Les fibres musculaires du cœur (ici avec coloration bleue) ont la propriété d’être « réfractaires », ce qui empêche tout risque de crampe (Ph. Andrea Mazza via Wikicommons CC BY-SA 3.0)

Non, car les fibres musculaires cardiaques ont une composition différente des autres. En temps normal, une crampe survient au cours d’un effort prolongé ou durant le sommeil. C’est une contracture involontaire et douloureuse due à l’accumulation de calcium dans les fibres musculaires. Le message nerveux qui commande les muscles ouvre des canaux dans la membrane des fibres musculaires, par lesquels entrent alors des ions calcium.

C’est l’élévation de la concentration calcique intra­cellulaire qui permet aux fibres de se contracter. Le relâchement s’opère lorsque le calcium est rejeté hors de la cellule, ou dans un compartiment intracellulaire spécifique. Mais lorsque la fréquence des messages nerveux est trop grande, la concentration calcique intracellulaire reste constamment élevée : la cellule ne peut plus se relâcher… C’est la crampe.

Des fibres réfractaires qui empêchent la crampe

Selon Patrick Horès, médecin du sport à Martigny-les-Bains (88), cette hyperexcitabilité neuromusculaire est la conséquence d’un déséquilibre en ions lié à une déshydratation. Ainsi, contrairement aux idées reçues, la crampe n’est pas due à une accumulation d’acide lactique. Les fibres musculaires cardiaques possèdent des canaux calciques lents, qui deviennent brièvement réfractaires au calcium après une neurostimulation.

Cette insensibilité aux nouveaux messages nerveux rend la crampe impossible : les durées de la phase réfractaire et de la phase de contraction étant du même ordre, deux contractions successives de cellules musculaires cardiaques sont obligatoirement séparées par une phase de relâchement. A l’échelle de l’organe, cette propriété est essentielle puisqu’elle permet aux cavités cardiaques de se remplir de sang entre deux contractions.

F.O.

D’après S&V n°1128

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• Un coeur artificiel complet a été implanté ! – S&V n° 1157, février 2014. Le cœur est un des organes les plus étudiés, surtout depuis que les maladies cardiovasculaires sont devenues une des premières causes de mortalité dans les sociétés industrialisées. On sait même construire et implanter des coeurs artificiels…

• Le coeur artificiel ne pourrait-il pas remplacer la greffe ? – S&V n° 1069, octobre 2006. Face aux manques de greffons et à leur fragilité avant implantation, les organes artificiels sont une réelle alternative. En une dizaine d’année le rêve d’un coeur artificiel est devenu réalité.

Une particule de pollen d’ambroisie, très allergène (Ph. Marie Majaura via Wikicommons CC BY 3.0)

Depuis hier s’est ouverte une ère faste pour les mouchoirs de poche et les masques respiratoires : l’alerte aux allergies a été lancé sur une grande partie de la France par le Réseau national de surveillance aérobiologique (RNSA). Car, à la faveur du climat (durée du jour, température, ensoleillement, précipitations, etc.) et d’autres facteurs, les bouleaux, platanes, cyprès, ambroisies et graminées des villes et des campagnes ont libéré quasiment à l’unisson une forte concentration de pollens qui – faisant fi des insectes pollinisateurs – n’ont besoin que de l’air et de l’eau pour voyager (plantes anémophiles).

Le pic englobe plus de 25 départements et les grands centres urbains comme Paris, Lyon, Marseille, Toulouse, etc. Sachant que les allergies aux pollens en France touchent environ 30% des adultes et entre 7% et 20% des enfants (selon une estimation de l’Agence nationale de sécurité sanitaire de l’alimentation, de l’environnement et du travail ou ANSES), c’est une affaire de santé publique prise très au sérieux.

Suivre en temps réel la répartition géographique des pollens et de l’intensité des allergies

Le RNSA a donc publié sur son site des données complètes sur la répartition des pollens pour les jours à venir et une animation sur l’évolution de l’intensité des manifestations allergiques (ou pollinoses), principalement des rhinites, des rhino-conjonctivites voire de l’asthme, ainsi que plusieurs indicateurs et informations sur la question, comme le montrent les cartes suivantes :

Prévisions de pollinisation du bouleau pour le 22 avril (RNSA/MeteoSuisse)

Prévisions de pollinisation du bouleau pour le 23 avril (RNSA/MeteoSuisse)

Prévisions de pollinisation du bouleau pour le 24 avril (RNSA/MeteoSuisse)

En attendant que la vague s’estompe, les personnes sensibles à ces pollens devront profiter du beau temps printanier tôt le matin, en évitant de sortir à partir du milieu de l’après-midi – il convient également d’aérer la maison le matin et garder les fenêtres fermées le reste de la journée. Les douches et les changements de vêtements sont aussi un bon moyen d’éloigner les pollens.

