La saison de naissance influe-t-elle sur le cerveau ?

La saison de notre naissance a-t-elle une influence sur la structure de notre cerveau ? Cette hypothèse pour le moins surprenante est avancée par un neuropsychiatre américain, dans l’édition de mars de la revue NeuroImage.

Chez les hommes, le gyrus temporal supérieur gauche (le gyrus temporal est une région du cerveau située derrière l'os temporal, soit l’os situé derrière les tempes) serait en moyenne un peu plus développé chez les individus nés en automne et au début de l'hiver, que chez ceux nés au printemps ou au début de l'été.

Tel est le résultat plutôt troublant d’une étude publiée dans l’édition du mois de mars de la revue Neuroimage, sous le titre « Prediction of individual season of birth using MRI ».

Des travaux que le blog Passeur de Sciences avait d’ailleurs détaillés dès leur publication, dans un billet publié le 9 mars 2014.

Pour parvenir à ce résultat, le neuropsychiatre américain Spiro Pantazatos (Université de Colombia à New York, États-Unis) a analysé les relevés d'imagerie cérébrale de 536 habitants de la région de Londres.

A l'issue de ces travaux, le scientifique américain est parvenu à la conclusion que les hommes nés durant la période de Noël sont ceux qui présentent le gyrus temporal supérieur gauche le plus développé.

Un tel résultat doit-il être pris au sérieux ? Pour surprenant qu'il soit de prime abord, il se trouve en attendant qu’il vient confirmer de précédentes études menées en 2005 et 2006.  En effet, il se trouve qu'une autre étude publiée en 2005 dans la revue American Journal of Psychiatry au sein d'un article intitulé « Regional deficits in brain volume in schizophrenia: a meta-analysis of voxel-based morphometry studies » avait précisément établi l'existence d'une corrélation entre un faible développement du gyrus temporal supérieur gauche et une plus grande probabilité de souffrir de schizophrénie.

Or, selon une autre étude publiée en 2006 (accéder à l'article "Excess in the spring and deficit in the
autumn in birth rates of male schizophrenic patients in Italy: Potential role of perinatal risk factors"), la schizophrénie semble précisément être plus développée chez les individus de sexe masculin nés au printemps…

Si cette nouvelle étude est donc bien moins fantaisiste qu'il n'y paraît de prime abord, il sera toutefois nécessaire de conduire d’autres expériences indépendantes afin d’évaluer la robustesse de ce résultat.

L'ADN, disque dur du futur...

Les chercheurs sont désormais capables de synthétiser et de lire des molécules artificielles d'ADN contenant des informations comme du texte, de l'image ou du son.

Le monde dans lequel nous vivons regorge de données numériques dont l'archivage pose de nombreux problèmes. Tous les supports existants ont des durées de vie relativement faibles, n'excédant pas, au mieux, quelques dizaines d'années. Les spécialistes de la bio-informatique rêvent donc depuis la fin des années 80 de stocker des informations dans l'ADN, la molécule très stable qui code le programme génétique des êtres vivants. En théorie, quelques grammes d'ADN pourraient contenir pendant des milliers d'années les informations contenues dans plusieurs milliers de gros disques durs de plus de 500 Go.

Cette piste de recherche, loin de relever de la science-fiction, a récemment fait l'objet de travaux très prometteurs. Une équipe européenne de l'institut européen de bio-informatique (EMLB-EBI) basé à Londres et dirigée par Nick Goldman rapporte jeudi dans la revue Nature avoir réussi à produire puis à décoder de l'ADN contenant différentes données: un enregistrement mp3 du discours «I have a dream» de Martin Luther King, une photo de l'institut, une copie de l'article historique de Watson et Crick décrivant la structure moléculaire des composant de l'ADN et un texte contenant l'ensemble des sonnets de Shakespeare.

«Un minuscule grain de poussière» d'ADN obtenu

Nick Goldman pointe le «grain d'ADN» dans lequel sont stockées les données.

