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Biologie

Découverte du mécanisme du système immunitaire des bactéries.

Le Prof. Udi Qimron du Département de microbiologie et d'immunologie de la Faculté de médecine de l'Université de Tel-Aviv, le Prof. Rotem Sorek du Département de génétique moléculaire de l'Institut Weizmann, et leurs doctorants Moran Goren (UTA) Assaf Levy (Institut Weizman) ont découvert comment le système immunitaire des bactéries parvient à distinguer son propre code génétique de celui des bactéries "ennemies", parvenant ainsi à se protéger des virus qui les attaquent sans cesse. L’étude, qui vient d’être publiée dans la revue "Nature", pourra servir de base au développement de médicaments pour traiter les maladies liées système immunitaire et au génome humain.

Découverte-du-mécanisme-du-système-immunitaire-des-bactériesDepuis plusieurs années, on sait que les bactéries possèdent un système immunitaire similaire à celui de tous les êtres vivants, capable d’identifier ses «ennemis» et de s’en souvenir, surnommé CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats). Ce mécanisme immunitaire leur sert  essentiellement à se protéger des virus qui les attaquent, les bactériophages ou phages, dont le nombre dans la nature est dix fois supérieur au leur. Les phages sont des protéines contenant un matériel génétique qui pénètrent dans les bactéries et utilisent leur mécanisme de réplication pour se reproduiremassivement à l’intérieur d’elles et les tuer. Pour survivre à ces assauts constants, les microbes ont donc besoin d'un système immunitaire extrêmement efficace et actif.

Virus et bactéries

Le Prof. Qimron a fait partie de l’équipe de scientifiques qui a révélé il y a quelques années comment le CRISPR parvient à se rappeler les ennemis qu'il a déjà rencontrés, en conservant une petite séquence de leur ADN dans une zone particulière du génome de la bactérie même. Cependant, dans certains cas, le système immunitaire stocke par erreur la séquence d'ADN de la bactérie, qui devient alors susceptible de s'attaquer elle-même. La capacité du système immunitaire à distinguer les deux ADN est donc essentielle pour la survie de la bactérie ; cependant son mécanisme est  resté pendant longtemps un mystère.

Udi QimronDans la nouvelle étude, les chercheurs ont créé en laboratoire des plasmides, segments d'ADN imitant les virus, et les ont injectés dans des bactéries. Sur environ 38 millions d'événements immunitaires observés, ils ont constaté que le CRISPR a presque toujours réussi à identifier l'ADN étranger et à l'incorporer à la mémoire cellulaire, ne se trompant que rarement. «Nous avons observé que le CRISPR est en mesure de localiser le phage en identifiant le point où se termine son processus de réplication » a expliqué le prof. Qimron. « Dans la mesure où les phages se reproduisent à un rythme rapide à l'intérieur de la bactérie hôte, ces points sont nombreux. On peut dire en fait que le système immunitaire bactérien utilise justement le mécanisme de survie de ‘l'ennemi’ pour l'identifier ». En outre, les chercheurs ont découvert que certaines séquences particulières n’existaient pas chez les virus intrus, ce qui aide le système immunitaire à identifier l'ADN de la bactérie, et ainsi à ne pas l'attaquer.

Identifier l'ennemi

«Nous avons pu identifier deux mécanismes complexes différents par lesquels le système immunitaire des bactéries est capable de distinguer amis et ennemis. Grâce à ces processus le système est capable de stocker dans sa mémoire presque exclusivement des segments d'ADN étrangers, et sait les attaquer en temps utile, et en même temps, il évite d’attaquer son propre ADN, cause des maladies auto-immunes. La résolution de ce mystère est susceptible d’avoir de nombreuses applications. Les phages qui attaquent les microbes peuvent être employés comme des antibiotiques. Le fait de connaitre la manière dont les microbes se protègent des phages permet à contrario de fabriquer des phages qui soient capables de se protéger contre les bactéries. C'est une recherche fondamentale susceptible à l'avenir de servir de base au développement de médicaments pour traiter diverses maladies liées au système immunitaire et au génome humain ».

