La vogue du vaccin ne se dément pas. Après la nicotine, voici l’obésité. Les vendeurs de régimes diététiques n’ont qu’à bien se tenir. Ils vivent peut-être leurs dernières années d’opulence. Et ce sont les firmes pharmaceutiques qui pourraient prendre le relais pour tirer profit d’un mal qui sévit dans le monde entier, Etats-Unis en tête. Les perspectives sont si considérables qu’une entreprise de biotechnologies américaine, Braasch Biotech LLC, a décidé de concentrer sa stratégie sur ce type de vaccin, dont la cible principale est l’obésité humaine et animale. Pour ce qui est des animaux, la société est parfaitement bien localisée. Elle est en effet implantée à Garretson, dans le Dakota du Sud, une “ville” de 1166 âmes… Son président et directeur scientifique est Keith Haffer, spécialiste du développement de vaccins depuis 30 ans.

Anticorps contre la somatostatine

Braasch travaille sur une deuxième génération des vaccins fondés sur l’action sur une hormone, la somatostatine dont l’une des actions est d’inhiber le largage de l’hormone de croissance (GH) et d’une hormone secrétée par le foie (IGF-1). Ces deux hormones sont impliquées dans le métabolisme. Le vaccin utilise une somatostatine modifiée qui provoque la production par le système immunitaire d’anticorps contre la somatostatine naturelle. Il induit ainsi une suppression de l’inhibition de l’hormone de croissance sans interférer directement avec elle. Au final, l’organisme consomme plus d’énergie et il perd du poids.

Keith Haffer a testé le vaccin avec deux groupes de souris comprenant chacun 10 animaux obèses mâles. Le premier groupe a reçu le vaccin et l’autre des injections d’une solution saline. Toutes les souris avait été, auparavant, nourries avec un régime très gras pendant 8 semaines et elles ont continué à manger le même type de nourriture pendant les 6 semaines de l’expérience. Les vaccinations ont été administrées deux fois, la première injection ayant lieu au début de l’étude et la seconde 22 jours après.

10% de perte de poids

Quatre jours après la première injection, les souris vaccinées ont affiché une perte de poids de 10% qui n’a pas été observée sur les souris non vaccinées.  A la fin de l’expérience, les résultats ont montré que les deux injections ont provoqué la production d’anticorps à la somatostatine sans affecter les niveaux normaux d’hormone de croissance IGF-1 et d’insuline. Les souris traitées ont conservé leur perte de poids de 10% jusqu’à la fin du traitement.

“Cette étude démontre la possibilité de traitement de l’obésité par vaccination”, affirme Keith Haffer. “Bien que de nouvelles études soient nécessaires pour découvrir les effets à long terme de ce vaccin, la traitement de l’obésité humaine par vaccination devrait apporter aux médecins une alternative aux médicaments et à la chirurgie pour lutter contre l’épidémie de surcharge pondérale”. Les résultats de l’étude doivent être publiés dans la revue Journal of Animal Science and Biotechnology du 8 juillet 2012.

On se prend alors à rêver un peu. Il suffirait d’un double vaccin, nicotine et somatostatine, pour arrêter de fumer sans prendre de poids ! De quoi supprimer l’un des freins à l’arrêt du tabac. Et pour ceux qui ne fument pas, on imagine leur joie de pouvoir enfin dévorer sans grossir, et même maigrir en mangeant bien gras… Le paradis, non ?

Michel Alberganti

Il y a eu les shadoks qui pompaient, pompaient… Demain, il y a aura peut-être les virus qui se tortillent, se tortillent et… rechargent nos téléphones, nos lecteurs MP3, nos ordinateurs portables ou nos caméras vidéo. Telle est la surprenante promesse de chercheurs du laboratoire national Lawrence Berkeley (Berkeley Lab). Ils sont en effet découvert que certains virus, inoffensifs pour l’homme, peuvent produire de l’électricité lorsqu’ils sont soumis à une pression mécanique. Ces virus sont tout simplement piézoélectriques. Cette propriété a été découverte en 1880 par Pierre et Jacques Curie, alors âgés de 21 et 25 ans. Elle existe dans certains cristaux, de quartz en particulier, qui produisent de l’électricité lorsqu’ils sont soumis à une légère pression. D’où les montres à quartz (qui utilisent cet effet à l’envers), mais également les briquets, les moteurs d’autofocus, les microphones de guitare, les télécommandes sans piles… De modestes applications en apparence mais qui ont tout de même généré, selon Wikipédia, un marché de près de 15 milliards de dollars en 2010.

