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Archive de la catégorie ‘Biologie’

Mercredi 22 février 2017 | Mise en ligne à 14h59 | Commenter Commentaires (16)

Exoplanètes : vivement James-Webb…

Image : NASA/JPL

Image : NASA/JPL

Ça commence à ressembler à un pattern, il me semble. Une grande agence spatiale publie la découverte d’une ou plusieurs exoplanètes de taille comparable à celle de la Terre ; les médias s’emballent en parlant d’une «nouvelle Terre», d’une «planète habitable» ou d’autres variations sur ce thème ; puis, quand on y regarde de plus près, on se rend compte qu’on ne sait pas vraiment si c’est habitable, que la présence d’eau liquide est théoriquement possible mais qu’on ignore totalement s’il y en a et que, finalement, l’endroit est pas mal différent de la Terre, contrairement à ce que laissent entrevoir les «rendus d’artiste» publiés par les agences spatiales.

C’est l’impression que me fait l’annonce de cet après-midi, au sujet de sept planètes de taille terrestre qui orbitent autour d’une même étoile, Trappist-1. Je ne veux rien enlever au mérite de cette découverte ni à sa portée scientifique : le fait que pas moins de six de ces planètes peuvent théoriquement avoir de l’eau liquide à leur surface et qu’elles soient relativement proches de la Terre (39 années-lumière) en fait de très bonnes cibles pour le futur télescope James-Webb, qui doit être lancé l’an prochain et qui permettra de sonder l’atmosphère des exoplanètes. Pour la recherche de vie, le système Trappist-1 figurera sans doute parmi les premiers endroits qui seront scrutés — ce qui est, en soi, très excitant !

Mais justement, l’annonce d’aujourd’hui illustre parfaitement en quoi le James-Webb sera utile et en quoi on s’énerve (sans doute) pour pas grand-chose. Trappist-1 est une étoile de type «naine ultra-froide». Elle est 12 fois plus petite que le Soleil, à peine plus grosse que Jupiter en fait, et très, très, très peu brillante : 0,05 % de la puissance solaire, et 0,0004 % de sa lumière visible. Juste pour ça, parler d’une «nouvelle Terre» me semble exagéré.

L’étoile étant très petite, ses sept planètes orbitent très proche, ayant des périodes de révolution (temps qu’il faut pour faire le tour de l’étoile) allant de 1,5 à 20 jours. Cela explique pourquoi elles peuvent garder de l’eau liquide à leur surface malgré la faiblesse de leur «ampoule cosmique», mais cela signifie aussi que leurs périodes de rotation et de révolution sont toutes «verrouillées» : elles montrent toujours la même face à leur étoile. Pour trois d’entre elles, de l’eau liquide peut en principe subsister sur la face exposée, et pour trois autres (les trois plus proches de l’étoile), sur la face cachée ou pas loin.

Mais voilà, pour l’évaluer, on ne dispose pas de grand-chose de plus que de la puissance de l’étoile et de la proximité des planètes. Or l’atmosphère peut faire une énorme différence de ce point de vue : sans atmosphère pour retenir momentanément la chaleur du Soleil, la température moyenne de la Terre serait de –18°C au lieu de +15 °C et il n’existerait pas d’eau liquide, ou si peu, sur le «plancher des vaches». En outre, le fait que les planètes de Trappist-1 montrent toujours la même face à leur étoile n’est pas de bon augure : le froid sur la face cachée entraîne fort probablement la condensation des gaz (s’il y en a), ce qui a pour effet d’aspirer vers le «côté obscur» l’atmosphère de la face chaude. Peut-être que cela peut servir de base à une circulation atmosphérique qui réduirait les écarts de températures, mais cela engendrerait vraisemblablement des tempêtes cataclysmiques et quel qu’en soit le résultat, l’endroit est probablement inhospitalier.

