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3 Éditorial

Chimie Révolution verte dans l’industrie du Nylon

6 Courrier

18 Chimie

Un cocktail de phéromones pour piéger les punaises de lit Biologie Des précurseurs de gamètes ­humains créés à partir de la peau

Recherche

N° 497 Mars 2015

TechnologieÉmergence de structures tridimensionnelles 20 Géosciences

L’oxygénation de l’atmosphère ralentie par le fer Matériaux Un gel qui se contracte Web du mois Visite en Préhistoire Informatique L’ordinateur, as du poker

8 Événement

Recherche

Une source inédite d’antibiotiques

12 Physique

Longue vie au stockage quantique !

Archéologie Des perles du Proche-Orient chez les ancêtres des Vikings

Recherche

14 Intelligence artificielle

Un robot aux fourneaux

A

Astronomie L’origine mystérieuse du méthane martien

A

SantéEdouard Hannezo : « Non, 65 % des cancers ne sont pas le fruit du hasard ! »

A

Recherche A

actualités

16 Médecine

La Recherche est publiée par Sophia publications, filiale de Sophia Communications En couverture : © ALFRED PASIEKA/SPL/ COSMOS Offre d’abonnement : p. 51 Ce numéro comporte un encart jeté La Recherche sur les ventes France et export (hors Belgique et Suisse) ; un encart jeté Edigroup sur les ventes Suisse et Belgique ; un encart « B&F small » Société FR des Monnaies sur une sélection d’abonnés et une envelope Colas sur une sélection d’abonnés.

4 • La Recherche | Mars 2015 • Nº 497

Un implant longue durée pour rats paralysés

22 Santé Bisphénol A :

les substituts aussi nocifs ? Environnement La Terre en zone rouge

24 Médecine 

Une puce piège les cellules Astronomie Un pulsar disparaît 25 Politiques

Brésil : un climato-sceptique entre au gouvernement Énergie Les combustibles fossiles dans le collimateur

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savoirs

idées

26 Dossier

Comment notre cerveau résiste au stress Un mécanisme d’adaptation au danger 28 

par Mathias Germain

La mobilisation des hormones

32 

par Mathias Germain

Le paradoxe de la mémoire post-traumatique par Aline Desmedt

34 

Des nouveaux neurones contre le stress par Nora Abrous et Muriel Koehl

38 

42 Physique

Le mystère de la foudre en boule enfin élucidé par James Brian Mitchell

46 Paléontologie

Extinction des dinosaures : la thèse du volcanisme se réveille

par Richard Stone

52 Histoire

Einstein et l’état stationnaire par Cormac O’Raifeartaigh

56 Technologie

Marcher comme nous : un rêve de robot par Gautier Cariou

62 Optique

Des hologrammes dans nos portables

par Hubert d’Erceville

66 Portrait Cédric Blanpain

« Ma démarche scientifique est celle d’un agnostique » par Philippe Lambert

78 L’entretien du mois

avec Irène Frachon

« Mediator, un deuxième scandale à éviter » propos recueillis par Marie-Laure Théodule

83 Le grand débat

L ’indoeuropéen  a-t-il existé ? avec Jean-Paul Demoule et Romain Garnier

88 Histoire de science

Les molécules géantes du professeur Staudinger par Michel Mitov

91 Les livres 96 L’agenda 98 Curiosités Dossier spécial p. 69

Rencontres Universités Entreprises 2015 Réalisé avec le soutien d’AEF, de l’Université Paris-Saclay, l’Université de Technologie de Compiègne, l’Université de Lyon et de Bouygues Construction.

Nº 497 • Mars 2015 | La Recherche • 5


actualités

L’événement

Une source inédite d’antibiotiques

PAR Mathias journaliste.

En utilisant un ingénieux piège à bactéries, des biologistes ont déniché un antibiotique efficace contre un microorganisme très pathogène. La chasse aux antibactériens est réouverte !

8 • La Recherche | mars 2015 • Nº 497

C

haque année, en Europe, 25 000 personnes meurent d’une infection bactérienne qui, il y a quelques dizaines d’années, aurait été soignée par un antibiotique. La faute à notre usage immodéré de ce type de molécule qui a conduit les bactéries à développer des résistances depuis les années 1990. La solution à ce phénomène ? Limiter notre consommation d’antibiotiques et surtout en trouver de nouveaux. Les découvertes en la matière sont rares. D’où l’intérêt de celle qui vient d’être faite par une équipe internationale  [1]. Il s’agit d’un antibiotique capable de détruire le staphylocoque doré, bactérie très résistante, responsable d’intoxications alimentaires et de septicémies. Produite naturellement par un micro-organisme jusque-là inconnu, cette molécule baptisée « teixobactine » a permis de guérir des souris infectées. Le staphylocoque doré est loin d’être la seule bactérie qui fasse de la résis-

Germain,

tance… Aujourd’hui, la plupart des bactéries responsables de maladies infectieuses courantes, comme Escherichia coli pour les infections urinaires, posent des problèmes aux médecins. Certaines, telles que Klebsia pneumoniae, qui colonise les intestins et les poumons, résistent même aux antibiotiques de dernière génération, les carbapénèmes, dernière ligne de défense en cas d’échec des autres antibiothérapies.

