vendredi 21 avril 2017

Lors de la crise de la fin du Dévonien, des récifs de coraux ont été remplacés par des stromatolithes

Pour Prépa BCPST et PrépaAgreg
Thèmes : roches calcaires, biodiversité, histoire de la Terre

Il y a eu 5 grandes extinctions de masse (et de nombreuses autres plus petites) au cours des temps géologiques. Soit dit en passant, l'Homme est actuellement à l'origine de la 6ème grande extinction de masse.

La grande crise la plus célèbre est la crise Crétacé-Tertiaire (-65 millions d'années) mais la plus terrible a sans doute été celle d'il y a 251 millions d'années entre le Permien et le Trias. Moins connue que les deux précédentes : la crise entre le Dévonien et le Carbonifère il y a 360 millions d'années, appelée "évènement Hangenberg" (du nom d'une localité du massif rhénan en Allemagne où on a découvert les traces du phénomène : une couche de roches noires (des shales) produites dans des conditions anoxiques). 45% des genres et 21% des familles d'animaux marins furent éliminés. Les causes de cette extinction sont discutées : on pense qu'il y a eu une brusque baisse du niveau des mers en relation avec une glaciation ou alors une eutrophisation des mers épicontinentales à cause d'une couverture végétale très importante des côtes produisant de nombreux déchets organiques qui ont fait proliférer algues et bactéries. Cela aurait provoqué une baisse du niveau d'O2 dans les mers et les océans.

Une équipe franco-chinoise a étudié les espèces formatrices de récifs calcaires en Chine sur 20 millions d'années de part et d'autre de l'évènement Hangenberg et ont publié leurs découvertes dans Nature Scientific Reports. Avant l'évènement ce sont les coraux et les éponges qui dominent. Après l'évènement, ce sont des constructions calcaires microbiennes de type stromatolithes qui prennent leur place. 

 
Stromatolithes fossiles découverts pour l'étude en Chine. Source : https://www.nature.com/articles/srep39694

Les stromatolithes sont des structures récifales laminées avec feuillets minéraux calcaires produits par des couches successives de colonies bactériennes photosynthétiques.

Source : http://www.saga-geol.asso.fr/Documents/Saga_300_stromatolites.pdf

Les colonies de bactéries et le mucus qu'elles produisent piègent des particules sédimentaires qui subissent ensuite une phase de cimentation ou lithification avec du carbonate de calcium (CaCO3) favorisée par le métabolisme des bactéries photosynthétiques.

Ce remplacement bioconstruction "squelettique" de coraux/éponges vers bioconstruction microbienne s'est ensuite retrouvé sur différents sites répartis sur différents continents (et qui étaient sur différents continents il y a 360 millions d'années) montrant le caractère généralisé du phénomène. Le remplacement est provisoire. Quelques millions d'années plus tard on retrouve des bioconstructions récifales avec coraux et éponges. 

Source : https://www.nature.com/articles/srep39694
On a déjà retrouvé ce type de remplacement pour la crise de la fin du Permien notamment, par contre on ne l'a pas retrouvé pour la crise Crétacé-Tertiaire. Cela amène à penser que ce remplacement a lieu dans des conditions précises qu'il s'agit maintenant d'élucider et qui à leur tour permettront de mieux comprendre les causes des grandes extinctions.


lundi 10 avril 2017

L'histoire évolutive du xénope révélée par son génome

Pour Prépa BCPST, Prépa CAPES et Prépa Agreg
Thèmes : évolution, génétique, biologie du développement

Une fois n'est pas coutume, ce point d'actualité scientifique a été délocalisé sur l'excellent site Planet-Vie.

dimanche 9 avril 2017

Un appareil reproducteur féminin miniature reconstitué in vitro

Pour Prépa BCPST, Prépa CAPES, Prépa Agreg
Thèmes : reproduction, cycle sexuel féminin


Il y a un essor actuellement des techniques de cultures cellulaires in vitro qui aboutissent à la formation d'organoïdes, de petits organes miniatures qui sont très utiles en recherche fondamentale et qui sont une première étape pour des thérapies de remplacement d'organes à une échelle plus importante que la "simple" thérapie cellulaire.

En parallèle, il y a un développement récent de systèmes dits microfluidiques où on peut cultiver des cellules dans des structures tridimensionnelles pré-établies, formant des sortes de puces fonctionnelles vivantes. La combinaison entre organoïdes et microfluidique est en train de se faire dans les laboratoires et cela peut aboutir à de systèmes miniatures multi-tissulaires qui miment des interactions physiologiques. Une sorte de mini-organisme qui pourrait être une alternative à l'expérimentation animale et surtout permettre des expériences plus précises sur la physiologie humaine. 

Le système Evatar : un mini-appareil reproducteur féminin.

La dernière avancée en date dans ce domaine est décrite dans le Nature Communications du 28 mars et concerne le cycle sexuel féminin. Les chercheurs ont nommé leur système Evatar (la combinaison de Eve et de avatar). Il consiste en 5 "organes" reliés entre eux par un liquide circulant mimant le sérum et pouvant transporter des hormones d'un organe à l'autre ainsi que d'éventuelles molécules thérapeutiques à tester. Les 5 organes sont : un utérus, un cervix (ou col de l'utérus), une trompe de Fallope, un ovaire et un foie (qui métabolise les médicaments que l'on souhaiterait tester). Toutes les cellules sont d'origine humaine (issues de prélèvements ou d’hystérectomies (ablation de l'utérus)) sauf les ovaires qui proviennent de la souris (parce que l'on prélève trop rarement des ovaires sains chez la femme). 

Les chercheurs ont ajouté de la FSH dans le système, ce qui a induit la production d’œstrogènes par les ovaires. Les cellules utérines se sont mises à proliférer. Puis 14 jours plus tard l'ajout de LH a provoqué le déblocage de la meïose de la prophase I vers la métaphase II, une ovulation et la production de progestérone. A ce moment, les cellules bordant la lumière de la trompe de Fallope ont activé des mouvements ciliaires identiques à ceux observés normalement pour faire avancer l'ovocyte. Les cellules de l'utérus ont eux aussi correctement répondu et ont activé l'expression de gènes spécifiques de la phase lutéinique du cycle menstruel. 

Vidéo sur Evatar : 


Ce système va être utilisé pour tester rapidement des milliers de molécules qui pourraient servir à soigner des causes d'infertilité. Evatar pourra être aussi utilisé pour tester si des molécules sont des perturbateurs endocriniens ou nuisent à la reproduction. On peut aussi infecter les cellules utérines du système par le papillomavirus qui cause le cancer du cervix et voir les altérations provoquées et tester des molécules anti-cancéreuses. 

Les chercheurs travaillent aussi sur Adatar (Adam et avatar) : un système testicule-prostate pour mimer une partie des organes génitaux mâles.

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