jeudi 27 mars 2014

Une levure avec un chromosome entièrement synthétique

Pour CAPES et Agreg
Thèmes : génétique, chromosome, levure



On connaissait déjà les YAC (pour Yeast Artificial Chromosome) qui permettent de cloner dans la levure des séquences jusqu'à 1000 kb et d'étudier les propriétés de séquences centromériques ou télomériques. Mais ces YAC étaient des assemblages de séquences déjà existantes obtenues par génie génétique classique (utilisation d'enzymes de restriction puis ligation). L'article publié dans le Science d'aujourd'hui présente cette fois-ci un vrai chromosome artificiel de levure, synthétisé de toutes pièces. Il s'agit en l'occurrence d'une version artificielle du chromosome III de la levure (on désigne les chromosomes de la levure par des chiffres romains), de 273 kb. C'est une étape importante pour la biologie synthétique qui ne s'était attaquée pour l'instant qu'à de "petits" patrimoines génétiques de virus ou de bactéries. La séquence introduite n'est pas exactement celle du chromosome III normale mais une version modifiée, simplifiée (le chromosome normal fait 316 kb) avec de multiples séquences favorisant les recombinaisons génétiques, ce qui permettra d'obtenir des mutants plus facilement pour le Recherche. Les levures transformées ont parfaitement réussi à survivre et à se reproduire avec ce chromosome III et en absence de leur chromosome III habituel.
Ce travail n'est qu'une étape pour obtenir d'ici 5 ans une levure au patrimoine génétique entièrement artificiel, ce qui représente 12 mégabases réparties sur 16 chromosomes (génome que l'on a entièrement séquencé en 1996 - premier Eucaryote à être séquencé).

Voir article du Monde.

Article original dans Science.

jeudi 20 mars 2014

Identification du cratère source de météorites martiennes

Pour Agreg surtout
Thèmes : météorites, planétologie

Article rédigé par Philippe Sarda
Les météorites martiennes sont les seuls échantillons que nous avons de la planète Mars. La méconnaissance de leur provenance exacte à la surface de Mars nous limitait dans l’interprétation des informations qu’elles nous fournissent. Une équipe franco-norvégienne (équipe ERC* e-Mars), dont le Laboratoire de Géologie de Lyon fait partie (Université Claude Bernard Lyon 1 /CNRS/ ENS de Lyon), a mis le doigt sur le cratère source de ces météorites. C’est le cratère Mojave, un cratère de 55km de diamètre qui a été formé il y a moins de 5 millions d’années. Cette avancée permet de replacer les informations cruciales fournies par les météorites martiennes dans un contexte d’évolution planétaire. Ce résultat est paru le 6 Mars dans la revue Sciencexpress et sera publié dans Science le 14 mars.
 

Cratère Mojave formé il y a quelques millions d'années et identifié comme étant la source du plus grand groupe de météorites martiennes (les shergottites). Les pixels colorés montrent la présence de minéraux mafiques (pyroxène et olivine) identifiés par OMEGA et CRISM, et qu'on trouve également dans les météorites martiennes à partir d'analyses en laboratoire. Crédits : Werner et al.
 
Les météorites martiennes, ainsi que celles provenant d’autres corps planétaires (planètes, satellites, astéroïdes), sont à ce jour des échantillons uniques puisqu’ils sont les seuls à pouvoir être analysés en laboratoire avec des instruments et des techniques sophistiqués non accessibles par l’exploration spatiale des planètes. Ces analyses détaillées nous permettent d’avoir accès à l’âge de ces échantillons, mais aussi à leur composition minéralogique et chimique qui nous apportent des informations cruciales quant à la nature et à l’évolution des corps planétaires parents.


Les météorites martiennes, connues depuis les années 1970, nous ont ainsi apporté des contraintes importantes sur la composition de Mars et de son manteau, ainsi que sur l’évolution de son activité interne. Cependant, la représentativité encore discutée de ces météorites, qui ne proviennent que de quelques impacts à la surface de Mars, ainsi que le récent débat sur leur âge mesuré, qui varie de moins de 600 millions d’années à plus de 4 milliards d’années suivant les études, remettent en cause la pertinence de ces météorites dans la compréhension de l’évolution martienne. Identifier la provenance exacte de ces météorites à la surface de Mars est donc aujourd’hui crucial pour interpréter au mieux les informations qu’elles nous fournissent et apporter de nouvelles contraintes quant à leur âge et leur représentativité.


Une récente étude, basée à la fois sur l’âge et sur la minéralogie des météorites martiennes, a permis d'identifier le cratère, qui est très certainement la source du plus grand groupe de météorites martiennes que sont les shergottites. La région source de ces météorites est le cratère Mojave qui est proche de l’équateur de Mars et qui a probablement été formé il y a moins de 5 millions d'années (d’après sa morphologie et ses relations avec les autres les cratères).
Cet âge de formation est en accord avec l’âge d’éjection des shergottites mesuré grâce à leur exposition aux rayons cosmiques lors de leur séjour dans l’espace (mesure des isotopes formés par interaction avec les rayons cosmiques, dits isotopes cosmogéniques). De plus, l’analyse de données spectrales, collectées par les instruments OMEGA à bord de la sonde Mars Express et CRISM à bord de la sonde Mars Reconnaissance Orbiter, a montré que le cratère Mojave est formé de roches ayant une composition minéralogique très similaire à celle des shergottites. Le terrain impacté lors de la formation du cratère Mojave est un terrain très ancien daté à plus de 4 milliards d’années par la statistique des cratères. Le débat vif qui portait sur l'âge de ces météorites, initialement estimé à moins de 600 millions d'années puis réévalué à plus de 4 milliards d’années selon de très récentes études, a donc été tranché en faveur de l’âge le plus ancien.


