C’est un fait bien établi par la biologie moderne : porteuse de tous les gènes de l’individu et divisée en 46 chromosomes, la molécule d’ADN se retrouve dans le noyau de toutes les cellules, qu’il s’agisse d’un neurone, d’une cellule de peau ou d’une cellule osseuse. Mais  ces cellules n’ont ni la même forme, ni la même fonction, elles ne produisent pas les mêmes substances et ne réagissent pas aux mêmes signaux.

De là à penser que l’ADN est impliqué, c’est à la fois vrai et faux. Faux parce que l’ADN de toutes ces cellules est le même, mais vrai car parmi tous les gènes que contient leur ADN, seuls certains s’expriment, tandis que d’autres restent silencieux.

Le même ADN… sauf dans deux cas

Cela étant, il existe effectivement deux catégories de cellules contenant un ADN différent des autres. D’une part, les lymphocytes B, cellules de l’immunité dont une partie de l’ADN est sans cesse réorganisée (on dit recombinée) afin de produire une infinité d’anticorps adaptés à la défense de l’organisme. D’autre part, les gamètes, ou cellules sexuelles, qui ne portent chacun que 23 chromosomes uniques. Ces derniers sont assemblés à partir d’un mélange aléatoire des gènes de chaque paire de chromosome contenue dans les cellules qui produisent les gamètes. Toutes les autres cellules contiennent la même information génétique.

Enfin, presque. Car un ultime processus intervient, qui fait que si quasiment toutes les cellules contiennent le même ADN, celui-ci, en réalité, n’est pas parfaitement identique. Pour comprendre, partons de la première cellule, celle que forme l’œuf fécondé. Cette cellule est créée à partir de la rencontre de deux gamètes (l’un provenant du père, l’autre de la mère) apportant chacun leurs 23 chromosomes qui formeront les fameuses paires. Cette cellule, point de départ de toutes les autres, subit un processus de division (la mitose), qui permet d’obtenir deux cellules filles en tout point identiques à celle qui leur a donné naissance. Y compris au niveau de l’ADN. Car, au cours de la mitose, l’ADN est dupliqué de façon à ce que chaque cellule fille reçoive le même matériel génétique.

Un même ADN mais avec des erreurs de copie

Seulement voilà, ce mécanisme de réplication n’est pas parfait et il arrive que des erreurs de copie se produisent. Même si elles sont très peu fréquentes, on compte environ une erreur pour 10 milliards de bases d’ADN répliquées sur les 3,2 milliards de paires que compte la molécule humaine. “Toutes les cellules d’un organisme ont sans doute au moins une paire de bases de différence (rarement la même) avec celle dont elles sont issues”, souligne Anne Plessis, du laboratoire Génétique du développement et évolution de l’Institut Jacques-Monod à Paris.

Ces mutations peuvent être de trois types : la substitution d’un élément par un autre, l’insertion d’un élément supplémentaire à l’intérieur de la chaîne moléculaire ou, à l’inverse, une délétion. Ces deux derniers types d’erreurs peuvent avoir des conséquences importantes puisqu’ils décalent la chaîne moléculaire et peuvent ainsi fausser certains mécanismes cellulaires comme la création de protéines. Elles peuvent parfois être à l’origine de maladies génétiques extrêmement graves comme la mucoviscidose ou l’hémophilie. Mais heureusement, ces mutations spontanées sont le plus souvent dites “silencieuses”, c’est-à-dire qu’elles n’altèrent pas le fonctionnement de la cellule ou l’expression correcte d’un gène, car elles surviennent dans des parties de la molécule qui ne correspondent pas à des gènes.

G.A.

D’après S&V n°1111.

 

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• Ils ont créé des êtres presque vivants – S&V n°1157 – 2014 – C’est un fait : il y a 3,7 milliards d’années des organismes vivants ont commencé à émerger de l’inerte. Cela ne s’est pas fait du jour au lendemain : des dizaines de millions d’années durant lesquelles des formes intermédiaires, ni vivantes ni inertes, ont crû dans les océans. Les scientifiques tentent de comprendre et reproduire cette étape en laboratoire.

