Paris, 21 novembre 2014
Des virus pirates pris à leur propre piège ?
Pour infecter une cellule hôte et se multiplier, certains virus comme celui de l'hépatite C infiltrent les ribosomes, véritables usines d'assemblage des protéines présentes dans chacune de nos cellules. Les protéines virales sont ainsi produites au détriment des protéines cellulaires. Des scientifiques strasbourgeois ont démontré que l'un des 80 composants du ribosome est indispensable à l'infection par certains virus sans être essentiel au fonctionnement normal des cellules. Cette découverte, qui pourrait déboucher sur le développement de nouvelles stratégies thérapeutiques, a été réalisée par des chercheurs du laboratoire Réponse immunitaire et développement chez les insectes (CNRS) et de l'Institut de recherche sur les maladies virales et hépatiques (Inserm/Université de Strasbourg)1, avec notamment le soutien de l'ANRS. Elle fait l'objet d'une publication dans la revue Cell le 20 novembre 2014.
Une infection virale peut être traitée en bloquant certains constituants du virus. Cependant, ceux-ci sont bien moins nombreux que les protéines cellulaires de l'hôte avec lesquelles ils interagissent. De plus ces facteurs mutent beaucoup plus facilement et échappent ainsi aux traitements. C'est pourquoi les virologistes cherchent à mettre au point des antiviraux ciblant ces protéines (ou facteurs) cellulaires. Seul bémol, mais de taille : les facteurs ciblés par cette stratégie jouent souvent un rôle important dans la cellule, entraînant des effets secondaires.

Dans cette optique, un groupe de chercheurs strasbourgeois a identifié un constituant cellulaire prometteur, baptisé RACK1, faisant partie du ribosome, sorte d'usine cellulaire où sont assemblées les protéines. RACK1 pourrait devenir la cible de nouveaux types de traitements antiviraux puisqu'il s'est révélé nécessaire à l'infection des cellules par certains virus, mais non essentiel pour le fonctionnement normal des cellules.

Véritable chaîne de montage, le ribosome assemble les acides aminés selon un enchaînement dicté par le message génétique (contenu dans les molécules d'ARN messager). La stratégie employée par de nombreux virus pour se multiplier consiste à infiltrer le ribosome de la cellule infectée de manière à forcer la fabrication de leurs propres protéines, au détriment des protéines cellulaires. Ainsi, ils fabriquent de nouvelles particules virales, qui iront infecter d'autres cellules… Ces travaux montrent que, parmi les quelques 80 sous-unités qui composent le ribosome, RACK1 constitue une porte d'entrée pour plusieurs virus, dont celui de l'hépatite C. Plus remarquable : la plupart des ARN messagers cellulaires peuvent être traduits en protéines dans un ribosome sans RACK1, alors que cette sous-unité est indispensable à la traduction des ARN – et donc à la propagation – de certains virus.

Les chercheurs ont réalisé cette découverte en travaillant sur la mouche du vinaigre (Drosophila melanogaster). Des mouches adultes dépourvues de RACK1 survivent normalement, tout en ne pouvant plus être infectées par certains virus d'insectes. Le même constat a été fait sur des cellules humaines en culture : l'absence de RACK1 ne compromet pas leur survie ni leur multiplication, mais empêche l'infection par le virus de l'hépatite C. Et ceci pourrait être valable pour d'autres virus ayant la même stratégie de piratage des cellules2 (virus de la polio, de la fièvre aphteuse, entérovirus…).
Cette découverte ouvre donc de nouvelles perspectives thérapeutiques basées sur le blocage de ce point de connexion du virus sur le ribosome de la cellule. Le fait que ce mécanisme soit utilisé par des virus de nature très différente permet d'envisager la mise au point de traitements à large spectre d'action applicables aux infections virales des insectes, des animaux et de l'homme.

