Le Catalyst Numéro d'avril

2. MATIÈRES D'AVRIL
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Impression en 3D pour la
synthèse des médicaments
de façon immédiate
Les quatre lettres de la vie en
monnaie intemporelle
Lise Meitner :
L’élément de surprise
Sang froid
Réexaminer les méthodes
actuelles de cryoconservation
Que la lumière soit: Des thérapies
géniques pour la dégénérescence
rétinienne et la cécité
Cher Darwin
Gagnant du concours d'écrit-
ure: La biologie des systèmes
Concours d'écriture deuxième
place: La géochimie urbaine
Concours d'écriture mention
honorable: Le graphène
Gagnant du concours
d'illustration:Tissus
vasculaires végétaux
Concours d'illustration deux-
ième place: Animal de physique
Concours d'illustration men-
tion honorable: Les blocs de
construction de la vie
Science de la bouffe: pris la
main dans la sac
Relation entre la taille pupil-
laire et l’activité corticale pen-
dant les stades du sommeil
L’ADN est mort
Le clonage et les naissances
virginales dans la nature
JACQUES, Eric
HUYNH, Kenny
MENARD, Alixe`
KALARIA, Shreena Nisha
FASIH, Sijyl
KALYN, Michael
MANOOGIAN, Juliana
HARRISON, Alex
CLOSE, Samuel
BEN-SAUD, Anisa
EVANS, John
NANNI, Evan
McTAGGART, Hailey
KANKENGA, Divine
GRIFFITHS, Colin
TENN, Ashley

3. L’ÉQUIPE
Rédactrice en chef
Setti Belhouari
Editor-in-Chief
Sanmeet Chahal
Directrice de la
production
Jasmine Bhatti
Asst. directrice de la
production
Elsie Lebedev
Conseillère
Tanya Yeuchyk
Directrice des
mèdias
Saania Tariq
Directeur du site web
Michael Leung, Kelly Xu
Logisticien
Meaghan De Jesus
Coordinatrices des auteurs
Anastasia Turner
Constance You
Auteurs | Auteures
Samuel Close, Sijyl Fasih, Colin
Griffiths, Alex Harrison, Kenny
Huynh, Eric Jacques, Shreena Nisha
Kalaria, Michael Kalyn, Divine
Kankenga, Juliana Manoogian,
Hailey McTaggart, Alixe Ménard,
Ashley Tenn
Illustrateur | Illustratrice
Anisa Ben-Saud, John Evans, Evan
Nanni
Rédactrices | Rédacteurs
Shobhitha Balasubramaniam,
Setti Belhouari, Sanmeet Chahal,
Alex Chen, Natalia Forero, Nasim
Haghandish, Navpreet Langa, Karan
Mediratta, Michelle Vandeloo, Kelly
Xu, Tanya Yeuchyk, Constance You
Traductrices | Traducteurs
Khaled El Tiby Ahmed, Setti
Belhouari, Jade Choo-Foo, Youssef
Saddiki, Nathaly Sbeiti, Mihaela
Tudorache, Michelle Vandeloo
6
19
12
Source: Obesity and Genetics
Source: Extreme Tech
Chères lectrices, chers lecteurs,
En fin, les vacances ! Nous avons passé une superbe année au
Catalyst et nous espérons qu’elle vous a plu aussi. N’oubliez pas que
votre quête en sciences ne se termine pas avec les cours. Profitez bien
du soleil, mais profitez aussi de votre temps libre pour trouver votre
propre inspiration scientifique !
Votre chère Rédactrice en chef,
Setti Belhouari
Source: American Institute of Physics

4. L’industrie
La pharmaceutique est l’une des plus grandes indus-
tries sur la planète avec plus de 300 milliards de dollars
américains de vente aux États-Unis seulement (Interna-
tional Trade Administration, 2016). Sa croissance est due
en partie au vieillissement de la population mondiale, à
l’augmentation d’incidence des maladies chroniques et à
une plus forte demande pour des traitements plus efficaces
(International Trade Administration, 2016). Les compagnies
pharmaceutiques peuvent être séparées en 4 catégories : de
marque, générique, biotechnologique et des organisations
de recherche contractuelles (ORC) (International Trade Ad-
ministration, 2016). Les compagnies de marque découvrent
et développent de nouveaux médicaments tandis que les
compagnies génériques vont légèrement modifier la formu-
lation des médicaments déjà en vente pour les revendre à un
prix moins cher. Les compagnies biotechnologiques dével-
oppent et vendent de nouvelles technologies biomédicales
à partir des découvertes faites dans le secteur académique.
Finalement, les ORC offrent différents services aux autres
compagnies telles que les analyses toxicologiques de mé-
dicaments candidats ou la synthèse industrielle de leurs
produits. Ainsi, ces compagnies, ensemble, forment l’in-
dustrie pharmaceutique.
Les difficultés avec le système
Avec l’augmentation de la demande pour les
médicaments, les compagnies ont dû industrialis-
er la synthèse de leurs composés. Comme vous
pouvez imaginer, ceci peut devenir très couteux
et en fonction de la drogue, le processus peut
être dangereux : le plus grand problème est
l’augmentation de la chaleur pendant les
réactions chimiques ce qui devient de plus
en plus difficile à gérer lorsque la synthèse
est à l’échelle industrielle (Kitson et coll.,
2018). Pour n’importe quel médicament,
les compagnies vont généralement avoir
une usine exclusive à la fabrication
de ce composé. En plus de l’aspect
couteux et non sécuritaire, ce
modèle peut aboutir à d’autres
problèmes reliés à l’entrepos-
age et le transport, puisque ces
produits doivent être très bien
gérés et maintenus avant leur
arrivée aux patients pour assurer
un produit fiable, ce qui augmente la
pénalité pécuniaire (Kitson et coll., 2018).
Une solution possible
Récemment, l’imprimerie
3D est devenue un sujet pertinent
pour tous les champs où la fabrica-
tion de produits s’y retrouve. Ceci
est grâce aux avantages de cette
technologie, dont sa polyvalence,
la réduction de déchets et moins
de couts de distribution (van den
Berg, 2016). Ce n’est donc pas
une surprise que les chercheurs
espèrent utiliser cette technologie
pour imprimé des médicaments et
les rendre plus accessibles. De plus,
les compagnies n’auront plus à synthétiser, de façon indus-
trielle, leurs drogues et auront qu’à produire ses ingrédients
(Kitson et coll., 2018). Ça rend le tout plus facile à distribuer
aux consommateurs qui peuvent utiliser leurs équipements
pour faire la drogue de façon « maisonière ». Plusieurs pro-
totypes ont déjà été conçus, mais une des plus récentes vient
de Kitson et coll. qui ont développé un dispositif pour faire
la synthèse organique multiétape de médicaments de façon
immédiate et ont publié leurs résultats dans le journal Sci-
ence (2018). Ce dispositif est essentiellement une cartouche
de type « reactionware » qui contient 3 niveaux de considéra-
tions : le niveau conceptuel qui détermine les réactions et
les processus chimiques nécessaires pour synthétiser le com-
posé, le niveau numérique qui traduit ces paramètres en
modèle 3D en utilisant une librairie déjà existante et le niveau
physique qui organise le tout en processus nécessaire pour
la réalisation (comme un protocole) (Kitson et coll., 2018).
Des modifications pour optimiser cette technologie doivent
encore être faites, mais c’est quand même un avancement
impressionnant puisqu’ils ont été capables de synthétiser 3
différents ingrédients actifs : l’inhibiteur du système nerveux
central baclofène, l’anticonvulsif lamotrigine et l’agent pro-
tecteur gastrique zolimidine (Kitson et coll., 2018).
Conclusion
Le plus grand obstacle avec cette technologie sera sans
doute le cadre règlementaire. Il va falloir prendre des mesures
pour empêcher la modification intentionnelle ou accidentel-
le du processus de synthèse du dispositif. Une cartouche (y
incluant le logiciel) devra être développée et standardisée
pour chaque médicament et surveillée par les agences de
règlementations (Jassim-Jaboori & Oyewumi, 2015, Kitson
et coll., 2018). Ça va être une tâche immense, mais de toute
façon, cette technologie semble être promettante pour le fu-
tur de l’industrie et pour le domaine de la santé.
Erik Jacques, 3e année APA
4
Source de photo: PNGTree
Impression en 3D pour la synthèse
des médicaments de façon immédiate