L’essentiel >>LES BACTÉRIES DU SOLsont un

gisement potentiel d’antibiotiques.

>>LEUR EXPLOITATIONa permis

d’identifier un antibiotique proche de la vancomycine, la teixobactine.

>>EFFICACE SUR LA SOURIS,il

doit maintenant faire ses preuves chez l‘homme.


© PROF. SLAVA EPSTEIN/ NORTHEASTERN UNIVERSITY

La plupart des antibiotiques sont issus des bactéries du sol, mais celles-ci sont, à 99 %, incultivables en laboratoire. L’intérêt du dispositif iChip est de permettre de cultiver et d’étudier ces bactéries en milieu naturel. Ces situations d’impasse thérapeutique sont parfois mortelles. Et le phénomène ne concerne pas seulement les pays développés, il est devenu mondial. « Une augmentation continue de la résistance antibiotique causerait à partir de 2050 la mort de 10 millions de personnes par an dans le monde », selon un groupe d’experts internationaux mis en place, en juillet dernier, par David Cameron, Premier ministre britannique [2]. Dans ce contexte, le travail réalisé par Losee Ling du laboratoire américain NovoBiotic Pharmaceuticals, en partenariat avec l’université de Boston, aux États-Unis, et l’université de Bonn, en Allemagne, offre de grands espoirs. Il ouvre en particulier un filon de recherche inexploré pour découvrir de nouvelles molécules naturelles. La mise au point d’antibiotiques a longtemps reposé sur l’identification de substances produites naturellement par des micro-organismes que les biologistes peuvent cultiver en laboratoire. La pénicilline découverte par Alexander Fleming en 1928 est ainsi fabriquée par une moisissure, mise en culture dans des boîtes de Pétri. Le problème est qu’à peine 1 % des espèces de micro-organismes supporte ce mode de culture. Pour élargir le champ de recherche, Losee Ling et ses collègues ont utilisé un dispositif miniaturisé, baptisé « iChip », mis au point en 2010  [3]. Long de quelques centimètres, il agit comme un tamis microscopique. Composé de plusieurs plaques de plastique où se trouvent des canaux très fins, il est capable d’isoler des micro-organismes.

Sol herbeux. Pour l’expérience, un échantillon d’un gramme de sol herbeux prélevé dans l’État du Maine, aux États-Unis, a été dilué dans une solution. La dilution a été faite de façon à obtenir une cellule en suspension pour 20 microlitres de solution. Les biologistes ont plongé les plaques de

plastique dans cette solution. Ensuite, les lames ont été recouvertes de membranes semi-­perméables, puis l’ensemble a été placé dans le sol d’origine en plein air pendant un mois [Fig. 1]. « L’idée est de replacer ces microorganismes, réputés incultivables en laboratoire, en interaction avec leur environnement, explique Philippe Bertin, microbiologiste à l’université de Strasbourg. Le concept a été élaboré dans les années 2000. » Après cette période d’incubation in situ, les biologistes ont constaté que la moitié des cellules piégées ont donné naissance à des colonies. Ces colonies ont alors été mises en culture en laboratoire. Grâce à cette méthode, près de 10 000 cultures ont été isolées. Ces cultures ont été testées sur des plaques recouvertes de staphylocoques dorés afin de détecter une éventuelle activité antibactérienne. Vingt-cinq d’entre elles ont stoppé la progression des staphylocoques. « Cette expérience prouve que les sources naturelles ne sont pas taries, ce qui est une excellente nou-

velle ! », souligne Antoine Andremont, infectiologue à l’hôpital Bichat, à Paris. L’équipe américaine et allemande s’est concentrée sur l’une de ces cultures, la plus virulente à l’égard des staphylocoques. Elle a d’abord cherché à identifier ses micro-organismes en séquençant leur génome. En comparant les résultats aux bases de données existantes, elle s’est aperçue qu’il s’agissait d’une espèce bactérienne inconnue. Elle a été baptisée provisoirement « Eleftheria terrae ».

