Recherche

 

Lundi l 30-01-2017
Surveillance des volcans: prudence

Cachés au coeur de certains volcans, les lacs volcaniques sont de formidables outils de surveillance de l'activité volcanique. Ils agissent comme de véritables calorimètres, en intégrant la chaleur émise par les réservoirs magmatiques, et condensent les gaz dégagés par le magma. Des paramètres directement utilisés pour la surveillance volcanique et l'évacuation des populations.

Les lacs acides ont depuis longtemps été considérés comme des réservoirs parfaitement homogènes, ce qui permettait d'utiliser leur température et leurs compositions chimiques comme paramètres de surveillance volcanique. Une étude conduite par Corentin Caudron et les chercheurs du Laboratoire de Volcanologie de l'ULB (G-TIME, Faculté des Sciences) et de l'Observatoire Royal de Belgique démontre cependant que cette approximation est fausse.

Les chercheurs ont analysé les données collectées depuis 20 ans dans le plus grand lac hyper-acide au monde (pH~0, volume de 30 millions de mètres cube), situé dans le volcan Kawah Ijen, en Indonésie. Ils ont démontré qu'une stratification des eaux froides (température ~ 20⁰C) et chaudes (température ~ 30-60⁰C) lors de la saison des pluies empêche l'évacuation du dioxide de carbone vers l'atmosphère qui se retrouve progressivement piégé dans les eaux du lac. À la fin de la saison des pluies, il peut être brutalement évacué au cours d'une éruption limnique, caractérisée par le dégazage brutal de CO2, comme ce fut le cas au Lac Nyos (Cameroun) en 1986 et qui tua plus de 1700 personnes. Les conséquences peuvent donc être potentiellement dramatiques pour les personnes travaillant dans le cratère et les nombreux touristes visitant chaque jour le volcan.

Publiée dans la revue scientifique Earth and Planetary Science Letters, cette étude démontre que les lacs acides ne sont pas aussi homogènes qu'on le pensait et que leur surveillance doit par conséquent être améliorée, tout en ajoutant, notamment, l'aléa de dégazage dans la liste des risques volcaniques. Cette étude s'intègre dans le projet de postdoctorat CR-FNRS de C. Caudron visant à améliorer la prédiction des éruptions hydro-volcaniques.

Stratification at the Earth's largest hyperacidic lake and its consequences

· Corentin Caudron, Robin Campion, Dmitri Rouwet, Thomas Lecocq, Bruno Capaccioni, Devy Syahbana, Suparjan, Bambang Heri Purwanto, Alain Bernard

Lundi l 23-01-2017
Mort cellulaire sélective et contrôlée chez les végétaux

Les toxines des systèmes toxine-antitoxine bactériens constituent un réservoir de formidables outils biotechnologiques. Par exemple, la toxine MazF de Escherichia coli est une endoribonucléase qui clive l'ARNm à des séquences spécifiques, déclenchant ainsi l'inhibition de la synthèse des protéines.

L'efficacité de cette toxine a été démontrée chez des eucaryotes comme la levure et les vertébrés, dont les cellules humaines, et peut avoir des applications thérapeutiques comme le traitement de tumeurs. Cette toxine est également fonctionnelle dans les cellules végétales. Des perspectives d'applications biotechnologiques peuvent dès lors être développées, telles que l'induction de la mort contrôlée de types cellulaires particuliers chez les plantes. Pour démontrer l'efficacité de MazF chez les plantes, le gène codant pour cette toxine a été exprimé spécifiquement dans le tapetum, un tissu nourricier indispensable pour le développement du pollen dans les anthères. Les fleurs des lignées de tabac transgéniques exprimant la toxine ont donné un phénotype unique où la couche de cellules de tapetum est nécrosée, aboutissant à l'absence de pollen (à gauche) et donc à la stérilité par rapport aux plantes contrôles (à droite) où les grains de pollen accomplissent leur développement jusqu'à maturité.

