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Du ribose dans les météorites

Le ribose, sucre vital

L’ADN - ou acide désoxyribonucléique - est formé en particulier d’un sucre, le désoxyribose, lui-même un dérivé du ribose (C5H10O5). Plus précisément, dans le désoxyribose (C5H10O4) un groupement hydroxyle (-OH) du ribose ...

Un nouveau comportement des électrons

Cooper pairs - Tem5psu CC BY-SA
Isolants, conducteurs et semi-conducteurs

Le comportement d’un solide cristallin relativement au courant électrique, peut être celui d’un isolant, d’un semi-conducteur, d’un métal ou d’un supraconducteur. Dans les isolants, ...

Interférences et biomolécules

CC BY-SA 4.0 Alexandre Gondran
Les expériences d’interférences mettant en jeu des molécules de plus en plus grosses et lourdes révèlent que les lois de la mécanique quantique sont applicables bien au-delà du monde de « l’infiniment petit » ...

Anomalie de dilatation thermique

By Simon Mer - Own work, CC BY-SA 4.0
Généralement, les matériaux se dilatent lorsqu’ils sont chauffés. La raison en est qu’une élévation de température correspond à une augmentation de l’agitation des atomes, or cette agitation n’est pas symétrique. ...

Nucléosythèse et étoiles à neutrons

(C) NASA - Nébuleuse du Crabe, marquée par la présence d'une étoile à neutron
Mis à part quelques éléments légers comme l’hydrogène, l’hélium, le lithium… produits peu après le big bang, tous les noyaux atomiques naturels ...

Des réfrigérateurs à torsion

Impératifs environnementaux

Près de 20% de l’énergie électrique produite dans le monde est consommée par les climatiseurs, réfrigérateurs et congélateurs. De plus, ces machines frigorifiques utilisent des fluides frigorigènes dont la plupart sont des gaz ...

Les batteries au lithium pour un Nobel

De la petite électronique à la voiture électrique, la pile lithium-ion - non rechargeable - et surtout l'accumulateur - rechargeable - ont envahi notre quotidien. Sans cette technologie lithium-ion, téléphones mobiles, tablettes et autres appareils nomades n’existeraient pas ou seraient ...

Du champagne supersonique

Physique du bouchon de champagne

Tout le monde le sait, lorsqu’une bouteille de champagne est débouchée, le bouchon est souvent violemment propulsé… ce qui peut être dangereux s’il percute l’œil. La raison pour laquelle le bouchon saute à environ 50 km/h vient du fait qu’une bouteille de champagne contient 8,8 g de dioxyde de carbone (CO2) soit 0,2 mole, dont l’essentiel est dissout dans le liquide, le reste se trouvant sous pression dans le goulot, en équilibre avec le CO2 dissout. A 20°C, la pression dans le goulot vaut 7 fois la pression atmosphérique, tandis qu’à 30°C, elle lui est 10 fois supérieure. Le bouchon est donc plus fortement poussé vers l’extérieur que l’air ambiant à la pression atmosphérique le pousse vers l’intérieur. Aussitôt après l’expulsion du bouchon, un « nuage » de condensation apparaît au-dessus du goulot. En effet, lors de son expansion, le CO2 pousse le bouchon vers l’extérieur et lutte contre la pression atmosphérique, si bien que l’énergie qu’il dépense pour effectuer ce travail se traduit par une chute de température, le gaz n’ayant pas le temps d’équilibrer sa température avec le milieu ambiant par échange de chaleur : la détente s’effectue de manière adiabatique (sans échange de chaleur). La chute de température provoque la condensation de la vapeur d’eau en liquide et même solide avec apparition de fines gouttelettes et de cristaux. La température après détente est plus basse lorsque la pression initiale est plus importante, c’est-à-dire lorsque la température initiale est plus élevée. Comme la température peut chuter à -90°C, le CO2 peut lui-même geler.

Du nouveau !

C’est en étudiant attentivement ce phénomène que les physiciens français Gérard Liger-Belair, Daniel Cordier et Robert Georges du CNRS viennent de découvrir une chose surprenante qui a faut l’objet d’une publication (Liger-Belair et al. Sci. Adv. 2019; 5 : eaav5528 20 Septembre 2019) : l’expansion du CO2 s’effectue de manière supersonique (c'est-à-dire plus rapide que 340 m/s) avec formation de ce qui s’appelle un « disque de Mach »… qu’il ne faut confondre avec un « cône de Mach », lequel apparaît lorsqu’un objet - comme un avion par exemple ou une balle - avance à vitesse supersonique. Les disques de Mach sont des ondes de choc bien visibles dans les jets des réacteurs d’avions supersoniques. Le jet de plusieurs mètres de long comporte des stries régulièrement espacées : ce sont les « disques de Mach » appelés aussi en anglais « shock diamonds ». À l’aide d’une caméra ultrarapide, les chercheurs ont pu photographier l’apparition d’un disque de Mach et son évolution au cours du temps. Comme quoi, il y a encore de la physique à découvrir dans une simple bouteille de champagne.

 

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CRISPR-Cas9, une révolution et des dérives
CRISPR-Cas9 est une vraie révolution qui permet de modifier à volonté le génome de la plupart des êtres vivants. En 2018, grâce à cette technologie, les premiers bébés OGM voyaient le jour.