Staphylocoques dorés. Ensuite, l’équipe a déterminé quelle était la molécule, produite par Eleftheria ­terrae, qui détruisait les staphylocoques dorés. Après l’avoir purifiée, ils ont analysé in vitro son mode d’action. Baptisée « teixobactine », la molécule s’attaque à la membrane des staphylocoques, plus précisément aux longues molécules qui structurent la paroi bactérienne. Elle bloque la synthèse des pepti­doglycanes qui la constituent. Ce mode d’action s’apparente à celui d’un antibiotique déjà utilisé comme la vancomycine. Il est e­ ssentiellement >>>

Fig.1  iChip, un dispositif très innovant 1

Terre

2

Plaque de plastique percée par des microcanaux

m

7c 5

Membranes semi-perméables 3

4

L’ensemble du dispositif a été baptisé « iChip »

POUR METTRE EN CULTUREdes micro-organismes, issus du sol, susceptibles de produire des antibiotiques, les biologistes ont utilisé une méthode originale. Ils ont prélevé un gramme de terre (1), qu’ils ont diluée de façon à ce que les micro-organismes soient en suspension dans la solution (2). Ils ont ensuite plongé une plaque percée de microcanaux (3), où peuvent être piégés les micro-organismes en suspension. Ensuite, ils ont entouré la plaque de membranes semi-perméables (4). Enfin, ils ont placé ce dispositif dans le sol pendant un mois (5). © INFOGRAPHIE : SYLVIE DESSERT Nº 497 • mars 2015 | La Recherche • 9


Actualités

L

es émissions culinaires ont désormais de nouveaux spectateurs attentifs : des robots… Une équipe de l’université du Maryland, aux États-Unis, et du centre de recherche Nicta de Canberra, en Australie, est en effet parvenue à apprendre des recettes à un robot qui regardait des vidéos culinaires [1]. Les informaticiens ont misé sur l’apprentissage ­profond, technique d’intelligence artificielle grâce à laquelle une machine identifie les objets d’une image. Au cœur du système, on trouve les « réseaux de neurones à convolution », algorithmes qui s’inspirent du fonctionnement cérébral. Deux modules d’apprentissage

Astronomie

Un robot aux fourneaux par image afin de documenter les objets qui s’y trouvent. Cet inventaire a permis au robot de reproduire les gestes assimilés et de ­reconnaître des objets sur des vidéos non étiquetées. « Là est l’apprentissage non supervisé qui vise à soumettre à des ordinateurs des images, des vidéos, du son et du texte pour leur permettre d’en extraire une certaine compréhension du monde, explique Yoshua Bengio, spécialiste en intelligence artificielle à l’université de Montréal, au Canada. Ce que fait notre cerveau en somme. » n  Hervé Cabibbo

EN VISIONNANT d es vidéos, ce robot a appris à cuisiner. La recette des informaticiens à l'origine de ce succès : la technique de l'apprentissage profond, qui lui a permis de reproduire les bons gestes et de reconnaître les ingrédients à utiliser.

ont été élaborés. Le premier pour apprendre à la machine la nature des gestes qui requièrent soit de la force, soit de la précision. Le second pour identifier et classer les « objets » qui entrent dans la composition et la réalisation des recettes (­spatules, couteaux, pomme, tomate, etc.).

Le robot cobaye a été soumis au visionnage de 88 vidéos culinaires trouvées sur le Web, sélectionnées préalablement selon des critères visuels précis (axe de la caméra, composition du cadre). Douze vidéos étaient centrées sur un geste précis, 49 ont été étiquetées image

[1] Y. Yang et al., AAAI-15, Austin (Texas), 25-30 janvier 2015.

L’origine mystérieuse du méthane martien Soleil

Hypothèse 1

Hypothèse 2 Météorites

Ultraviolets 3

Le méthane s’échappe du sol (séismes, météorites), puis il est dispersé par le vent et le rayonnement ultraviolet. 2

Le méthane remonte par les pores de la roche et se trouve piégé dans des « cages de glace » baptisées «hydrates de méthane».

1

Les impacts de météorites ou de comètes apportent des molécules organiques sous forme de poussières. 2

Hydrate de méthane

Ces molécules sont dégradées par le rayonnement ultraviolet et donnent du méthane qui est dispersé à la surface. Croûte 50 kilomètres

1

L’olivine, minéral principal du manteau martien, est altérée par l’eau. Elle réagit sous pression avec le dioxyde de carbone pour donner du méthane. Eau Dioxyde de carbone

Méthane Manteau 1800 kilomètres

Olivine

14 • La Recherche | Mars 2015 • Nº 497

DEUX HYPOTHÈSES PRIVILÉGIÉES e xpliquent les émanations de méthane détectées par le rover Curiosity sur Mars. Réalisée pour la première fois sur place, et non depuis la Terre, cette détection a révélé des émanations irrégulières, après douze mesures effectuées en vingt mois. Quatre d’entre elles indiquent des concentrations dix fois supérieures à la moyenne des autres, soit 7,2 parties par milliards (ppb) en volume. Très peu donc (1 ppb = 1 microgramme par litre), ce qui autorise toutes les hypothèses. Quant aux différences de concentration, elles demeurent inexpliquées. Texte : Philippe Pajot ; Infographie : Sylvie Dessert ; Source : C. Webster et al., Science, 345, 415, 2015.

