Virus H5N1 : le point

Même si elle ne fait plus l'actualité, la grippe aviaire H5N1 sévit toujours dans un certain nombre de pays d'Asie (Bangladesh, Indonésie, Chine, Vietnam) et d'Afrique (Egypte, Nigeria, Cameroun, Ghana). Dans ces régions, elle a un impact économique et sanitaire important sur le secteur de la volaille. La circulation du virus dans la populations aviaire s'accompagne occasionnellement d'infections humaines parmi les personnes aux contact de volaille infectieuse avec une forte mortalité parmi les personnes infectées. Récemment, lors de l'hiver 2014-2015, on a pu constater une augmentation inquiétante du nombre des cas humains en Egypte, avec 165 cas recensés, dont 48 décès. Ces chiffres étaient particulièrement préoccupants, puisque depuis l'apparition du virus en 1997, ce nombre représentait le plus grand nombre de cas recensés sur une telle durée.
 Il était dès lors important de faire une étude descriptive de l'épidémiologie de ces cas, de manière à identifier si certaines caractéristiques du virus pouvaient avoir changé, ce qui aurait pu se traduire par des caractéristiques épidémiologiques différentes et détectables.

Une équipe internationale composée de chercheurs du « China Center for Disease Control » de l'université de Southampton et Marius Gilbert, LUBIES (Lutte biologique et écologie spatiale), Ecole interfacultaire de bioingénieurs (Faculté des Sciences et Ecole Polytechnique de Bruxelles) fait le point sur l'épidémiologie des infections humaines par le virus d'influenza aviaire H5N1 et publie cette semaine un article de synthèse dans la revue The Lancet Infectious Diseases.



Cet article se penche sur l'ensemble des 907 cas humains recensés depuis l'émergence du virus. L'équipe de chercheurs s'est en particulier intéressé à la distribution géographique et temporelle des personnes touchées, la distribution des cas par classe d'âge et de sexe, le risque global de décès des cas recensés (53.3%), aux délais de prise en charge, ainsi qu'à la fréquence d'un certain nombre d'antécédents d'exposition des cas à différentes sources d'infection (volailles, marché).
Ces analyses sont effectuées à l'échelle globale d'une part, et séparément pour les pays d'Asie et d'Afrique du nord d'autre part. Les résultats montrent une tendance à la diminution des cas en Asie au cours du temps et une augmentation de ceux-ci en Egypte. L'analyse de ces données permet de montrer qu'à l'exception de l'âge des personnes infectées, les caractéristiques des cas humains recensés en Egypte en 2014/2015 sont similaires à celles des autres cas recensés précédemment. Les causes de l'augmentation du nombre de cas restent donc obscures, mais sont probablement liées à un accroissement de la circulation de la maladie dans les élevages et à une baisse de la sensibilisation des personnes exposées. En effet, la transmission à l'homme se fait fréquemment lors de la manipulation de la volaille achetée vivante sur les marchés, plus précisément lors d'étapes d'abattage, de plumage et de nettoyages réalisés à domicile. Une bonne sensibilisation au risque de transmission lors de ces étapes et des mesures simples qui peuvent être prises pour empêcher celle-ci (hygiène, masque) permet de réduire drastiquement le nombre de cas, mais cette sensibilisation doit être répétée pour rester efficace.

Au cours des 6 derniers mois, des foyers de virus H5N1 ont été dans des élevages d'Egypte, du Nigéria, du Ghana et de Côte d'Ivoire. Ces infections s'accompagnent d'une mortalité massive des volailles infectées et ont donc un impact socio-économique important dans un contexte ou l'élevage avicole peut représenter une source importante de revenu et de subsistance alimentaire. Cette publication nous rappelle que les épidémies causées par le virus H5N1 dans le secteur aviaire continue à représenter une menace de santé publique qu'il y lieu de prévenir et de surveiller de près.

Global epidemiology of avian influenza A H5N1 virus infection in humans, 1997-2015: a systematic review of individual case data Cited in Scopus: 0 Shengjie Lai, Ying Qin, Benjamin J Cowling, Xiang Ren, Nicola A Wardrop, Marius Gilbert, and others The Lancet Infectious Diseases


Termites : des clones pour la Reine

Chez les termites, la fondation d'une nouvelle colonie est généralement assurée par un couple de reproducteurs primaires, le roi et la reine. Si ceux-ci disparaissent, ils peuvent être remplacés par certains de leurs descendants, mais comme ces derniers sont étroitement apparentés, la reproduction devient fortement consanguine.

Une étude dirigée par Denis Fournier et Yves Roisin (laboratoire d'Évolution biologique et écologie, Faculté des Sciences, Université libre de Bruxelles) s'est intéressée au termite humivore, Cavitermes tuberosus. La dissection de 95 nids récoltés dans 15 sites de Guyane française a montré que 39 contenaient une reine primaire et 28 contenaient entre 2 et 667 reproducteurs femelles secondaires, le plus souvent accompagnées du roi primaire. Une analyse basée sur 17 marqueurs microsatellites de l'ADN a confirmé que les colonies étaient initiées par un couple de reproducteurs primaires. Mais cette analyse génétique a également montré que plus de 80% des reproducteurs femelles secondaires était issu d'une parthénogénèse automictique avec duplication des gamètes. Ces reproducteurs femelles secondaires restent au nid et s'accouplent avec le roi fondateur une fois la reine primaire disparue. À l'inverse, les individus qui sont en contact avec le milieu extérieur de la colonie - les ouvriers, les soldats et les futurs ailés (qui se disperseront pour devenir rois et reines de nouvelles colonies) - sont produits par reproduction sexuée.