Structure et dimensions (en nanomètres) du virus bactériophage M13

Mais revenons à nos virus. Seung-Wuk Lee, chercheur au Berkeley Lad et professeur associé de bio ingénierie à l’université de Berkeley, et ses collègues ont travaillé sur des virus baptisé M13 et qui ont la propriété de se nourrir exclusivement de bactéries. Par nature, il se réplique à des millions d’exemplaires en quelques heures ce qui peut être un avantage dès lors qu’il évite de le faire à l’intérieur du corps humain. Ce qui est le cas. Par ailleurs, le M13 peut être facilement génétiquement modifié. Sa structure en forme de bâtonnet favorise également son placement en rang bien ordonnés à l’intérieur d’un film, comme des crayons rangés dans une boite. Enfin lorsqu’on leur applique un champ électrique, les protéines hélicoïdales qui couvrent la surface du virus se mettent à se tordre et à se tortiller. Justement la réaction que les chercheurs attendaient car elle révèle la propriété piézoélectrique des virus M13. A l’inverse, soumis à une pression, les virus peuvent produire de l’électricité.

L’hélice des protéines

Afin d’améliorer l’efficacité de ce nouveau générateur, l’équipe de Seung-Wuk Lee a gonflé leur moteur: quatre résidus d’acide aminé (glutamate) chargés négativement fixés à l’extrémité de l’hélice des protéines de surface ont faire l’affaire. C’est toute la beauté, parfois inquiétante, de l’ingénierie génétique que de ressembler à de la mécanique automobile… pratiquée sur des organismes vivants. Ainsi, dopés, les M13 fournissent un voltage plus important. Mais, bon, il en faut un certain nombre pour que leur travail soit exploitable par… nous.

Assez d’électricité pour afficher le chiffre 1

Qu’à cela ne tienne. Les chercheurs ont réalisé des films constitués par une couche unique de virus. Et ils les ont empilées. D’après leurs essais, c’est une épaisseur de 20 couches qui donne les meilleurs résultats. Après ce travail de nano mécanique, il restait à tester cette nouvelle “pile à virus OGM”. Avec un peu d’entrainement, les virus ont appris à s’organiser spontanément à l’intérieur d’un film multicouches d’un centimètre carré de surface. Pris en sandwich entre deux électrodes plaquées or, le film a été connecté par des fils à un écran à cristaux liquides. Lorsqu’une pression est appliquée sur le sandwich, une tension de 400 millivolts et un courant de 6 nanoampères sont délivrés par le dispositif… Soit le quart de la tension fournie par une pile AAA. Suffisant pour afficher le chiffre 1 sur l’écran.

Pas de quoi fermer une centrale nucléaire mais il ne s’agit là que d’une démonstration de principe qui fait l’objet d’une publication dans la revue Nature Nanotechnology du 13 mai 2012. Le nouvel objectif de Seung-Wuk Lee est d’améliorer les performances du dispositif. Mais il se déclare confiant pour l’avenir: “Les outils des biotechnologies permettent de produire à grande échelle des virus génétiquement modifiés, les matériaux piézoélectriques basés sur les virus peuvent ouvrir de nouvelles voies à la microélectronique dans le futur”, déclare-t-il.

Pile à virus OGM

Outre l’originalité de l’utilisation d’organismes vivants pour produire de l’électricité exploitable par l’homme, les promesses de la pile à virus OGM de Berkeley s’inscrivent dans les multiples tentatives récentes visant tirer profit de sources d’énergie aussi gratuites et inépuisables que le soleil et le vent. Avec une différence notable: c’est l’énergie mécanique produite par l’homme lui-même qu’il s’agit de récolter. Imaginez que l’on puisse capter une partie de l’énergie produite par le passage du public dans un hall de gare ou dans les couloirs du métro. Chaque pas, chaque mouvement du corps humain pourrait devenir une source d’électricité grâce… à la piézoélectricité. D’où les projets de tapis récoltant le courant produit par la pression des chaussures (vidéo ci-dessous). Cette récolte d’énergie mécanique représenterait déjà un marché de 605 millions de dollars en 2010 et pourrait atteindre 4,4 milliards de dollars d’ici 2020, selon un article publié en mars dans le journal Applied Physics Letters.

Et pourquoi ne pas incorporer ces dispositifs dans les chaussures elles-mêmes ? Le générateur de Seung-Wuk Lee pourrait s’y loger facilement. Ou s’intégrer dans le tissu d’une veste, ou d’un pantalon. Et nous rechargerions nos téléphones en marchant, en bougeant ! Et en espérant échapper aux nanoturbines dans les narines…

Michel Alberganti

Ceux qui l’ont eu comme animal de compagnie le savent. Le rat est aussi intelligent et affectueux qu’il a mauvaise réputation. Habitant des égouts, vecteur de maladie, martyrisé dans les laboratoires, porteur d’une queue dénudée peu ragoutante et de moustaches chatouillantes, il est l’un des mammifères les plus répandus sur Terre. Preuve de ses performances en matière d’évolution, on le trouve, avec les souris, sur tous les continents en dehors de l’Antarctique. Et il compte plus d’un millier d’espèces, soit près du quart de toutes les espèces de mammifères connus.