© YANG, FERMÜLLER, ALOIMONOS/ UNIV. OF MARYLAND & YI LI/ NICTA, AUSTRALIA

Intelligence artificielle


➜ Bref

« Non, 65 % des cancers ne sont pas le fruit du hasard ! » Santé

➜➜BIOLOGIE

Écosystème numérisé

Edouard Hannezo est chercheur à l’université de Cambridge, au Royaume-Uni.

L’île de Moorea, en Polynésie française, pourrait devenir le premier « laboratoire numérique » au monde. Les gènes de la faune et de la flore, les paysages, tout serait répliqué dans les moindres détails. L’objectif : tester différents scénarios et leurs conséquences, de la disparition d’une espèce à la construction d’un hôtel. D. Cressey, Nature, 517, 255, 2015.

➜➜ARCHÉOLOGIE

Fer gothique En datant, à l’aide du carbone 14, des pièces métalliques de cathédrales gothiques, une équipe française interdisciplinaire vient de montrer que le fer a été placé en renfort dès l’étape de la construction de ces bâtiments. S. Leroy et al., Journal of Archaeological Science, 53, 190, 2015.

➜➜CHIMIE

Sodium explosif Des chimistes tchèques ont compris un classique des réactions chimiques : l’explosion du sodium au contact de l’eau. Les électrons sont expulsés du sodium vers l’eau, provoquant un phénomène de répulsion électrique à l’intérieur du métal et son explosion. P. Mason et al., Nat. Chem., doi: 10.1038/ nchem.2161, 2015.

Indicateur

C’est l’écart entre la température moyenne calculée pour l’année 2014 à la surface des terres et des océans et la température moyenne de référence, calculée pour le XXe siècle. 2014 est ainsi l’année la plus chaude jamais enregistrée. www.ncdc.noaa.gov/sotc/global/2014/12

© D.R.

0, 69 °C

À en croire la revue Science, une étude parue dans ses colonnes montre que deux tiers des cancers seraient le fruit du hasard. Est-ce vraiment le cas ? E.H. Non, cette interprétation relayée dans de nombreux médias est totalement fausse ! Les deux auteurs de l’étude, chercheurs à l’université américaine Johns-Hopkins, ont en fait cherché à expliquer pourquoi certains organes sont davantage touchés par des cancers. À titre d’exemple, les cancers du côlon sont 25 fois plus fréquents que ceux de l’intestin grêle, deux organes a priori exposés à des facteurs cancérigènes comparables. Leur hypothèse de départ ? Ces différences seraient dues aux mutations aléatoires pouvant survenir lorsque les cellules dites « souches » se divisent pour régénérer nos organes. Lorsqu’elles se divisent, les cellules sont en effet particulièrement vulnérables à ce type de mutations dont l’accumulation est une cause de cancer. Alors, qu’ont-ils réellement découvert ? E.H. Les deux chercheurs ont d’abord recueilli toutes les données scientifiques fiables sur le nombre et la dynamique des cellules souches. Au total, ils ont pu obtenir ce type de données pour 31 types de tissus de divers organes : poumon, côlon, œsophage, cerveau, peau, etc. Une analyse mathématique et statistique poussée a ensuite révélé que, sur l’ensemble d’une vie, le nombre de divisions des cellules souches varie beaucoup d’un organe à l’autre (de 106 à 1013). Mais elle a surtout mis en évidence une corrélation très nette entre ce nombre de divisions, propre

à chaque organe, et la fréquence du cancer de cet organe dans la population américaine. Ainsi, à elle seule, cette variable « nombre de divisions des cellules souches » expliquerait 65 % des écarts de fréquences entre les 31 cancers spécifiques à ces tissus. Mais attention, cela ne veut pas dire que 65 % des cancers sont le fruit du hasard ! Prenons un exemple simple. Le risque de cancer du côlon est de 5 %, contre 0,5 % pour celui de l’œsophage. Cette étude explique seulement le facteur dix de différence entre les deux : il vient en partie du fait que les cellules souches du côlon se divisent bien plus souvent. Mais dans leur article, les auteurs ne prétendent pas expliquer le risque absolu de cancer dans un organe donné. Cette étude ne remet donc pas en question les actions de prévention ? E.H. Absolument pas ! Imaginons que côlon et œsophage soient exposés à la même substance cancérigène. Il y aura toujours ce facteur dix de différence, mais le risque de cancer augmentera bel et bien pour chaque organe. Rien n’empêche donc de diminuer chaque risque individuel. Au final, l’étude n’explique pas pourquoi nous risquons d’avoir un cancer, mais seulement quel organe risque le plus de l’attraper. Le résultat obtenu par ces chercheurs reste extrêmement intéressant d’un point de vue quantitatif. En effet, on aurait pu penser que les variations de fréquence entre ces cancers seraient davantage dues à des différences d’exposition des organes à des cancérigènes. Notons toutefois que les deux cancers les plus fréquents – celui du sein et de la prostate – n’ont pas été inclus dans l’étude, faute de données assez fiables. De plus, les estimations de taux de divisions pour chaque organe varient énormément en fonction des études. n  Propos recueillis par Jean-Philippe Braly [1] J. Couzin-Frankel, Science, 347, 12, 2015 ; C. Tomasetti et B. Vogelstein, Science, 347, 78, 2015. Nº 497 • Mars 2015 | La Recherche • 15


