J.O - CEREMONIE D'OUVERTURE

Paris, 28 septembre 2011

Identification d'un gène associant agressivité et audace chez un poisson modèle

Un gène responsable du comportement agressif et audacieux vient d'être identifié chez le poisson zèbre par une équipe du Laboratoire neurobiologie et développement du CNRS. Caractérisé par trois composantes : témérité, tempérament explorateur et agressivité, cette association comportementale spécifique est décrite chez de nombreuses espèces animales. Chez le poisson zèbre, elle serait due à l'action d'un seul gène (fgfr-1) via sa régulation du taux d'histamine dans le cerveau, neurotransmetteur impliqué dans de nombreux comportements. Ces résultats sont publiés dans The Journal of Neuroscience le 28 septembre 2011.
Le comportement d'« agressivité et audace » est bien connu des spécialistes et associe trois composantes : une témérité, une agressivité et un tempérament explorateur sensiblement au-dessus de la moyenne. Ce comportement, appelé aussi proactif, a été décrit chez de nombreuses espèces de poissons, oiseaux et mammifères. Les chercheurs du Laboratoire neurobiologie et développement du CNRS ont choisi de l'étudier chez le poisson zèbre, un modèle animal de plus en plus apprécié des généticiens et des neurobiologistes. Pour cela, ils ont tout d'abord mis au point des tests comportementaux permettant de mesurer quantitativement les trois facettes de ce comportement agressif et audacieux. Ils ont ensuite identifié une souche de poisson zèbre, appelée spiegel, dont le caractère proactif sort clairement de la norme. Les tests ont montré que ces poissons étaient particulièrement agressifs envers leurs congénères, peu intimidés par les leurres simulant des prédateurs et plus aventureux pour explorer de nouveaux environnements.

La souche spiegel possède une mutation dans le gène fgfr-1 codant pour un récepteur membranaire sensible au FGF, un facteur de croissance très important pour le développement des vertébrés, en particulier pour la croissance du cerveau. La mutation du récepteur Fgfr1 présente chez spiegel réduit l'activation des signaux intracellulaires normalement déclenchée par le FGF. Conséquence de cette mutation, les poissons spiegel présentent un faible taux cérébral d'histamine, un neurotransmetteur connu pour réguler l'appétit, le sommeil et l'attention. C'est ce faible taux d'histamine qui est responsable du comportement anormal du poisson. En effet : un simple traitement pharmacologique visant à augmenter le taux d'histamine a permis aux chercheurs de rendre aux poissons portant la mutation spiegel un comportement normal, c'est-à-dire un comportement similaire à la moyenne des poissons zèbre.

Ces travaux montrent que l'association des trois aspects qui définissent le comportement d'agressivité et d'audace dépend de l'action d'un gène unique que possèdent tous les vertébrés. Les facteurs environnementaux (physico-chimie, densité d'animaux, nourriture…) influent certainement aussi sur le comportement mais le gène fgfr-1 semble régler le niveau de base de proactivité. Ces résultats offrent une meilleure compréhension moléculaire et neurophysiologique de ce comportement spécifique. Néanmoins, des études ultérieures devront élucider les mécanismes moléculaires qui lient le gène fgfr-1 au taux d'histamine et la production d'histamine au comportement des animaux.

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Paris, 12 mars 2012

Des briques moléculaires de la vie primitive découvertes dans une comète artificielle

Les premières molécules de la vie se forment naturellement dans les comètes : c'est ce que suggèrent des travaux menés par une équipe franco-allemande comprenant les groupes d'Uwe Meierhenrich et de Cornelia Meinert de l'Institut de chimie de Nice (Université Nice Sophia Antipolis/CNRS), et de Louis Le Sergeant d'Hendecourt de l'Institut d'astrophysique spatiale (CNRS/Université Paris-Sud). Après avoir fabriqué une comète artificielle, les chercheurs ont analysé ses composants avec une technique unique au monde. Et il est apparu pour la première fois que les comètes pourraient renfermer des molécules qui constituaient la matière génétique primitive : des « acides diaminés » (1). Au croisement de la chimie, de la biologie, et de l'astrophysique, ces travaux soutiennent la thèse selon laquelle les briques élémentaires de la vie ne sont pas apparues sur Terre mais dans l'espace. Ils viennent d'être publiés dans la version en ligne de la revue ChemPlusChem.
Ces analyses s'inscrivent dans le cadre de la grande mission spatiale européenne « Rosetta ». Ce programme a pour objectif de faire atterrir en 2015 une sonde sur la comète Tchourioumov-Guerassimenko pour étudier la composition de son noyau. Pour essayer d'anticiper les résultats de Rosetta, les scientifiques ont imaginé fabriquer une comète artificielle, ou « glace interstellaire/cométaire simulée », et analyser ses constituants.