Cependant, si la protéine RACK1 est conservée chez des espèces aussi différentes que la drosophile et l'homme, elle n'est sans doute pas complètement inutile pour ces organismes. De fait, si les adultes sont viables, les larves de drosophiles et les embryons de souris dépourvus de RACK1 ne peuvent dépasser un certain stade de développement. Cela signifie que certains ARN messagers cellulaires, utilisés dans des situations particulières, ont besoin de RACK1 pour leur traduction. Décrypter les conditions dans lesquelles RACK1 est utile aux cellules est donc fondamental avant de pouvoir l'utiliser comme cible thérapeutique.

Au niveau fondamental, ces résultats montrent que la traduction des ARN en protéines est plus complexe qu'on ne le pensait. Ils ouvrent des perspectives pour comprendre « le code ribosome » (se superposant au code génétique et aux autres mécanismes de régulation de l'expression des gènes) : selon la composition et la structure du ribosome, certains ARN seraient sélectivement traduits, d'autres non. Les indices en faveur d'un tel code s'accumulent… reste à le décrypter.

Ces travaux ont notamment bénéficié du soutien de l'ANRS (France REcherche Nord&sud Sida-hiv Hépatites), de la FRM (fondation pour la recherche médicale), de la Fondation ARC pour la recherche sur le cancer et de l'Institut Hospitalo-Universitaire de Strasbourg Mix-Surg.

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LES FONCTIONS CÉRÉBRALES

Conférence du 1er février 2000 par Jacques Jeannerod. Le cerveau doit d'abord ses fonctions à son organisation anatomique. Cette organisation se construit pendant la première période de la vie. Les connexions entre neurones s'établissent d'après des lois qui combinent le hasard à un déterminisme étroit. La répartition des neurones présentant des connexions communes en noyaux, en couches, en aires est une indication de l'existence d'un plan qui se reproduit dans chaque cerveau de la même espèce. Mais, à l'intérieur de ce réseau relativement fixe, les connexions restent labiles, pouvant s'accroître ou diminuer selon le degré d'exercice d'une fonction. Cette labilité, ou plasticité, permet la constitution de réseaux connectant entre eux plusieurs ensembles de neurones le temps de la réalisation d'une opération complexe (trouver un mot, penser à une action...). Ces réseaux, depuis quelques décennies, sont devenus visibles grâce aux méthodes de l'anatomie fonctionnelle qui permet de réaliser des images du cerveau en fonctionnement. L'acquisition de nouvelles capacités repose peut-être sur la plasticité des connexions entre neurones. Le développement de nouvelles connexions pourrait alors expliquer la récupération d'un déficit à la suite d'une lésion pathologique. Le cerveau doit aussi ses fonctions à l'existence des multiples relations qui l'unissent au reste du corps. Le corps envoie au cerveau des informations sur l'état du monde extérieur et intérieur. En retour, le cerveau contrôle l'ensemble de l'organisme, non seulement par les fibres nerveuses qui le connectent aux muscles et à l'appareil végétatif, mais également par l'intermédiaire de signaux chimiques (des hormones) qu'il envoie vers les récepteurs placés dans les organes. C'est ainsi que des influences venues du reste du corps peuvent modifier l'état cérébral et créer des émotions, ou que, à l'inverse, le cerveau contribue à modifier l'état du corps pour le préparer à l'effort ou pour déclencher les réactions de stress.

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Paris, 5 novembre 2014

La culture cumulative n'est pas l'apanage de l'Homme : la preuve par les babouins

La capacité à enrichir un savoir au fil des générations, appelée culture cumulative et qui nous vaut le langage et les technologies, était jusqu'ici tenue pour strictement humaine. Mais des chercheurs du Laboratoire de psychologie cognitive (CNRS/AMU), en collaboration avec des collègues de l'Université d'Edimbourg, ont trouvé que les babouins en sont aussi capables. Ces travaux sont publiés dans la revue Proceedings of the Royal Society B, le 5 novembre 2014.
Envoyer des sondes dans l'espace, éradiquer certaines maladies... Ces réalisations de l'humanité sont possibles parce que les humains apprennent de leurs aînés et enrichissent ce savoir au fil des générations. Cette propriété cumulative de la culture, qui consiste à accumuler progressivement de petites modifications qui sont ensuite transmises, utilisées et enrichies par d'autres, était jusqu'ici considérée comme l'apanage de l'Homme mais vient d'être observée chez d'autres primates, des babouins.