Román Ikonicoff

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• Peut-on devenir allergique à n’importe quel âge ?

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• Allergies : huit bonnes questions pour y voir plus clair – S&V n°1136 -2012. Allergie au lait, au pollen, aux poils de chat, aux piqûres de guêpe… Du dépistage au traitement, voici les bons réflexes pour limiter les risques.

•  Les particules fines font perdre des années de vie - S&V n°1124 –  2011. Les particules fines sont en partie responsables des allergies. Réduire leur émission permettrait d’allonger de plusieurs mois l’espérance de vie des Européens

•  Allergies : vers un fléau du XXIe siècle ? – S&V n°1076 – 2007. Les polluants et particules fines, les additifs alimentaires, les produits chimiques… et paradoxalement notre tendance à tout aseptiser (en particulier autour des bébés et enfant) rendent les humains de plus en plus sujets à l’allergie. Un fléau annoncé…

Une jeune fille Yanomami – Ph. Arch_Sann via Flickr – CC BY 2.0

Dans l’intestin des habitants d’un village des montagnes vénézuéliennes, des chercheurs ont retrouvé des microbes dotés de résistance aux antibiotiques.  Y compris aux molécules synthétiques utilisées comme médicaments en médecine occidentale.

Il est extrèmement rare, à notre époque, de trouver des êtres humains qui n’ont pas été influencés par la médecine occidentale. Ainsi, lorsqu’un petit village d’indigènes Yanomami a été découvert en 2008 par un survol en hélicoptère des montagnes du sud du Vénézuela, les chercheurs se sont bousculés pour pouvoir étudier leur état de santé « naturelle ».

Les habitants de ce petit village reculé, caché dans la jungle épaisse (dont le nom et l’emplacement on été tenus secrets) n’ont jamais consommé aucun médicament de synthèse, donc aucun antibiotique tueur de microbes. Pour les microbiologistes, ils représentent ainsi les sujets idéaux pour étudier le microbiote, c’est à dire l’ensemble de bactéries peuplant l’organisme humain (dans l’intestin, mais aussi sur la peau, dans la cavité buccale, etc.), qui participent à la fois à la digestion et à la défense contre les pathogènes.

Le microbiote recèle peut-être la clé pour soigner les pathologies chroniques

S’il intéresse les scientifiques, c’est que de plus en plus de recherches mettent en lumière son rôle clé dans une panoplie de maladies chroniques et métaboliques, diabète et obésité en tête (mais aussi divers troubles intestinaux comme la maladie de Crohn). En 2012, une équipe chinoise avait pour la première fois prouvé que la présence ou l’absence, dans le microbiote intestinal, de certaines espèces de bactéries, était associée au diabète de type 2.

En effet, notre microbiote se retrouve perturbé par la manière dons nous nous alimentons, nous lavons et nous soignons dans les sociétés au mode de vie occidental. En particulier, l’usage des médicaments antibiotiques, en tuant les bactéries responsables d’infections, élimine également les « bonnes » bactéries et déséquilibre la composition du microbiote.

60 gènes conférant une résistance aux antibiotiques recensés chez ces indigènes

Surtout, l’usage des antibiotiques, consommés en grande quantité depuis leur arrivée en masse sur le marché au cours du XXe siècle (au départ ils étaient prescrits sans ordonnance !) a ouvert la porte au développement de résistances chez les bactéries. Ce qui suscite beaucoup d’inquiétudes actuellement, face au constat que les souches bactériennes résistantes se multiplient, tandis que l’on manque de nouvelles molécules d’antibiotiques pour les combattre.

Or, en prélevant des échantillons dans les fèces et la bouche de 11 personnes parmi ces Yanomamis, l’équipe du microbiologiste Gautam Dantas de l’université Washington à St Louis (Missouri) a trouvé presque 60 gènes uniques destinés à défendre les bactéries contre 8 molécules antibiotiques en tout… Les résultats sont publiés dans la revue Science Advances.

Plus remarquable encore : certains de ces gènes leur confèrent même une résistance contre les antibiotiques les plus récents mis au point par l’industrie pharmaceutique : en particulier le gène codant l’enzyme cblA β-lactamase permet de résister à 5 antibiotiques de dernière génération, et le gène codant pour des protéines qui se lient à la pénicilline, qui résiste à la ceftazidime, un antibiotique de la classe des céphalosporines.