Cette stratégie de succession clonale de la reine permet non seulement au roi d'éviter de commettre l'inceste et protège la colonie des effets néfastes de la consanguinité, mais assure à la reine de pérenniser son patrimoine génétique. De plus, la production de nombreuses reines de substitution permet d'augmenter le taux de croissance de la colonie, alors que la production d'individus sexués maintient un brassage génétique pour produire des individus plus aptes à répondre aux conditions changeantes de l'environnement. L'utilisation conditionnelle des reproductions sexuée et asexuée permet ainsi de bénéficier des avantages procurés par chacune de ces stratégies de reproduction, tout en contournant les coûts qui leur sont associés.

Fournier D, Hellemans S, Hanus R, Roisin Y (2016) Facultative asexual reproduction and genetic diversity of populations in the humivorous termite Cavitermes tuberosus. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences. DOI: 10.1098/rspb.2016.0196


Oxydation des minéraux par les champignons mycorhiziens

Les mycorhizes sont des symbioses entre les champignons et les racines des plantes. Comment cette association fonctionne-t-elle? Le mycélium, qui est en fait un vaste réseau de filaments microscopiques, bénéficie de l'énergie produite par la plante lors de la photosynthèse et, en retour, il fournit des nutriments comme le P, K, Fe ou le Mg indispensables au métabolisme et à la croissance de la plante. On rencontre ces associations symbiotiques dans tous types de sol et avec plus de 80% des plantes et, depuis déjà quelques années, elles suscitent un intérêt croissant en agroécologie car elles pourraient limiter l'usage de fertilisants. Pourtant, les mécanismes fondamentaux de la mobilisation par le mycélium des nutriments notamment contenus dans les minéraux du sol sont encore très méconnus.

Steeve Bonneville (Biogéochimie et Modélisation du Système Terre - BGéOsys), en collaboration avec le Prof. Benning de l'Université de Leeds (UK) a montré, dans une étude interdisciplinaire, que l'oxydation par les mycorhizes du Fe(II) présent dans la structure des minéraux est cruciale dans le processus de mobilisation des nutriments. Pour réaliser leur expériences, les chercheurs ont utilisé un dispositif qui permet la formation in vitro de symbiose entre un champignon Paxillus involutus (Paxille enroulé) et les racines de Pinus sylvestris (Pin sylvestre) en présence de fragments de biotite - un mica, source de K, Fe et Mg dans les sols.

Dans cet article de la revue Environmental Science & Technology, les travaux se sont focalises sur la chimie du fer à l'interface entre les filaments microscopiques (les hyphes) et le substrat minéral. L'échantillonnage et l'analyse de cette interface sont complexes de par ses dimensions sub-micrométriques. Les chercheurs ont donc fait appel à plusieurs techniques de pointe dont la sonde ionique focalisée (Focus Ion Beam) pour échantillonner des coupes ultraminces de l'interface hyphe-minéral, la microscopie à transmission pour observer le minéral et enfin les rayonnements « synchrotron » (X-ray Absorption Near Edge Spectroscopy au Lawrence Berkeley National Lab) pour quantifier l'état d'oxydation du fer a l'échelle nanométrique. Ces mesures montrent une forte oxydation du fer - initialement Fe(II) - contenu dans la biotite à l'interface avec les filaments du mycélium. Cette oxydation massive du fer forme des oxydes de fer (Fe(OH)3) au sein même de la biotite ce qui induit un stress de la structure cristalline et la formation de nombreuses micro-fractures. Ainsi, la biotite en interaction avec le mycélium est fragilisée ce qui la rend plus « altérable » et facilite la mobilisation des nutriments du minéral vers les mycorhizes et ensuite vers la plante. Ces travaux offrent une nouvelle compréhension des mécanismes par lesquels les mycorhizes peuvent aident les plantes, mais aussi comment ces organismes - peu étudiés dans une perspective biogéochimique – participent à la formation des sols en transformant les minéraux de la roche (mère) en minéraux argileux.

Structural Fe(II) Oxidation in Biotite by an Ectomycorrhizal Fungi Drives Mechanical Forcing
Steeve Bonneville, Andrew W. Bray, and Liane G. Benning


Résistance aux stress par les toxines/antitoxines

Les bactéries sont capables de tolérer de nombreux stress environnementaux, comme la présence d'antibiotiques. Ce phénomène, appelé persistance, est lié à la capacité qu'ont les bactéries à entrer dans un état de dormance, caractérisé par une diminution de leurs fonctions vitales. Les chercheurs tentent de mieux comprendre les mécanismes de régulation menant à la persistance afin d'apporter une nouvelle piste pour contrer la crise mondiale de résistance aux antibiotiques.

