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Articles marquants dans le Science du 25 juin 2010

American Association for the Advancement of Science

Fascinant poumon humain. Sur le plan de l'ingénierie, le poumon humain est un modèle de performance. Sa surface, d'environ 70 mètres carrés chez l'adulte, est regroupée en une structure élastique dynamique pour pouvoir assurer un bon transfert de l'oxygène et du gaz carbonique. Dans ce numéro de Science, deux groupes indépendants rapportent, par des voies très différentes, des avancées importantes pour fabriquer un jour un poumon fonctionnel en laboratoire.

Reconstruire le poumon en laboratoire. Les donneurs de poumons étant en nombre restreint comparé au nombre de gens qui en ont désespérément besoin et les tissus de cet organe ne se régénérant pas, beaucoup de scientifiques s'intéressent à la formation de ses tissus en laboratoire en vue de pouvoir un jour les transplanter. Des chercheurs ont fait un pas encore préliminaire mais encourageant dans cette direction en prélevant un poumon de rat et en le reconstruisant avec de nouvelles cellules.

Le nouveau poumon a assuré les échanges d'oxygène et de gaz carbonique puis été brièvement transplanté dans un rat, aussi cette méthode pourrait un jour servir à produire un tissu pulmonaire fonctionnel. Thomas Petersen et ses co-auteurs ont d'abord excisé les poumons de rats dont ils ont soigneusement retiré avec un détergent les cellules épithéliales spongieuses ainsi que les vaisseaux sanguins. Il en est resté une matrice de tissu connectif qui conservait son extensibilité et d'autres propriétés du poumon. Puis les chercheurs ont laissé cette matrice reposer en présence de cellules épithéliales et endothéliales du poumon. En quelques jours, l'ensemble comportait des alvéoles, des microvaisseaux et des bronchioles peuplées des cellules appropriées. Lorsque les poumons ont été transférés à des rats pour une ou deux heures, ils ont permis l'échange d'oxygène et de gaz carbonique comme des poumons normaux. Pour que cette méthode ait une application clinique, les cellules utilisées pour reensemencer la matrice devront être issues du patient receveur pour éviter tout rejet sous la forme de cellules souches de poumon ou de cellules souches pluripotentes induites. De telles cellules ne sont pas encore disponibles.

Article n°20 : « Tissue Engineered Lungs for In Vivo Implantation » par T.H. Petersen, E.A. Calle, L. Zhao, E.J. Lee, L. Gui, M.B. Raredon, K. Gavrilov, T. Yi, Z.W. Zhuang, C. Breuer, E. Herzog, L.E. Niklason de l'Université de Yale à New Haven, CT ; T.H. Petersen de l'Université Duke à Durham, NC.


Un poumon sur puce. D'autres scientifiques ont créé une structure de la taille d'une pièce de monnaie qui mime de nombreux aspects de la frontière entre les cellules épithéliales et les vaisseaux sanguins, tissus étroitement accolés dans tout le poumon. Ce dispositif devrait aider les chercheurs à comprendre comment le tissu pulmonaire change et opère à très petite échelle et fournir ainsi des informations difficiles à obtenir à partir de cultures cellulaires ou d'animaux. Les chercheurs indiquent que leur système pourrait être une alternative valable aux études cliniques ou chez l'animal testant des médicaments ou leur toxicité. Il consiste en une membrane de silice poreuse et flexible recouverte de cellules épithéliales d'un côté et endothéliales de l'autre. Des microcanaux autour de la membrane permettent à l'air ou au liquide de circuler, et l'application d'un vide entraîne une déformation de la membrane semblable à ce que fait le tissu vivant. Les auteurs ont pu reconstituer l'ensemble des processus qui se déroulent dans les poumons, tels que la réponse inflammatoire aux pathogène ou à des molécules signaux appelées cytokines. La tension mécanique, comme celle induite par la respiration, augmente l'absorption par les cellules de la membrane de nanoparticules et stimule leur transport dans les canaux microvasculaires sous-jacents.

Article n°10 : « Reconstituting Organ-Level Lung Functions on a Chip » par D. Huh, M. Montoya-Zavala, D.E. Ingber du Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering de l'Université de Harvard à Boston, MA ; D. Huh, B.D. Matthews, A. Mammoto, M. Montoya-Zavala, H.Y. Hsin, D.E. Ingber du Children's Hospital Boston et de la Harvard Medical School à Boston, MA ; D.E. Ingber de l'Université de Harvard à Cambridge, MA.