5. ACGATCGATGCTGATCGTGATGTGTGTCGGGCCCCCACTATTATGTGTGCGATG
CTGATGCTTAAGTGCTAGCATGCATGCTAGTCGATCGATGCTAGTGTGATATTATAGCTGATCGATGCTAGTT
ATAAAACGCGCGTAGCTAGCTGACGATGCTAGCTGATCGATGCTAGCTGATCGA
TGTTTTACGATGCTAGCTAGCTGATCGTAGCGATCGTGATCGATGCTGACGTAGTCGATCGTAGTCGATGT
GT
CA
Les quatre lettres de la vie
en monnaie intemporelle
Il est très important de faire des recherches sur le
passé des humains afin de mieux se comprendre et de fix-
er des attentes réalistes pour l’avenir permettant l’avance-
ment de la civilisation. Dans ce cadre, les individus
peuvent être intéressés à se connaître à un niveau plus
personnel au-delà du développement macroscopique de
l’humanité. L’achèvement du projet de génome humain
en 2003 a donné lieu à une histoire qui nous définit tous
: des séquences d’ADN et quatre lettres de monomères
nucléotidiques A, T, C et G. (Stoeklé, Mamzer-Bruneel,
Vogt, & Hervé , 2016)
L’augmentation de l’intérêt dans le domaine du
développement individuel a permis le développe-
ment d’indicateurs de santé, tels que les applications
de rythme cardiaque sur les téléphones portables. Bien
qu’elles fournissent des informations directement liées à
la santé, leurs résultats ne doivent pas être directement
pris au sérieux : leur signification réelle est variable. Une
autre technologie semblable aux applications de rythme
cardiaque prend le concept de santé-sur-commande à un
autre niveau : la commercialisation des tests d’ADN. Les
tests d’ADN, en particulier ceux liés à la généalogie et à la
lignée tels que 23andMe et Ancestry.com, continuent à
gagner de l’importance au point qu’ils sont même offerts
en tant que cadeau pendant les fêtes. À un prix d’envi-
ron 90 $ dollars canadiens et nécessitant des procédures
aussi simples qu’un écouvillon de la joue, AncestryDNA
peut « révéler la source de votre grandeur » (2018).
Avec ce modèle destiné au consommateur, les in-
dividus croient qu’ils peuvent obtenir des informations
rapidement sur leur santé qui autrement ne pourraient
être obtenues que lentement à travers un intermédi-
aire plus formel, comme un médecin. C’est justement
cette autonomie qui est attirante chez les applications
de rythme cardiaque. Cependant, l’autonomie d’un pa-
tient a des limites. Certains affirment qu’une personne
doit avoir suffisamment de connaissances sur le sujet de
leur santé avant d’utiliser ces produits (Stoeklé et coll.,
2016). Dans le contexte des tests d’ADN destinés au pub-
lic, cette condition n’est pas toujours satisfaite puisque
le test est disponible aux personnes ayant un historique
médical varié.
En plus du risque que les tests d’ADN puissent être
imprécis en raison de la taille limitée de la base des don-
néesd’uneentreprise,onajoutelemanquedecompréhen-
sion scientifique d’un individu et le manque de conseils
professionnels. Parmi les informations fournies par les
tests d’ADN on trouve une répartition en pourcentage
de l’ethnicité d’un individu, permettant à l’individu de
trier son passé, comprendre son soi actuel et compren-
dre les implications des résultats. L’individu, qui cher-
che à établir des corrélations illusoires et les consolider,
peut mal-interpréter les résultats ce qui lui provoquerait
l’anxiété et le stress, mais aussi des problèmes sociaux. Si
quelqu’un soupçonne une parenté à quelqu’un d’autre, il
peut le contacter de manière non sollicitée. D’un autre
côté, il peut même remettre en cause la légitimité d’une
relation, biologique ou non, ce qui aggraverait la rela-
tion. Pour les personnes adoptées en particulier, ces tests
peuvent devenir importants lorsque ces individus sont
à la recherche de leur identité sans avoir à passer par un
système juridique (Stoeklé et coll., 2016).
Au-delà de la précision de la généalogie, lorsque les
entreprises commencent à instaurer des bases de don-
nées pour cette information génétique insaisissable, le
concept de vie privée est également remis en question
puisqu’il y a généralement un manque de réglementa-
tion gouvernementale. L’information génétique de ch-
aque personne agit comme un code exclusif. Malgré
le génome humain collectif, il existe une variation qui
définit chaque individu. Par conséquent, l’information
génétique recueillie est très sensible (Cohen, 2010).
En fin de compte, la vente des kits ADN et des ban-
ques de données est une source d’argent provenant des
consommateurs qui achètent des kits, mais aussi des en-
treprises de tests ADN et des partenaires d’affaires qui
achètent les données génétiques. Encore pire qu’utilis-
er les données pour cloner les individus, l’information
génétique peut également être utilisée pour discrimin-
er. En milieu de travail, les prédispositions à la maladie
Kenny Huynh,
1e année BIM
5