 

http://siliconwadi.fr/17764/decouverte-du-mecanisme-du-systeme-immunitaire-des-bacteries

 

Cet article a été publié sur http://siliconwadi.fr/ le 15.04.2015

Fabriquer du poulet en laboratoire

Dans le cadre d’un projet innovant dans le domaine de la recherche sur la viande « artificielle », une équipe de chercheurs du Département d'ingénierie biomédicale de l’Université de Tel-Aviv, dirigée par le Dr. Amit Gefen, spécialiste mondial de génie tissulaire, va tenter de développer une méthode pour fabriquer de la poitrine de poulet en laboratoire. L’étude, commanditée par la Fondation pour l'agriculture moderne, organisation à but non lucratif fondée début 2014 en Israël visant à réduire la dépendance par rapport aux aliments d'origine animale, a pour but d’évaluer la faisabilité de la production in-vitro de ce type de viande.

Viande artificielleD’après les dirigeants de l’association, les résultats de la recherche, lancée officiellement le 1er janvier, seront publiés et partagés avec le grand public.

 

 «Avec la croissance actuelle de la population mondiale et se projetant vers l'avenir, l'humanité a besoin d’envisager des modèles plus durables de production alimentaire, qui fournissent des alternatives aux méthodes traditionnelles par lesquelles nous produisons actuellement des protéines de source animale pour la consommation. L'ingénierie tissulaire peut offrir de telles solutions de rechange. C’est pourquoi nous explorons la faisabilité du développement d’une poitrine de poulet, aliment populaire dans de nombreux pays, à partir de cellules multipliées en laboratoire, et des défis technologiques et financiers que se posent sur la voie d’une production commerciale» explique le Dr. Amit Gefen.

100% viande de poulet, mais sans poulet - une source alimentaire quasi-inépuisable

La viande in-vitro est produite depuis un pool de cellules récoltées à partir d'animaux vivants et placées en incubateur dans un sérum riche en substrats énergétiques, acides aminés et sels minéraux pour favoriser le métabolisme  et la croissance cellulaire. Au bout de quelques jours se créée une mince couche de tissu musculaire, identique au type de viande consommée aujourd'hui, 100% viande de poulet, mais sans poulet. D’après le Dr. Gefen : « dans l'hypothèse où l’on parvienne un jour à créer des lignes de production de viande de poulet ou autre au moyen de l'ingénierie tissulaire, simplement en cultivant des cellules in vitro et en les laissant se diviser et se multiplier, cela reviendra à produire un aliment à partir de rien. La biologie nous fournit une source alimentaire presque inépuisable ».

Amit Gefen in TE labLa production de viande artificielle est un défi auquel personne n'a encore pu faire face. Il y a deux ans, des chercheurs néerlandais ont produit le premier hamburger constitué de viande générée en laboratoire. Le coût de cette boulette a atteint un quart de million de livres sterling. Le prix élevé n'est pas le seul problème auquel se trouvent confrontés les chercheurs de l’Université de Tel-Aviv; ils doivent également faire face à de nombreuses difficultés techniques. Les cellules normales se développent in vitro sur une seule couche ; pour obtenir l'aspect d'un tissu  musculaire « en trois dimensions », il est nécessaire de produire une tension mécanique. Il faut également trouver les conditions optimales pour une croissance rapide des cellules, sans perdre leurs caractéristiques spécifiques. De nombreux autres problèmes se posent, comme celui de la source de nutrition des cultures (actuellement un sérum animalier), et du facteur de croissance utilisé pour la prolifération cellulaire. Les chercheurs soulignent toutefois qu’il ne s’agit pas de cellules génétiquement modifiées, mais de cellules naturelles, et qu’ils n’ont l'intention de ne produire artificiellement que l'environnement de croissance.