savoirs

Dossier

© JOHN MAIER JR./THE IMAGE WORKS/ASK IMAGES

Comment notre résiste au stress

Le stress, c’est la vie ! Et pour faire face à ses attaques quotidiennes, notre organisme déploie tout un arsenal défensif. Avec des moyens efficaces mais pas infaillibles. 26 • La Recherche | MARS 2015 • Nº 497


cerveau ■■Dossier préparé par Mathias Germain et Marie-Laure Théodule

L

e stress est souvent dénoncé comme un fléau du monde moderne. Mais heureusement qu’il existe ! En déclenchant une production d’hormones en cascade, du cerveau aux reins, il permet à notre organisme de réagir aux menaces. Ce mécanisme s’arrête de lui-même quand le danger disparaît. Il peut toutefois se dérégler dans certaines conditions, provoquant alors anxiété, dépression ou addictions. Comment soigner ces pathologies ? Des études en cours aident à mieux comprendre les modifications de notre cerveau associées à de tels troubles. Elles ouvrent ainsi la voie à de nouvelles thérapies.

1 Un mécanisme d’adaptation au danger p ar Mathias Germain 2 La mobilisation des hormones  par Mathias Germain

3 Le paradoxe de la mémoire post-traumatique par Aline Desmedt 4 Des nouveaux neurones contre le stress p ar Nora Abrous et Muriel Koehl Nº 497 • MARS 2015 | La Recherche • 27


savoirs

>>Comment notre cerveau résiste au stress • 3

3 • Le paradoxe de la mé On parvient aujourd’hui à étudier ce qui se passe dans le cerveau de souris ayant développé une mémoire traumatique. À l’horizon : les premiers marqueurs biologiques de cette pathologie psychiatrique.

D

ès qu’il entend le bruit d’un hélicoptère, ce vétéran de la guerre du Golfe se réfugie, apeuré, sous son bureau. De même, à chaque fois qu’il aperçoit un large sac de sport, cet homme se jette au sol, mains sur la tête, car cela lui rappelle l’explosion d’une bombe, lors d’un attentat terroriste auquel il a assisté douze ans plus tôt. De tels flash-back, suscités par un bruit, un objet ou une odeur qui évoque un événement effrayant, sont aussi incontrôlables que récurrents chez les personnes atteintes de l’état de stress post-traumatique (lire « La parole qui libère », p. 36). De nombreuses données cliniques indiquent que de 25 % à 50 % des personnes ayant vécu un événement qui a mis en jeu leur intégrité physique ou psychologique sont atteintes de cette maladie appelée « état de stress post-traumatique » [1]. Bien que les sujets ne soient plus en situation de danger, des éléments plus ou moins liés à l’épisode traumatique les replongent au cœur du drame qu’ils ont vécu des années auparavant. Les victimes revivent alors tout l’événement de manière quasi hallucinatoire comme s’il se déroulait à nouveau dans le présent. Pourtant, si on leur demande de le raconter en précisant le lieu, le moment, les personnages, elles ne parviennent pas à se rappeler consciemment ni explicitement de tout le contexte dans lequel le drame s’est déroulé. Le souvenir émotionnel, implicite, automatique et récurrent de l’événement est très intense alors que le souvenir épisodique*, conscient et verbalisable, est très ténu. Voilà tout le paradoxe de la mémoire traumatique. On a observé que cette altération qualitative de la mémoire est en fait l’un des symptômes clés