6. ACTGTGATCGTACGATGCTGATGTGGTGTGACTGATTAACCCCGTGTAGTCGATG
CATGCTAGTCGT
GTTGTGATGACACGTGACTGATTAGCACGTGTGTGCTGTGTGTGAGCTGCTA
GTCGTTACTGA
révélées par l’information génétique peuvent amener un
employeur à s’investir aux candidats les moins suscepti-
bles (Stoeklé et coll., 2016).
Au Canada, la loi sur la non-discrimination
génétique a été approuvée récemment en mai 2017, mais
elle n’est pas exhaustive. Bien qu’il soit interdit aux em-
ployeurs de demander des tests génétiques aux employés,
cette clause est annulée si les employés ont déjà pris des
tests ADN eux-mêmes (« Loi sur la non-discrimination
génétique », 2017).
Comme les tests d’ADN continuent de se dévelop-
per rapidement, il en va de même pour la nécessité d’une
réglementation et de protocoles appropriés. Si elle était
bien gérée, l’analyse de l’ADN pourrait promouvoir le
concept de médecine personnalisée, ce qui permettrait
de traiter les symptômes qui sont uniques au patient
(Roberts & Ostergren, 2013).
Vous êtes-vous déjà demandé
comment les éléments du tableau pé-
riodique ont été nommés? Peut-être
vous n’êtes pas aussi curieux au su-
jet de leur origine, mais plus à leurs
propriétés. Cela dit, l’élément 109,
meitnérium (MT), est un élément ex-
trêmement radioactif qui ne possède
aucun isotope naturel ou stable. Il est
nommé après Lise Meitner, une scien-
tifique reconnue, qui a travaillé sans
arrêt et qui a même risqué sa propre
sécurité pour contribuer à la science
(Live Science Staff, 2013).
Lise Meitner n’a pas eu une car-
rière typique dans le domaine de la
science. Elle était issue d’une famille
juive durant les tragédies de la Deux-
ième Guerre mondiale et a dû subir
beaucoup plus d’épreuves par rapport
aux autres durant son parcours sci-
entifique, souvent mettant sa vie en
péril. Admise à l’Université de Vienna
en 1901, elle a rapidement développé
un amour profond pour la physique
(Maisel & Smart, 1997). Son intérêt
pour les substances radioactives a
débuté en 1907 après qu’elle a obtenu
son doctorat. Elle travaillait avec un
chimiste nommé Otto Hahn avec qui
elle a collaboré pendant plus de 30
ans jusqu’à l’annexion allemande de
l’Autruche en 1938. Jusqu’à lors, Meit-
ner et Hahn étudiaient les propriétés
transuraniennes de l’uranium, mais
Meitner a été obligée de s’enfuir de
Stockholm où l’accès aux laboratoires
– dont elle n’avait pas les clés — était
interdit aux femmes (Maisel & Smart,
1997). Néanmoins, elle persévérait et
a même risqué sa vie en planifiant un
rendez-vous secret avec Hahn à Co-
penhague. Cette rencontre est deve-
nue un moment décisif de la carrière
de Meitner parce que plusieurs tests
ont prouvé que le produit de l’ura-
nium, qu’on croyait être le radium,
était en fait du baryum. Ils ont publié
leur travail immédiatement puisqu’il
constituait une preuve de la fission
nucléaire, un terme que Meitner a
inventé. Cette découverte a poussé
d’autres scientifiques à contacter Al-
bert Einstein qui lui-même a pris la
responsabilité d’en avertir le président
Franklin D. Roosevelt. Les échanges
de « bouche-à-oreille » ont éventu-
ellement mené au projet Manhattan
(Atomic Archive, 2015) qui a essen-
tiellement entrainé la découverte de
la première arme nucléaire durant la
Deuxième Guerre mondiale.
En 1944, Hahn a reçu le prix No-
bel de chimie en raison de son travail
sur les fissions nucléaires. Le travail de
Meitner a été ignoré parce qu’elle s’est
enfuie en la Suède, ce qui a permis à
Hahn de minimiser la participation
de Meitner dans la découverte. Je suis
certaine que vous êtes profondément
bouleversé du fait que Meitner a ris-
qué sa propre sécurité afin de pour-
suivre son amour pour la science sans
qu’elle ne reçoive la reconnaissance
qu’elle méritait. Ainsi, c’est vraiment
triste à croire qu’elle n’a pas été propre-
ment reconnue pour sa découverte de
la fission nucléaire simplement parce
qu’elle s’enfuyait des nazis. Heureuse-
ment, pour rectifier la situation, elle
a été accordée le prix d’Enrico Fermi
avec Hahn en 1966. Pour la remercier
encore plus pour ses découvertes, 14
ans après sa mort, le 109e élément du
tableau périodique a été nommé meit-
nérium (Mt) (Atomic Archive, 2015)
en son honneur. Êtes-vous maintenant
curieux de savoir comment les élé-
ments du tableau périodique reçoivent
leur nom? De toute façon, je le suis.
Lise Meitner : L’élément de surprise
Alixe Ménard, 2e année BIM
6
Image Source: Trip Sleep
Source: American Institute of Physics Source: Geschichte der Universität Wien Source: Max Planck Institut für Chemie Source: NNDB

7. Un laboratoire à l’Université d’Ottawa s’attarde au
problème des dommages qui surviennent aux cellules lor-
sque le sang est congelé pour le stockage avant la trans-
plantation. Dr Robert Ben et son équipe conçoivent des
molécules dérivées de sucres pour améliorer la conserva-
tion de plusieurs types de cellules et de tissus pour l’usage
thérapeutique.
La cryoconservation est la pratique la plus couram-
ment utilisée en Amérique du Nord pour stocker divers
types de cellules et elle demeure la seule méthode pour
assurer la disponibilité de grandes quantités de sang
(Capiccioti et coll., 2016). Les cellules ne sont pas endom-
magées immédiatement après l’exposition au froid, com-
me on le pensait auparavant. Par contre, on a démontré
que la congélation de ces produits biologiques sans l’us-
age de cryoprotecteur provoquerait la recristallisation de
la glace – la formation de gros cristaux de glace causant
des dommages mécaniques aux cellules et diminuant leur
viabilité (Ben, 2018). Les dommages causés aux cellules
souches conservées peuvent réduire leur capacité à pro-
liférer et à se différencier après la transplantation (Briard,
2016).
Les méthodes de cryoconservation utilisées de nos
jours emploient le DMSO (diméthylsulfoxyde) ou le gly-
cérol, des substances qui sont toxiques en grandes quan-
tités dues aux effets négatifs sur les systèmes cardiovascu-
laire, gastro-intestinal et rénal. Elles doivent être éliminées
des cellules avant l’utilisation : un long processus coûteux
qui ne convient pas dans les cas d’urgence où des pénu-
ries de sang peuvent entraîner des pertes de vies. De plus,
l’élimination du cryoprotecteur par des lavages répétés
diminue la viabilité des cellules (Poisson, 2017, et Briard,
2016).
Pendantdenombreusesannées,laprocéduredecryo-
conservation est restée la même. Les méthodes utilisées
aujourd’hui remontent aux années 1950 (Fellet, 2017).
Cependant, en 1999, Ben s’est inspiré des protéines antigel
produites en grande quantité par les poissons-téléostéens
qui prospèrent dans les eaux glacées. Ces composés
empêchent la recristallisation de la glace et permettent
aux cellules des organismes de rester intactes (Ben, 2018).
Au fil du temps, Ben a affiné son approche pour se
concentrer sur les petites composantes des molécules les
plus efficaces comme cryoprotecteurs – les sucres. Cer-
tains sucres peuvent s’assembler en micelles afin de per-
turber la formation de gros cristaux de glace. Le groupe
Ben a synthétisé et a testé plus d’un millier de variations
de sucres naturels. Ils ont acquis une compréhension des
caractéristiques générales d’un cryoprotecteur efficace,
avec un accent mis sur les sucres liés par l’azote et l’ox-
ygène aux chaînes carbonées (Fellet, 2017).
La molécule finale doit être soluble, chimiquement
stable et non toxique pour être efficace. Les sucres sont
généralement non toxiques, mais les molécules préparées
par le groupe Ben considérées comme des inhibiteurs de
recristallisation de glace efficaces sont testées pour des ef-
fets nocifs sur les cellules (bien que des études de toxicité
plus rigoureuses soient nécessaires avant l’usage médical)
(Ben, 2018).
Si le groupe réussit à produire des cryoprotecteurs
médicalement et commercialement viables, ils con-
tribueront à assurer que le sang, les cellules souches et
les autres produits biologiques soient disponibles à court
terme. Les molécules augmenteront le succès des greffes
de cellules souches, puisque l’efficacité de ces procédures
dépend du nombre de cellules viables. La technologie
permettra le stockage des organes complets et réduira les
temps de dégel pour tous les types de produits biologiques.
Plus important encore, ces progrès offriront de l’espoir à
ceux et celles souffrant de perte de sang, de diabète, de
maladies hématologiques et de troubles neurodégénératifs
(Briard, 2016).
7
Source: John Evans, 4e année PHY
SANG
FROID
Réexaminer les méthodes
actuelles de cryoconservation
Shreena Nisha Kalaria, 4e année BPS