En ce moment, on n’a très peu de moyens pour savoir quel genre d’atmosphère possède une exoplanète. En fait, la première observation «exoatmospérique» remonte à l’année dernière et portait justement sur le système Trappist-1, dont trois planètes étaient déjà connues. Et tout ce qu’on peut en dire, c’est que Trappist-1b et Trappist-1c n’ont pas une atmosphère d’hydrogène typique des géantes gazeuses…

Bref, vivement James-Webb (le chercheur de l’UdeM René Doyon aura d’ailleurs justement un instrument sur ce télescope), pour qu’on commence enfin à quitter, au moins un peu, l’univers des «théoriquement possible» et des fausses «nouvelles Terres».

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Mercredi 15 février 2017 | Mise en ligne à 10h53 | Commenter Commentaires (6)

CRISPR : la patience est de mise

(Image : gracieuseté, UPenn)

(Image : gracieuseté, UPenn)

L’acronyme CRISPR est un buzz word très à la mode depuis sa découverte, en 2012. Et pour cause, puisque comme technique de modification des gènes, c’est un bond en avant inouï. Presque littéralement, c’est l’équivalent de cesser de compter avec un boulier pour commencer à écrire des nombres : alors que les techniques précédentes consistaient (grosso modo) à ajouter un ou des gènes dans le noyau cellulaire, CRISPR permet carrément d’enlever et de remplacer des parties très précises du génome.

L’ennui, c’est que si c’est (relativement) facile à faire sur une cellule unique ou un embryon dans ses premiers stades de développement, cela devient beaucoup plus compliqué à faire sur une organisme pleinement développé. In vivo, m’expliquait récemment un chercheur de Québec, Jacques P. Tremblay, la correction ne se fait pour l’instant que dans environ 1 % des cellules. Ce qui signifie que si l’on peut d’ores et déjà modifier des génomes en s’y prenant très tôt dans le développement, par exemple pour rendre des bovins résistants à des maladies, on n’est pas encore rendu à s’en servir comme un outil de thérapie génique pour guérir des patients, malheureusement.

Il y a quelques jours, j’ai eu l’occasion de m’entretenir avec un des leaders mondiaux de la thérapie génique, Dr James Wilson, qui est de passage au Québec présentement. Mon entrevue avec lui est ici. Elle a porté surtout sur le fait que la thérapie génique, après des décennies à faire miroiter de belles promesses sans jamais (ou presque) les livrer, semble finalement sur le point d’aboutir, de déboucher sur des traitements assez nombreux. Mais comme on ne peut plus, depuis une couple d’années, parler de modifier les gènes sans jaser de CRISPR, j’ai abordé le sujet avec lui. J’ai manqué d’espace dans la version papier de mon texte, alors voici ce que Dr Wilson a répondu quand je lui ai lancé qu’il n’y a rien de parfait en ce bas monde et que CRISPR doit sûrement avoir des mauvais côtés, lui aussi :

«Le grand défi de la thérapie génique a toujours été d’amener efficacement et sécuritairement les gènes jusqu’aux cellules. Ça nous a pris des décennies avant d’y parvenir. Notre expérience en livraison (ndlr : on doit au labo du Dr Wilson plusieurs des principaux «véhicules» viraux les plus prometteurs pour «livrer» les gènes) peut servir à faire progresser l’édition génomique, mais a a toujours été et ce sera toujours compliqué parce que ça implique de donner un virus au patient.

«Dans le cas de CRISPR, c’est encore plus compliqué parce qu’il faut non seulement s’arranger pour amener le «paquet» dans le noyau cellulaire, mais la livraison doit ensuite pouvoir traverser une séquences d’événements moléculaires. Il faut que ce qu’on livre soit capable de couper le génome (ndlr : essentiellement, CRISPR sert de «guide» pour une enzyme coupeuse d’ADN nommée Cas-9, afin de reconnaître le bout d’ADN qui doit être sectionné) et ensuite d’insérer un brin d’ADN à un endroit précis. Et il faut que ce soit très spécifique parce qu’il ne faut pas endommager le reste de l’ADN (ndlr : ce que Cas-9 fait si elle n’est pas bien guidée).