Vers un monde plus propre, plus sain, et plus respectueux de l'environnement

Quoiqu’il en soit, pour les dirigeants de la Fondation pour l'agriculture moderne, il s’agit bien d’aider à restructurer l'industrie alimentaire et à la faire progresser vers un monde plus propre, plus sain et plus respectueux de l'environnement. La viande de laboratoire ne nécessite pas d'élevage d'animaux dans des hangars industriels surpeuplés ni leur abattage, et elle produira une empreinte écologique considérablement réduite (en termes de terrain, d'eau, etc). Un tel produit sera également largement supérieur en termes de santé et de sécurité alimentaire à pratiquement toutes les viandes de chair de poulet actuellement consommées, fabriquées en usine.

L'étude de faisabilité devrait être achevée dans un an, et les chercheurs sauront alors s’ils auront pu relever le défi et élever des cellules de poulet in-vitro, révolutionnant potentiellement la manière dont nous produisons la viande pour la consommation humaine.

 

http://siliconwadi.fr/16571/nourriture-du-futur-de-la-vraie-viande-fabriquee-en-laboratoire

Cet article a été publié sur http://siliconwadi.fr/ le 6.01.2015, sous le titre: "Nourriture du futur: de la vraie viande fabriquée en laboratoire"

Progrès fondamental dans la recherche sur les protéines

Une équipe de chercheurs composée du Prof. Nir Ben-Tal du Département de biochimie et de biologie moléculaire de la Faculté des sciences de la vie de l'Université de Tel-Aviv, du Prof. Rachel Kolodny du Département d'informatique de l'Université de Haïfa et du Dr. Sergey Nepomnyachiy de l'Institut polytechnique de l'Université de New-York a réussi à recréer pour la première fois une image globale de l'univers des protéines et de leur origine évolutive.

domain evolution1L'étude a été publiée dans la revue de l'Académie américaine des Sciences (PNAS)

Les protéines sont un élément essentiel de la composition de la plupart des organismes vivants. Cependant, nous ne savons que peu de chose sur leur organisation et leur évolution. Dans quelle mesure sont-elles reliées entre elles? Partagent-elles toutes un "ancêtre" commun unique ou ont-elles évoluées à partir d'origines différentes ? Quels facteurs physico-chimiques affectent leur évolution et de quelle manière ? La représentation d'une image globale de l'univers des protéines est nécessaire pour répondre à toutes ces questions, mais elle est pratiquement impossible à réaliser, car elle exige des comparaisons de paires innombrables de protéines connues et inconnues. La présente étude constitue la première étape vers la construction d'une image globale de cet univers.

Nir BenTalPour la réaliser, les chercheurs ont observé les relations de similarité dans un ensemble composé de 9710 complexes protéiques, à la recherche de "motifs" communs, c'est-à-dire de segments d'acides aminés similaires dans les divers domaines structuraux selon lesquels s'organisent les protéines. Chaque cellule contient des milliers de protéines, de forme et de fonctions distinctes, mais construites à partir des mêmes chaînes de ces acides essentiels, responsables du transport de toutes les substances nutritives. Les chercheurs ont représenté visuellement leurs résultats sous forme d'une série de réseaux, dont les bordures relient les domaines possédant un motif partagé.

 

Une vue de l'univers des protéines  "à vol d'oiseau"

"Notre étude est la première qui combine les similarités de la séquence et de la forme  des protéines à l'intérieur de réseaux permettant de fournir une vue 'à vol d'oiseau' de cet univers protéines" a déclaré le Prof. Ben-Tal. "La présentation en réseau offre un moyen naturel d'ordonner les protéines et de les examiner. Elle pourra être utilisé pour élaborer des théories sur leur évolution, suggérer des voies d'évolution possibles, et même proposer des stratégies pour la conception de nouvelles protéines."