Une modification aux effets secondaires indésirés

En novembre 2018, un scientifique chinois révélait au monde entier qu'il avait réussi à créer des bébés génétiquement modifiés. Cet apprenti Frankenstein a modifié in vitro un gène dans l'ADN des bébés, alors qu'ils étaient encore au stade embryonnaire. Ce gène, c'est le CCR5, dont la particularité est de coder pour une protéine qui permet au virus du Sida de pénétrer dans les cellules. L'absence de ce gène devrait protéger contre l'infection potentielle par le virus ; c'est ce qui se passe avec une mutation présente chez un pourcent de la population (1 %) notamment en Europe. Toutefois, une récente étude menée par deux chercheurs de l'université de Berkeley, aux Etats Unis, suggère que la désactivation du gène CCR5 engendrerait une diminution de l’espérance de vie des bébés. Leur étude portant sur 410 000 Anglais porteurs de la mutation naturelle a conclu que les enfants OGM auraient 21 % de chances en plus de mourir avant leurs 76 ans que des bébé non-OGM.

Une technologie révolutionnaire

Ce cas illustre une application d'une technique qui révolutionne la génétique moderne : les ciseaux moléculaires CRISPR-Cas9.

 Elle permet de couper l'ADN à un endroit bien précis. Une fois coupé, il y a plusieurs solutions. La première est de laisser la cellule réparer le brin qui, en se reconstituant, va faire des erreurs, inactivant le gène au niveau du clivage. Inactiver un gène est un procédé courant en biologie, qui permet de comprendre son importance et son rôle dans l'organisme. La deuxième solution consiste à intégrer une nouvelle séquence d'ADN choisie, qui va remplacer la séquence coupée. Ceci ce fait grâce au mécanisme de réparation naturel de la cellule, la recombinaison homologue, qui se charge de fixer le nouveau gène. Ainsi, les chercheurs peuvent intégrer n’importe quel gène dans l'ADN et créer des mutants très facilement.

Une technologie au service de la science

La conception d'organismes génétiquement modifiés n'a rien de nouveau. Avant CRISPR-Cas9, d'autre techniques étaient employées, mais elle restaient imprécises et très coûteuses. Avec ces méthodes, il fallait compter en moyenne 1 an avant d'obtenir une souris mutante. CRISPR-Cas9 divise cette durée par 5, permettant à une nouvelle lignée de souris mutantes complexes de voir le jour tous les 2 mois, car l'endonucléase Cas9 permet aussi de couper et d’interchanger plusieurs gènes en même temps. Pour couronner le tout, cette méthode peut être employée sur n'importe quel type d'organisme eucaryote : plantes, bactéries, primates, rongeurs, humain, etc.
Selon Jean-Stéphane Joly, directeur de recherche à l’Institut des neurosciences à Paris-Saclay, « c'est certainement l’innovation majeure du XXI siècle en biotechnologie »

Applications

Aujourd'hui, en plus de faire avancer la recherche, la technologie Cas9 pourrait avoir de nombreuses applications qui sont pour certaines déjà en phase de test. Des chercheurs tentent par exemple de modifier le génome de certaines levures pour leur faire produire du biocarburant. D'autres ont le projet très ambitieux de modifier l'ADN des moustiques vecteurs de maladies telles que la malaria, la dengue ou le chikungunya. Le but serait de rendre les moustiques résistants à ces maladies, empêchant la transmission à l'Homme et les épidémies, très meurtrières, qui en découlent. CRISPR-Cas9 ouvre aussi la porte à la thérapie génique, envisagée pour soigner des maladies génétiques héréditaires liées à une seule mutation de gène. C'est le cas de la mucoviscidose (mutation de gène CFTR), de la myopathie (DMD), de l'hémophilie, ou encore de la drépanocytose.

Cependant, la prudence est de mise. Les scientifiques et les pouvoirs publics du monde entier, prennent très au sérieux les questions de modifications génétiques humaines. CRISPR-Cas9 est une technologie très puissante qui pourrait conduire à de dangereuses dérives eugénistes (méthodes visant à améliorer le patrimoine génétique humain) si des lois ne sont pas rapidement établies. Pour le moment, aucun pays n'a autorisé les modifications d'embryons humains, comme celle opérée par le scientifique chinois. Son université n'a d'ailleurs jamais approuvé ses travaux, qu'il a financés lui-même. Aujourd'hui, le gouvernement chinois a démarré une procédure judiciaire à son encontre.

Pour en savoir plus :

https://fr.wikipedia.org/wiki/Cas9#Modification_d'embryons_humains

https://www.pourlascience.fr/theme/crispr/

https://lejournal.cnrs.fr/articles/crispr-cas9-des-ciseaux-genetiques-pour-le-cerveau

http://www.genethique.org/fr/bebes-ogm-une-esperance-de-vie-raccourcie-72000.html#.XPoj6o869dh

https://www.nature.com/articles/d41586-019-01739-w?elqTrackId=294aeaba5751488d81558a2739ee87b6&elq=53780365b5ce478fa75df6f1155b87e1&elqaid=25212&elqat=1&elqCampaignId=10597

Juliette Torregrosa
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