Certes, des singes comme les chimpanzés apprennent de nombreux comportements de leurs congénères. Cependant, tout se passe comme si chaque individu recommençait à zéro. Au contraire, nos techniques évoluent et s'améliorent d'une génération à l'autre, et elles sont aussi différentes d'une population à l'autre. L'origine de la culture cumulative chez l'homme restait donc un mystère pour les scientifiques, qui cherchent les conditions nécessaires à cette accumulation culturelle.

Pour cette étude, Nicolas Claidière et Joël Fagot, du laboratoire de psychologie cognitive, ont travaillé à la station de primatologie de Rousset (CNRS). Les babouins y vivent en groupe et peuvent à tout moment, de manière volontaire, se présenter devant des écrans tactiles pour jouer à une sorte de « memory ». Pendant une fraction de seconde, l'écran affiche une grille de 16 carrés, tous blancs sauf quatre rouges. Puis, l'image est remplacée par une grille identique mais composée uniquement de carrés blancs, et les babouins doivent toucher les quatre carrés qui étaient précédemment rouges. Dans l'expérience mise au point par les chercheurs, après une période d'apprentissage de la tâche dans laquelle la position des quatre carrés rouges était aléatoire, le memory s'est doublé d'une sorte de « jeu du téléphone arabe » visuel, où une information est transmise d'un individu à l'autre. Dans cette deuxième phase, la réponse d'un babouin (les carrés touchés à l'écran) était utilisée pour générer la grille que le babouin suivant devait mémoriser et reproduire, et ainsi de suite pendant 12 « générations ».

Les chercheurs, en collaboration avec des collègues de l'Université d'Edimbourg, ont remarqué que la performance des babouins était meilleure dans la phase impliquant une chaîne de transmission (en comparaison avec les essais aléatoires, qui se sont poursuivis pendant toute l'expérience) : le taux de succès1 est passé de 80 % à plus de 95 %. A cause des erreurs des babouins, les grilles ont évolué entre le début et la fin de chaque chaîne de transmission. Mais à la surprise des chercheurs, les motifs aléatoires générés par l'ordinateur ont été progressivement remplacés par des « tétrominos » (des formes de type « Tétris » composées de quatre carrés adjacents). Or, ces formes ne représentent que 6,2 % des configurations possibles ! Plus étonnant : la performance des babouins sur ces formes rares était médiocre lors des essais aléatoires, mais augmentait au cours de la chaîne de transmission, lorsque les tétrominos s'accumulaient. Par ailleurs, lorsque l'expérience est répliquée plusieurs fois, les grilles de départ n'aboutissent pas au même lot de tétrominos. Cette étude montre donc que, comme les humains, les babouins ont la capacité de transmettre et d'accumuler des modifications au cours de « générations culturelles », et que ces modifications graduelles, qui peuvent différer selon la lignée, se structurent et font gagner en efficacité.

Pour la première fois, les chercheurs ont réuni les conditions qui ont permis d'observer chez des primates non-humains une forme d'évolution cumulative de la culture, avec ses trois propriétés caractéristiques (augmentation de la performance, émergence de structures et spécificité de lignée). Ces résultats montrent donc que la culture cumulative ne nécessite pas des capacités proprement humaines, comme le langage. Alors pourquoi aucun exemple de ce type d'évolution culturelle n'a-t-il été mis en évidence avec certitude dans la nature ? Peut-être parce que la dimension « utilitaire » de la culture des primates non humains (par exemple, l'élaboration d'outils) limite ce genre d'évolution.