Reconstruction en 3D des crânes et des muscles des trois rongeurs

Des chercheurs de l’université de Liverpool se sont penchés sur l’une des caractéristiques majeures des rats: leur performance de rongeur. Pour cela, ils ont réalisé une comparaison approfondie entre le rat, l’écureuil et le cochon d’Inde. Leur étude, publiée dans le revue Journal of Anatomy fin 2011, propose une analyse des crane des trois animaux grâce à des modélisations virtuelles.“Depuis l’Éocène, il y a entre 56 et 34 millions d’années, les rongeurs ont adapté leur crânes et les muscles de leur mâchoire, et nous pouvons donc les qualifier d’espèce évolutionniste“, indique Philip Cox, co-auteur de l’étude. “Un sous-ordre des rongeurs, les  Sciuromorphes qui comprennent les écureuils, ont commencé à se sont spécialisés dans le rongeage tandis qu’un autre, les Hystricomorphes, dans lequel on trouve les cochons d’Inde ou cobayes, ont opté pour le mastiquage. Un troisième sous-ordre, les Myomorphes, auquel appartiennent les rats et les souris, se sont adaptés à la fois au rongeage et au mastiquage”. Forts de ce constat, les chercheurs ont comparé les performances de leurs modèles informatiques des trois rongeurs dans les deux catégories: rongeage et mastiquage. “Nous nous attendions à ce que les rats soient plus polyvalents et moins efficaces dans chacune des tâches face aux spécialistes que sont les écureuils et les cochons d’Inde.  Un peu comme l’on ne s’attend pas à ce qu’un nageur de triathlon batte un nageur spécialisé dans le 1500 mètres”, explique un autre auteur, Nathan Jeffery. C’était sous-estimer les Myomorphes ! “Les résultats nous ont montré que la façon dont les muscles des rats se sont adaptés au fil du temps a augmenté leurs capacités au point qu’ils surpassent les écureuils pour le rongeage et les cochons d’Inde pour le mastiquage”,  constate Nathan Jeffery.

Pour les chercheurs, cette découverte explique en partie pourquoi les rats et les souris ont si bien réussi à s’adapter à toutes les circonstances mais aussi pourquoi ils sont aussi destructeurs. Leur comportement alimentaire leur permet de se nourrir efficacement à l’aide d’une très grande variété de matériaux. Un constat instructif à une époque où tant d’espèces sont menacées par les petits changement dans leur environnement provoqués par le réchauffement climatique. Pas de risque que les rats, eux, en soient victimes…