Les personnes ayant vécu un événement tel que les attentats du 11 septembre 2001 peuvent, des années après et hors de tout contexte dangereux, revivre l’épisode de façon récurrente et quasi hallucinatoire. © AMY SANCETTA/ AP PHOTO / SIPA


moire post-traumatique de l’état de stress post-traumatique. Certains éléments particulièrement saillants ont capté toute l’attention consciente du sujet au moment du drame, ce qui a créé une hypermnésie pour ces éléments et une amnésie concernant l’ensemble du contexte dans lequel il s’est déroulé. Or, on estime aujourd’hui que c’est cette amnésie qui, paradoxalement, contribuerait largement à l’expression de flash-back dans les situations neutres. En effet, plusieurs études cliniques ont conduit à formuler l’hypothèse suivante : le refoulement du souvenir conscient de l’événement insupportable empêcherait tout travail sur cet événement, c’est-à-dire toute la verbalisation nécessaire pour replacer le traumatisme dans son contexte. Et cela bloquerait l’intégration du souvenir traumatique au système de mémoire consciente du sujet. Un cercle vicieux s’instaurerait alors. Le rappel conscient étant initialement vécu comme insupportable, il serait, par souci de protection à court terme, assez automatiquement et systématiquement évité. De ce fait, le souvenir « pathologique » du trauma n’aurait aucune chance d’être transformé en souvenir, certes pénible, mais néanmoins épisodique et donc « normal » [2]. Il perdurerait donc sous forme de rappels intrusifs : les flash-back.

Hypermnésie et amnésie. Au-delà de cette

hypothèse psychologique sur l’enracinement du trouble, que connaît-on de ses bases neurobiologiques ? En fait, en dépit d’un tableau clinique précis, elles sont très peu décrites. En effet, on ne peut, pour des raisons éthiques, réaliser des manipulations expérimentales dans le cerveau humain pour comprendre les mécanismes qui sous-tendent la maladie. On doit donc recourir à des modèles animaux. Mais encore fautil que ces derniers miment le plus exactement possible la pathologie psychiatrique constatée chez l’homme. Or, jusqu’à présent, la plupart des modèles animaux se focalisaient presque exclusivement sur l’hypermnésie vis-à-vis d’un élément de l’événement traumatique. Et l’on n’avait pas essayé de reproduire le caractère paradoxal de la mémoire traumatique, à savoir la coexistence d’une hypermnésie et d’une amnésie à l’égard du traumatisme. Comblant cette lacune, notre équipe a récemment mis au point un modèle ani-

mal qui imite ce caractère paradoxal  [3]. Pour cela, nous avons d’abord conditionné des souris en leur apprenant à avoir peur d’un environnement particulier, – une cage différente de leur cage habituelle – par la présentation de chocs électriques d’intensité modérée dans cet environnement. Puis, un groupe de souris a reçu une injection de gluco­corticoïdes* dans l’hippocampe, ce qui crée un état de stress plus intense, donc traumatique. De son côté, le groupe qui servait de contrôle a reçu une injection de solution saline. Le lendemain, ce groupe contrôle avait une mémoire normale : les souris exprimaient une réaction de peur uniquement lorsqu’elles étaient à nouveau exposées au contexte dans lequel elles avaient reçu les chocs électriques la veille. Au contraire, les animaux ayant reçu l’injection de glucocorticoïdes présentaient, eux, une mémoire de type post-traumatique. Ils n’avaient presque pas peur du contexte associé aux chocs électriques ; en revanche, ils manifestaient une forte crainte envers un élément saillant – par exemple, un son – qui était présent pendant le conditionnement, mais de manière aléatoire par rapport à l’arrivée des chocs électriques. Ces animaux avaient en fait sélectionné le son au lieu du contexte comme prédicteur de la menace [3]. Avec cette expérience, nous avons réussi à montrer que la souris peut, comme l’homme, développer un souvenir post-traumatique d’un épisode de stress intense [Fig. 1]. En outre, nos derniers travaux indiquent que cette déformation du souvenir persiste plusieurs semaines chez la souris. Elle est donc bien >>>

PAR Aline Desmedt, 

maître de conférences au neurocentre Magendie-Inserm et à l’université de Bordeaux. Elle a reçu le Prix La Recherche 2013.

© D.R.

*Un souvenir épisodique e st la représentation consciente et explicite d’un événement vécu dans le passé.

*Les glucocorticoïdes sont les principales

hormones libérées dans la circulation sanguine en réaction à une stimulation stressante.

L’essentiel >>LES VICTIMES DE STRESS post-traumatique présentent

une hypermnésie pour un détail de l’événement ­dramatique qu’elles ont vécu et une amnésie pour le contexte de l’événement.

>>UNE SURACTIVITÉ DE L’AMYGDALE, siège cérébral

des émotions, inhiberait l’activité de l’hippocampe, carrefour de la mémoire, au moment de l’événement.

>>CETTE HYPOTHÈSE EST TESTÉE avec un modèle animal

de souris présentant cette mémoire paradoxale liée au stress post-traumatique.

Nº 497 • MARS 2015 | La Recherche • 35


savoirs

Technologie

Marcher comme nous :

Quand, en décembre 2012, à Toulouse, HRP-2 fait un pas de deux avec Tayeb Benamara, la performance n’est pas seulement artistique. Car s’il n’a pas la grâce du danseur de hip-hop, le robot a un algorithme très efficace qui lui assure un bon équilibre.


un rêve de robot

PAR Gautier journaliste.