Ces nouvelles contraintes sur l’origine de ces météorites devraient permettre de mieux comprendre les informations qu’elles fournissent sur la composition minéralogique et chimique de Mars, et de mieux préparer la sélection des futurs retours d’échantillons martiens, mais cette fois-ci robotisés.
 
"Source : Actualités du CNRS-INSU" du Vendredi, 7 Mars 2014:
Article original :
The Source Crater of Martian Shergottite Meteorites, Stephanie C. Werner, Anouck Ody and François Poulet - Science Express le 6 mars 2014 / Science le 14 mars 2014.

mardi 4 mars 2014

La plasticité du manteau terrestre enfin expliquée

Pour CAPES et Agreg
Thèmes : géodynamique interne, minéralogie


Article rédigé par Philippe Sarda


Image en microscopie optique et en lumière polarisée-analysée d'un polycristal d'olivine naturel (Mylonite d'Oman). © S. Demouchy, Montpellier.

Le manteau terrestre constitue une enveloppe solide animée de lents et constants mouvements de convection. Comment les roches se déforment-elles pour permettre un tel mouvement alors que les minéraux tels que l’olivine - constituant principal du manteau supérieur - ne présentent pas assez de défauts dans leur structure cristalline pour expliquer les déformations observées dans la nature ?
Une équipe menée par l’Unité matériaux et transformations (CNRS/Université Lille 1/Ecole nationale supérieure de chimie de Lille), vient d’apporter une explication inattendue à cette question. Celle-ci met en jeu des défauts cristallins très mal connus et jusqu’alors jamais pris en compte, appelés « désinclinaisons », situés à l’interface entre les grains minéraux qui composent les roches.  En prenant comme cas d’étude l’olivine, les chercheurs sont parvenus pour la première fois à visualiser ces défauts et à modéliser le comportement des joints de grains face à une contrainte mécanique. Ces résultats qui viennent d’être publiés dans Nature dépassent largement le cadre des géosciences : ils apportent un outil nouveau et extrêmement puissant à l’étude de la dynamique des solides et aux sciences des matériaux en général.

Pour que le manteau puisse s'animer de mouvements de convection, il est nécessaire que la structure cristalline de ses roches puisse se déformer. Ceci constituait jusque-là un paradoxe que la science n’arrivait pas tout à fait à résoudre. En effet, les défauts de la structure des cristaux, appelés dislocations, qui expliquent très bien la plasticité des métaux, n’étaient pas suffisants pour expliquer les déformations que subissent certaines roches du manteau.

Les chercheurs imaginaient bien que la solution était à chercher au niveau des interfaces des grains minéraux qui composent les roches. Cependant, ils manquaient d’outils conceptuels pour décrire et modéliser le rôle joué par ces parois entre les grains dans la plasticité des roches. Les chercheurs de l’Unité matériaux et transformations (CNRS/Université Lille 1/Ecole nationale supérieure de chimie de Lille) en collaboration avec ceux du laboratoire Géosciences Montpellier (CNRS/Université Montpellier 2) et du Laboratoire d'étude des microstructures et de mécanique des matériaux (CNRS/Université de Lorraine/Arts et Métiers ParisTech/Ecole Nationale d'Ingénieurs de Metz) ont réussi à expliquer ce rôle. En effet, ils ont montré que la structure cristalline des interfaces entre les grains présente des défauts très particuliers appelés « désinclinaisons », défauts qui n’avaient jusqu’à présent jamais été pris en compte. Les chercheurs sont parvenus à les observer pour la première fois sur des échantillons d’olivine (qui constitue jusqu’à 60% du manteau supérieur), grâce à un microscope électronique et un traitement spécial des images.

Puis, ils sont allés plus loin : à l’aide d’un modèle mathématique de ces « désinclinaisons », ils ont démontré que celles-ci expliquaient la plasticité de l’olivine. En appliquant des contraintes mécaniques, les « désinclinaisons » permettent aux joints de grains de se déplacer, et donc à l’olivine de se déformer dans n’importe quelle direction. Ainsi, écoulement et rigidité du manteau ne sont plus incompatibles.


Cette modélisation montre comment sous l'influence d'un cisaillement appliqué, les désinclinaisons qui forment le joint de grain (horizontal au milieu de la cellule) se mettent en mouvement. En se déplacant ainsi, le joint de grain produit de la déformation en réponse à la sollicitation extérieure. (crédit V. Taupin, Metz)


Ces travaux vont bien au-delà de l’explication de la plasticité des roches du manteau terrestre. Il s’agit d’une avancée majeure en sciences des matériaux. La prise en compte des « désinclinaisons » devrait fournir aux scientifiques un outil nouveau pour expliquer de nombreux phénomènes liés à la mécanique des solides. Les chercheurs veulent poursuivre leur étude de la structure des joints grains sur d’autres minéraux, mais aussi sur d'autres solides comme des métaux.

"Source : Actualités du CNRS-INSU" du Dimanche, 2 Mars 2014 :


 

 

Article original :

Disclinations provide the missing mechanism for deforming olivinerich rocks in the mantle, Patrick Cordier, Sylvie Demouchy, Benoît Beausir, Vincent Taupin & Claude Fressengeas, Nature, 6 mars 2014, doi:10.1038/nature13043