Michel Alberganti

~~~

La chimie de l’amour a tendance à remplacer son alchimie. Après plusieurs ouvrages dévoilant les différents phénomènes à l’oeuvre derrière ce que nous appelons encore des sentiments, voici que des chercheurs vont encore plus loin. Demain, il sera peut-être possible de contrôler l’incontrôlable par excellence: l’attachement à l’autre, au couple. Dès aujourd’hui, une hormone apparaît comme une candidate sérieuse à ce rôle de thermomètre de l’amour : l’ocytocine.

Durée de vie supérieure

Inna Schneiderman, du département de psychologie et du centre Gonda Brain Sciences de l’université Bar-Ilan à Ramat-Gan en Israël, semb le s’être spécialisée dans l’exploration des relations intimes entre cette hormone, bien connue pour son rôle dans l’accouchement, et différentes formes d’attachement affectif, parental ou amoureux. C’est sur cette dernière relation que porte une récente publication dans différents journaux scientifiques. Avec un résultat étonnant. Plus l’ocytocine est présente dans le cerveaux des individus, plus leur relation amoureuse semble forte et durable.
Pour son expérience, Inna Schneiderman a fait appel à 163 jeunes adultes : 120 faisant partie de 60 couples unis depuis 3 mois dans une relation romantique et 43 célibataires sans relation. Ensuite, 25 des 36 couples ayant survécu 6 mois plus tard ont été réexaminés. Les interactions des personnes en couple ont été observées par les chercheurs qui ont également interviewé leurs membres au sujet de leurs pensées concernant leurs relations et leurs comportements.

Caresses affectueuses

Les chercheurs ont ainsi découvert que le taux d’ocytocine des personnes en couple était significativement supérieur à celui des célibataires sans relation. “Cela suggère une activité plus forte du système de production de l’ocytocine pendant les premières phases d’un attachement romantique”, notent les chercheurs. Plus remarquable encore: “Ce taux d’ocytocine n’a pas baissé chez les couples qui sont restés formés après 6 mais et ont montré une haute stabilité des individus”. D’après cette étude, la quantité d’ocytocine est corrélée avec le degré d’interaction des personnes en couple entre elles ce qui comprend : l’importance sociale, les émotions positives, les caresses affectueuses ainsi que les états de synchronisation à deux et les anxiétés et autres inquiétudes concernant le partenaire et le couple.

Un capital de départ

Plus fort encore : selon les chercheurs, il existe une corrélation entre le taux d’ocytocine lors du début de la relation (trois mois après la formation du couple) et les chances de survie à moyen terme du couple ! Inna Schneiderman a noté une telle différence dans les deux séries de mesures. Cela signifie que ce sont les couples disposant, au départ, du plus fort taux d’ocytocine qui se sont retrouvés encore formés 6 mois plus tard ! “Ces résultats suggèrent que l’ocytocine pourrait jouer un rôle important dans les premiers stades d’un attachement romantique et que cela pourrait servir de support à des modèles d’évolution basé sur le fait que les attachements romantiques et parentaux partagent des mécanismes de bio-comportement”.

En effet, Inna Schneiderman a précédemment publié des études sur l’impact favorable de l’ocytocine sur les relations parents-enfants et sur l’engagement social. Et c’est encore l’ocytocine qui expliquerait les changements psychologiques et émotionnels qui se manifestent lorsque nous “tombons amoureux”. L’amour aurait réduirait le stress et augmenterait la sensation de bien-être et la santé. Cette étude a montré uns sensibilité inférieure à la vision de films émotionnellement négatifs chez les personnes amoureuses.

La molécule d'ocytocine

L’hormone de l’amour ?

Alors l’ocytocine est-elle l’hormone de l’amour ? Les études d’Inna Schneiderman semblent pencher dans ce sens. Comme souvent en science, le mystère n’est repoussé que d’un cran. Il reste en effet à comprendre pourquoi le cerveau se met ainsi à produire plus d’ocytocine. Néanmoins, le lien chimique entre le sentiment amoureux et cette hormone peut faire germer quelques tentations. Si la corrélation entre le taux d’ocytocine et la durée de vie d’un couple était avérée, il deviendrait possible de prédire le potentiel d’une relation peu après ses débuts… De là, ensuite, à tenter de revitaliser un couple à l’aide d’un shoot d’ocytocine périodique, il n’y a qu’un pas que certains pourraient bien avoir envie de franchir.

Et puis il y a, derrière ces travaux, une autre piste pleine de promesses : la santé par l’état amoureux. L’ocytocine vitamine… Reste à savoir si cette hormone peut avoir les effets positifs de l’état amoureux sans besoin d’un partenaire. Une telle découverte aurait sans doute de graves conséquences… Pour l’instant, le meilleur moyen de bénéficier d’une bonne injection d’ocytocine reste sans doute de tomber amoureux, non d’une seringue, mais d’une vraie personne. A l’ancienne !

Michel Alberganti

La double hélice de l'ADN

“Une forme extrême d’ingénierie génétique”. C’est ainsi qu’ont qualifié la biologie synthétique les 111 organisations (environnementalistes, lanceurs d’alerte…) qui ont appelé à un moratoire sur certaines recherches dans ce domaine, mardi 13 mars 2012. Le Woodrow Wilson International Center for Scholars lance ainsi une consultation publique sur les impacts sociétaux de la biologie synthétique. Les questions posées concernent également le droit et l’éthique.  Cette prise de position se manifeste aussi par des recommandations regroupées au sein du Synthetic Biology Project. Dans l’ensemble, il s’agit de demander la création d’une véritable “gouvernance” de la biologie synthétique afin de contrôler le développement des nouvelles technologies permettant de fabriquer ou de reconstruire des organismes vivants destinés à la recherche et aux applications commerciales dans toute une série de domaines allant de la médecine à la production de biocarburants.