8. Chère Princesse Glace,
Quelle question ponctuelle! Comme vous l’avez
peut-être remarqué, les patineurs commencent leur
tournoiement debout auprès d’un axe vertical. Ensuite,
le patineur se rétracte les bras près de sa poitrine et
tourne encore plus rapidement. Quoiqu’il s’en aperçoive
ou non, le patineur conserve le moment angulaire. Cette quantité conservée est le produit de la vitesse angulaire et le
moment d’inertie. Cette dernière est une caractéristique de la distribution de la masse dans l’objet auprès de son axe
de rotation. En se rétractant les bras, les patineurs artistiques réduisent efficacement leur moment d’inertie. Puisque
le moment angulaire est une quantité conservée, qui doit demeurer constante, la réduction du moment d’inertie pro-
voque l’augmentation de la vitesse angulaire (Allain, 2018)!
Continuez la quête d’apprentissage!
Darwin
Cher anonyme,
Mais certainement! La nature est chargée de la suite de Fibonacci, une
séquence récursive qui procède ainsi : 0, 1, 1, 2, 3, 5, 7, 13, 21… L’expression
fréquente de ces chiffres en nature prouve qu’ils reflètent des motifs na-
turels (Lamb, 2008). Par exemple, si vous mesurez le côté creux du coquil-
lage, vous allez calculer le rapport entre les chiffres Fibonacci : le nombre
d’or. La suite Fibonacci apparait même dans l’anatomie humaine – la spirale
de votre oreille suit la séquence (Lamb, 2008)! Certes, les spirales sont une
composante clé de la vie biologique et biochimique et la suite de Fibonacci
est au cœur de tout.
En attendant plus de questions!
Darwin
Dear Darwin,
Je suis en train de regarder un reportage sur les
Jeux olympiques d’hiver à PyeongChang et je me de-
mande comment font les patineurs artistiques pour
tourner si rapidement. Quel est leur secret?
~Princesse Glace
CHER DARWINSijyl Fasih, 1e année BIM
Dear Darwin,
Y a-t-il une explication scientifique derrière la forme
spirale du coquillage et toutes les formes spirales observ-
ables en nature?
~ Anonyme
8
Source: Evan Nanni, 4e année BIM
Source: John Evans, 4e année PHY

9. 9
Depuis l’introduction de l’optogénétique et des réseaux
neuronaux dans le domaine de la neuroscience, il y a eu une
immense progression dans la restauration de la vue et du
traitement général de la cécité (Dovey, 2018). Les chercheurs
du monde entier étudient les moyens de remplace-
ment sensoriel dans les couches rétini-
ennes de l’œil (Hooper, 2011). En faisant
ceci, la photosensibilité sera réintroduite
pour envoyer des signaux au nerf optique
et finalement au cerveau pour fabriquer
des effets visuels. Cela redonne l’espoir
à ceux qui souffrent de la dégénéres-
cence maculaire liée à l’âge (DMLA) et
de la rétinite pigmentaire (RP) en par-
ticulier.
Avec plus de 5,5 millions de Ca-
nadiens ayant déclaré une maladie
oculaire majeure, la DMLA et la PR
seules peuvent représenter plus de 1,4
million des cas. La RP est une mal-
adie dégénérative héréditaire de la
rétine qui mène la perte de la vision
périphérique, conduisant à une « vision
tunnel » avec seulement un point cen-
tral d’acuité (He et coll., 2015). D’autre
part, la DMLA, généralement chez les
personnes âgées de 60 ans et plus, affecte principalement les
régions de vision centrale sans affecter la vision périphérique.
Ceci est causé par une fuite de liquide ou un saignement dans
la macula. Malgré les différences apparentes, il existe égale-
ment de nombreuses similitudes entre les deux maladies qui
font d’elles d’excellents candidats pour des thérapies géniques
potentielles. En particulier, les mécanismes et les éléments
dégénératifs rétiniens photosensibles sont ciblés par les cher-
cheurs du monde entier (Hooper, 2011; Dovey, 2018).
Les chercheurs ont isolé de multiples éléments
génétiques sous-jacents ayant une activité neuronale (tels que
Halo, Arch et Mac), mais cet article met l’accent uniquement
sur quelques-uns parmi eux (Doroudchi et coll., 2013). Nous
nous intéressons à la channelrhodopsine-2 (ChR2) qui a été
étudiée par une équipe de scientifiques aux États-Unis, ainsi
Michael Kalyn, 4e année BIO
qu’à la plateforme GS030 dirigée par GenSight Biologics, so-
ciété biopharmaceutique de stade clinique basée au Royau-
me-Uni.
D’abord, nous allons nous pencher sur ChR2. Ce ca-
nal cationique membranaire déclenche des potentiels d’ac-
tion électriques dans les neurones en réponse aux impulses
de lumière à différentes fréquences (Boyden et coll., 2005).
En d’autres termes, la transfection du gène codant la ChR2
pourrait augmenter la photosensibilité dans la rétine en am-
plifiant le signal vers le nerf optique. Ceci est très prometteur
en ce qui concerne les troubles dégénératifs de la rétine qui
endommagent les photorécepteurs primaires des cellules de
la tige et du cône de l’œil.
L’équipe financée par MIT a étudié cette proposition en
utilisant des souris rd1 aveugles pour restaurer des réponses
visuelles physiologiques et comportementales (Doroudchi
et coll., 2013). Elle a établi que l’expression de ChR2 était
non toxique et que la biodistribution du transgène
était localisée à l’œil. Pour tester l’effi-
cacité, l’équipe a mis les souris traitées
au centre d’un labyrinthe d’eau avec six
couloirs possibles. Les chercheurs ont
dirigé la lumière au bout du couloir
qui contenait une corniche servant de
plate-forme d’évacuation. Ils ont con-
staté que les souris traitées atteignaient
cette plate-forme plus que deux fois
plus rapidement que les souris aveugles
non traitées. Pour tester la longévité de
cette thérapie génique, les effecteurs
ont répété le même test sur le même
groupe : les souris présentaient toujo-
urs des signes d’amélioration de vision
par rapport au groupe contrôle. Hor-
sager, neuroscientifique à l’Institute of
Genetic Medicine à l’USC, raconte : «
Nous attendons à ce que ce traitement
soit permanent ou semi-permanent ».
La société biopharmaceutique
française, GenScript, utilise cette biotechnologie et a réce-
mment annoncé le début des essais cliniques pour Pioneer
Phase I/II après le consentement de l'UK Medicines and
Healthcare Regulatory Agency. Cet essai se concentrera sur
ceux atteints de la RP. Cependant, ils ne peuvent pas être
complètement aveugles (Dovey, 2018). Cette thérapie ciblera
également les cellules ganglionnaires pour qu’elles reçoivent
la lumière et transfèrent le signal électrique au nerf optique
dans le cas d’une lésion des photorécepteurs chez ces pa-
tients. Cependant, il y a des limites aux études actuelles. En
réalité, les yeux sains perçoivent trois types de lumière, étant
rouge, bleu et vert, alors que le gène algal ne peut être stimulé
que par la lumière rouge, ce qui donne une vision en noir et
blanc. Je pense que si on me donne le choix entre le
noir et blanc et l’obscurité, je choisirai le noir et blanc.
Source: Pixers
Des thérapies
géniques pour la
dégénérescence
rétinienne et la
cécité
Que la
lumière
soit