Le groupe d'Abel Garcia-Pino (Laboratoire de Biologie Structurale et Biophysique, ULB), en collaboration avec le groupe de Remy Loris (Molecular Recognition, VUB), a élucidé l'un des mécanismes moléculaires impliqués dans la persistance. Les chercheurs ont étudié le module phd/doc, représentatif de la famille des systèmes toxine-antitoxine (TA). Ces modules bactériens constituent un switch moléculaire, permettant l'entrée en dormance. Les toxines sont potentiellement mortelles pour la bactérie, elles inhibent divers processus essentiels pour la bactérie comme la réplication de l'ADN et la traduction des protéines. Potentiellement mortelles, les toxines nécessitent un contrôle très précis de leur expression et de leur neutralisation par les antitoxines.

Dans la revue Nature Chemical Biology, les chercheurs démontrent que le module TA phd/doc est régulé grâce à une région "non-structurée" de l'antitoxine. Sa structure moléculaire permet une modulation spécifique selon la présence ou l'absence de la toxine. La plupart des protéines antitoxines contiennent une région intrinsèquement désordonnée. Cette région est impliquée dans l'interaction avec la toxine et dans la formation du complexe de répression transcriptionnelle. Pour investiguer comment ces régions désordonnées sont impliquées dans la régulation transcriptionnelle, les chercheurs ont étudié le système TA phd/doc du phage P1 et ont découvert que la région intrinsèquement désordonnée de l'antitoxine Phd permet de fournir une barrière entropique empêchant la répression totale du système en absence de la toxine Doc. La liaison de Doc à Phd engendre un switch coopératif et résulte en une répression forte de la transcription du système, permettant une modulation de la régulation de l'expression du système. Des variations sur ce thème représentent probablement un mécanisme commun pour l'autorégulation de système impliquant des protéines contenant des régions intrinsèquement désordonnées et d'autres modules TA et permet de mieux comprendre le phénomène de persistance.

An intrinsically disordered entropic switch determines allostery in Phd–Doc regulation

· Abel Garcia-Pino ; Steven De Gieter, Ariel Talavera, Henri De Greve, Rouslan G Efremov, Remy Loris


Force du magnétisme cosmique

Planètes, étoiles, galaxies,... tous les objets célestes génèrent un champ magnétique. Mais il existerait également un champ magnétique cosmologique, plus faible, qui pénètre l'ensemble de l'Univers. Un trio de chercheurs est parvenu à imposer des contraintes fortes sur la puissance de ce champ magnétique cosmologique.

Ce travail de Petr Tinyakov et Federico Urban, chercheurs au Service de Physique Théorique (Facultés des Sciences), et de leur collègue russe Maxim Pshirkov, est publié récemment dans le journal scientifique Physical Review Letters (PRL), et est distingué au sein des « PRL Highlights ».

Les chercheurs ont analysé les radiations émises par quelque 3000 sources extra-galactiques et, plus précisément, les mesures de rotation du plan de polarisation de ces radiations (« rotation de Faraday », ci-dessous). En effet, la polarisation de la radiation est perturbée par les champs magnétiques qu'elle rencontre dans son trajet jusqu'à la Terre ; les mesures de la rotation de Faraday renseignent donc sur la force du champ magnétique traversé. En enlevant l'effet imputé à la Voie Lactée et en comparant leurs données avec des modèles existants, les chercheurs ont déterminé que le champ magnétique cosmologique avait une magnitude maximale de 1 nG, une valeur 5 fois plus fine que les estimations précédentes.

Le calcul de la puissance maximale du champ magnétique cosmologique est utile pour plusieurs applications astrophysiques, en particulier, pour améliorer l'interprétation des observations de rayons cosmique de haute énergie.

C'est en effet en complément de leur implication dans l'observatoire « Telescope Array (TA) » (un observatoire situé en UTAH, et où ils effectuent de fréquentes campagnes d'observation) que ces chercheurs ont été amenés à étudier de façon plus approfondie les champs magnétiques cosmiques : la reconstruction de l'origine des rayons cosmiques de très haute énergie observés par TA nécessite à la fois une bonne connaissance de leur composition et des champs magnétiques traversés. Ce même groupe joue d'ailleurs un rôle important dans la coordination des données entre TA et son homologue de l'hémisphère Sud (AUGER).

Ces travaux s'inscrivent dans le cadre des approches « astroparticules » et « cosmoparticules » alliant physique des particules et observation de l'Univers pour en retirer des informations croisées : l'observation des rayons cosmiques renseigne à la fois sur la nature de l'Univers (matière noire, énergie noire, propriétés des objets astrophysiques) et sur les interactions de particules à très haute énergie. L'approche « astro et cosmo- particules » complète ainsi les expériences aux collisionneurs (en atteignant des énergies considérablement plus élevées) ou les expériences de précision (physique du neutrino).

New Limits on Extragalactic Magnetic Fields from Rotation Measures
par Pshirkov, Maxims; Tinyakov, Peter; Urban, Federico

 

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