Paris, 15 janvier 2013

Cartographier en 3D l'orientation des lipides dans des tissus biologiques comme la peau

Une méthode non invasive permettant d'observer in situ comment sont orientés les assemblages de lipides dans les tissus biologiques vient d'être mise au point par les physiciens du Laboratoire d'optique et biosciences (CNRS / Inserm / École polytechnique). Elle ne nécessite ni préparation, ni marqueur. Ces travaux devraient permettre de détecter et caractériser certaines pathologies associées à des désorganisations moléculaires au niveau de la peau ou du tissu nerveux. Ils viennent d'être publiés dans la revue en ligne Physical Review X.
Les assemblages multilamellaires de lipides (graisses) jouent un rôle essentiel dans certaines fonctions physiologiques. Ils interviennent au niveau de la peau (qui sert de barrière protectrice contre les agressions extérieures) mais également dans le fonctionnement des neurones. La désorganisation de ces assemblages est souvent associée à des pathologies graves. Cependant, les techniques utilisées d'ordinaire pour déterminer l'agencement des molécules, comme la diffusion des rayons X ou bien la résonance magnétique nucléaire, ne sont pas adaptées pour étudier des tissus biologiques intacts avec une bonne résolution cellulaire. De plus, elles nécessitent bien souvent un marquage et/ou une préparation importante des échantillons.

Développée à partir des années 90, la microscopie multiphotonique permet d'observer en trois dimensions un tissu biologique intact à une profondeur dépassant quelques centaines de micromètres et avec une résolution sub-cellulaire. Les chercheurs du Laboratoire d'optique et biosciences ont identifié un nouvel indicateur sensible à l'ordre moléculaire dans les assemblages lipidiques multi-couches appelé « génération de troisième harmonique polarisée » ou P-THG (« polarized third-harmonic generation »). Grâce à cette source de contraste optique, il est désormais possible de cartographier en trois dimensions l'orientation moyenne et le degré d'alignement des assemblages lipidiques mais aussi de repérer leur éventuelle désorganisation. Cette nouvelle méthode de microscopie multiphotonique fournit donc un outil non invasif pour sonder in situ l'alignement moléculaire dans des milieux biologiques.

Cette approche permet aux scientifiques de cartographier avec une sensibilité et un contraste inédits l'organisation des lipides dans des biopsies de peau humaine, sans préparation, ni marquage. Ces travaux posent les bases de futurs développements de la microscopie multiphotonique en tant que méthode de mesure de l'ordre moléculaire dans des milieux biologiques intacts. Ils permettent d'envisager des applications pour détecter et étudier les étapes précoces de pathologies liées à la désorganisation moléculaire.

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Paris, 6 mai 2013

Chikungunya : découverte d'un facteur cellulaire humain impliqué dans la réplication du virus

Des scientifiques de l'Institut Pasteur, de l'Inserm et du CNRS, ont identifié un facteur cellulaire humain impliqué dans la réplication du virus Chikungunya, qui rend compte de la spécificité d'espèce de ce virus. Ce virus, en émergence et présent dans les régions tempérées d'Europe, a provoqué en 2005 une épidémie sans précédent sur l'île de la Réunion en touchant plus de 30% de la population totale. 
Les résultats obtenus par les chercheurs ont permis de préciser les bases moléculaires de l'infection par le virus Chikungunya, très peu étudiées jusqu'à présent. 
Ces travaux ouvrent également de nouvelles perspectives pour la mise au point d'un meilleur modèle animal, « humanisé », outil nécessaire pour approfondir la connaissance de la physiopathologie de l'infection.
Ces travaux font l'objet d'une publication sur le site du European Molecular Biology Organization reports (EMBO reports), le vendredi 26 avril.

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Paris, 29 AVRIL 2013

Un nouveau colorant ultra-brillant pour mieux sonder le cerveau

Pour obtenir des images en 3D de très haute résolution du système vasculaire cérébral, on utilise un colorant qui fluoresce dans le proche infra-rouge, lumière que la peau laisse passer. Un nouveau colorant, le chromophore Lem-PHEA, qui surclasse sensiblement les meilleurs colorants actuellement utilisés, vient d'être synthétisé par une équipe du Laboratoire de chimie (CNRS / ENS de Lyon / Université Claude Bernard Lyon 1). Menés en collaboration avec des chercheurs de l'Institut des neurosciences (Université Joseph Fourier - Grenoble / CEA / Inserm / CHU) et du Laboratoire Chimie et interdisciplinarité : synthèse, analyse, modélisation (CNRS / Université de Nantes), ces travaux viennent de paraître en ligne dans la revue Chemical Science. Ils ouvrent d'importantes perspectives pour mieux observer le cerveau et comprendre son fonctionnement.
Différentes techniques d'imagerie cérébrale, comme la microscopie biphotonique ou l'IRM, contribuent à comprendre le fonctionnement du cerveau sain ou malade. Une de leurs caractéristiques essentielles est leur résolution spatiale, c'est-à-dire la dimension des plus petits détails observables par chacune d'elles. Typiquement, pour l'imagerie par résonance magnétique (IRM), cette résolution est limitée à quelques millimètres, ce qui ne permet pas d'obtenir des images comme celle ci-dessous dont la résolution est cette fois de l'ordre du micromètre.