10. La biologie des systemes
Une approche interdisciplinaire pour
comprendre les réseaux cellulaires et la maladie
La collaboration et les approches
interdisciplinaires pour résoudre les
problèmes deviennent de plus en plus
communes dans la communauté sci-
entifique. En poursuite de cette ten-
dance, notre université a construit le
nouvel édifice STIM afin d’encourag-
er la collaboration entre les différents
champs de la science, la technologie, le
génie et les mathématiques. Bien que
les sciences interdisciplinaires telles
que la biochimie et la biologie molécu-
laire existent depuis des décennies,
nos avancements récents en recherch-
es génomiques, transcriptomiques et
protéomiques ont influencé l’apparition
de nouvelles sciences interdisciplin-
aires.
La biologie des systèmes est un
nouveau domaine de recherche qui a
pour but d’étudier les interactions en-
tre les voies biochimiques et les com-
posantes cellulaires en intégrant les
données moléculaires dans des modèles
informatiques (Ideker et coll., 2001). La
discipline est une combinaison de la bi-
ologie, la physique, la bio-informatique,
le génie et l’informatique. Elle s’éloigne
de l’approche « réductionniste » à tra-
vers laquelle les biologistes se concen-
trent sur une petite composante d’une
plus grande voie. La biologie des sys-
tèmes reconnait que le système entier
est plus complexe que la « somme des
composantes » et elle se sert des outils in
silico afin d’interpréter les interactions
entre ces composantes (Institute for
Systems Biology). Le travail accompli
lors du projet génome humain pendant
les années 1990 a grandement influencé
le développement de ce domaine puis-
qu’il a permis le stockage des données
moléculaires dans les bases de
données. Ces données peuvent
ensuite être unifiées et analysées par
voie d’outils mathématiques, de l’infor-
matique et de la bio-informatique. La
biologie est aussi devenue plus quan-
titative rendant indispensable l’anal-
yse computationnelle. Par exemple,
les nouvelles technologies, telles que le
séquençage de nouvelle génération et la
spectrométrie de masse des protéines
ont permis la quantification exacte
des séquences d’ADN et la mesure de
l’abondance des protéines cellulaires.
L’approche de la biologie des systèmes
est forte parce que les ordinateurs peu-
vent efficacement convertir les données
en modèles détaillés que les humains ne
peuvent pas développer à la main. Les
logiciels informatiques peuvent aussi
analyser les motifs dans les données et
prédire des modèles ou des simulations
permettant d’étudier l’interaction de
composantes cellulaires entre elles. Ces
modèles peuvent ensuite être vérifiés au
laboratoire ou par voie d’essais cliniques
(Ideker et coll., 2001).
La biologie des systèmes change
la façon dont nous étudions les inter-
actions entre les gènes, les protéines
et les autres éléments régulateurs de la
cellule, ce qui dévoile de nouveaux ren-
seignements sur les réseaux cellulaires
qui étaient autrefois mal-compris par
les méthodes traditionnelles. Encore
plus important, elle est utile quant à
l’étude de la pathologie humaine, la
biomédecine et la recherche pharma-
ceutique (Zou et coll., 2013). Une étude
a démontré que la méthode quantitative
de la biologie des systèmes a amélioré
l’approche clinique qualitative et
phénotypique ce qui a permis d’établir
les similitudes entre les maladies et de
créer un modèle, appelé « diseasome »,
pour expliquer les relations entre elles
(Goh et coll., 2007). Suthram et coll.
(2010) a identifié de façon quantitative
plus de 4000 protéines dans le protéome
humain responsables de 54 maladies. Il
a mathématiquement démontré que les
mêmesmédicamentspeuventtraiterdes
maladies semblables. Cette découverte
est avantageuse sur le plan pharmaceu-
tique puisqu’elle permet de développer
des médicaments qui ciblent plusieurs
voies pathologiques sans gaspiller le
temps et les ressources en développant
un médicament unique à chaque mal-
adie. Une autre étude a proposé l’util-
isation de l’Interactome Dysregulation
Enrichment Analysis (IDEA), un algo-
rithme qui sert à étudier l’interaction
protéine-protéine et protéine-ADN
ainsi que les interactions post-traduc-
tionnelles chez les lymphocytes B. En
mettant l’accent sur la dérégulation des
interactions entre deux gènes ou plus
responsables de la maladie en ques-
tion, les chercheurs peuvent trouver des
motifs que le modèle « gène centrique
» a ratés (Mani et coll., 2008). Le can-
cer est aussi connu comme « la maladie
des voies ». Cheung et coll. (2007) ont
analysé les interactions entre de grands
réseaux de protéines en utilisant des
données provenant de puces d’ADN et
d’un système de points afin de déter-
miner si les tumeurs du cancer seraient
métastatiques ou non dans le futur.
La nature interdisciplinaire de
la biologie des systèmes est très pro-
metteuse, surtout lorsqu’elle s’agit de
l’étude de la pathologie humaine et de
la découverte des médicaments. Avec
l’élargissement des bases de données et
l’usage agrandissant de la technologie,
l’intersection entre les domaines scien-
tifiques nous permettrait de faire des
découvertes pertinentes.
Juliana Manoogian, 3e année BCH
(Gagnant du concours d'écriture)
10
Source de photo: Dart-
mouth Interdisciplinary
Network Research Group
`

11. La gEochimie urbaine
Le domaine de géochimie urbaine est né il y a quelques
dizaines d’années. En fait, le tout dernier rapport sur l’état
de ce domaine, par Chambers et coll., date du janvier 2016.
L’opinion de ces auteurs et de plusieurs autres profession-
nels impliqués dans ce domaine était que la géochimie
urbaine joue actuellement et continuera à jouer un rôle
charnière dans les environnements urbains et les activités
humaines qu’ils soutiennent. La géochimie urbaine en par-
ticulier s’efforce à modeler le métabolisme urbain (le flux de
masse et d’énergie à plusieurs échelles), tout en considérant
les fluctuations chimiques passées et futures (Chambers et
coll., 2016).
Le domaine est à la première ligne du travail interdis-
ciplinaire grâce à la tendance mondiale vers l’urbanisation.
On prévoit que vers 2050, plus de 6 milliards de personnes
habiteront les centres urbains (Chambers et coll., 2016). À
mesure que les gens se déménagent, leurs possessions les
suivent, et toutes sortes d’industries doivent soutenir cette
activité. Les géochimistes utilisent des techniques, telles
que la spectrométrie de masse, pour analyser les isotopes et
effectuer des bilans de matières pour déterminer les com-
posantes chimiques des cadres urbains modernes (Cham-
bers et coll., 2016). Ceci permettra aux scientifiques du
futur de suivre l’effet anthropogénique et de mieux prédire
les incidents qui pourraient endommager la population et
l’infrastructure urbaine. En effet, les géochimistes urbains
analysent le flux de données à partir d’activités telles que
la combustion des combustibles fossiles et la manière dont
les gazes à effet de serre, les particules organiques et les
métaux lourds inondent l’atmosphère.
Un autre domaine de recherche se concentre sur le
ruissellement des eaux pluviales et l’impact du sel sur les
rues, sur le biote et sur la qualité du sol. Curieusement, il
y a aussi beaucoup de soucis concernant les systèmes de
déchets industriels et la manière dont les substances tell-
es que l’ibuprofène, les estrogènes, la carbamazépine, et
les substances illicites telles que la cocaïne et la métham-
phétamine sont éliminées lors des processus de traitement
(Chambers et coll., 2016). D’autres substances, telles que
le perchloroéthylène, impliquées dans le nettoyage à sec et
dans l’industrie, coulent sous la surface libre de la nappe
et menacent de chlorurer la nappe phréatique. De plus, le
mercure et les PCB s’accumulent dans les poissons, menant
aux maladies neurologiques chez les humains qui les con-
somment (Chambers et coll., 2016).
À l’avenir, des changements dans ce domaine et dans
les dynamiques urbaines vont être amplifiés au fur et à me-
sure que l’urbanisation accroît et que le changement clima-
tique augmente l’intensité et la fréquence des perturbations
épisodiques. Alors que les zones écologiques et les biomes
se déplacent, il en sera de même pour la distribution na-
turelle du biote et des composés. Nous allons compter sur
les archives pour informer nos prédictions futures.
En plus, au fur et à mesure que les catastrophes na-
turelles augmentent en fréquence et en intensité, la prob-
abilité qu’on leur soit exposé augmente aussi. Les inonda-
tions propageront des contaminants des systèmes urbains
et déborderont les régions maritimes et estuariennes, tout
en risquant des fuites de pétrole et de produits chimiques
toxiques (Chambers et coll., 2016). Les sécheresses encour-
ageront la migration et l’évaporation des eaux augmentant
ainsi leur concentration de solutés toxiques aux plantes
et animaux marins. Le risque de feux de forêt et la con-
centration d’aérosols atmosphériques augmenteront aussi.
Les feux, eux aussi, constituent une menace, puisque le sol
brulé libère des pathogènes dans l’environnement, ainsi
que des métaux toxiques inhalables et ingérables tels que le
plomb et le chrome.
En mesurant les signaux géochimiques de l’envi-
ronnement moderne, les politiques et le développement
deviendront seront mieux informés, et la collaboration en-
tre experts mènera à un futur plus viable. La géochimie ur-
baine est un domaine qui réunit les géochimistes classiques
avec des gérants urbains, épidémiologistes, ingénieurs
civils et environnementaux, politiciens et hydrogéologues
pour juste nommer quelques exemples. Ces professions
se tournent vers la collaboration pour construire les meil-
leures villes possibles, avec les technologies, matériaux et
techniques de mitigation actualisées, afin d’atténuer l’im-
pact anthropogénique, améliorer la santé humaine et en-
vironnementale, et de créer un futur viable. Tous ces con-
tributeurs ont un but en commun – utiliser les données
d’aujourd’hui afin de construire les villes de demain.
Alex Harrison, 3e année EVS
Alliant la science et la politique afin d’apporter un développement durable
Source de photo: Clker
(Concours d'écriture deuxième place)
`
11

