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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

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

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Chiens policiers, mieux piéger les odeurs
L'odorologie canine, développé par la police scientifique a récemment trouvé une application à la détection de cancers.

L'odorat et les chiens

Les sens chimiques de l'odorat et du goût renseignent sur la nourriture et les odeurs corporelles des êtres vivants qui nous entourent. En ce qui concerne l'olfaction, les molécules amenées par le mouvement inspiratoire à l'état gazeux stimulent par leur interaction les cellules nerveuses réceptrices de la muqueuse olfactive. Un neurone relié à un récepteur est spécifique, mais l'important est que la reconnaissance des odeurs par les récepteurs olfactifs se fait par combinaison, ce qui permet de différencier une grande quantité de produits.

Abrités dans 200 cm² de muqueuse olfactive, le nez des chiens est doté de 300 millions de récepteurs d'odeurs, contre 5 millions pour les êtres humains. Pour prendre un autre chiffre, l'odorat du·chien est 1 million de fois plus sensible que celui de l'être humain. Ainsi, un chien· renifleur est en mesure de reconnaître l'odeur d'une personne dans jusqu'à 90% des cas. Le pourcentage restant n'est pas dû à une défaillance de l'odorat, plutôt à la qualité olfactive des prélèvements.

Chaque individu possède une empreinte olfactive unique, qui se répand partout où il passe. Cette signature est constituée de plusieurs centaines de composés organiques volatils, dont la nature et les quantités sont déterminées génétiquement parmi un nombre quasi infini de possibilités. L'odeur humaine comprend aussi une composante secondaire, induite par notre fonctionnement biologique comme le régime alimentaire ou le niveau de stress, ainsi qu'une composante tertiaire, qui résulte d'apports extérieurs et de notre environnement. Au-delà de la détection des odeurs, l'odorat fin des chiens leur permet de discriminer ces différentes composantes et de reconnaître un individu, y compris entre deux vrais jumeaux avec les mêmes conditions de vie.

Les sciences de l'odorologie

Comme les empreintes digitales ou l'ADN, les odeurs peuvent alors servir à identifier des suspects pour la police scientifique. L'odorologie consiste à capter des traces odorantes, à l’aide de tissus spéciaux enduits de paraffine, puis à les comparer à celles prélevées sur un·e suspect·e grâce à des chiens spécialement formés à cette tâche. Depuis 2003, cette science a été utilisée dans plus de 520 affaires en France et a permis environ 160 identifications.

Pour améliorer l'efficacité de cette technique, des chimistes et des mathématiciens toulousains ont développé un outil biométrique sous la forme d'un piège à molécule, appelé aussi « éponge moléculaire ». Constitué d’huiles végétales auxquelles une substance gélifiante a été ajoutée, un réseau de cristaux de sucre crée de la porosité. Les molécules odorantes se fixent sur les parois de ce réseau et se solubilisent dans le gel. Pour une pastille de la taille d’une pièce de monnaie de ce gel organique microporeux, la surface de contact avoisine les 200 m2, soit autant qu’un court de tennis.

Dans le cadre du projet CNRS Recherche Attentat, mis en place après les attaques terroristes du 13 novembre 2015, cette étude vise aussi à déterminer la composition exacte des molécules odorantes piégées avec un spectromètre de masse. Les algorithmes élaborés permettront de remplacer les chiens dans l'identification des odeurs primaires, voire même de caractériser les composantes secondaires et tertiaires de l’odeur humaine. Cette technique aurait le double avantage de produire des éléments de preuve convaincants pour les magistrats, tout en fournissant des informations comme l’état de santé ou des éléments de l’environnement d’un suspect.

L'odorologie canine peut aussi trouver des applications en médecine, comme le montre le programme de recherche Kdog de l’Institut Curie. Sur 130 prélèvements, des lingettes imbibées de sueur, 100% des 79 femmes à qui venait d’être diagnostiqué un cancer du sein et qui n’avaient pas encore démarré de traitement ont été identifiées. Montrer que les cancers du sein ont une odeur commune est déjà un résultat, que des chiens bien entraînés réussissent à discriminer les composés volatils émis en est un autre. Ce premier test sera suivi d’un essai de plus grande envergure, sur mille femmes. Même si ce type de diagnostic canin de première intention devra toujours être confirmé par des moyens plus conventionnels, en attendant des moyens plus directs, les chiens pourraient être utiles au dépistage dans des zones ou des pays dans lesquels une mammographie est difficile à réaliser.

En savoir plus

Site de l'IMRPC, laboratoire des Interactions Moléculaires et Réactivité Chimique et Photochimique, ainsi que la page sur ce sujet de recherche

Site du projet KDOG

Arthur Jeannot
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