Plus qu'une sensation : le sens humain du toucher. Nos sensations tactiles primaires ont une influence sur les processus cognitifs sociaux plus évolués indique une nouvelle étude. Par une série de six expériences, Joshua Ackerman et ses collègues ont montré que des expériences tactiles simples telles que porter un bloc-notes lourd ou léger, arranger un puzzle rugueux ou lisse, toucher des objets durs ou mous, influent de façon subconsciente sur les impressions et les décisions des personnes à propos d'autres personnes ou de situations. En faisant expérimenter simplement le poids, la dureté ou la rugosité d'objets, les chercheurs ont pu introduire des biais dans les jugements et les comportements sociaux de personnes dans de tout autres domaines. Par exemple, le maniement d'objets pesants faisait apparaître comme plus importants aux sujets des candidats à une embauche, celui d'objets râpeux induisait les sujets à croire que les interactions sociales étaient plus difficiles et celui d'objets durs augmentait leur rigidité à négocier dans un jeu. Comme le toucher est à la fois le premier sens à se développer chez l'homme et aussi un moyen primordial de se renseigner et de manipuler notre environnement, les chercheurs avancent qu'une telle expérience physique du monde extérieur peut avoir des effets prolongés sur notre comportement plus tard dans la vie.

Article n°19 : « Incidental Haptic Sensations Influence Social Judgments and Decisions » par J.M. Ackerman du Massachusetts Institute of Technology à Boston, MA ; C.C. Nocera de l'Université de Harvard à Boston, MA ; J.A. Bargh de l'Université de Yale à New Haven, CT.


Quel rat va devenir dépendant ? Déterminer pourquoi certaines personnes peuvent contrôler leur usage de la drogue tandis que d'autres sont entraînés dans la dépendance est difficile et a un intérêt tant pour la prévention que pour les soins. Dans une étude qui pourrait contribuer à y répondre, une équipe française rapporte que les rats qui deviennent dépendants de la cocaïne ont des cerveaux moins « souples » que ceux qui ne font qu'y goûter. Fernando Kasanetz et ses collègues ont exploré comment la cocaïne influençait la force des connexions entre les neurones du nucleus accumbens chez les rats dépendants ou pas. Le renforcement ou l'affaiblissement de ces connexions, connus sous les termes respectivement de potentialisation et dépression à long terme, est un moyen important pour le cerveau de s'adapter à un contexte toujours changeant. Les chercheurs ont découvert qu'une fois que les rats avaient appris à mettre leur nez dans un trou du sol pour recevoir une injection de cocaïne, la dépression à long terme diminuait chez tous les animaux. Cet effet persistait chez les rats qui ont commencé à montrer un comportement de dépendance deux mois plus tard. À l'inverse, la dépression à long terme est réapparue chez les rats qui contrôlaient encore leur prise de drogue et n'étaient pas devenus dépendants. Les chercheurs proposent qu'une faible plasticité neuronale rend plus difficile de changer pour arrêter de consommer la drogue. D'autres recherches seront nécessaires pour déterminer pourquoi une drogue comme la cocaïne affecte la plasticité cérébrale chez certains animaux seulement, mais si les scientifiques arrivent à trouver les interactions moléculaires en jeu dans cet effet ils pourraient disposer de nouvelles cibles pour des thérapies de la dépendance.

Article n°18 : « Transition to Addiction Is Associated with a Persistent Impairment in Synaptic Plasticity » par F. Kasanetz, V. Deroche-Gamonet, N. Berson, E. Balado, M. Lafourcade, O. Manzoni, P.V. Piazza de l'INSERM et de l'Université de Bordeaux 2 à Bordeaux, France.


Mars a été bien plus humide jadis qu'on ne le pensait. La détection à nouveau de minéraux hydratés sur Mars, cette fois dans neuf cratères dans les plaines au nord de la planète, implique que de l'eau liquide a autrefois altéré la croûte martienne plus fortement que ce que les chercheurs pensaient. John Carter et un groupe de chercheurs français et américains ont analysé les données du Mars Reconnaissance Orbiter pour en savoir plus sur les plaines du nord qui couvrent un tiers de la planète. On estime que cette région de Mars a été recouverte de lave il y a environ trois milliards d'années et il n'était pas clair si des minéraux hydratés, signe d'une présence d'eau, avaient été préservés dans la croûte à cet endroit. Les chercheurs ont scruté les grands cratères de plusieurs kilomètres de diamètre qui s'enfoncent dans les plaines du nord ainsi que les fragments de croûte qui les parsèment dans toutes les directions. Dans neuf de ces cratères, Carter et ses collègues ont détecté des minéraux hydratés, ce qui laisse penser qu'ils se sont formés il y a plus de trois milliards d'années. Ces minéraux ont dû être enfouis sous des flots de lave et réapparaître ensuite lors d'impact de météorites. Ces résultats révèlent que de l'eau liquide a autrefois altéré plus que prévu la surface de Mars et aideront les scientifiques à mieux comprendre l'évolution de notre planète rouge voisine.

Article n°14 : « Detection of Hydrated Silicates in Crustal Outcrops in the Northern Plains of Mars » par J. Carter, F. Poulet, J.-P. Bibring du CNRS et de l'Université Paris-Sud 11 à Orsay, France ; S. Murchie de l'Advanced Physics Laboratory à Laurel, MD.

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