On peut constater la présence de deux “vortex” (ou tourbillons) de cheveux, se rencontrant au sommet de son crâne pour former une petite crête de cheveux très mimi.

Ma fille est une exception : comme je le disais dans ce billet déjà ancien , la plupart des gens n’ont qu’une seule spirale de cheveux au sommet du crâne, et environ 90% des gens ont une implantation dans le sens des aiguilles d’une montre. Cependant, il se trouve aussi qu’il y a corrélation entre l’orientation de la spirale et la latéralité : chez les gauchers, la proportion de spirales dans le sens des aiguilles d’une montre tombe à 56%. Cela signifie-t-il que ma fille sera ambidextre ? En tous cas, elle se sert beaucoup de sa main gauche.

Tout cela pose la question de la symétrie et de l’asymétrie entre les parties gauches et droites du corps. Problème biologique fascinant : membres et aspects extérieurs sont à peu près symétriques, alors que les organes internes sont asymétriques. Comment tout cela se met-il en place au cours du développement ?

Si la question la plus mystérieuse à mon sens reste celle de la symétrie du corps (notamment comment elle est maintenue au cours du développement), beaucoup de travaux se sont penchés sur les mécanismes derrière l’asymétrie interne. La brisure de symétrie gauche-droite est très précoce au cours du développement. L’une des premières manifesations claires est l’expression de gènes spécifiques au côté gauche, tels que le bien nommé gène Lefty, ou encore Nodal dont on voit l’expression ci-dessous sur plusieurs embryons de différents animaux (image tirée de pharyngula)

Si les choses ne sont pas encore très claires, il semble néanmoins que les mécanismes de mise en place de cette asymétrie gauche-droite soient essentiellement physiques. Une première hypothèse pour la stabilisation du système Lefty Nodal, serait un mécanisme de réaction-diffusion, type mécanisme de Turing [Solnica-Krezel, 2003]. Mécanisme simple en théorie probablement utilisé par l’évolution plusieurs fois dans des formations de motifs biologiques tout à fait différents [1].

Cependant, si un tel mécanisme explique l’émergence et le maintien durable de cette asymétrie (au niveau des expressions génétiques), il n’explique pas comment l’orientation interne est toujours plus ou moins la même d’un individu à l’autre – ainsi avons-nous quasiment tous notre coeur à gauche.
Cette brisure de symétrie primordiale est elle aussi définie lors du développement, et deux mécanismes physiques possibles ont été décrits :
- la mise en place précoce d’une circulation asymétrique de fluide dans l’embryon. Par exemple, chez le poisson-zèbre, on a pu observer et étudier un tourbillon de fluide dans une petite vésicule appelée vésicule de Kupffer. C’est le sens de ce tourbillon (vers la gauche ou vers la droite) qui déterminerait la future symétrie interne, en concentrant certaines protéines d’un côté de l’embryon. Ce tourbillon de fluide est contrôlé par des rotations de petits cils à l’intérieur de cette vésicule (on peut voir une vidéo des cellules ciliées chez la souris )
- de façon encore plus précoce, une série d’expériences fascinantes a montré comment l’asymétrie gauche droite était influencée par un flux d’ions hydrogènes et potassium à l’intérieur de l’embryon, créant ainsi une différence de potentiel entre la gauche et la droite [Levin et al.,2002]. Ce flux d’ions (et donc le champ électrique associé) se mettrait en place dès les premières divisions cellulaires dans l’embryon !

Plus tard au cours du développement, des mécanismes se mettent en place pour renforcer ou au contraire annihiler cette asymétrie gauche-droite définie précocement. Par exemple, on pense que l’asymétrie droite-gauche est compensée par certains mécanismes moléculaires pour assurer un développement bien symétrique : on a pu montrer qu’ en supprimant dans l’embryon l’action d’une molécule appelée acide rétinoique, les vertèbres poussent plus vite d’un côté que de l’autre, aboutissant à des embryons tordus [Vermot et Pourquié, 2005]! J’avais également parlé il y a deux ans de ces asymétries étranges dans les organes vestigiels des mammifères marins : les “jambes” vestigielles de gauche sont bien plus grandes que celles de droite.