Les bactéries développeraient des armes contre les antibiotiques avant même d’y être exposées

Que signifie cette découverte ? Les auteurs s’inquiètent : elle montre que les bactéries s’arment naturellement contre des substances toxiques pour elles, même sans jamais être venues en contact avec celles-ci, en développant des outils de défense qui pourraient leur servir à l’avenir, en cas de rencontre. Les mécanismes de la résistance aux antibiotiques pourraient être encore plus affûtés qu’on ne le pensait, et ainsi la lutte contre ceux-ci plus difficile que prévu.

Par ailleurs, l’équipe de Maria Dominguez-Bello (Ecole de médecine de l’université de New York) a étudié la richesse du microbiote des Yanomamis. Elle a analysé des échantillons de fèces, de peau et de muqueuse buccale de 34 personnes parmi les 54 habitants du village isolé. Résultat : elle a découvert une richesse en espèces bactériennes jamais constatée ailleurs, en particulier dans l’intestin.

Un microbiote plus riche

Leur microbiote intestinal a une composition semblable, d’après les comparaisons effectuées, à celle d’une population d’Amérindiens ruraux de Colombie (les Guahibo) et une autre d’éleveurs du Malawi (Afrique), mais elle est beaucoup plus riche. En revanche, elle se distingue nettement de celui des d’Américains industrialisés par la présence de grandes quantités de Prevotella, Helicobacter, Oxalobacter et Spirochaeta, très réduites voire totalement absentes chez les humains industrialisés.

Si l’on ne connaît pas encore les bénéfices associés à ce mix particulièrement riche et divers d’espèces bactériennes chez les Yanomami, le personnel médical qui les a examinés a constaté qu’ils étaient tous en bonne santé : aucun cas de diabète, d’hypertension, de maladie cardiaque ou autoimmune. Seuls venaient les embarrasser des parasites et des petites infections respiratoires chez les enfants… à qui des médicaments ont donc été administrés.

Fiorenza Gracci

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• Microbes terrestres, voici le vrai microcosmos – S&V n°1161, 2014. De la toundra aux forêts en passant par les fonds marins, la surface de la Terre regorge de microbes aussi précieux qu’inconnus. Leur mille activités jouent un rôle clé dans les écosystèmes, sans même qu’on s’en aperçoive.

• Il y a un lien entre flore intestinale et diabète – S&V n°1143, 2012. Les premiers grands projets de séquençage du microbiote commencent immédiatement à mettre en lumière la relation entre sa composition et la présence de maladies chroniques, comme le diabète.

• Antibiotiques, comment mater la résistance – S&V n°991, 2000. C’est une guerre continue qui oppose les bactéries aux antibiotiques, où de nouvelles armes s’inventent sans cesse. Au milieu de cette bataille, la santé humaine est en jeu.

 

Quelques secondes suffisent pour s’éloigner d’une zone à risque… ou pour se faire écraser. D’où l’intérêt d’un système d’alerte en temps réel (Ph. Hey Paul via Flickr CC BY 2.0)

Quand un gros séisme se déclenche, la différence entre la vie et la mort est une affaire de secondes : se précipiter à l’extérieur, se cacher sous une table… Or voilà que des géologues américains ont eu l’idée d’utiliser les smartphones personnels comme réseau de capteurs de séismes, en particulier dans les zones où aucun système de surveillance n’est installé, capables d’offrir aux populations ces quelques secondes d’anticipation.

Avec deux simulations grandeur nature, les chercheurs de l’U.S Geological Survey, l’instance gouvernemental chargé de l’étude et la surveillance du risque sismique sur ce vaste territoire, ont prouvé que les accéléromètres et les GPS qui affublent nos téléphones portables (et tablettes, smartwatches, etc.) peuvent constituer un système antisismique, low-cost mais efficace.

La propagation d’un séisme est loin d’être instantanée

En effet, quand un séisme se déclenche en sous-sol (hypocentre), il génère en surface (épicentre) des ondes de compression, tremblements horizontaux (P), et de cisaillement, vibrations verticales (S), qui se propagent en cercles vers les régions proches. Comme ces ondes ont des vitesses de propagation limitées, 6 km/s pour les premières et 4 km/s pour les secondes, et qu’elles atteignent leur maximum après le début du tremblement, les humains possèdent quelques précieuses secondes – au maximum une minute – pour réagir.