12. Le Graphenele matériel de l’avenir Samuel Close, 1e année CHM
La science a pour longtemps été l’outil pour com-
prendre et appliquer les lois fondamentales de la nature
pour bénéficier l’humanité. Cette réalité est plus vraie
que jamais aujourd’hui lorsque plusieurs disciplines de la
science telles que la cristallographie, la nanotechnologie
et l’informatique, entre autres, se convergent pour pro-
duire des domaines d’études de plus en plus compliqués.
Ces champs d’études, cependant, sont d’une importance
primordiale en ce qui concerne l’étude d’une substance
clé qui pourrait résoudre des problèmes auxquels le
monde doit faire face aujourd’hui. Cette substance s’ap-
pelle le graphène, un allotrope cristallin développé pour
la première fois par deux professeurs à l’Université de
Manchester en 2004 (Lambert n.d.). Dès lors, le graphène
est devenu le matériel miracle de la chimie, un titre bien
mérité vu ses propriétés physiques remarquables. Par-
mi ces propriétés, on remarque une forte conductivité
et une durabilité malgré une minceur impressionnante.
Le graphène est un cristallin en 2D d’une épaisseur d’un
atome de carbone (De la Fuente, n.d.). Ces propriétés font
du graphène un matériel prometteur grâce à ses nom-
breuses applications. Ces applications ont le potentiel de
résoudre de grands problèmes qui ne vont que s’aggraver
vu les tendances actuelles.
Une des tendances actuelles est le danger croissant
auquel font face les sources d’eaux fraiches à cause des
changements climatiques et de la pollution. À travers les
dernières années, des territoires immenses, tels ceux de
l’Australie, la Californie et l’Afrique du Sud, ont dû sur-
monter des sécheresses dévastatrices qui ont menacé leurs
réserves d’eau potable. Afin de surmonter cette crise, le
graphène a été utilisé dans un système de filtration pour
rendre potable l’eau salée ou sale. On a proposé que les
feuillets de graphène, étant d’un atome de diamètre, puis-
sent servir comme membrane très sélective qui élimine
le polluant large et dangereux dans l’eau (Wong, 2016).
La capacité de filtrer l’eau, d’une manière semblable, se-
rait très bénéfique aux régions du monde touchées par
la sécheresse. Elle libérera une quantité formidable d’eau
nécessaire à l’agriculture et à la consommation par les hu-
mains d’une manière rentable et efficace, apportant ainsi
du soutien tant au niveau humanitaire qu’économique.
Le graphène servira aussi à dissoudre la sépara-
tion entre la technologie utile pour l’usage commun et
celle pour l’usage informatique. Avec la croissance de l’au-
tomatisation des tâches gérées par les humains, un écart
se développera entre la nécessité d’effectuer ces tâches et la
vitesse à laquelle elles peuvent être accomplies. L’efficacité
de l’accomplissement de ces tâches est limitée par l’usage
industriel des transistors standards faits de silicone. Les
transistors faits de graphène, grâce à ses propriétés phy-
siques spectaculaires, peuvent dépasser la vitesse et l’effi-
cacité des transistors de silicone. Les études démontrent
que le graphène peut dans certains cas conduire l’électric-
ité 250 fois mieux que la silicone, tout en nécessitant le
centième de la puissance (Galeon, 2017).
Ces innovations encourageantes, à travers les études
dans ces diverses disciplines scientifiques, ont un potentiel
illimité. Le graphène offre des solutions aux graves prob-
lèmes mondiaux. Il est une découverte scientifique qui
changera le monde pour le meilleur.
Source: Extreme Tech
Source: Pixabay
(Concours d'écriture mention honorable)
12
'

13. Gagnant du ConcoursD Illustration
Étant bientôt diplômée en biologie, j’étais toujours fascinée par l’étude des structures complexes qui composent
les êtres vivants. La vie dans toute sa diversité est le résultat de l’évolution à travers des milliards d’années. La
majorité de cet enjeu est invisible à l’œil humain. Cependant, la technologie nous permet d’apprécier la beauté
intrinsèque de l’infiniment petit, tel le tissu vasculaire chez la plante, démontré ci-dessous.
Anisa Ben-Saud, 4e année BIO
13
,

14. ConcoursD IllustrationDeuxiemePlace
C’est un « animal de la physique » qui construit son corps puissant en mangeant les équations qui gouvernent
l’univers. :)
Ne me demandez pas ce qu’elles adviennent après consommation.
John Evans, 4e année PHY
14
Appel aux
illustrateurs
,
`