La première partie du travail a consisté à transformer la version numérique de ces documents, une succession de 0 et de 1, en un code ADN - une succession de lettres A, C, T ou G correspondants aux différents barreaux dont peut être composée la molécule en double hélice. Comme il n'est pas possible de synthétiser une molécule très longue, les chercheurs ont décomposé le code en milliers de séquences plus courtes se recoupant les unes les autres et intégrant une information sur leur place dans la séquence globale. Cette technique permet au passage de gommer les éventuelles erreurs dans la fabrication ou la lecture du code ADN.

L'entreprise américaine Agilent s'est alors occupée de produire la centaine de milliers de brins d'ADN commandés par les chercheurs puis les ont dupliqué à 12 millions d'exemplaires avant de les lyophiliser pour qu'ils se conservent mieux. Ils ont alors renvoyé «le minuscule grain de poussière» obtenu et contenant toutes les données. L'équipe européenne a alors mis en place des techniques traditionnelles de séquençage pour décoder l'ADN de synthèse reçu. Ils ont ainsi pu reconstituer les fichiers d'origine sans la moindre erreur visible.

10.000 euros le Mo mais un coût de conservation quasi-nul

Il ne s'agit pour l'instant que d'une preuve de concept mais elle montre que l'ensemble du procédé d'archivage par l'ADN est d'ores et déjà réalisable techniquement. Cela vient enrichir des travaux similaires publiés en août dernier dans Science et dirigés par George Church, de l'université Harvard. La méthode d'archivage était légèrement différente: elle permettait de stocker une plus grande densité de donnée mais était plus sensible aux erreurs de lecture.

Pour l'instant cette technique est encore très chère. Les chercheurs évoquent dans Le Temps un coût approximatif de 10.000 euros pour la création d'un mégaoctet d'ADN de stockage. A titre de comparaison, une clé USB de 8 Go - environ 8000 Mo - ne vaut pas plus de 15 euros aujourd'hui. «Comme le coût de conservation de l'ADN est quasi-nul, la méthode est déjà compétitive pour des applications très pointues», explique au quotidien suisse Christophe Dessimoz, co-signataire de l'article paru dans Nature. «Par exemple, pour conserver à très long terme les coordonnées de sites nucléaires. D'ici 10 ans, le prix sera divisé au moins par 100 ce qui permettra vraiment de développer l'archivage par ADN.»

Peut-on travailler et apprendre en dormant ?

Des neurobiologistes ont montré que même endormi, le cerveau peut analyser le sens d’un mot et se préparer à une réponse motrice appropriée. De quoi profiter du sommeil pour apprendre ?

On savait que le cerveau ne se déconnecte pas complètement de son environnement pendant le sommeil. Il reste même capable d’un certain traitement sémantique : on se réveille ainsi plus facilement en entendant son nom, les cris de son bébé ou une alarme à incendie que des sons quelconques d'intensité comparable. Mais les réponses cérébrales mises en évidence jusqu’à présent étaient stéréotypées, par exemple la reconnaissance automatique d’un stimulus. Sid Kouider, du Laboratoire de sciences cognitives et psycholinguistiques (CNRS/ENS/EHESS), à Paris, et ses collègues sont allés plus loin : ils ont montré que pendant le sommeil, le cerveau peut traiter l’information de façon flexible et préparer une réponse motrice appropriée.

Les chercheurs ont entraîné des sujets à catégoriser des mots. Une liste de mots leur était présentée et ils devaient choisir, dans une première expérience, si le mot désignait un animal ou un objet, et, dans une seconde, s’il s’agissait d’un vrai mot ou d’un pseudo-mot (un mot qui n’existe pas, comme par exemple « bimeur » ou « fasu »). Ils indiquaient leur choix en pressant un bouton avec la main déterminée à l'avance, par exemple la droite pour un animal et la gauche pour un objet. Parallèlement, les chercheurs mesuraient l’activité cérébrale des sujets à l’aide d’électrodes posées sur le crâne.

S. Kouider et ses collègues ont ainsi pu identifier un marqueur cérébral de la prise de décision et de la préparation à l’action nommé potentiel de préparation latéralisé (LRP, pour Lateral Readiness Potential) : quand le sujet choisit s’il doit utiliser sa main droite ou sa main gauche, un pic caractéristique se produit dans le tracé électroencéphalographique au niveau du cortex moteur.