Surtout, des capteurs situés près de l’épicentre peuvent avertir les zones plus lointaines de l’arrivée prochaine des ondes S et P. C’est un peu l’idée des chercheurs : utiliser les capteurs des smartphones de populations subissant de plein fouet un séisme pour générer très vite et de manière automatique (via un logiciel d’analyse situé dans un serveur) des messages d’alerte aux populations voisines.

Carte montrant les régions où un système d’alerte aux séismes est installé (cercles bleus) au regard de l’étendue des régions à risque sismique (Sciences Advances/AAAS)

L’idée est simple, mais encore faut-il pouvoir rendre efficace un tel système d’alerte à partir de capteurs d’accélération et de GPS de piètre qualité, comparés à ceux des systèmes d’alerte dédiés, coûtant des millions de dollars et installés seulement dans des régions spécifiques d’un nombre réduit de pays (États-Unis, Japon, Mexique, Russie).

C’est justement sur ce point que les chercheurs ont prouvé que la qualité pouvait être remplacée par la quantité : quelques centaines (peut-être milliers) de volontaires qui téléchargeraient sur leurs smartphones un logiciel spécifique communiquant les données de position et d’accélération à un serveur de contrôle, cela suffirait statistiquement pour extraire un signal clair de la survenue d’un séisme, et ce, en temps réel ou quasiment (quelques secondes de calcul).

Pour preuve : Fukushima et la faille de San Andreas

De fait, deux simulations ont servi de preuve : la première a été une reconstitution seconde par seconde du tremblement de terre de magnitude 9 de Tohoku en mars 2011 (catastrophe de Fukushima). Les chercheurs ont repris des milliers de données GPS émis anonymement par des smartphones pour montrer que leur modèle de calcul (et logiciel) parvenait à identifier très rapidement le signal sismique – et lançait l’alerte sur des vastes régions avant la survenue des tremblements les plus destructeurs.

La seconde simulation concernait un séisme fictif de magnitude 7 survenant sur la faille de Hayward, qui traverse la baie de San Francisco en Californie (appartenant au redoutable système de faille de San Andreas). Générant eux-mêmes les données (accélérations et GPS), les chercheurs ont ensuite montré que l’alerte pouvait être donnée 5 secondes avant l’arrivée des ondes destructrices dans les villes de San Francisco, San José, etc. Le temps qu’il faut pour se jeter sous une table ou sortir d’une maison… Autant de vies sauvées.

Román Ikonicoff

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Google, le nouvel Einstein – S&V n°1138 – 2012 – Depuis une dizaine d’années, la plupart des données qui circulent dans la Toile sont conservées dans les serveurs des grandes firmes d’internet. Grâce à cela, nous possédons une mémoire détaillée des activités humaines et des évènements passés et présents… que les scientifiques exploitent pour pister des épidémies, découvrir de nouvelles lois, soigner des maladies. La science des Big Data est en route.

• Un séisme destructeur n’est pas à exclure sur notre territoire – S&V n°1162 – 2014. Même si le risque sismique est réduit en France, il n’est pas nul. Courre-t-on un danger ?

Quelques détails du champ magnétique développé par l’étoile Bételgeuse située à 500 années-lumière de nous (Crédit : ESA/Herschel/PACS/L. Decin et al.)

Bonne question ! Car justement, les astrophysiciens ont bien du mal à mesurer le champ magnétique des astres… et c’est pourtant l’une de leurs priorités. Au fil des simulations, ils se sont en effet aperçus que le magnétisme joue un rôle fondamental dans la plupart des phénomènes auxquels ils s’intéressent : naissance des étoiles ; transport de la matière dans l’Univers ; puissants jets de gaz émis par les trous noirs ; humeurs de notre Soleil et, donc, de notre climat…

Sans magnétisme, une planète serait même incapable d’accueillir la vie ! Bref, pour percer les principaux mystères de l’Univers, savoir mesurer les champs magnétiques semble donc indispensable. Seulement voilà… ce qui pose problème, c’est que l’instrument idéal pour le faire, le magnétomètre, ne fonctionne pas à distance. Il ne capte que le champ dans lequel il est plongé !

Le champ magnétique des astres rarement mesuré directement

En conséquence, les astres pour lesquels les astronomes disposent de mesures directes sont des raretés qui se comptent sur les doigts : il y a bien sûr la Terre, mais aussi les sept autres planètes du système solaire qui, toutes, ont eu la chance de recevoir la visite d’une sonde spatiale et… c’est tout ! Pour se faire une idée du champ magnétique qui règne ailleurs, les astrophysiciens ont dû recourir à des astuces.