• Les nouveaux mystères de l’ADN – S&V n°1145 – 2013 – Depuis la découverte de la structure de l’ADN, en 1953, les biologistes ne cessent de s’étonner de la sophistication de cette minuscule machinerie qui contient toutes les informations pour faire fonctionner un organisme vivant. C’est un véritable langage, dont les paroles sont des protéines, qui est loin d’avoir été parfaitement déchiffré.

C’est un rapport décoiffant sur l’augmentation du trafic d’Internet que vient de publier la firme CISCO : en 2019, il sera multiplié par trois par rapport à 2014, atteignant la valeur de 2 zettaoctets (Zo) par an. Soit 10exp21 octets (1 suivi de 21 zéros), ce qui revient à faire transiter dans la Toile l’équivalent de 1 milliard de disques durs de 1 téraoctet (To) – ou mille milliards de Go.

Sachant que 1 Go contient l’équivalent de 1000 livres de 1000 pages (ou d’un film de 2 heures au format .avi),  la quantité d’information qui circulera dans la Toile en 2019 correspondra à 1 milliard de fois le contenu de la Bibliothèque nationale de France ou encore 1 million de fois toutes les grandes bibliothèques du monde soit la culture humaine (estimation très approximative).

Florilège de chiffres sur le trafic d’Internet

CISCO précise dans son rapport que la quantité d’informations échangée en 2019 correspondra quasiment à tout ce qui a circulé dans le réseau jusqu’en 2013 depuis sa création en 1983 – date de la mise en place du protocole TCP/IP et de l’invention du terme “internet”.

Les raisons de cette explosion ? D’un coté, le nombre d’internautes passera de 2,8 milliards en 2014 à 3,9 milliards (+39%). D’un autre coté le taux de connexions : de 2 par habitant en moyenne (mondiale) en 2014 à 3,2 connexions en 2019 (+60%). Enfin, le volume de vidéos circulant dans la Toile sera de 1,6 Zo (80% du trafic total) contre 0,5 Zo en 2014.

Pas de quoi changer nos habitudes

La structure du réseau sera donc sous pression affirme le rapport. Notamment à cause des 11,5 milliards de mobiles et de systèmes communicants à gérer (7 milliards en 2014), avec des débits multipliés par 2,3 (de 1,7 à 4 Mo par seconde). Cela laisse entrevoir les investissements colossaux qui seront faits d’ici-là par les firmes concernées, en particulier pour étendre la fibre optique et améliorer les débits par air (4G, Wi-fi)…

Coté utilisateur, nous pourrons continuer à télécharger, “streamer” ou envoyer des fichiers dont le volume dépasse l’imagination, sans en ressentir ni le poids ni le coût réel ni les moyens mis en œuvre dans les coulisses du réseau. Pas sûr en revanche que la Planète trouve ça anodin en termes de consommation supplémentaire de matière première et d’énergie.

Román Ikonicoff

 

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• Internet au bord de l’explosion – S&V n°1095 – 2008. La première alerte sur les capacités du réseau à absorber la charge des milliards d’information qui y circulent remonte aux années 2008. Science & Vie se posait déjà la question.

• 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.

• Objets connectés : tous piratables ! – S&V n°1163 – 2014 – Ordinateurs, tablettes, smartphones, mais aussi voiture, frigo, compteur électrique… Là où il y a de l’informatique, il y a l’ombre d’un pirate à l’affut.

 

En ville, de nuit, l’éclairage fait vivre les vitrines, briller les ponts, s’illuminer les monuments. A la campagne, il sert surtout à éclairer les routes, mais aussi les églises et les places jusque dans le cœur de la nuit. Bref, il ne fait plus vraiment noir nulle part où des êtres humains habitent ! On savait que certains animaux en souffraient, on découvre à présent que l’impact est massif.