Ces résultats montrent que la toxine MazF peut être utilisée pour induire l'ablation cellulaire chez les végétaux. Des applications sont envisagées comme par exemple, le développement de stratégies de confinement de gènes ou l'induction du suicide cellulaire en phytopathologie.

Journal of Molecular Microbiology and Biotechnology - Escherichia coli mazEF Toxin-Antitoxin System as a Tool to Target Cell Ablation in Plants

Baldacci-Cresp F, Houbaert A, Metuor Dabire A, Mol A, Monteyne D, El Jaziri M, Van Melderen L, Baucher M.

J Mol Microbiol Biotechnol. 2016;26(4):277-83. doi: 10.1159/000446112.

Lundi l 16-01-2017
Augmentation du bilan de masse de surface au cours du 20ème siècle sur la côte du Dronning Maud Land

Pour comprendre l'impact des changements climatiques sur la dynamique de la calotte Antarctique et sa potentielle contribution au niveau marin dans le futur, il est primordial de reconstruire comment l'accumulation nette de neige en surface (le bilan de masse en surface) a évolué dans le passé. Les carottes de glace sont un bon exemple d'archive climatique et permettent, entre autres, de reconstruire ces accumulations de neige passées. Dans le contexte du réchauffement climatique du dernier siècle on devrait s'attendre à une accélération du cycle de l'eau et donc à une augmentation des précipitations neigeuses annuelles sur l'Antarctique. Cependant, les données de carottages de faible profondeur (quelques dizaines de mètres) récoltées en Antarctique de l'Est montraient jusqu'ici une grande variabilité, sans tendance avérée.

Dans un article publié dans The Cryosphere, Morgane Philippe et ses collègues du laboratoire de Glaciologie (Faculté des Sciences) ont analysé une carotte de glace - longue de 120m - qui a été forée sur la côte à proximité de la Station Polaire Princesse Elisabeth en Antarctique de l'Est.

Cette carotte de glace leur a notamment permis d'étudier l'évolution de l'accumulation neigeuse sur plus de 250 ans, dans une région où de tels enregistrements sur une aussi longue période de temps sont très rares. Cette étude est la première à démontrer que l'accumulation de neige, malgré une forte variabilité annuelle, a augmenté régulièrement au cours du 20ème siècle, et ce de manière plus prononcée ces 50 dernières années.

L'étude montre par ailleurs que cette augmentation d'accumulation est aussi reproduite par des modèles climatiques régionaux à haute résolution. Ces derniers indiquent le rôle prépondérant joué par la circulation atmosphérique régionale (pénétration régulière sur le continent de dépressions d'origine océanique et de précipitations associées), mais soulignent également que les maximas de précipitations de cette série temporelle correspondent à des épisodes de couverture minimale de glace de mer côtière et de températures océaniques au-dessus de la moyenne dans la région (deux facteurs locaux favorisant potentiellement l'évaporation de l'eau de mer).

Ice core evidence for a 20th century increase in surface mass balance in coastal Dronning Maud Land, East Antarctica

Morgane Philippe, Jean-Louis Tison, Karen Fjøsne, Bryn Hubbard, Helle A. Kjær, Jan T. M. Lenaerts, Reinhard Drews, Simon G. Sheldon, Kevin De Bondt, Philippe Claeys, and Frank Pattyn.

Photo: Morgane Philippe, PhD au laboratoire de Glaciologie de l'ULB, sur le site de forage antarctique de Derwael Ice Rise, à proximité de la Base antarctique belge « Princesse Elisabeth ». Dans ses mains, une belle section du carottage de 120 mètres ayant montré l'augmentation accélérée des précipitations neigeuse au cours du dernier siècle.

tsc.JPG

Lundi l 16-01-2017
La mécanique complexe de construction du cerveau

Le cortex cérébral est la structure la plus complexe du cerveau des mammifères et le siège principal des fonctions cognitives. Il est constitué d'une très grande diversité de cellules neuronales distinctes. Il présente une organisation complexe avec les différents types de neurones organisés radialement en couches superposées et, tangentiellement, en aires distinctes, impliquées dans des fonctions spécifiques (motrice, somatosensorielle, visuelle ou encore cognitive). Comprendre la construction du cortex cérébral au cours de l'embryogénèse reste un des challenges majeurs de la neurobiologie du développement.