15. Evan Nanni, 4e année BIM 15
ConcoursD IllustrationMentionHonorable
,

16. En tant que membres d’une société où les confiseries à
la « framboise bleue » sont plus accessibles que les produits
biologiques, frais de la ferme, l’expérience des Nord-Amér-
icains avec la coloration de la nourriture joue un rôle im-
portant dans leur relation avec celle-ci. Valorisés pour l’em-
bellissement de l’apparence des gâteaux, des boissons, des
fromages entres autres, des cas tels que la faillite de Crys-
tal Pepsi, qui avait promis le même goût original sans ajout
de colorants artificiels au début des années « 90 (Burrows,
2009, p.394), prouvent que les consommateurs ne font pas
que tolérer les colorants alimentaires, ils en raffolent.
Même si l’utilisation de colorants alimentaires est as-
sociée avec l’avancement technologique et le marketing du
20e et 21es siècles, les humains ont une longue histoire d’en-
jolivement de leur cuisine avec un spectre de couleurs; les
références de Homer au safran en tant que colorant alimen-
taire dans son poème Iliad et le développement de colorants
entièrement naturels de toutes les nuances au Moyen Âge
(Burrows, 2009, p.395) témoignent du rôle important des
colorants dans la diète humaine.
Il peut être tentant de conclure que le désir de colorer
artificiellement la nourriture fait partie de la nature humaine
et que la vaste utilisation de colorants alimentaires est une
saine continuation d’une vieille tradition. Toutefois, nous
devons considérer que les colorants d’hier étaient largement
dérivés de sources naturelles, tandis qu’aujourd’hui ils sou-
tiennent l’impressionnante, peut-être passagère, étiquette
d’innovation scientifiquement moderne. Plusieurs colorants
sont aujourd’hui faits à partir de pétrole, incluant le colorant
alimentaire qui a soulevé plusieurs inquiétudes ces dernières
années : Red 40 (Nicole, 2013, p.127). Aussi connu en tant
que rouge Allura, ce colorant alimentaire se retrouve dans
plusieurs produits, des Powerade à saveur de jus de fruit
(Powerade, 2018) aux favoris des familles, comme les Rou-
leaux de croissants originaux de Pillsbury (General Mills,
2018).
La large utilisation de Red 40 dans des aliments des-
tinés à un vaste groupe d’âge a semé l’inquiétude auprès des
consommateurs quant à l’effet du colorant sur leur santé, et
plusieurs études ont indiqué qu’ils ont de quoi s’inquiéter.
Une étude de 1983 dans laquelle des rates adultes étaient
nourries avec une diète contenant le Red 40 au cours
des phases de préaccouplement, d’accouplement (avec
des males ayant été nourris avec la même diète), gestation
et allaitement ont montré une réduction dans le succès de
reproduction, la survie par rapport au poids du cerveau et
le développement de l’ouverture vaginale chez la femelle. De
plus, cette même étude a continué la diète chez les descen-
dants produits durant les essais, permettant aux chercheurs
de conclure que la consommation de Red 40 produisait une
perte de poids tant chez les parents que chez les enfants
(Vorhees, Butcher, Brunner, Wootten, & Sobotka, 1983).
Une étude plus récente a obtenu des résultats tout aussi in-
quiétants; des souris enceintes à qui l’on a administré du Red
40 ont souffert des dommages à l’ADN de leur colon trois
heures après le traitement et de mâles souris ont subi du
dommage à l’ADN du colon lorsqu’exposés au Red 40 à des
concentrations de 10 mg/kg (Tsuda, Murakami, Matsusaka,
Kano, Taniguchi, & Sasaki, 2001).
Les effets négatifs du Red 40 ont été étudiés chez l’hu-
main également. Red 40 contient 40 benzidines, ce qui est
permis en tant qu’ingrédient dans les colorants alimen-
taires en petites quantités qui ont été estimées sûres pour la
consommation, malgré le statut de carcinogène humain et
animal (Potera, 2010, p.428). Le colorant a aussi été étudié
pour le rôle qu’il joue dans l’apparition de troubles de déficit
d’attention chez les enfants. Les études qui incluaient Red
40 dans un cocktail de couleurs alimentaires artificielles ad-
ministrées à de jeunes enfants ont permis aux chercheurs
de déduire qu’il est raisonnable de conclure que les colo-
rants alimentaires pourraient contribuer à la prévalence
des symptômes du TDA/H dans certains cas, bien que les
colorants alimentaires artificiels ne soient probablement pas
parmi les principales causes du TDA/H, (Arnold, Lofthouse,
& Hurt, 2012, 601-607).
Comme les découvertes autour des effets du Red 40 se
sont étendues de la littérature scientifique aux médias tradi-
tionnels, les consommateurs ont commencé à porter atten-
tion aux aliments de base de leur diète étant colorés artifi-
ciellement lorsqu’ils cherchent des causes à leurs problèmes
de santé. Tant et aussi longtemps que les gouvernements ca-
nadien et américain continuent de permettre l’usage de Red
40 dans l’industrie alimentaire (Canadian Food Inspection
Agency, 2017), il restera important pour les Nord-Améric-
ains de décider si la stimulation de leurs sens est plus im-
portante que le maintien de leur santé lorsqu’ils choisissent
comment nourrir leurs familles et eux-mêmes.
Hailey McTaggart, 2e année BPS
Pris la main dans le sac:
Les dangers associés avec le Red
40, un des colorants les plus util-
isés par l’industrie alimentaire
nord-américaine
16
Source: Flickr
O U F F
S C I E N C E
de
la B E

17. Relation entre
la taille pupil-
laire et l’ac-
tivité corticale
pendant les sta-
des du sommeil
« Le sommeil est le frère de la mort », le dit si bien un
proverbe perse. Alors, quoi de plus instinctif que de croire
que le corps jouit de repos absolu lorsqu’on fait un som-
me! Cependant, aussi surprenant que cela puisse paraître,
le cerveau et les pupilles, entre autres structures du corps,
conservent une certaine activité même pendant le som-
meil. Sous les yeux d’une personne endormie aurait donc
lieu une série de dilatations et de contractions de ce trou
noir au milieu de l’iris. Une étude faite par une équipe de
l’Université de Genève (UNIGE) démontre que la taille de
la pupille pendant le sommeil varie selon l’activité corti-
cale (Yüzgeç et. al, 2018). En fait, un examen des pupilles
pendant le sommeil suffit pour déterminer ce qui se passe
Figure 1: Les phases de sommeil (Myers, 2013). Lors de l’état d’éveil, proche de
l’endormissement, des ondes alpha relativement lentes et révélatrices d’un état de
veille relaxé, sont observées par ECoG. NREM 1 (NREM=Non-Rapid Eye Move-
ment) est le stade qui vient juste après l’endormissement. Il est proche de l’éveil et
est caractérisé par des sensations hypnagogiques. C’est un état plus ou moins alerte
pendant lequel on peut se réveiller brusquement. Lors du NREM 2, on est plus dé-
tendu, l’activité cérébrale est lente et le tonus musculaire faible. Le sommeil est plus
ou moins profond. Ce stade occupe près de la moitié du sommeil. Le NREM 3 est
la phase du sommeil profond. Des ondes amples et lentes, appelées delta, sont ob-
servées pendant ce stade. Contrairement aux phases NREM, la phase REM (Rap-
id Eye Movement) ou MOR (Mouvement oculaire rapide), aussi appelée sommeil
paradoxal, est caractérisée par les rêves et par des mouvements rapides des yeux
environ toutes les 30 secondes. À ce stade, les ondes cérébrales deviennent rapides
et forment de dents de scie. Le cortex est actif, mais le tronc cérébral bloque les
messages du cortex moteur, ce qui fait qu’on est presque paralysé à ce stade.
Divine Kankenga, 2e année BIM
17
Source: Evan Nanni, 4e année BIM