Demande d’interdiction pour le génome humain

En fait, le groupe qui rassemble des organisations telles que ETC Group and Friends of the Earth, a pour objectif l’interdiction de la manipulation du génome humain ou de celui de microbes. Il demande également la publication de la nature des organismes synthétiques créés et des procédures de contrôle appliquées pour protéger le personnel et l’environnement. En attendant que de telles mesures soient prises, le groupe réclame un moratoire sur la réalisation et l’utilisation commerciale des organismes provenant de la biologie synthétique.

Une commission américaine minimise les risques

Craig Venter

Cette position s’oppose aux conclusions d’une commission de bioéthique constituée par Barack Obama en mai 2010, après la publication par Craig Venter au sujet de l’introduction d’un génome synthétique dans une cellule capable de se reproduire, et qui a rendu ses conclusions en décembre 2010. Les 13 membres de la commission avaient alors conclu que la biologie synthétique ne posait pas encore de problèmes en matière d’environnement et de santé publique. Amy Gutmann, président de l’université de Pennsylvanie et co-président de cette commission avait alors déclaré: “Les bénéfices à venir de cette technologie et l’engagement de notre pays en faveur de la liberté intellectuelle suggèrent de ne pas déclarer de moratoire. Aucune nouvelle agence ou nouvelle loi ne sont nécessaires”. La commission avait alors publié 18 recommandations visant le dialogue et la surveillance. A l’époque, certains experts comme George Church, de l’université d’Harvard, avaient exprimé leur inquiétude en particulier envers les amateurs qui pratiquent la biologie synthétique dans leur garage en estimant qu’ils devaient être contrôlés. La commission avait répliqué que ces amateurs étaient loin d’être en mesure de créer des organismes capables de se reproduire.

Brent Erickson, de l’organisation des industries biotechnologiques, a qualifié d’absurde cette demande de moratoire. “Avec son ton et son manque d’objectivité, je ne pense pas qu’elle soit vraiment utile pour les hommes politiques et le public”, a-t-il déclaré. Pour lui, la biologie synthétique  n’est que le nouveau nom et une simple évolution des biotechnologies qui se pratiquent depuis des décennies. S’il admet que la réglementation actuelle peut avoir besoin d’une mise à jour, “ce n’est pas comme si nous n’avions pas d’expérience vis à vis de tels organismes”, a-t-il souligné. “Il y a beaucoup de précautions prises”.

Mission d’évaluation tous les trois ans

En France, le gouvernement a créé le site Biologie de Synthèse en 2011 pendant les travaux de l’Office parlementaire d’évaluation des choix scientifiques et technologiques (OPECST) qui a rendu, le 15 février 2012, le rapport élaboré par la députée socialiste Geneviève Fioraso sur la biologioe synthétique. Cette dernière plaide pour une développement volontariste de la France dans ce domaine, avec le soutien de la recherche publique. Elle recommande de “procéder, tous les trois ans, dans le cadre d’une mission d’évaluation de l’OPECST, à l’examen de ces mécanismes d’analyse et de maîtrise des risques, en vue éventuellement de recommander des adaptations de la réglementation. Cette mission d’évaluation récurrente de l’OPECST devraitêtre inscrite dans la loi pour garantir sa régularité”. Pas question, pour l’instant, d’élaborer une législation particulière. Pas d’appel, non plus, à un quelconque moratoire. En revanche, la députée estime nécessaire “d’organiser des débats publics en concertation avec l’ensemble des parties concernées (scientifiques de la BS et des SHS, politiques, instituts derecherche, Europe, ONG, entreprises, syndicats…), ainsi qu’à intervalles réguliers, des conférences des citoyens, pour tenir compte des évolutions de la biologie synthétique”.

Ces débats publics devront avoir un objectif clair et honnête, si possible. S’agit-il de convaincre les foules ignorantes des bienfaits de la biologie synthétique ou bien veut-on informer le public afin qu’il puisse forger sa propre opinion ?  Faute d’avoir choisi le premier objectif tout en feignant de viser le second, le débat public sur les nanotechnologies a été un fiasco. Mais opter clairement pour l’information du public impose de ne pas avoir pris de décision avant de connaître son opinion après information. Or, souvent, rien n’est prévu pour connaître cet opinion…

Michel Alberganti

L’annonce qui vient d’être faite par la revue Nature est de celles qui vous forcent à à vérifier la date, au cas où le 1er avril aurait un peu d’avance… Deux océanographes ont présenté ce lundi à l’occasion d’un colloque des conclusions qui risquent de déclencher une soudaine vocation naturaliste chez tout enfant normalement constitué : les calmars peuvent voler.

La plupart du temps, les calmars se déplacent à reculons en expulsant l’eau qu’ils stockent dans la cavité de leur manteaux : c’est une propulsion à réaction, qui marche plutôt bien dans l’eau. Mais quand on passe à un milieu bien moins résistant, l’efficacité devient impressionnante :