La symétrie gauche-droite est donc un problème tout à fait fascinant, et plein de jolies questions à l’interface physique biologie. Je trouve tout à fait amusant par exemple de penser que c’est un tourbillon de fluide à l’interieur de l’embryon qui détermine l’asymétrie gauche-droite, qui se traduit in fine par une implantation en tourbillon des cheveux au sommet du crâne ! Il faut dire que par “essence”, une chiralité, c’est physiquement une orientation de tourbillon. Mais par quel mécanisme peut bien se former ce tourbillon de pilosité crânienne ? Pourquoi ma fille en a-t-elle deux ? Mystère total …

Références :

Solnica-Krezel L. (2003) Vertebrate development: taming the nodal waves. Curr Biol. 13(1):R7-9.

Nonaka S, Yoshiba S, Watanabe D, Ikeuchi S, Goto T, et al. (2005) De novo formation of left–right asymmetry by posterior tilt of nodal cilia. PLoS Biol 3(8): e268.

Levin M, Thorlin T, Robinson KR, Nogi T, Mercola M. (2002) Asymmetries in H+/K+-ATPase and cell membrane potentials comprise a very early step in left-right patterning. Cell. 111(1):77-89.

Vermot J, Pourquié O. (2005) Retinoic acid coordinates somitogenesis and left-right patterning in vertebrate embryos.Nature.435(7039):215-20.

[1] c’est probablement ce qui se passe dans les formations des plumes décrites par Taupo dans ce billet, avec le système Shh/Bmp en lieu et place de Lefty/Nodal . Il est intéressant de noter d’ailleurs que c’est un exemple potentiel de convergence évolutive pour des mécanismes de stabilisation de “patterns”. Les contraintes physiques sur l’évolution, ce n’est pas que la gravité et l’utilisation des atomes, c’est aussi que des programmes de développement peuvent avoir des similarités parce qu’il n’y a pas 36 000 manières physiques de faire des structures auto-organisées.

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En préparant l’émission sur les placébos, diffusée le lundi 8 février, j’ai tout de suite pensé à la pièce de Molière, “Le Malade imaginaire”. Je l’ai relue, et il ne faisait pour moi pas de doute que les traitements (très poétiques) prescrits à Argan étaient des placébos :

“Un petit clystère insinuatif, préparatif, et rémollient, pour amollir, humecter, et rafraîchir les entrailles de Monsieur (…), casse récente, avec séné levantin, pour expulser et évacuer la bile de Monsieur (…), une potion anodine, et astringente, pour faire reposer Monsieur (…), une prise de petit-lait clarifié, et dulcoré, pour adoucir, lénifier, tempérer, et rafraîchir le sang de Monsieur (…), plus une potion cordiale et préservative, composée avec douze grains de bézoard, sirop de limon et grenade”

Cela paraît tellement fantaisiste ! Il n’y avait que le Malade imaginaire pour tomber dans le panneau et croire que ces médicaments l’aideraient à aller mieux.

Que nenni ! Tous ces ingrédients existent et étaient utilisés en médecine jusqu’au début du XXe siècle. La “casse avec séné levantin”, par exemple, ou cassia senna, est une plante aux propriétés laxatives, aussi utilisée pour accélérer les contractions lors de l’accouchement. Des cures de “petit-lait” était souvent prescrites pour prévenir l’apparition de maladies. Le “bézoard” est un anti-poison, et le “limon” n’est autre que le citron, fruit antiseptique et diurétique.

La composition des potions et les formules rassurantes du médecin ont peut-être eu, pour Argan, un effet placébo. Mais les placébos sont utilisés pour guérir des pathologies bien réelles, pas des malades imaginaires. Alors, dans le doute, on a préféré ne pas en parler dans l’émission.