Cariou,

Grâce aux progrès de la mécanique et des algorithmes, les robots bipèdes ont acquis un meilleur équilibre et une plus grande agilité. La clé de leur succès ? Imiter la façon de marcher de l’homme.

© PATRICK DUMAS/ LOOKATSCIENCES

L

e 11 mars 2011, un tsunami dévaste la centrale nucléaire de Fukushima, au Japon. Des volontaires s’activent pour éteindre l’incendie, au mépris des radiations. L’idéal aurait été qu’ils soient remplacés par des robots. Dont acte. Pour stimuler la recherche dans le domaine de la robotique humanoïde, un an après la catastrophe, l’Agence américaine pour les projets de recherche avancée de défense (Darpa) lance une compétition internationale, la Darpa Robotics Challenge (DRC). L’objectif ? Concevoir des robots capables de se déplacer dans des zones dangereuses afin qu’ils réalisent des manœuvres d’urgence. La finale est prévue les 5 et 6 juin 2015, en Californie. Les robots, jugés sur leur agilité, leur puissance, leur adaptabilité et leur autonomie, devront traverser des décombres, monter des escaliers, ouvrir des vannes, et même conduire une voiture. Sur onze robots en lice, neuf sont bipèdes. Pour les roboticiens, la cause est entendue : la marche bipède permet de donner une mobilité sans précédent à leurs machines, à l’image de Petman et d’Atlas, deux robots aux proportions humaines conçus par Boston Dynamics, une entreprise américaine rachetée par Google en 2013. Loin des clichés de l’humanoïde maladroit aux mouvements lents et saccadés, ces deux robots marchent sur des terrains plats ou accidentés. Ils retrouvent leur équilibre lorsqu’on les pousse violemment. Le tout avec une agilité déconcertante et une gestuelle très proche de celle de l’homme. Ce n’est pas un hasard si les roboticiens s’inspirent de l’anatomie humaine pour construire leurs machines : la pré-

sence d’un tronc, d’un bassin, de bras, de pieds et de jambes articulés leur assure une gamme de mouvements bien adaptés à des environnements humains. Chaque articulation est dotée de moteurs analogues aux muscles et de capteurs pour contrôler en permanence la position des membres. Un peu comme le ferait l’oreille interne, un instrument intégré dans le bassin, appelé « centrale inertielle », mesure le mouvement du centre de gravité à l’aide de gyroscopes et d’accéléromètres.

Gérer l’instabilité. Au niveau des pieds, des capteurs de pression rendent compte des forces de contact avec le sol. Selon les informations qu’il reçoit de ces capteurs, un ordinateur embarqué dans le robot calcule en temps réel les mouvements à produire au niveau de chaque articulation pour générer une marche efficace. Ces calculs sont exécutés par des algorithmes de commande, suites

L’essentiel >>EN 1968,un critère de stabilité

établit que l’équilibre d’un marcheur bipède dépend de la position d’un point particulier du sol appelé « centre de pression ».

>>EN 1984, W  L-10RD est le

premier robot bipède capable de marcher de façon dynamique et stable en respectant ce critère.

>>EN 2006, u n algorithme

parvient pour la première fois à calculer les mouvements d’un robot en temps réel pour le faire marcher.

d’instructions en langage informatique, eux-mêmes fondés sur des modèles physiques simplifiés de la marche. Avant de mettre au point de tels algorithmes, roboticiens et biomécaniciens ont d’abord étudié les mécanismes généraux de la marche bipède chez l’homme. « Cette marche est assez paradoxale, explique Thomas Robert, du laboratoire de biomécanique et mécanique des chocs, à l’université ClaudeBernard, à Lyon. Elle est stable sur un ensemble de pas, mais instable ponctuellement. Ainsi, un marcheur qui se figerait sur un pied tomberait à coup sûr. Cette instabilité de chaque instant s’explique par un décalage entre le point de contact avec le sol, situé sous le pied d’appui, et un second point dont la position dépend de la vitesse et de la position du centre de gravité*. Pour maintenir un équilibre permanent, il faut que ces deux points restent toujours alignés sur un même axe vertical. Or, ce n’est pas le cas pendant la marche. À chaque pas, nous chutons du côté opposé à notre pied d’appui avant de nous rattraper avec l’autre pied. En définitive, la marche bipède est une succession de chutes libres contrôlées. » La stabilité dépend donc de la position des pieds sur le sol. En 1968, Miomir Vukobratovic, un ingénieur serbe pionnier de la robotique humanoïde, définit pour la première fois les conditions de stabilité de la marche bipède [1]. Un des éléments importants, connu depuis longtemps des biomécaniciens, est le « centre de pression », un point particulier du sol dont la position >>> *Le Centre de gravité e st un point qui

se déplace comme si toute la masse du marcheur y était concentrée. Sa position dépend de la répartition des masses dans le corps.

