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Les 90 ans du mot astronautique

En 1927, le mot « astronautique » apparaît pour la première fois dans un bulletin officiel de la Société Astronomique de France, sous la plume de l'ingénieur en aéronautique Esnault-Pelterie  ; dans sa brochure, il tente d'accréditer cette nouvelle science considérée ...

Le canal à houle

(C) Marlene Thyssen. CC Bys 4.0

L’impact du changement climatique sur le littoral

Selon un dernier rapport du GIEC, les océans se seraient élevés de plus de 20 cm depuis la fin du XIXe siècle, et cette élévation pourrait atteindre 1 mètre d'ici ...

La stabilité du collagène

(C) Iramis - CEA. La spectrométrie de masse permet de sonder la stabilité de modèles de la triple hélice de collagène après irradiation.

Le collagène

Les propriétés mécaniques des tissus humains tels la peau, les ongles ...

Diatomées marines et climatologie

Diatomées pennées. Auteur : UBO

La pompe biologique de carbone
Les océans, qui contiennent 65 fois plus de dioxyde de carbone (CO2) que l’atmosphère, jouent un rôle crucial dans la régulation du climat. Ils sont en effet capables d’échanger ...

Emilie du Châtelet (1706-1749)

Longtemps ignorée, Emilie du Châtelet incarne désormais la femme des Lumières par excellence. Il aura fallu attendre le XXe siècle et un regain d'intérêt pour l'Histoire féminine pour que d'aucuns s'intéressent à la première femme authentiquement scientifique. ...

De la lumière superfluide

C'est la récente prouesse d'une équipe italo-canadienne réunissant l'Ecole Polytechnique de Montréal et le CNR Nanotec de Lecce : produire une lumière capable de s'écouler comme un liquide "parfait", entourant le moindre obstacle sans jamais s'évanouir. ...

Clichés d'astéroïdes

(C) ESO/Vernazza et al. Dans le sens des aiguilles d’une montre en partant du haut à gauche, les astéroïdes Amphitrite, Bamberga, Pallas et Julie.

Les observations

L'instrument SPHERE (Spectro-Polarimètre à Haut contraste dédié ...

Des signaux électriques chez les bactéries

(C) By Lamiot - Own work, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=20798283

Depuis la fin des années 1970, les microbiologistes savent que, chez de nombreux microorganismes, la vie communautaire passe par la production d’une matrice adhésive extracellulaire constituée de polymères qu’ils excrètent. Ce tapis appelé biofilm sur lequel ils se développent et qui les lie, joue notamment le rôle d’un support permettant la communication entre les cellules. Si, par exemple, la nourriture vient à manquer à des bactéries situées au centre d’une colonie, celles à la périphérie arrêtent la production du biofilm, si bien que la colonie cesse de croître. Jusqu’à récemment, on pensait que c’est grâce des molécules excrétées au centre et migrant par diffusion vers l’extérieur que les cellules périphériques sont averties. Mais grâce à des expériences menées à l’Université de San Diego en Californie, il apparaît qu’il s’agit en fait de signaux électriques, lesquels se révèlent beaucoup plus efficaces pour la communication que les messages chimiques. Il a été démontré que le manque de nourriture provoque l'expulsion d’ions potassium (K+) hors des bactéries. Ces ions déclenchent à leur tour l’émission de K+ par d’autres bactéries et ainsi de suite. Ainsi, c’est une onde de « libération de K+ » qui se propage de proche en proche, à quelques millimètres par heure, et parvient aux cellules à la périphérie de la colonie, lesquelles cessent alors la production de biofilm. Les chercheurs ont ensuite montré que le nuage d’ions K+ qui poursuit son chemin hors du biofilm permet de recruter des bactéries libres qui viennent alors se joindre à la colonie. Chose extraordinaire, cela attire non seulement les bactéries de la même espèce mais aussi d’autres bactéries ! Par ailleurs, ces mêmes ions K+ permettent à deux biofilms de communiquer. Ainsi, sous certaines conditions, les colonies se synchronisent : pendant que l’une se nourrit, l’autre marque une pause et inversement, ce qui leur permet de gérer la nourriture de façon optimale. Cette grande découverte, à savoir la communication électrique entre les bactéries, soulève une question intéressante : sachant que les signaux électriques le long des neurones se propagent grâce à la sortie d’ions K+, cette communication électrique bactérienne serait-elle l’ancêtre du neurone ?

Publié le 28/11/2017

En savoir plus

https://www.scientificamerican.com/article/bacteria-use-brainlike-bursts-of-electricity-to-communicate/

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Quatre questions sur le cerveau
Le cerveau, sa genèse, son évolution en quelques chiffres

Publié le 15 mars 2017

Qu'est-ce que le cerveau ?