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Paris, 28 novembre 2013

La forme du cerveau joue sur la capacité d'apprentissage des enfants

L'anatomie du cerveau influe sur le contrôle cognitif, compétence essentielle pour l'apprentissage et la réussite scolaire. C'est le résultat de travaux menés par le Laboratoire de psychologie du développement et de l'éducation de l'enfant (CNRS/Université Paris Descartes/Université de Caen Basse-Normandie), en collaboration avec le centre NeuroSpin (CEA). Les chercheurs ont montré que l'asymétrie entre les deux hémisphères cérébraux pour un motif particulier d'une région du cortex expliquait une partie des performances d'enfants de 5 ans sur une tâche qui permet de mesurer le contrôle cognitif. D'après les chercheurs, selon les caractéristiques de leur cerveau, les enfants pourraient avoir des besoins pédagogiques différents en matière d'apprentissage du contrôle cognitif. Ces travaux, publiés en ligne sur le site du Journal of Cognitive Neuroscience le 30 novembre 2013, ouvrent de nouvelles perspectives en matière d'éducation.
Le contrôle cognitif est un élément fondamental de l'intelligence et de la capacité d'apprentissage. Cette faculté permet, lorsque l'individu est confronté à un problème, de détecter les conflits cognitifs afin d'inhiber les mauvaises stratégies de résolution et privilégier la bonne. L'une des régions du cerveau où s'effectue ce contrôle cognitif est le cortex cingulaire situé sur la face interne du cortex, entre les deux hémisphères cérébraux. Les chercheurs se sont intéressés à l'anatomie de cette région chez des enfants de 5 ans, âge durant lequel le cerveau est en plein développement.

Dans un premier temps, les chercheurs ont réalisé sur un groupe d'une vingtaine d'enfants d'une même classe une IRM anatomique permettant d'observer les circonvolutions du cortex cingulaire. Celui-ci peut adopter deux configurations : une forme simple, avec un seul sillon, ou une forme double, avec deux sillons parallèles. Certains enfants présentent la même conformation dans les deux hémisphères tandis que d'autres présentent des hémisphères asymétriques pour ce motif particulier.

Ensuite, en salle de classe, les chercheurs ont montré aux enfants des images d'animaux. Sur certaines, le corps et la tête correspondaient à des animaux différents. Les enfants devaient dire à quel animal appartenait le corps. Ces images créaient un conflit cognitif que les enfants devaient résoudre. En effet, les enfants se basent impulsivement sur la forme de la tête pour identifier l'animal.

Les chercheurs ont mesuré le temps de réponse pour chaque enfant, ainsi que le nombre de bonnes réponses. Ils ont ainsi observé que les enfants dont les deux hémisphères étaient asymétriques au niveau du cortex cingulaire avaient de meilleurs résultats sur cette tâche et, par conséquent, présentaient une plus grande capacité de contrôle cognitif.
L'explication formulée par les chercheurs, et qu'ils espèrent à présent tester, est que l'asymétrie des hémisphères droit et gauche correspond à une plus grande latéralisation et donc à une plus grande spécialisation de chacun d'entre eux. Ceci entraînerait une capacité accrue pour résoudre ce type de tâche. Ces caractéristiques anatomiques n'ont rien de déterministe vis-à-vis du contrôle cognitif des enfants, et encore moins vis-à-vis de l'intelligence. D'après les chercheurs, environ 20% de la variabilité entre individus, pour le contrôle cognitif, est expliquée par ces facteurs anatomiques. Les 80% restants sont dus à divers facteurs environnementaux tels que l'éducation ou des éléments socioéconomiques.

Néanmoins, ces résultats montrent que selon les caractéristiques de leur cerveau, les enfants peuvent avoir des besoins pédagogiques différents en matière d'apprentissage du contrôle cognitif. Contrôle cognitif qui peut être amélioré grâce à un entraînement spécifique. Ainsi, c'est un champ scientifique nouveau qui s'ouvre, à l'interface de l'anatomie cérébrale, de la psychologie du développement cognitif et de l'éducation.

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