Sur cette photo, on voit trois calmars en plein vol plané, et on peut voir que la longueur de leur saut hors de l’eau est fait plusieurs la longueur de leur corps. Il ne s’agit certes pas d’un vol battu comme celui des oiseaux, mais il s’agit bien de calmars volants, comme le sont les poissons volants.

Un gracieux Ommastrephes bartramii au large du japon (© Geoff Jones)

D’après les calcul des chercheurs, ce déplacement aérien permet des économies d’énergie très substantielles : en passant de l’eau à l’air, le calmar multiplie sa vitesse par cinq sans avoir à plus se dépenser. Cela permettrait d’expliquer les migrations de ces animaux, qui jusque là avaient paru plutôt rapides par rapport à leur morphologie. D’autres scientifiques, comme P.Z. Myers, restent sceptiques devant ces spéculations et soupçonnent que ces sauts hors de l’eau relèvent peut-être plus de la fuite ponctuelle hors de portée d’un prédateur que de l’expédition migratoire.

Ce débat rappelle qu’il y a encore beaucoup à apprendre sur la façon dont les calmars optimisent leur locomotion amphibie, en particulier grâce à leurs tentacules et aux membranes qui les relient. Le phénomène est plutôt difficile à observer dans la nature, mais les chercheurs savent déjà qu’ils reproduisent ce comportement en captivité. En effet, les scientifiques ayant à travailler avec ces espèces ont remarqué que si le niveau d’eau de l’aquarium est trop haut, on trouve des calmars morts autour de l’aquarium le matin…

Un autre aspect remarquable de cette étude est son exploitation de données non professionnelles : les chercheurs ont utilisé entre autres des photos prises par des touristes pour documenter leur analyse. Grâce à la démocratisation d’un matériel photographique longtemps réservé à un petit nombre, il est possible d’exploiter des images prises en rafale automatique pour obtenir des estimations fines, par exemple de la vitesse de vol des calmars.

Source :

Squid Rocket Science, R. O’Dor et J. Steward, présentation à l’Ocean Sciences Meeting, 20 février 2012.

Squid can fly to save energy, Jessica Marshall, Nature News, 20 février 2012.

Bonus Le dessinateur Randall Munroe avait mesuré tout le potentiel des céphalopodes volants, et le danger qui va avec… Ce sont les plus intelligents des mollusques, ils ont des tentacules très agiles, peuvent projeter de l’encre et se déplacent à reculons. Leurs pupilles en W voient la lumière polarisée et ils peuvent changer leurs couleur et leurs motifs pour communiquer ou se camoufler. Il ne reste plus qu’à les dresser pour faire peur aux physiciens.

Tout le monde connaît les extravagances du monde animal en matière de couleurs, de l’éclat des papillons Morpho à la roue du paon, en passant par les coloris éblouissants d’insectes-bijoux comme les cantharides ou les cétoines. Mais il faut bien admettre que dans ce défilé de mode la pilosité des Mammifères fait figure de parent pauvre, avec une palette assez limitée et une notable absence de quoi que ce soit d’étincelant.

À ce triste constat, une seule exception : les Chrysochlores, dont les poils présentent une délicate iridescence allant du violet au vert, à laquelle les photos peinent à faire justice. Peut-être à la lecture de cette description, imaginez-vous une importance capitale à cette livrée mordorée : briller de mille feux pour aider à la parade nuptiale, pour effrayer les prédateurs ou encore pour attirer les proies ?

Hé bien pas vraiment.

Les Chrysochlorides, dans leur ensemble, font penser à une espèce de quenelle poilue dotée d’une truffe rose et, point important, sont complètement aveugles, leurs yeux étant recouverts de peau.  Ces taupes dorées, comme leurs cousines plus communes, vivent sous terre : elles n’ont que peu l’occasion de faire la démonstration de leur iridescence, et encore moins de la voir.

Mais alors, comment expliquer cette propriété ? Très probablement par l’adaptation des poils de ces taupes à leur mode de vie.

Les  poils de ces taupes viennent en effet d’être étudiés à l’échelle microscopique. Les chercheurs ont pu constater qu’ils sont aplatis et extrêmement lisses (contrairement à nos cheveux cylindriques et pleins d’écailles). Ils forment donc des couches très fines et empilées, comme les épaisseurs de chitine des élytres des scarabées ou les couches des écailles de poissons. La lumière qui passe à travers — une fois la bestiole extraite de son terrier — est donc à la fois réfléchie et réfractée, et c’est cette interférence qui cause l’aspect brillant du pelage.

Quant à la variété des couleurs visibles sur le même animal, elle proviendrait des différences d’épaisseurs entre les poils.

Mais quel est l’intérêt adaptatif d’avoir des poils si lisses, me direz-vous ? C’est que lorsqu’on vit sous terre, un manteau de poils qui n’accroche ni le sable ni la crasse constitue simplement un avantage indubitable, tant pour faciliter le nettoyage que pour limiter les forces de frottement lors des déplacements. Utile : assurément, mais ornemental,  guère…

Fabienne Gallaire

Source : Iridescent colour production in hairs of blind golden moles (Chrysochloridae), Holly K. Snyder et al., Biology Letters, 2012.

Ce n’est pas tous les jours que les sites d’actualités techniques mentionnent des principes de géologie ou se soucient de la date de naissance d’un naturaliste du dix-septième siècle ! Il aura pourtant suffi pour y arriver que Google décide de consacrer le doodle (versions redessinées du logo) de sa page d’accueil à Nicolas Sténon (de son vrai nom Niels Stensen), éminent anatomiste et géologue danois, à l’occasion du 374e anniversaire de sa naissance.