Avec un poids moyen de 1,3 kg et un volume d'environ 1 400 cm3, le cerveau adulte représente 2% du corps humain et consomme 20% de l'oxygène utilisé par le corps. Constitué à 75% d'eau, il dispose d'environ 86 milliards de neurones et autant de cellules gliales, les cellules de soutien des neurones. Chaque neurone réalise entre 1 000 et 10 000 connexions avec d'autres neurones, ce qui fait approcher de 10 000 milliards le nombre de connexions nerveuses, les synapses.

Les plus grands neurones peuvent mesurer jusqu'à deux mètres chez les êtres humains. Les fibres nerveuses transmettent un courant électrique grâce à l'action de canaux ioniques, les plus larges fibres transportant l'influx nerveux à une vitesse de 120 mètres par seconde. Dans les synapses, l'information est transmise par des neurotransmetteurs, dont il existe plusieurs types. L'ensemble formé par les neurones et leurs connexions forment un réseau contigü.

Le système nerveux entérique, avec plus de 100 millions de neurones intégrés le long du tube digestif, est considéré comme un véritable deuxième cerveau dans l’intestin. De plus, 8% des fibres du nerf vague remontent de l'intestin au cerveau, ce qui fait que ce dernier est informé en permanence de ce qui se passe dans l’intestin.

Comment se construit le cerveau ?

Le développement de cet organe est sous l'inflence de l'ADN et de l'environnement, donc mêmes les jumelles et jumeaux homozygotes ont des cerveaux différents. La neurogénèse est la plus forte entre le troisième et le septième mois de grossesse, avec environ 250 000 neurones générés par minute. Seulement 10 % des connexions entre les neurones, les synapses, sont présentes à la naissance, les 90 % restants se construisent ensuite.

La plasticité neuronale représente la faculté du cerveau à se restructurer. Ce potentiel d'adaptation du système nerveux permet au cerveau de récupérer après des troubles ou de compenser le déclin neurobiologique lié au vieillissement, qui n'est pas inéluctable jusqu’à un âge souvent avancé. De plus, aux phénomènes naturels de compensation cérébrale peuvent s’ajouter des moyens de compensation externe.

D'où vient le cerveau ?

La forme du cerveau prend tout le sens qu'on veut lui donner lorsqu’on le considère à la lumière de l’évolution dont elle est issue. Différentes structures du cerveau sont apparues au cours de l'évolution. Chez l'être humain, le processus évolutif a conduit à un cerveau connaissant une forte croissance, telle qu'il a dû adopter une structure plissée pour tenir dans la boîte crânienne.

Quand on parle du cerveau « reptilien » qui assure les fonctions vitales de l’organisme, du cerveau « limbique », apparu chez les premiers mammifères, qui est responsable des émotions, et du « néo-cortex », qui prend de l’importance chez les primates et culmine chez l’être humain, il faut garder à l'esprit qu'il n'y a pas de hiérarchie dans l'évolution. Les structures cérébrales d'une espèce ne fonctionnent pas de manière indépendante et ont tissé de nombreuses connexions par lesquelles elles peuvent s’influencer mutuellement.

Qu'est-ce que la conscience ?

La conscience, tout comme les émotions, n'est pas localisée dans une seule zone du cerveau. Les fonctions cérébrales sont des phénomènes issus de l'activité de réseaux de neurones. À chaque instant, nous sommes le produit de toutes ces interactions dynamiques. On peut illustrer cette propriété émergente du cerveau par la métaphore du torrent.

Le bouillonnement de l’eau représente l’activité nerveuse. À chaque instant, les remous de l’eau n’ont jamais la même forme, tout comme les configurations de notre activité nerveuse. Mais il y existe des tourbillons dont la forme générale est la même à certains endroits, derrière certains rochers. Tout comme il y a dans notre cerveau de grands réseaux qui, sans jamais être tout à fait les mêmes, sont reconnaissables lorsque l’on se retrouve dans telle ou telle situation.

La forme du lit du torrent, qui contraint le courant, peut être associée aux grandes voies nerveuses de notre cerveau, issues de l'évolution. Si l’on revient des années plus tard, le courant aura érodé les rives et déplacé les roches hors du lit du torrent, de même que notre activité nerveuse modifie en permanence la configuration de nos réseaux nerveux en faisant de nous, jour après jour, une personne un peu différente.

En savoir plus

Le cerveau à l'honneur, sur Sciences en ligne

Le cervau à tous les niveaux, blogue de vulgarisation scientifique

Nous sommes le fruit de processus dynamiques à différentes échelles de temps, Agence science presse

Il ne suffit pas d'une seule mutation pour devenir humain, Agence science presse

Arthur Jeannot
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