Ouvrir ce livre, c'est donc embarquer pour un voyage au pays des cabinets de curiosité, où connaissances savantes et contes populaires se mélangent allègrement. Christophe Recoura puise autant chez Albert le Grand (l'alchimiste) que Pline l'ancien (celui qui mourut près de Pompéi, en allant étudier l'éruption du Vésuve), mais aussi l'abbé Spallanzani (qui mit des culottes aux grenouilles) et Quatremère d'Isjnoval (qui fit d'excellentes prédictions météo en regardant les araignées tisser leur toile). Ces étranges savants sont aussi importants que les textes que Ch. Recoura a compilé pour nous, puisque comprendre les auteurs permet de comprendre les auteurs (et réciproquement) : nous sommes dans un monde où la connaissance n'est pas désincarnée mais se raconte.

Nous avons donc là un pot pourri de petites histoires, qui montre que le savoir a eu ses limites et qu'il en a toujours autant. L'auteur lui-même se trompe au moins une fois sur l'ornithorynque, quand il raconte que Wilhelm Haacke et William Caldwell ont découvert simultanément en août 1884 que l'ornithorynque pondait des œufs (comme on le lit un peu partout). En fait, Haacke (directeur du musée d'Adélaïde) avait découvert le premier œuf d'échidné. Comme il le raconte lui-même :

On the 3rd of August, 1884, a number of living specimens of Echidna hystrix were brought to Adelaide from Kangaroo Island, where they had been captured some days previously. I was unable to procure more of them than two, a male and a female, as the others had been disposed of before I heard of them. But those two afforded me the good fortune of making a discovery that, in our days, perhaps no naturalist would have expected to make. I found an egg in the mammary pouch of the female, and was thus enabled to prove that Echidna is really an oviparous mammal. This discovery was made on the 25th of August; it was announced, and the egg was exhibited at the meeting of the Royal Society of South Australia on the 2nd of September; the scientific society referred to being the first one on record, the members of which had an opportunity of examining an egg laid by one of the Monotremata.

Si l'époque des articles scientifiques qui se lisent comme des romans et des premières scientifique et naturalistes vous fascine (on montrait pour la première fois que les monotrèmes, des mammifères dont font partie l'échidné et l'ornithorynque, pondent des œufs : rendez-vous compte !), ce livre est fait pour vous. Vous saurez l'histoire de la découverte du magnétisme animal, du rhinocéros et du corail qui n'était pas une plante mais un animal… Et entre découvertes et pseudo-découvertes, votre esprit critique sera soumis à dure épreuve !

Nota bene : mon exemplaire m'a été offert par les éditions FYP lors du BookCampParis2 à la Cantine et je les en remercie.

Un patient qui survivait depuis cinq ans dans un état végétatif a pu “communiquer” avec ses médecins par le biais de l’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle, l’IRMf. En fait de communication, ce patient a pu indirectement répondre, par oui ou par non, à des questions simples posées par les chercheurs.

Ces résultats, publiés dans le New England journal of medicine, donne un coup de canif supplémentaire dans la supposée uniformité des états végétatifs. Jusqu’alors, les patients étaient considérés dans un état végétatif s’ils ne pouvaient répondre à aucun stimulus, ce qui était le cas de ce patient. D’autres sont dans un état de “conscience minimale” s’ils réagissent de manière mécanique à certaines sollicitations. Ces recherches devraient amener les autorités médicales à revoir la manière dont sont établis ces diagnostics.

Les chercheurs britanniques et belges à l’origine de cette étude se sont penchés sur le cas de 54 patients plongés dans un état végétatif ou dans un état de conscience minimale après un accident ou une maladie.

A l’évocation de deux activités distinctes – déambuler dans les pièces d’une maison ou jouer au tennis –, cinq des patients ont pu activer les régions du cerveau concernées. Cette interaction ne suffit pourtant pas à déterminer un état de conscience, ces réactions pouvant être de simples réflexes.