«Alors la réponse courte, c’est qu’on doit surmonter les mêmes défis pour CRISPR que pour la thérapie génique «classique», mais qu’en plus de ça, la nature plus complexe de l’édition génétique engendre des inefficacités et possiblement des questions sur l’innocuité. Parce que si ce qu’on introduit n’est pas assez précis, pas assez spécifique, alors on va créer des mutations ailleurs dans le génome qui peuvent avoir des effets délétères.»

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À vue de nez, si on vous demandait d’où viennent les plantes carnivores, vous répondriez sans doute qu’elles doivent avoir eu un ancêtre commun il y a 5, 20 ou 50 millions d’années. En tout cas, c’est ce que mon nez à moi m’avait toujours dit, mais il est heureux que je sois capable de voir un peu plus loin que son bout. Ça m’a permis de lire cette étude absolument captivante — en plus d’être en accès libre, Noël en février ! — parue cette semaine dans Nature Ecology and Evolution, qui vient jeter une lumière neuve sur l’origine des plantes carnivores.

L’article porte sur une «plante à piège» du sud-ouest de l’Australie, Cephalotus follicuralis, dont les feuilles forment des réceptacles dégageant une odeur attirante pour les insectes, aux rebords dangereusement glissants et qui sont remplis d’enzymes pour digérer les hexapodes imprudents. Fait intéressant, cette plante n’est pas apparentée (ou en tout cas, seulement de manière très lointaine) aux plantes carnivores du même genre qui vivent en Asie du Sud-Est et en Amérique du Sud, et la plupart de ses parentes plus proches ne sont pas carnivores, ce qui suggère fortement que la «chasse» est apparue plus d’une fois chez les plantes au cours de l’évolution. (Note à mon nez : la prochaine fois que tu me racontes des sottises comme ça, je m’inscris à un cour de boxe.)

Mais C. follicuralis a aussi la particularité d’être «omnivore», pour ainsi dire (ou plutôt d’être une carnivore facultative) : quand elle grandit à 15 °C, ses feuilles sont plates et font de la photosynthèse, comme les plantes «normales» ; mais quand elle pousse à 25 °C, alors elle se développe en authentique piège — parce que, j’imagine, les insectes sont plus abondants quand il fait chaud. Cela a permis à trois chercheurs de l’université SONDEKAI, au Japon, et de l’Université de Hong Kong, d’analyser quels gènes étaient plus ou moins exprimés selon la forme que la plante prenait. Et ainsi d’identifier au moins quelques uns des gènes qui ont permis l’évolution vers les «plantes à piège».

Les auteurs, menés par le biologiste Kenji Fukushima, ont ensuite comparés ces gènes (du moins, ceux qui sont liés aux enzymes digestifs) avec ceux d’autres plantes à piège non apparentées — qui représentent un total de trois «apparition» du carnivorisme chez les plantes. Et ils ont conclu que même si ces espèces ont évolué vers la prédation indépendamment les unes des autres, leurs enzymes digestifs sont pratiquement tous dérivés des mêmes gènes. Ces gènes, au départ, avaient (et ont peut-être toujours, les auteurs l’ignorent) un lien avec la réponse à divers stresseurs.

Mais dans tous les cas, plusieurs de ces enzymes ciblent l’azote, celui-ci étant «connu pour être un des nutriments limitants primaires (l’un des nutriments qui vient à manquer en premier dans un écosystème donné, ndlr) que les plantes carnivores acquièrent de leurs proies», écrivent les auteurs.

Bref, un magnifique exemple de «convergence évolutive», ce phénomène par lequel des espèces non apparentées développent des caractéristiques communes en vivant dans le même environnement. Dans le cas des plantes carnivores, les mêmes chemins menant à la prédation semblent avoir été empruntés à plusieurs reprises au cours de l’évolution…

Les plantes seraient-elles moins «végé» qu’on le croit ?

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