Lire la suite…

Quoi de plus naturel et de plus important en société que de reconnaître le visage de ses congénères ? Les personnes atteintes de prosopagnosie peuvent en témoigner… La capacité à reconnaître les visages se retrouve sans surprise chez les primates mais aussi chez des animaux moins connus pour leur vive intelligence : les moutons, par exemple, sont très physionomistes.

Une nouvelle étude vient de démontrer que cette compétence est encore plus partagée qu’on ne le pensait : des entomologistes américain l’ont trouvé chez certaines guêpes. Dans le cadre de sa thèse, Michael Sheehan s’est intéressé à Polistes fuscatus, une espèce de guêpes vivant en sociétés moins hiérarchisées que de classiques abeilles, avec plusieurs reines au lieu d’une seule.

Pour tester leur coup d’œil, il a placé ces guêpes dans des labyrinthes aux branches identifiées par des portraits de différentes individus. Avec de l’entraînement, les cobayes ont vite appris à rejoindre les zones-cibles avec fiabilité, ce qui démontre leur capacité à faire la différence entre les plusieurs photos d’identité proposées.

On n’oublie pas un visage

Tout cela est bel est bon, mais ne suffit pas à conclure : cela prouve simplement que les guêpes ont une bonne vue et une bonne mémoire, rien de plus. C’est pourquoi une autre série d’expériences les a mises à l’épreuve dans des circonstances identiques, à ceci près que les indications étaient données par des symboles géométriques simples, aux différences bien plus marquées que les subtiles variations entre deux minois hyménoptères. Résultat : l’apprentissage est moins efficace et bien plus lent. La même chose se produit lorsqu’on leur présente des images de chenilles, leurs proies favorites, ou même de visages de guêpes retouchés numériquement ; ce sont donc bien les traits des individus qui sont le mieux reconnus.

Mais attention, cette virtuosité semble être l’exception plutôt que la règle: les guêpes de l’espèce proche Polistes metricus sont bien moins bonnes pour se repérer grâce aux visages, qui sont d’ailleurs beaucoup moins variés que chez P. fuscatus. La logique évolutive de cette différence tient à la structure sociale de chaque espèce. Avec une seule reine toutes les guêpes P. metricus d’un même nid sont des sœurs et ne sont pas en compétition pour la reproduction, tandis que dans une colonie à plusieurs reines comme celles de P. fuscatus, les liens familiaux sont moins serrés et la compétition est rude…

Pour se repérer dans une hiérarchie aussi complexe, il est donc important de faire la différence entre ses camarades, ce qui est facilité par la plus grande diversité physique entre les individus. D’après Michael Sheehan, « si  les guêpes ne peuvent pas se reconnaître, il y a plus d’agressivité ».

De la pratique du référendum en monarchie absolue

Les abeilles domestiques n’ont qu’une seule reine, mais cela ne les empêche pas d’avoir à trancher lorsqu’il s’agit de prendre une décision aussi fondamentale que l’emplacement de la ruche. Lorsqu’une colonie se cherche un point de chute, la reine se pose en compagnie de la majorité des ouvrières sur un arbre accueillant ou un apiculteur qui passait par là pendant que des éclaireuses quadrillent les environs à la recherche du coin idéal*. Une fois toutes les informations collectées, comment la colonie choisit-elle sa nouvelle résidence?

Le processus ressemblerait presque à une campagne électorale : chaque éclaireuse entreprend de faire la publicité de son petit paradis avec une danse bien déterminée pour encourager ses camarades à aller explorer le site, jusqu’à ce que le groupe le plus enthousiaste l’emporte numériquement et que tout l’essaim déménage.

Ce processus rappelle beaucoup la façon dont un grand groupe de neurones parvient à se synchroniser sur un type d’activité donné., mais les neurophysiologistes savent que la résolution de ces situations tient à une propriété du câblage des neurones : l’inhibition croisée. Des chercheurs américains sont donc partis à la recherche d’un équivalent dans le mécanisme de prise de décision des abeilles : est-ce que les abeilles défendant leur lieu cherchent aussi à bloquer la danse de recrutement des autres éclaireuses ?

La réponse tient en une vidéo :

Suivez bien des yeux l’abeille marquée en rose et tendez l’oreille : elle ne se contente pas d’émettre une espèce de bruit de buzzer qui correspond à un signal « stop », elle accompagne chacun de ces avertissements par un vigoureux coup de tête sur l’abeille concurrente, marquée en bleu et jaune. À la longue, ce comportement finit par inhiber la danse des factions minoritaires.

L’inhibition croisée se retrouve donc à l’échelle du neurone comme à celle de la colonie et permet aux abeilles d’éviter le triste sort de l’âne de Buridan. Même avec deux options de qualité équivalente, une très faible différence se trouvera amplifiée par ce mécanisme jusqu’à ce qu’une décision soit prise. Et une ruche de plus, une !

* Pour plus de détails indémodables sur la vie d’une ruche, je reporte le lecteur amateur de dessin naturaliste vers le n° 28-29 de La Hulotte, détenteur du titre (certes peu contesté) de journal le plus lu dans les terriers.

Fabienne Gallaire

Sources
Specialized Face Learning Is Associated with Individual Recognition in Paper Wasps. M. J. Sheehan, & E. A. Tibbetts. (2011). Science, 334 (6060) : 10.1126/science.1211334
Stop Signals Provide Cross Inhibition in Collective Decision-Making by Honeybee Swarms. Thomas D. Seeley & al. Science. 8 décembre 2011 : 10.1126/science.1210361