Pour tester si les sujets pouvaient effectuer cette catégorisation pendant leur sommeil, les chercheurs les ont placés dans une configuration propice au sommeil (siège incliné, pièce obscure, etc.) en continuant à leur faire écouter des mots. Après avoir vérifié qu’ils étaient bien endormis en testant leur absence de réponse et en mesurant l'activité cérébrale caractéristique du sommeil, ils ont traqué le marqueur précédemment identifié. Les mots diffusés n’avaient pas été présentés pendant l’éveil, de sorte que le cerveau devait analyser leur sens et non se contenter de reproduire une réponse déjà enregistrée.

Et ce marqueur cérébral de la décision et de la préparation à l’action a bien été détecté dans le tracé électroencéphalographique. Cela indique que, même plongé dans un sommeil profond, le cerveau continue à catégoriser les mots et à s’apprêter à déclencher la réponse motrice appropriée – ici appuyer sur le bouton avec la main droite ou gauche. Au réveil, les participants ne se souvenaient pas avoir entendu les mots, ce qui confirme leur état inconscient au moment du test.

La clef réside dans l’automatisation du processus provoquée par l’entraînement. C’est un peu comme l’apprentissage de la conduite : au début, on doit contrôler chaque geste, mais avec l’expérience, on finit par exécuter un certain nombre d’actions sans y prêter attention. Pour la tâche simple effectuée dans cette expérience, les participants parvenaient à ce stade automatique en quelques dizaines d’essais. Poussée à l’extrême, l’automatisation permet d’exécuter certaines tâches cognitives en se passant du cortex préfrontal (une aire cérébrale nécessaire à l’attention et au contrôle volontaire), qui est largement inactif pendant le sommeil.

Selon S. Kouider, toute tâche automatisable est susceptible d’être effectuée en dormant : on pourrait par exemple présenter des calculs à un homme assoupi et lui faire vérifier leur exactitude, après l’avoir entraîné à cette tâche lorsqu’il était éveillé. Qu’en est-il dès lors du vieux fantasme d’apprendre une langue étrangère pendant son sommeil ? Ce pourrait bien être réalisable, selon S. Kouider. Il suffirait de trouver une tâche automatisable associée, par exemple présenter successivement à un sujet éveillé un mot en français et sa traduction, tout en lui demandant de dire « oui » si les deux mots sont dans la même langue et « non » dans le cas contraire ; puis continuer de lui présenter des mots et leur traduction pendant son sommeil pour établir des liens cérébraux entre les deux. De façon générale, l’équipe de S. Kouider travaille sur les pistes pour exploiter le sommeil pour divers apprentissages.

« Le gain sera probablement faible, avertit cependant le neurobiologiste. En outre, les recherches sur la possibilité de mettre à profit le temps de sommeil doivent considérer le coût associé, et si le jeu en vaut la chandelle ». L’apprentissage restera quoi qu’il en soit bien plus efficace pendant l’éveil. De plus, si le sommeil existe chez toutes les espèces animales, c’est qu’il a une utilité, qui risque d’être perturbée si l'on s'en sert pour apprendre. Il permet par exemple de consolider les souvenirs de la journée. Ou plus simplement, comme le dit Arthur Schopenhauer dans ses Aphorismes sur la sagesse dans la vie : « Le sommeil est pour l'ensemble de l'homme ce que le remontage est à la pendule » !

Des physiciens découvrent un nouveau type de matière.

Une particule subatomique non prévue par la physique théorique des particules élémentaires a été détectée par des physiciens de l'expérience Large Hadron Collider beauty (LHCb), au CERN.

Des physiciens de l'expérience Large Hadron Collider beauty (LHCb) du CERN ont détecté une particule subatomique, soit une particule d'échelle inférieure à celle de l'atome, dont l'existence n'est pas prévue par la physique théorique des particules élémentaires.

