couple comprenant un ARN de transfert et une aminoacyl-ARNt synthétase modifiés par génie génétique. Un processus de sélection permet ensuite de repérer les cellules qui ont incorporé, grâce à ce couple, tel ou tel acide aminé non naturel qui leur était fourni.

    De plus, à Cambridge, J. Chin et ses collègues ont produit par mutagenèse des ribosomes dits orthogonaux, capables d'incorporer efficacement un acide aminé non naturel dans une protéine en formation. En produisant de nouveaux mutants de ces ribosomes, ils en ont découvert certains, les ribo-Q, capables en outre de décoder des codons de quatre lettres, ou quadruplets. Dans le code à quadruplets, le nombre de codons possibles est de 44 (4 puissance 4), soit 256, ce qui élargit encore les possibilités de combinaisons entre acides aminés.

    Récemment, ils ont testé la capacité de l'un de ces ribosomes, mis en place dans la bactérie Escherichia coli, à fabriquer une protéine incorporant des dérivés de deux acides aminés naturels, la phénylalanine et la lysine. La bactérie a produit cette protéine avec ces deux acides aminés non naturels placés en des endroits déterminés de la chaîne protéique, la position de l'acide aminé découlant de celle du codon correspondant dans l'ARN messager. Pour montrer qu'une telle protéine peut être munie de propriétés particulières, les chercheurs ont fait en sorte que les deux acides aminés non naturels contiennent des groupes chimiques réactifs et que leurs positions dans le repliement tridimensionnel de la chaîne protéique les conduisent à former une liaison chimique stable.

    Pour J. Chin et ses collègues, une telle procédure devrait permettre à terme de fabriquer des protéines ayant des propriétés inédites.

     

    http://www.pourlascience.fr/ewb_pages/a/actualite-le-code-genetique-s-agrandit-24460.php

    Le code génétique s’agrandit
    T. Martin Schmeing & V. Ramakrishnan,
    Nature, 2009

    Structure moléculaire d'un ribosome, constitué de dizaines de protéines et de molécules d'ARN. En faisant se rencontrer les codons de l'ARN messager (en noir) et les anticodons complémentaires d'ARN de transfert, porteurs d'acides aminés, le ribosome produit une chaîne protéique. Du fait de sa dynamique, chaque ARN de transfert se fixe à un premier site ribosomal (au centre, en violet) avant d'occuper un site central (en vert) puis une position de sortie du ribosome (en jaune).

    Pour en savoir plus

    H. Neumann et al., Encoding multiple unnatural amino acids via evolution of a quadruplet-decoding ribosome, Nature, prépublication en ligne, 14 février 2010.
     
    R. Giegé, Toward a more complete view of tRNA biology, Nature Structural & Molecular Biology, vol. 15, pp. 1007-1014, 2008.

    L'auteur

    Jean-Jacques Perrier est journaliste à Pour la Science.

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