La plus efficace consiste à tirer profit d’un phénomène lumineux que les spécialistes nomment “effet Zeeman”, car le champ magnétique va perturber la lumière qui le traverse : il la polarise suivant son sens et son intensité. Recueillant le rayonnement émis par un astre, il est donc possible de cartographier le champ magnétique qui y règne. Cette méthode a permis de se faire une idée précise du magnétisme qui agite la surface du Soleil…

Le magnétisme des exoplanètes encore inaccessible

Mais elle a deux défauts : elle dépend du pouvoir de résolution des télescopes (exit donc les étoiles situées à l’extérieur de la Voie lactée qui tiennent toutes entières dans un pixel !) ; surtout, elle ne permet de détecter que des champs intenses : le faible magnétisme des planètes ou des nuages interstellaires reste hors de portée. Les astrophysiciens en sont réduits à tenter de le deviner en modélisant la manière dont il sculpte les vents de poussières… sans, pour l’instant, obtenir rien de précis. Ainsi, le champ magnétique d’une exoplanète, par exemple, reste-t-il encore inaccessible.

M.F.

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• Champ magnétique et tempêtes du Soleil – S&V n°994 – 2000 – Où l’on comprend comment le Soleil s’enroule dans ses propres lignes de champ magnétique et comment il s’en libère violemment.

• Soleil : entre pannes et colères, ses cinq mystères – S&V n°1150 – 2013 – Etudié de puis la plus lointaine Antiquité, le Soleil est aujourd’hui sous le regard continuel de satellites et d’astronomes. Pourtant il recèle encore bien des mystères, en particulier la dynamique de son champ magnétique.

Parmi les aliments industriels, les chips battent tous les records de teneur en sel et huile (Ph Mike Haller via Flickr CC BY 2.0).

A l’ère de l’obésité et de l’hypertension galopantes, une question est au centre des recherches en ingénierie alimentaire : comment réduire la salinité et le gras des aliments industriels frits de type chips, crackers ou curly sans torpiller leur goût ? Deux équipes de chercheurs du Département de sciences alimentaires et nutrition humaine de l’université de l’Illinois ont indépendamment l’un de l’autre trouvé des réponses simples et complémentaires.

Leurs résultats nous plongent dans les processus microphysiques se déroulant durant la cuisson et la mastication de ces aliments. Ainsi, la première étude concerne le sel, dont la surconsommation provoque des pathologies cardiovasculaires (hypertension) et osseuses, ainsi que des calculs rénaux, des cancers gastriques et autres.

Plus un aliment est poreux, plus il libère de sel

Wan-Yuan Kuo et Youngsoo Lee se sont penchés sur la manière dont le sel est libéré durant la mastication. Après avoir constaté que la majeure partie du sel contenue dans ces aliments n’est pas libérée donc ne participe pas au goût (mais il est en revanche assimilé par l’organisme), ils ont montré, modèles et expériences à l’appui, que la modification de la structure poreuse favorise cette libération : en augmentant la tailles de pores et leur nombre ou densité, on favorise l’émiettement de l’aliment dans la bouche et donc la libération du sel.

Il suffirait donc de favoriser cette porosité durant le processus de fabrication, en particulier en opérant sur les gels (colloïdes) utilisés dans la préparation, pour pouvoir réduire la quantité de sel sans que le consommateur y sente une différence.

L’huile absorbée : une affaire de pression capillaire

Du coté des graisses, l’étude menée par Harkirat S. Bansal, Pawan S. Takhar se focalise sur l’étape de cuisson des aliments frits. A grand renfort d’équations mathématiques (plus d’une centaine) décrivant le parcours de l’eau, de l’huile et des gaz durant la phase de chauffage (cuisson), ils ont montré que les pores des aliments jouent un rôle primordial dans l’absorption de la graisse.

En résumé : durant les premières 40 secondes de cuisson à l’huile à 200 °C, ces pores possèdent une forte pression interne, ce qui empêche une grande partie de l’huile de pénétrer. Dès ce délai dépassé, la pression interne chute et l’huile s’y précipite par capillarité. Il s’agirait donc de retirer les aliments du bain d’huile avant que ce processus se déclenche.

Finalement, la limitation des temps de cuisson ainsi que l’augmentation de la porosité des aliments frits devraient donc permettre aux industriels d’allier enfin le plaisir du goût à la bonne santé des artères.

Román Ikonicoff