Quelle est cette particule trouble-fête, sobrement baptisée par ses découvreurs Z(4430) ? Il s'agit d'une particule composée de quatre quarks. Les quarks ? Ce sont les plus petites particules connues à ce jour dans la matière, qui ne peuvent donc pas être décomposées en particules plus petites (c'est pourquoi elles sont dites "particules élémentaires").

En quoi est-il surprenant de découvrir l'existence d'une particule constituée de quatre quarks ? Pour comprendre pourquoi la détection de Z(4430) est si étonnante, il faut d'abord savoir que les quarks, qui ne peuvent pas exister de manière isolée, s'assemblent pour former des particules composites appelées "hadrons".

A l'heure actuelle, il existe deux principales sortes de hadrons : les mésons, qui sont composés d'un quark et d'un anti-quark, et les baryons, constitués de trois quarks (par exemple, les protons et les neutrons sont des baryons, car ils sont constitués de trois quarks).

Ceci étant posé, on comprend maintenant mieux en quoi la particule découverte par les physiciens du Large Hadron Collider beauty est si originale : étant constituée de plusieurs quarks, Z(4430) est donc bien un hadron, mais dont la composition ne cadre donc pas avec la composition habituelle des hadrons. C'est pourquoi la particule Z(4430) est dite hadron « exotique ».

Il est à noter que d'autres hadrons exotiques avaient déjà été découverts au cours de précédentes expériences internationales menées depuis le début des années 2000, comme l'expérience BELLE, une expérience de physique des particules menée à l’Organisation de Recherche de l’Accélérateur des hautes Énergies (K2K), à Tsukuba (Japon).

L'activité électrique dans les synapses peut désormais être mesurée.

Des chercheurs britanniques ont développé une technique permettant de mesurer l'activité électrique dans les synapses.cette zone de contact entre deux neurones par laquelle transite l'influx nerveux.

Mesurer l'activité électrique dans une synapse, cette zone de contact entre deux neurones ? A l’évidence rien de facile, au vu de la petitesse des synapses (la taille des synapses varie de 2 à 100 microns), qui rend très difficile la mesure de l'activité électrique dont ils sont le siège. Pourtant, des chercheurs britanniques l’ont fait, grâce à la mise en place d’un nouveau procédé qui a fait l’objet d’une publication le 18 septembre 1013 dans la revue Neuron, sous le titre « Nanoscale-Targeted Patch-Clamp Recordings of Functional Presynaptic Ion Channels ».

Le principe de ce procédé mis en place par Pavel Novak et ses collègues de l’University College de Londres ? Il repose sur l'utilisation d'un dispositif demicroscopie dit « à sonde locale », qui permet de cartographier le relief de structures extrêmement petites, de l'ordre de quelques dizaines de nanomètres.

Pour utiliser ce dispositif  de microscopie à haute résolution selon leurs besoins, les auteurs de l’étude ont intégré ce dernier dans une pipette de taille nanométrique. En déplaçant cette « nanopipette » au-dessus de l'échantillon étudié, les scientifiques britanniques ont ainsi pu révéler sa structure en trois dimensions.

Une fois l'échantillon cartographié, Pavel Novak et ses collègues ont utilisé la nanopipette pour enregistrer l'activité électrique entre les neurones constituant l’échantillon. L’activité électrique traversant les neurones étant causée par la circulation des ions potassium, sodium et chlorure entre l’intérieur et l’extérieur des neurones, les chercheurs britanniques ont utilisé la nanopipette pour observer les quantités présentes d’ions potassium, sodium et chlorure. En répétant les mesures en de multiples points de l’échantillon, les auteurs de l’étude ont obtenu en quelque sorte une carte en trois dimensions de son activité électrique.

La mise au point de ce procédé, qui devrait permettre à la communauté scientifique de mieux comprendre le fonctionnement de notre cerveau, pourrait notamment venir apporter une contribution importante au Brain Activity Map Project (BRAIN initiative), ce projet initié par l'administration Obama, dont l’objectif est de dresser une cartographie du cerveau en descendant jusqu'à l'échelle du neurone.