L’alternance jour-nuit s’est estompée

L’éclairage de nuit a connu un boom ces 20 dernières années : en 2012, 11 millions de points lumineux éclairaient la France, soit 89 % de plus qu’en 1992. En moyenne, un endroit donné dans l’Hexagone est éclairé 3300 heures par an, contre 2100 heures il y a vingt ans. Ainsi, si une nuit de pleine lune on mesure à peine 0,2 lux de lumière, un simple réverbère de trottoir produit déjà 5 lux !

Or, en plus de nous avoir retiré du temps de sommeil (on dort 1 heure en moins par jour environ depuis qu’on a accès à l’électricité), l’éclairage artificiel désormais omniprésent influence les cycles jour-nuit, aussi bien dans notre espèce que chez les autres animaux.

Avec quel effet précisément ? Pour la première fois, des experts ont voulu évaluer l’impact global sur la biodiversité. Et leur conclusions, présentées ce mardi 7 juillet, sont inquiétantes : le bilan écologique de l’éclairage est aussi méconnu que lourd.

Toutes les classes d’animaux sont affectées

Sous l’impulsion de l’Association nationale pour la protection du ciel et de l’environnement nocturnes (ANPCEN), Guillaume Quémard, chercheur à la Mission Economie de la Biodiversité de CDC Biodiversité (une filiale de la Caisse des dépôts), a épluché la littérature scientifique pour en tirer une synthèse des effets de l’éclairage de nuit sur les animaux.

Résultats : des mammifères aux poissons d’eau douce ou salée, en passant par les oiseaux, aucune catégorie d’animaux n’est épargnée. Certes, certaines longueurs d’onde de lumière, c’est à dire les couleurs qui composent le spectre lumineux, font plus de dégâts que d’autres. Il en va ainsi des rayons violets et bleus — ces derniers sont présents en plus grande quantité dans la lumière de certaines lampes, comme les LED — qui s’avèrent nocifs pour l’ensemble des espèces étudiées. Éviter certains types d’éclairage permettrait donc d’épargner l’ensemble des animaux concernés.

Mais certains animaux subissent des dégâts quelle que soit la composition spectrale de la lumière choisie. Pour elles, du rouge au violet, toutes les radiations lumineuses sont nocives si elles les perçoivent la nuit : c’est le cas des poissons de mer, des amphibiens et des reptiles. Quant aux oiseaux, seule la lumière jaune est sans conséquence pour eux.

Tous ces effets participent, d’après les scientifiques, à la perte plus générale de biodiversité constatée depuis que l’humanité est entrée dans l’ère industrielle, qui est interprétée par certains écologues comme une sixième extinction de masse.

Désorientation, effet barrière, perturbation du cycle nuit-jour… les effets de la pollution lumineuse sont pluriels

Comment expliquer un tel impact de l’éclairage de nuit sur la faune ? “Il y a un effet cumulatif avec les autres pressions qui pèsent déjà sur les animaux”, explique Jean-Philippe Siblet, directeur du service du patrimoine naturel au Muséum national d’histoire naturelle. “Les oiseaux urbains, par exemple, subissent déjà les dégâts de la pollution atmosphérique, du bruit, des bâtiments en verre… Et la pollution lumineuse s’y ajoute”. Principaux incriminés : les chats domestiques, pour qui chasser la nuit est devenu beaucoup plus aisé sous la lumière des lampadaires. “La mortalité cumulée chez ces oiseaux est énorme”, déplore le scientifique.

Quand la nuit n’est pas aussi noire qu’elle devrait l’être, cela peut aussi désorienter complètement les animaux ou créer un effet barrière à leurs déplacements. Par exemple, un lampadaire autour duquel s’affolent les papillons de nuit agrège un ensemble d’animaux qui autrement se déplaceraient ailleurs. De plus, poursuit Jean-Philippe Siblet “les chauves-souris qui accourent pour se nourrir des insectes présents finissent par consacrer trop de temps à l’alimentation et pas assez à la reproduction. La lumière des lampadaires les rend aussi visibles à des prédateurs tels que le faucon pèlerin, qui normalement est diurne !” Sans compter que les insectes enivrés de lumière sont ainsi décimés nuit après nuit.