L'équipe de Louis Le Sergeant d'Hendecourt s'est chargée de fabriquer une micro-comète à l'Institut d'astrophysique spatiale (CNRS/Université Paris-Sud) . Dans des conditions extrêmes semblables à celles de l'espace (-200°C et sous vide), les chercheurs ont condensé, sur un morceau solide de fluorure de magnésium (MgF2), des composés existant dans le milieu interstellaire : des molécules d'eau (H2O), d'ammoniac (NH3) et de méthanol (CH3OH). Cela, en irradiant le tout avec un rayonnement ultraviolet. Au bout de dix jours, ils ont obtenu quelques précieux microgrammes (10-6 grammes) de matière organique artificielle.
Cette matière organique interstellaire simulée a été ensuite analysée à l'Institut de chimie de Nice (Université Nice Sophia Antipolis/CNRS) par l'équipe d'Uwe Meierhenrich et de Cornelia Meinert. Cela, avec une technologie très performante : un « chromatographe multidimensionnel en phase gaz » (un « GCxGC/TOF-MS »). Installé à Nice en 2008, cet appareil permet de détecter dix fois plus de molécules dans un échantillon qu'un chromatographe traditionnel dit « monodimensionnel ».

Grâce à leur technologie, les chimistes ont pu identifier vingt-six acides aminés dans la comète artificielle. Là où les précédentes expériences internationales avaient trouvé seulement trois acides aminés. Plus important, ils ont aussi découvert ce que personne n'avait observé avant eux : six acides diaminés, dont - surtout - la N-(2-Aminoethyl)glycine. Un résultat révolutionnaire. Car ce dernier composé pourrait être un des constituants majeurs de l'ancêtre de l'ADN terrestre : la molécule d'acide peptidique nucléique (APN).

Primordiaux, ces résultats indiquent que les premières structures moléculaires de la vie auraient pu se former dans le milieu interstellaire et cométaire, avant d'atterrir sur la Terre primitive lors de la chute de météorites et de comètes.

L'étape suivante : déterminer les conditions de pression, de température, de pH, etc., dans lesquelles la N-(2-Aminoethyl)glycine a pu ensuite former de l'APN. Pour mener à bien ce nouveau projet, les chercheurs ont déjà commencé à constituer une collaboration avec deux grandes équipes, l'une américaine et l'autre, anglaise.

Notes :
(1) Acides diaminés : molécules formées de deux « groupes amines » (–NH2) et non d'un seul comme les acides aminés classiques qui constituent les protéines.

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Paris, 10 juin 2004

Déterminer la masse du quark top pour approcher le boson de Higgs

Le boson de Higgs, pierre angulaire de la théorie du « modèle standard » de la physique des particules, établie il y a 20 ans, n'a encore jamais été observé. Il est activement recherché par la collaboration internationale D0 qui rassemble près de 600 physiciens de 19 pays, dont la France avec la participation de laboratoires de l'Institut national de physique nucléaire et de physique des particules du CNRS (IN2P3) et du département d'astrophysique, de physique des particules, de physique nucléaire et de l'instrumentation associée du CEA (Dapnia) (1). Dans le cadre de cette recherche, les scientifiques viennent ainsi d'effectuer une nouvelle détermination de la masse du quark top, qu'ils présentent dans la revue Nature du 10 juin 2004, avec une précision améliorée de 60 % par rapport aux mesures précédentes. Cette valeur leur a permis d'estimer la valeur la plus probable de la masse du boson de Higgs et d'augmenter ainsi leur chance de le débusquer.
Le Modèle Standard est un cadre théorique qui décrit, avec succès, l'univers comme étant constitué de particules élémentaires de matière, les fermions, interagissant par l'échange de particules dénommées « messagers ». Les fermions, que les physiciens caractérisent d'un « spin 1/2 », sont : 3 leptons chargés (du plus léger au plus lourd : électron, muon, tau), 3 leptons neutres (neutrinos associés aux leptons chargés) et 6 quarks (du plus léger au plus lourd : up, down, strange, charm, bottom et top). Les particules « messagers » sont des particules de spin 1, appelées bosons de jauge. Les gluons, par exemple, sont les messagers de l'interaction forte, ressentie par les quarks et qui assure la cohésion des noyaux des atomes.
Toutes les particules de matière et tous les bosons de jauge ont été observés directement ou indirectement. Le dernier à l'avoir été est le quark top : en mars 1995, grâce au Tevatron situé au Fermi National Accelerator Laboratory (près de Chicago, États-Unis), l'accélérateur de particules le plus puissant au monde et le seul capable de produire des quarks top, les scientifiques de deux grandes collaborations internationales, CDF et D0 (2), annonçaient sa découverte et estimaient sa masse à 175 GeV/c2 (3), soit autant que celle de 190 protons ou que celle d'un noyau d'atome d'or !
 