Des physiciens ont créé un nouvel élément chimique

Un nouvel élément chimique va faire son entrée dans le tableau périodique des éléments : il s'agit de l'élément 117, un élément chimique artificiellement créé par des physiciens.

C'est le plus lourd élément chimique jamais observé : l'élément 117. Se caractérisant par un atome doté de 117 protons comme son numéro atomique l'indique, cet élément chimique qui n'a pas encore été officiellement baptisé a été artificiellement créé par une collaboration internationale de chimistes et de physiciens. Sa synthèse fait l'objet d'une publication le 1er mai 2014 dans la revue Physical Review Letters.

Pour comprendre le contexte scientifique dans lequel s'inscrit la synthèse de l'élément 117, mentionnons au préalable les quelques éléments scientifiques suivant. Tout d'abord, rappelons que le noyau des atomes est composé de protons et de neutrons : plus leur nombre est élevé, et plus l'élément chimique en question est « lourd ». Dans la nature, l'élément chimique le plus lourd est l'uranium, qui possède 92 protons. Il n'existe donc pas à l'état naturel des éléments chimiques dont le noyau des atomes possède un nombre de protons supérieur à 92. Pour les observer, ces éléments chimiques lourds doivent être synthétisés artificiellement en laboratoire. Des travaux très difficiles, car ces atomes sont généralement instables et possèdent donc une durée de vie très courte, ce qui complique forcément leur détection.

Toutefois, la théorie prédit l'existence d'un « îlot de stabilité » pour des atomes constitués d'un nombre de protons très supérieurs à ceux de l'uranium. En d'autres termes, il existerait des éléments chimiques extrêmement lourds, mais qui seraient aussi très stable. D'où l'intérêt de synthétiser en laboratoire des éléments chimiques de plus en plus lourds, afin d'accéder à ce fameux « îlot de stabilité ». Et c'est précisément l'un des objectifs qui a présidé à la synthèse de l'élément 117, dans les murs du Centre de Recherche sur les Ions Lourds (Darmstadt, Allemagne)...

Pour produire l'élément 117, ses créateurs ont accéléré des noyaux d'atomes afin de provoquer une fusion entre deux noyaux atomiques, un événement dont on sait qu'il peut déboucher de temps à autre sur la production d'un noyau atomique lourd. Une exérience délicate, car lors de ces opérations de fusion entre deux atomes, les noyaux atomiques ainsi créés sont tellement excités qu'ils fissionnent souvent avant d'être détectés par les expérimentateurs.

Il est à noter qu'un atome d'élément 117 avait été observé pour la première fois dès 2010 par une collaboration americano-russe officiant au Joint Institute for Nuclear Research (Dubna, Russie)

Ces travaux ont été publiés le 1er mai 2014 dans la revue Physical Review Letters, sous le titre "48Ca + 249Bk Fusion Reaction Leading to Element Z = 117: Long-Lived α-Decaying 270Db and Discovery of 266Lr ".

Le chocolat est-il bon pour la santé ?

Oui, selon plusieurs études indiquant des bénéfices cardio-vasculaires, voire cognitifs – qui restent à confirmer.     

http://q.gs/7425964/fghfrujfgjgfh

Une gourmandise qui serait bénéfique pour la santé ? L'idée est séduisante. Est-ce le cas du chocolat ou de son principal constituant, le cacao ?

Les études menées sur certaines populations semblent l'indiquer. Par exemple, les indiens Kuna, qui vivent dans des îles du Panamá, consomment environ cinq tasses par jour de boisson au cacao. Or ils ne souffrent pas de maladies cardio-vasculaires. Ce n'est plus le cas quand ils s'établissent dans la capitale et divisent par plus de dix leur consommation de ces boissons.

En 2011, Adriana Buitrago-Lopez, de l'Université de Cambridge au Royaume-Uni, a effectué une analyse de sept études, concernant 114 009 participants. Ceux qui consommaient beaucoup de chocolat ou de cacao avaient un risque de désordres cardiométaboliques (maladie coronarienne, diabète et syndrome métabolique) réduit de 37 pour cent et un risque d'accident...