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Paris, 28 mai 2013

Le rôle écologique des espèces rares est unique

De nombreuses espèces rares jouent un rôle écologique unique, et sont, de ce fait, irremplaçables, même dans les écosystèmes les plus diversifiés de la planète. C'est ce que vient de montrer une équipe internationale menée par des chercheurs du CNRS, de l'Université Montpellier 2, de l'INRA, de l'EPHE et de l'IRD. À partir de données issues de trois écosystèmes très différents (récifs coralliens, prairies alpines et forêts tropicales), les scientifiques ont découvert que les fonctions écologiques uniques (comme une résilience exceptionnelle au feu et à la sécheresse) sont majoritairement portées par les espèces rares et sont donc particulièrement vulnérables à l'érosion de la biodiversité. Ces fonctions pourraient s'avérer cruciales pour le fonctionnement des écosystèmes en cas de changements environnementaux majeurs. Publiés le 28 mai 2013 dans la revue Plos Biology, ces travaux montrent que la sauvegarde de la biodiversité dans son ensemble est capitale pour la résilience et la survie des écosystèmes.
Les milieux où la biodiversité est élevée sont caractérisés par un grand nombre d'espèces rares, c'est-à-dire qui présentent une faible abondance locale ou une aire de distribution limitée. Leur importance fonctionnelle est souvent perçue comme secondaire : elles sont considérées comme ayant une influence mineure sur le fonctionnement des écosystèmes et comme n'offrant qu'une « assurance » écologique en cas de disparition d'espèces plus communes. Les travaux publiés dans Plos Biology viennent réfuter cette idée.  

Les chercheurs se sont intéressés aux traits fonctionnels d'un très grand nombre d'espèces d'animaux et de plantes. Ces traits permettent, en écologie, de décrire une espèce : est-ce un animal carnivore ou herbivore, diurne ou nocturne, fouisseur1 ou volant ? Est-ce une plante résistante ou non à la sécheresse, cherchant ou pas la lumière directe, préférant les sols acides ou basiques ? L'ensemble des traits fonctionnels d'une espèce sous-tendent sa fonction écologique. 

Les scientifiques ont ensuite testé l'hypothèse selon laquelle les espèces rares assureraient des fonctions originales dans les écosystèmes. Pour cela, ils ont croisé les informations biologiques et biogéographiques de 846 espèces de poissons de récifs coralliens, 2 979 espèces de plantes alpines et 662 espèces d'arbres tropicaux originaires de Guyane. Leur hypothèse s'est révélée juste : les espèces qui présentent des combinaisons exceptionnelles de traits fonctionnels et qui, par conséquent, jouent un rôle écologique unique, sont majoritairement des espèces rares.

Trois exemples permettent d'illustrer leurs résultats : la murène géante javanaise (Gymnothorax javanicus) se nourrit la nuit de poissons et invertébrés cachés dans les labyrinthes coralliens. Elle permet ainsi l'élimination de proies, souvent fragilisées, inaccessibles aux autres prédateurs. Le saxifrage pyramidal (Saxifraga cotyledon), une plante alpine, constitue quant à lui une ressource unique pour les pollinisateurs des parois rocheuses. La sapotacée Pouteria maxima, arbre massif de la forêt tropicale de Guyane, présente une exceptionnelle résilience au feu et à la sécheresse, ce qui permet la recolonisation par la forêt d'espaces dévastés par le feu. Ces espèces rares n'ont que peu d'équivalents fonctionnels dans leurs écosystèmes respectifs. 

Portées par des espèces vulnérables, les fonctions uniques pourraient disparaître alors qu'elles peuvent s'avérer importantes pour le fonctionnement des écosystèmes en cas de changements environnementaux majeurs et déterminer leur résistance aux perturbations. Ainsi, ce travail souligne l'importance de la conservation des espèces rares et la nécessité de mener de nouvelles expérimentations permettant de tester explicitement l'influence de la rareté sur les processus écologiques.

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