Aujourd'hui il apparaît qu'un contrôle strict du comportement prolifératif des progéniteurs corticaux, de leur capacité à se différencier et de leur identité est essentiel pour la production en quantité appropriée des différents types de neurones corticaux. La corticogenèse est en particulier contrôlée par une série de facteurs de transcription agissant en réseau complexe pour coordonner le comportement et l'identité des progéniteurs du cortex. Le Laboratoire de Génétique du Développement (Eric Bellefroid, Biopark, Faculté des Sciences) étudie depuis plusieurs années le rôle de 2 membres d'une famille spécifique de facteurs de transcription, les facteurs Dmrt5 et Dmrt3, dans le développement cortical. Les gènes Dmrts sont fortement conservés évolutivement et sont connus pour jouer un rôle important dans la différenciation sexuelle. Les chercheurs du laboratoire de Génétique du Développement avaient montré précédemment que ces deux gènes sont coexprimés en gradient dans les progéniteurs corticaux, avec un maximum d'expression détecté dans la partie caudomédiale du cortex, là où apparaissent les aires visuelles. Ils avaient déjà démontré que Dmrt5 est indispensable dans les toutes premières étapes de la formation du cerveau pour la mise en place d'un petit groupe de cellules localisées entre les vésicules télencéphaliques (à l'origine du cortex) et fonctionnant comme centre de signalisation organisant leur développement.

Dans une publication de la revue Cerebral Cortex, au moyen d'approches génétiques de perte et gain de fonction, l'équipe démontre à présent que Dmrt5 et son "cousin" Dmrt3 sont également importants plus tard dans le développement, cette fois au sein même des cellules progénitrices du cortex. Leur niveau d'expression serait en particulier crucial pour la spécification des différentes aires du néocortex (motrice, sensorielle ou encore visuelle). En effet, dans des souris mutantes où les gènes Dmrt3 ou Dmrt5 sont invalidés, de manière constitutive ou conditionnelle, uniquement dans le néocortex en développement, les aires visuelles sont réduites en taille. A l'inverse, dans le cerveau de souris transgéniques surexprimant Dmrt5 dont la taille apparaît comparable à celle de souris sauvage, les aires visuelles augmentent en taille et ce au détriment des aires motrices et somatosensorielles. Le niveau d'expression des gènes Dmrt5 et Dmrt3 est donc un élément crucial dans le contrôle de l'identité des progéniteurs corticaux.

En plus de ces anomalies de régionalisation, le cerveau des souris Dmrt5 mutantes et, dans une moindre mesure, les Dmrt3 mutantes présentent un déficit de croissance important. De manière intéressante, des mutations du gène Dmrt5 ont été récemment associées à un phénotype de microcéphalie chez l'homme. Les facteurs Dmrts contrôleraient donc à la fois l'identité et la maintenance à l'état prolifératif des progéniteurs corticaux. L'élucidation du mécanisme d'action des facteurs Dmrts est donc importante pour mieux comprendre le fonctionnement et l'évolution mais aussi l'origine de pathologies du cerveau chez l'homme.

Dmrt5 together with Dmrt3 directly controls hippocampus development and neocortical area map formation.
De Clercq, Sarah, Keruzore, Marc ; Desmaris, Elodie ; Pollart, Charlotte ; Assimacopoulos, Stavroula; Preillon, Julie ; Ascenzo, Sabrina ; Matson, Clinton K; Lee, Melody M; Nakagawa, Yasushi; Hochepied, Tino; Zarkower, David; Grove, Elizabeth; Bellefroid, Eric

Cerebral cortex