En plus des particules de matière et des bosons de jauge, le Modèle Standard prévoit l'existence d'une autre particule, le boson de Higgs, de « spin 0 », qui n'a encore jamais été observé mais dont le rôle est fondamental. En effet, le champ qui lui est associé, et qui serait présent partout dans l'Univers, fournit un mécanisme permettant d'expliquer comment les particules de matière acquièrent leur masse. Cependant, le Modèle Standard, est incapable de prédire la valeur du boson de Higgs, dont une estimation serait très utile pour pouvoir le rechercher efficacement et vérifier la consistance de la théorie en cas d'observation.
 
 
La collaboration D0 a donc repris les données disponibles, contenues dans les événements enregistrés lors de sa première campagne (1992-1996), afin de les analyser à l'aide une nouvelle méthode utilisant davantage d'information du processus physique de la production et de la désintégration du quark top. Les scientifiques ont ainsi réussi à augmenter d'environ 60 % la précision sur la mesure de la masse de ce dernier. Cette nouvelle valeur de la masse du quark top, 179 GeV/c2, associée à d'autres résultats de mesures de précision, a permis d'estimer la valeur la plus probable de la masse du boson de Higgs à 123 GeV/c2, une valeur cohérente avec celle de 114 GeV/c2, déterminée auparavant comme limite inférieure de cette masse.
 
 
C'est en 1998 que les physiciens de l'IN2P3 (CNRS) ont rejoint la collaboration D0, à laquelle participaient déjà ceux du Dapnia (CEA) depuis 1983, à la fois pour améliorer les capacités du détecteur de la deuxième série d'expériences qui a commencé en avril 2001 et pour analyser les nouvelles données. Dans le même temps, ils ont également participé à l'analyse des données de la campagne précédente dont les résultats sont présentés ici.
Si le boson de Higgs n'était pas découvert au Tevatron, il devrait l'être auprès du Large Hadron Collider (LHC), le Grand collisionneur de hadrons en cours de construction au CERN (près de Genève, Suisse), qui démarrera en 2007 et surpassera en puissance le Tevatron d'un facteur 7.
 

Notes :
(1) La «collaboration D0 » comprend sept équipes de l'IN2P3 du CNRS :
- le Centre de physique des particules de Marseille (CPPM) (CNRS et Université de la Méditerranée) ;
- l'Institut de physique nucléaire de Lyon (IPNL) (CNRS et Université Claude Bernard) ;
- l'Institut de recherches subatomiques (IReS) à Strasbourg (CNRS et Université Louis Pasteur) ;
- le Laboratoire de l'accélérateur linéaire (LAL) à Orsay (CNRS et Université Paris Sud) ;
- le Laboratoire de physique nucléaire et de hautes énergies (LPNHE) (CNRS et universités de Paris 6 et 7) ;
- le Laboratoire de physique corpusculaire de Clermont-Ferrand (CNRS et Université Blaise Pascal) ;
- le Laboratoire de physique subatomique et de cosmologie (LPSC) à Grenoble (CNRS, Université Joseph Fourier de Grenoble et Institut national polytechnique de Grenoble)
ainsi qu'une équipe du CEA/DAPNIA.

(2) CDF est l'abréviation du Collider Detector at Fermilab
L'appellation « D0 » provient de la position du détecteur qui se situe à l'intersection "D" des faisceaux de protons et antiprotons dans le collisionneur Tevatron.

(3) 1 GeV ou 1 Giga Electron Volt = 109 Electron Volt = 1 milliard d'Electron Volt ;
Electron Volt : unité d'énergie nécessaire à un électron pour franchir la différence de potentiel d'un Volt ;
c : vitesse de la lumière ; c2 : carré de la vitesse de la lumière ; c = 3 x 108 m/s ;
1 GeV/c2 = 1,78 x 10-7 kg. La masse du quark top est donc de 0,000 000 000 000 000 000 000 000 320 kg !

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