Un troisième mécanisme vient expliquer l’effet néfaste de l’éclairage de nuit, en particulier chez les mammifères. Il est illustré par des études menées par le chercheur Thomas Le Tallec au Muséum : de petits lémuriens appelés microcèbes, exposés à l’éclairage artificiel de nuit, voient leur comportement devenir plus agressif et se reproduire moins fréquemment. L’effet du dérèglement de la sécrétion de mélatonine, une hormone produite par le cerveau, qui régule le cycle nuit-jour dans notre organisme.

Ces résultats résonnent avec d’autres obtenus en étudiant les perturbations de la mélatonine sur l’homme, chez qui le travail de nuit est désormais considéré comme un facteur favorisant le cancer et le vieillissement du cerveau.

Lutter contre la pollution lumineuse serait pourtant simple

Face à un tel constat, l’Association nationale pour la protection du ciel et de l’environnement nocturnes préconise plusieurs actions. Par exemple, de mettre en place des “trames écologiques noires”. En parallèle des “trames vertes et bleues” (espaces naturels protégés sur terre et dans les cours d’eau), elles seraient des couloirs continus dans la nature et en ville où l’éclairage serait absent ou fortement limité, permettant à la faune de trouver un refuge où les perturbations sont absentes.

De plus, les experts soulignent que parmi toutes les actions que l’on peut entreprendre pour préserver l’environnement, la lutte à la pollution lumineuse est l’une des plus faciles et économiques à mettre en place. Il s’agirait en effet d’éclairer moins — limitant par là-même les gaspillages — et de remplacer dans la mesure du possible les lampes les plus nocives par d’autres.

—Fiorenza Gracci

 

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C’est la saison des apéritifs… Qui mettent de bonne humeur mais produisent également des réactions néfastes pour les cellules du cerveau. Jusqu’à les tuer ?

“Assurément, oui”, répond Mickaël Naassila, directeur du Groupe de recherche sur l’alcool et les pharmacodépendances à l’université de Picardie. Et cela de plusieurs façons. “L’alcool modifie d’abord l’activité de récepteurs situés à la surface des neurones. Il favorise ou empêche le passage de certains ions, entraînant un déséquilibre des échanges entre le neurone et le milieu extérieur, et ce déséquilibre finit par induire sa mort.”

L’alcool a une action à la fois intérieure et extérieure

A cette attaque aux frontières s’ajoute une attaque de l’intérieur. “L’alcool pénètre dans les cellules et y augmente le stress oxydant, avec pour conséquence la dégradation de différentes protéines essentielles et même de l’ADN. Enfin, il provoque la libération de molécules inflammatoires, qui, là encore, concourent à augmenter la mort neuronale.

Non seulement les neurones sont plus nombreux à mourir mais ils sont aussi… moins nombreux à naître ! Surtout en cas d’ivresse prononcée et rapide, ou “binge drinking”. “Nous avons montré que le binge drinking réduit la neurogenèse dans le cerveau adolescent”, indique le chercheur.

L’alcool réduit également le nombre de connexions entre neurones

Outre cet effet sur le nombre de neurones, l’alcool induit également une diminution du nombre de connexions entre neurones et une disparition progressive de la myéline, la gaine qui entoure les fibres nerveuses. Autant d’effets qui sont visibles même sans microscope (le volume du cerveau diminue fortement chez les alcooliques) et qui impactent son fonctionnement.

Alors, bien sûr, tempère le chercheur, “les effets de l’alcool sont très dépendants de la dose mais aussi de la période à laquelle il est consommé. L’alcool tue ainsi 2 à 3 fois plus de neurones dans le cerveau adolescent que dans le cerveau adulte”.

L’effet le plus grave concerne certainement le fœtus. Mickäel Naassila rappelle ainsi que le syndrome d’alcoolisation fœtale est la première cause de handicap mental non génétique.

C.H.

 

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• L’alcoolisme, une toxicomanie nationale – Alors que l’alcool est assimilé à une drogue toxique depuis 1998, la tradition de le consommer pour le plaisir complique les politiques de prévention. – S&V n°1019