Les motifs présentent des séquences similaires d'acides aminés dans chacun des domaines comparés, ainsi qu'une structure similaire, qui attestent donc des liens évolutifs entre les domaines.Cette analyse par paires a permis aux chercheurs de révéler l'image complexe d'un vaste réseau ramifié de liens représentant l'espace des protéines, comprenant un grand bloc central dense composé de structures étroitement interconnectées, et de nombreux "îlots isolés".

domain evolutionSelon le Prof. Ben-Tal : "Le réseau peut être interprété comme un ensemble de chemins évolutifs à travers l'espace des protéines. Le grand nombre de voies à l'intérieur du bloc principal suggère qu'il est particulièrement facile d'ajouter et de supprimer des motifs à l'intérieur dans la zone continue de l'espace des protéines sans en entraver la stabilité. Cette propriété a apparemment été mise à profit au cours de l'évolution pour la création de nouvelles protéines avec de nouvelles fonctions ".

Les chercheurs travaillent actuellement sur des moyens de compléter cette étude par des données sur la fonction des protéines (comme la liaison à l'ADN / ARN), leur rôle dans la pathologie médicale, et la liaison des médicaments avec les protéines individuelles.

 

Sur la photo: les réseaux de similitude entre les domaines structuraux. Les arcs relient des intersections représentant des domaines structuraux similaires comme les deux au centre, dont le motif commun est colorié en bleu clair (Photos : Varda Kessler, unité multimédia de la Faculté des sciences de la vie - UTA).

 

http://www.israelscienceinfo.com/medecine/les-universites-tel-aviv-haifa-new-york-revelent-secret-levolution-proteines/

Cet article a été publié sur http://www.israelscienceinfo.com/ le 26.12.2014 sous le titre: "première! les Universités de Tel-Aviv, de Haifa et de New-York révèlent le secret de l'évolution des protéines"

Une biologiste de l’université de Tel-Aviv lauréate du Prix L’Oréal 2013

Le Dr Osnat Zomer-Penn a obtenu le Prix L'Oréal-UNESCO 2013
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Une chercheuse post-doctorante, docteur en bioinformatique de 32 ans de l’université de Tel-Aviv, le Dr Osnat Zomer-Penn a vu son nom s’ajouter à la liste des lauréates du prestigieux prix L’Oréal Unesco, qui a été remis le 29 mars lors d’une cérémonie à la Sorbonne à Paris.

Depuis 1998, la Fondation L’Oréal et l’Unesco récompensent les scientifiques émérites et encouragent les jeunes chercheuses de tous les continents à travers le programme « Pour les femmes et la science », qui attribue chaque année 5 prix à des femmes scientifiques d’exception et 15 bourses internationales à des doctorantes ou post-doctorantes en Sciences de la vie.

Des études sur le sida à la recherche sur les composantes héréditaires de l’autisme

Osnat Zomer-Penn, mariée, deux enfants, a fait son doctorat à l’Ecole doctorale de Bioinformatique de l’université de Tel-Aviv, et son post-doctorat au Département des sciences du génome de l’université de Washington, à Seattle aux Etats-Unis.  Son domaine de recherche, relativement nouveau, marie la biologie aux sciences informatiques. Son doctorat portait sur l’évolution du virus du VIH, responsable du sida, et ses divergences selon les zones géographiques. Sa recherche actuelle porte sur les composantes héréditaires de l’autisme. A l’aide de programmes informatiques de pointe, elle comparera le génome de personnes autistes à celui de leurs parents non touchés par ce trouble du développement, et à ceux de milliers de personnes non autistes de différentes régions du monde. Son objectif est d’identifier les zones spécifiques du génome humain où se manifestent des variations génétiques liées à l’autisme, et, à terme, de contribuer au dépistage prénatal et au diagnostic précoce chez l’enfant. Ses recherches pourraient également ouvrir la voie à la mise au point de futurs traitements.

 Le Dr Zomer-Penn a été félicité par le Premier Ministre Benyamin Netanyahu, qui lui a écrit entre autre, qu’elle est ses collègues « …constituent les preuves vivantes de la qualité des chercheuses israéliennes et de leur apport au progrès de la science et de la recherche ».

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