Dans le jeu des sept familles des impacts du réchauffement climatique sur les écosystèmes et les espèces vivantes, on a déjà la fonte des glaciers et de la banquise arctique, la montée des océans, leur acidification, l’augmentation de la fréquence des feux de forêts, le déplacement des espèces vers la fraîcheur (plus hautes altitudes et latitudes), des saisons de reproduction et de floraison qui commencent plus tôt et… il m’en manque une septième. Et pourquoi pas l’impact direct sur le “physique” des plantes et animaux ? C’est ce que suggère un article de perspective publié, dimanche 16 octobre, par la revue Nature Climate Change.

Signé par Jennifer Sheridan et David Bickford, biologistes à l’université de Singapour, ce travail explique que le réchauffement climatique devrait conduire à une réduction de la taille de la plupart des êtres vivants, rapetissement que l’on est sans doute déjà en train de constater sur certaines espèces, soit parce qu’elles ont des générations courtes et s’adaptent vite comme certains passereaux ou rongeurs, soit parce qu’elles sont particulièrement touchées par le changement de climat ou sensibles, comme l’ours polaire ou le cerf. Cette diminution de la taille au cours d’un épisode de rapide réchauffement climatique est par ailleurs documentée par les fossiles datant du Maximum thermique du passage Paléocène-Eocène (-55,8 millions d’années), une parenthèse brûlante de vingt millénaires durant laquelle la température a augmenté de 6°C. A l’époque nombre d’arthropodes se sont carrément nanifiés, scarabées, abeilles, guêpes, araignées, fourmis et autres cigales perdant entre 50 et 75 % de leur taille !

Un certain nombre d’expériences de climatologie à échelle réduite, où l’on manipule artificiellement certaines données de l’environnement, ont confirmé cette tendance. Ainsi, une acidification de l’eau, conséquence de la plus forte teneur de l’atmosphère en dioxyde de carbone, ralentit-elle la croissance et la calcification de nombreuses espèces comme les mollusques à coquilles ou les coraux. De même, les petits crustacés que sont les copépodes, certaines algues et le phytoplancton réagissent négativement à une baisse du pH océanique. Lorsque les chercheurs bidouillent la température à la hausse, les conséquences ne sont guère différentes. Tout degré Celsius supplémentaire se traduit en moyenne, pour toute une variété de plantes, par une réduction significative de la masse des pousses et des fruits. Et quand il s’agit d’animaux, plusieurs études ont montré une diminution de la taille chez des invertébrés marins, des poissons ou des salamandres. Idem pour les sécheresses provoquées.

Quels mécanismes l’article de Nature Climate Change évoque-t-il pour expliquer ce rapetissement ? Plusieurs causes sont citées, à commencer par la raréfaction de l’eau et des nutriments. Les prédictions des climatologues et de leurs modèles prévoient une fréquence accrue des épisodes de sécheresse, y compris dans les régions du monde qui seront plus arrosées à l’avenir. Une diminution de la taille des plantes est donc à prévoir et donc une baisse des ressources végétales pour les herbivores. Autre facteur jouant un rôle dans le rapetissement animal : le métabolisme augmente avec la température chez les espèces à sang froid. Etant donné que les ressources en calories sont réparties entre le métabolisme, la reproduction et la croissance, il y a fort à parier que cette dernière servira de variable d’ajustement à moins que les animaux parviennent à se nourrir davantage. Mais à trop rétrécir, certaines espèces risquent, en descendant sous un certain volume, la mort par dessication, notamment chez les amphibiens très sensibles à la déshydratation. Autre dérèglement que l’on commence à voir en Amazonie : la hausse du CO₂ atmosphérique profite davantage aux lianes, à croissance rapide, qu’aux arbres, à croissance lente. Résultat : les arbres sont étouffés et meurent davantage, ce qui réduit la biodiversité.

A priori, certaines espèces, minoritaires, tirent bénéfice des nouvelles conditions climatiques pour grandir. Ainsi, certains lézards de France profitent-ils des températures estivales plus élevées lors de leur premier mois de vie pour gagner en taille par rapport aux générations précédentes. Cela dit, ce bénéfice risque d’être de courte durée car, à plus long terme, ces reptiles pourraient ne pas survivre au changement d’habitat produit par le réchauffement climatique… Et l’homme dans tout cela ? L’article n’évoque pas directement la taille de cette espèce dont on sait que ses représentants les mieux nourris ne cessent de grandir (et de grossir) depuis des décennies. En revanche, puisqu’on parle de nourriture, la conséquence de tout ce qui précède pourrait bien se faire sentir dans les assiettes. Si les plantes et animaux diminuent en taille alors même que la population mondiale devrait s’enrichir de deux milliards d’humains supplémentaires au cours des quarante prochaines années, on pressent comme un problème. Il est donc important de mieux quantifier ce phénomène et les auteurs de l’article proposent une solution économique pour le faire : utiliser les millions de spécimens présents dans les collections des plus grands muséums d’histoire naturelle du monde, dont certains sont là depuis des siècles, et les compléter avec les expéditions de terrain pour mesurer l’évolution récente de la taille des êtres vivants à la surface de notre petite planète.

Pierre Barthélémy