Les chercheurs ont donc tenté d’obtenir des réponses à des questions simples et fermées. Comme l’explique très bien le site Nature News, “il est difficile, voire impossible, de déterminer quelles régions du cerveau sont activées quand une personne pense ‘oui’ ou ‘non’”. Aussi, les chercheurs ont demandé au patient de penser au tennis pour dire “oui” et à la maison pour dire “non”. Les zones du cerveau activées lors de ces deux activités sont distinctes et aisément identifiables grâce à l’IRM fonctionnelle.

L’un d’entre eux, un Belge dans le coma depuis cinq ans après un accident de la circulation, a réussi, grâce à cette technique, à répondre correctement. A la question “Est ce que votre père s’appelle Alexander ?”, le patient a répondu ‘”oui” en activant la zone du cerveau concernée. A la question ‘Est ce que votre père s’appelle Thomas ?’, le patient a répondu “non”. Ces deux réponses étant les bonnes. En tout, le patient a bien répondu à cinq des six questions qui lui ont été posées. Précisons que les scientifiques qui avaient la tâche d’étudier les IRM ne connaissaient pas les réponses aux questions pour éliminer les biais inhérents à l’analyse.

La communication que permettent ces recherches restera limitée. Mais déjà, les chercheurs imaginent la portée de leurs résultats :

“Dans le futur, cette approche pourrait être utilisée pour répondre à d’importantes questions techniques. Par exemple, les patients pourraient être interrogés sur leur douleur. (…) Développée, cette technique pourrait être employée pour que les patients expriment leur ressenti, contrôlent leur environnement ou améliorent leurs conditions de vie.”

Mais au-delà, cette capacité de communiquer avec des patients dans un état végétatif risque de poser des questions éthiques assez difficiles à trancher. Pourrait-on par exemple demander à un patient s’il voudrait être débranché ? Interviewé par l’Agence France Presse, le professeur Steven Laureys, qui a mené ces recherches :

“Nous devons maintenant nous asseoir autour d’une table avec la communauté médicale, toutes disciplines confondues, et des experts en droit, et décider des implications éthiques de cette recherche.”

Photo : New England journal of medecine

Mais ce qui m'intéresse, ce sont les raisons pour lesquelles cette université, en vertu des pouvoirs qui lui sont conférés par la loi sur l'autonomie des universités, a voulu ce recrutement. Quelques hypothèses :

• d'après Sylvestre Huet, avec un prix Nobel dans ses rangs, Paris 7 va faire un bond dans le classement de Shangaï : le nombre de prix Nobel dans le corps professoral de l'institution compte en effet pour 20 % de sa note finale, et celle qui patine aujourd'hui entre les 101e et 151 rangs pourrait remonter dans le top 100 mondial. Sauf que le classement de Shanghaï crédite l'institution à laquelle le chercheur était affilié au moment où il reçoit son prix, et pas celle(s) qu'il a rejoint ensuite^[1] !
• un prix Nobel va pouvoir mener une recherche d'excellence (selon l'expression consacrée). Les travaux d'Yves Gingras et son équipe québecoise de bibliométrie ont effectivement montré qu'après 50 ans (Smoot a 65 ans), les chercheurs ont une baisse de productivité et donc diluent moins leurs articles à fort impact, qui restent en nombre à peu près constant — augmentant ainsi la visibilité et l'excellence nette de leur institution ;
• en digne prix Nobel, George Smoot possède un excellent réseau constitué de personnes-clés et mène de nombreuses activités qui font vivre ce réseau (comme l'écrit S. Huet avec un soupçon d'ironie : il avait un avion pour le Japon et dirige un centre en Corée). Ne doutons pas qu'il saura développer de nombreux partenariats au sein de Paris 7 ;
• enfin, comme je l'écrivais dans un billet précédent, les prix Nobel ne sont pas que des experts de leur domaine et possèdent souvent une "expertise projetée" qui consiste à appliquer à un domaine l'expertise acquise dans un autre et leur permet de parler à chacun, d'évaluer différentes options, de faire les choix qui se révéleront finalement les plus pertinents — bref, d'être l'huile qui va faire mieux tourner les rouages de la science. Dans le cas du laboratoire APC, cela augure d'une dynamique positive et d'un bon développement pour les années à venir.