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idées

L’entretien du mois Après avoir été exposées à un médicament toxique, les victimes du Mediator étaient très peu indemnisées. Impensable pour la pneumologue Irène Frachon, qui s’est battue avec succès pour faire respecter leurs droits.

I rène Frachon est pneumologue au Centre hospitalier universitaire de Brest depuis 1997. Elle y a ouvert un centre de compétence sur l’hypertension artérielle pulmonaire. Son livre Mediator 150 mg, combien de morts ?, publié en juin 2010, a déclenché le scandale du Mediator : elle y dénonce la toxicité liée à ce médicament.

LA RECHERCHE : Après que l’affaire du Mediator a éclaté en novembre 2010, une procédure d’indemnisation des victimes de ce médicament a été votée en 2011. Aujourd’hui, où en est-on ? IRÈNE FRACHON : Nous en sommes à un tournant historique, indépendant de l’aspect pénal de cette affaire. Car, aujourd’hui, le gouvernement propose un amendement ouvrant enfin la possibilité de réexaminer certaines demandes d’indemnisation déposées par des patients traités par le Mediator. Cet antidiabétique prescrit aussi comme « coupe-faim » a été retiré du marché en 2009 en raison d’un risque de valvulopathie (atteinte des valves cardiaques), après avoir été commercialisé pendant trente-trois ans par le laboratoire Servier. Pourtant la plupart des demandes des patients traités au Mediator ont été rejetées par le collège d’experts de l’Office national d’indemnisation des accidents médicaux (Oniam). Cet organisme avait été chargé en 2011 par le ministre de la Santé de l’époque, Xavier Bertrand, d’indemniser les victimes. Combien de demandes ont été rejetées ? I.F.: Sur les 8 356 demandes déposées à l’Oniam à la fin de 2013, 1 939  dossiers avaient été étudiés et, parmi eux, seulement 293 avaient été retenus pour une indemnisation. Pourtant de nombreuses études scientifiques ont établi un lien entre la prise de Mediator, dont la molécule est le benfluorex, et le développement de deux maladies : les valvulopathies cardiaques et, plus rarement, l’hypertension artérielle pulmonaire, maladie qui est très souvent mortelle. Comment expliquer alors les rejets de l’Oniam ? I.F.: Cela tient à la difficulté de toute communauté scientifique à changer de paradigme. Le collège d’experts de l’Oniam est composé

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majoritairement de spécialistes du cœur. Or jusqu’en 2014, ces spécialistes, à quelques exceptions près, sous-estimaient considérablement le lien entre la prise de Mediator et le développement de valvulopathies. En effet, un dogme a été établi en cardiologie depuis les années 1960. Les valvulopathies sont soit dégénératives, phénomène généralement lié à l’âge. Soit elles sont rhumatismales : elles résultent alors de crises de rhumatisme articulaire aigu provoquées dans l’enfance par des angines mal soignées. Or le rhumatisme articulaire aigu a quasiment disparu dans la population depuis les années 1960 grâce aux antibiotiques. Pourtant, la plupart des cardiologues ont continué de diagnostiquer des valvulopathies supposées rhumatismales. Ils ont simplement considéré qu’elles étaient la conséquence d’angines fréquentes. Ces médecins n’ont pas vu qu’il s’agissait d’une nouvelle forme de valvulopathie, médicamenteuse cette fois. Et encore moins qu’elle avait émergé à partir des années 1960 avec la diffusion des « coupe-faim ». Le paradigme a ainsi perduré jusqu’à aveugler, encore début 2014, la commission d’experts de l’Oniam. Pourtant, c’est bien en raison de ce risque de valvulopathie que vous aviez réussi à faire retirer le Mediator du marché en 2009 ? I.F.: Vous avez raison. Mais l’histoire est un peu plus complexe que cela. Je suis arrivée en 1997 au centre hospitalier universitaire de Brest, où j’ai monté un centre de compétence sur les hypertensions artérielles pulmonaires. J’étais marquée par le désastre sanitaire tout récent de l’Isoméride : ce « coupe-faim » de Servier venait d’être interdit parce qu’il provoquait des valvulopathies en masse et aussi des hyper­tensions artérielles pulmonaires. Aux États-Unis, cela a donné >>>

© PHOTOS FRANCK BÉTERMIN/ ANDIA

« Mediator, un deuxième scandale à éviter »


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La Recherche n°497 - Stress - comment il modifie notre cerveau  

Stress - comment il modifie notre cerveau. Le rôle des nouveaux neurones. > Robots. Ils marchent aussi bien que nous.

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