Cette dernière hypothèse semble la plus fondée puisque le communiqué de presse de l'université (via Sylvestre Huet) explique que G. Smoot ambitionne (…) de créer un centre de cosmologie, comme celui qu’il a su développer à l’Université de Berkeley, lequel permettrait de renforcer la cohérence des laboratoires parisiens en même temps que George Smoot travaillera en interaction avec les différentes équipes de ce laboratoire et orientera ses travaux vers les développements des futures missions spatiales en cosmologie. Finalement, même si les bénéfices seront indirects et longs à venir, je ne pense pas comme Tom Roud que George Smoot prend la place d'un jeune chercheur. Ce qu'il va faire à Paris, sans doute nul autre n'aurait été à même de le faire, et cela bénéficiera en retour à la communauté avec encore plus de postes et de crédits ! Où l'on voit également que les insinuations rapides sur la classement de Shanghaï son mal fondées (ou alors l'université Paris-Diderot a bien mal calculé son coup)…

Il a été question de dinosaures cette semaine. Si on a une idée assez précise de la forme de ces braves bêtes, on ne connaissait pas grand chose à leur couleur. La couleur des représentations de ce ces animaux était laissée à la discrétion des artistes les peignant ou les sculptant, pour les musées ou les parcs d’attraction.

Une étude sino-américaine a étudié les au microscope électronique les traces de pigments sur des protoplumes de dinosaures. Il en ressort, que finalement, ces animaux qui disparurent il y a 65 millions d’années, avaient une robe allant selon les espèces du “noisette au brun roux” ou “de noir, de blanc et de brun orangé”. Et puis cette semaine a aussi été découvert une nouvelle espèce qui manquait cruellement à notre bestiaire du crétacé.

A voir aussi, la très bonne émission Xenius, sur Arte qui traitait du sujet cette semaine.

• Le point G existe-t-il ? Les gynécologues français répliquent aux chercheurs anglais qui pensaient que ce n’était qu’un mythe. (Guardian)
• L’iPad, pas géniale pour l’environnement. (GreenIt)
• Les aveugles reconnaissent les belles femmes. (Pour la science)
• Tout sur la crue de la Seine en 1910. (Geoportail)
• Une échelle interactive de l’univers. (Dr Goulu)
• Une conférence sur la physique du football. (Sciences.gouv.fr)

• Les USA abandonnent la Lune, l’Inde prévoit un vol habité en 2016. Quelle nation profitera de de renoncement américain ?
• La Lune aurait été formée lors d’une explosion nucléaire. (PhysOrg )
• Ces milliers de séismes qui frappent le parc de Yellowstone. (New York times)
• Viande rouge et viande blanche. (Sirtin)
• Faut-il repenser le GIEC ? (Climate feedback)

• Du pouvoir (?) de la prière dans le pardon… (Sciences daily )
• Comment le rire réunit les hommes (Wellcome )
• Tokyo modélisée dans une boîte de pétri. (Cité des sciences)
• Peindre les toits en blanc pour rafraîchir les villes. (University corporation for atmospheric research)
• Embrasser un crapaud, c’est dangereux. (Improbable)

^{*Le terme de “recherches improbables” est emprunté au magazine qui organise les Ig Nobels, couronnant la science qui fait rire et réfléchir.}

• Le Golden gate bridge vu de haut, de très haut. (Dailygalaxy)
• L’éclipse de soleil vue depuis l’espace. (Wired)

Photo : Chuang Zhao et Lida Xing