18. 18
dans le cerveau.
Pour parvenir à leur fin, les chercheurs de l’UNIGE
ont mené des expériences sur des souris, puisqu’elles ont le
caractère opportun de dormir souvent les yeux ouverts. Pri-
mo, les chercheurs ont procédé à une analyse de posture afin
d’obtenir l’angle de la tête et la position du corps qui imitent
la position naturelle de l’animal pendant le sommeil. Ain-
si, les souris se sont progressivement habituées à s’endormir
dans cette position et les yeux bien ouverts.
Secundo, pour mesurer le dynamisme du cerveau de
l’animal pendant son sommeil, les chercheurs ont eu recours
à l’électrocorticographie (ECoG) qui consiste à une lecture
graphique des ondes cérébrales. De plus, ils ont utilisé une
électromyographie (EMG) pour mesurer l’activité des mus-
cles du cou et du menton, dont le tonus varie en fonction de
différents stades de sommeil.
Tertio, pour visionner la pupille et mesurer sa taille, les
chercheurs ont placé une diode de lumière infrarouge der-
rière la tête de l’animal afin que le rayonnement traverse son
crâne pour illuminer la pupille. Une caméra à infrarouge
a été placée devant les yeux de l’animal. En fait, sans cette
technique qu’ils ont appelée pupillométrie, la pupille serait
floue sur l’image, mais grâce à cette innovation, la pupille
apparait clairement sous la forme d’un disque blanc. C’est
donc dans ces conditions que l’expérience a été menée.
Les résultats sont palpitants. Pour la première fois, il a
été prouvé que la taille de la pupille est une sorte de miroir
de l’activité corticale. « La pupille est une véritable fenêtre
sur le cerveau… Rien qu’en la regardant, on peut dire quelle
est l’activité du cortex » (1), stipule Daniel Huber, professeur
adjoint du département de neurosciences fondamentales de
l’UNIGE. La taille pupillaire est donc indicatrice du stade
de sommeil. En effet, le sommeil est divisé en quatre stades
qui se répètent toutes les 90 minutes, tel que le démontre le
graphe ci-dessous:
Les chercheurs ont observé pendant le sommeil NREM,
une ECoG de forte amplitude et de faible activité EMG ; et
pendant le sommeil paradoxal, de fortes oscillations d’en-
viron 7 Hz d’ECoG et une disparition complète de l’activ-
ité EMG. Une corrélation inverse entre l’activité pupillaire
et celle corticale a été donc démontrée : pendant les stades
NREM, l’augmentation de la taille des oscillations cérébrales
prédit la constriction des pupilles, et les diminutions de l’ac-
tivité cérébrale prédisent leur dilatation. Les pupilles restent
cependant immobiles. Pendant le sommeil REM, les pupilles
sont mobiles, elles oscillent mais demeurent toutefois con-
tractées. En d’autres termes, plus le sommeil est profond,
plus les pupilles se contractent. Et cela grâce à des signaux
parasympathiques. Notons que les résultats de cette étude
ont été publiés dans la revue Current Biology.
Mais pourquoi un tel mécanisme ? Les chercheurs de
l’UNIGE y ont répondu. Ils ont utilisé des gouttes d’atropine
pour dilater les pupilles des souris endormies, ensuite ils ont
soumis leurs yeux à un flash lumineux. À l’instant, ils ont
remarqué que les souris présentaient une activité corticale
proche de l’éveil. Cela veut dire que le mécanisme qui main-
tient les pupilles contractées en sommeil profond prévient
le réveil inopportun en cas de lumière extérieure, puisque
ce stade du sommeil est important pour la consolidation de
la mémoire. À présent, tout ce qu’il reste à faire, c’est de re-
porter les résultats de cette étude à l’être humain. Chanceux
sommes-nous, les chercheurs s’y attelleront!
Appel aux traducteurs((( )))

19. Jesais,onvousaditquel’ADNestlasubstancedelavie.SansADN,
vousetmoineserionspasici.
D’accord.Maisl’ADNlui-mêmeestmort.(Jones,2017)L’ADNestle
programme,le programme qui vous fait.Mais comme un programme
d’ordinateur,sans une personne ou une chose à dire « exécutez-moi »,
le programme ne fait rien,il est mort,juste assis dans le stockage en
attented’êtreappelé.
Mais quel programme! Votre ADN contient environ 3 milliards
de paires de base (National Human Genome Research Institute,2010),
Puisquel’ADNutilisedestripletsdepairesdebase,ilcomporteunmil-
liard d’instructions-machine.Supposons que chaque ligne de code in-
formatiqueprend5instructions-machine;alors,notregénomeéquivaut
à200millionsdelignesdecode.LeMarsRoverauraitprisquelque500
000lignesdecode(NASA,2012),desortequechacunedenoscellules
pourraitsoit400foispluspuissantequ’uneMarsRover!Puisquechacun
d’entrenousestcomposédequelque37milliardsdecellules(Bianconi
et coll.,2013),et que chaque cellule contient le complément complet
d’ADN,nous sommes jusqu’à 12 quadrillions (1015) fois plus puissants
queleMarsRover.Quelprogrammeeneffet!
Mais c’est toujours mort.Il ne peut pas et ne fait rien sans un en-
semblecomplexedeproduitschimiquesauxiliairesdontpresquetoute
lasynthèseestdirigéeparleprogrammedansl’ADN.
L’ARNestpeut-êtreleplusimportantdecesproduitschimiques.Il
n’estpasclairquel’ARNestle«quoi»quidit«lancez-moi»,maisilest
certainementla«quelquechose»quitravailleenassociationaveccer-
taines protéines complexes pour faire la « lancée ».S’il n’yavait pas de
complexes protéine-ARN,tel l’ARN polymérase,rien ne serait produit à
partirdel’ADN;s’iln’yavaitpasd’autrescomplexesd’ARN,lesribosomes,
aucuneprotéineneseraitproduite(Albertsetcoll.,1998).
L’ARNestétroitementliéàl’ADN.Lesdeuxsecomposentdelongs
brins torsadés construits à partir de sucres avec des bases attachées.
L’ARNestunsimplebrinetl’ADNexistesousuneformedouble-brin.La
différencerésidedanslessucresquilientlesbasesdanslesbrins.L’ARN
utiliselesucreribose,quiaunatomed’oxygènedanssastructure,tandis
que l’ADN utilise une forme désoxygénée du même sucre. (Petit-Tur-
cotte,1998)
L’absence d’oxygène dans le squelette de l’ADN modifie ses pro-
priétés physiques et chimiques.Il fournit une énorme quantité de sta-
bilitéàlamolécule,commeentémoignesacapacitéàsurvivrecomme
peut-être la plus grande molécule en biologie. Si ce n’était de cette
stabilité, nous ne serions pas en mesure, aujourd’hui, d’analyser l’ADN
trouvédanslesvestigesarchéologiques.(Marciniak,2017)
L’ARNenrevancheestunemoléculeflexiblebeaucouppluspetite
et qui est capable de se replier sur elle-même.Sa taille et sa flexibilité
confèrent à l’ARN les propriétés d’une enzyme et d’un catalyseur.L’ADN,
lui-même,auraitpuapparaîtredecettemanière,suiteaurepliementet
à l’adaptation des bases au sein d’un seul brin d’ARN,produisant l’ADN
doublebrinquiestaujourd’huiuniversel.
Entantqu’enzyme,c’estunepolyméraseàbased’ARNquieffectue
latranscriptiondel’ADN.Unedeschosesqu’elletranscritestelle-même.
C’estlàquesetrouvelevrai«miracle»delavie.L’ADNlui-mêmecode
une enzyme capable de se transcrire.D’une certaine manière, l’ARN a
persuadél’ADNd’êtresonpropremodèle.
Donc, l’ARN ou les enzymes à base d’ARN fonctionnent. Ils font
deux choses : dans le cadre des processus cellulaires normaux, scan-
nerl’ADNetproduiredel’ARNmessagerquipermetlatranscriptionde
l’ADNenprotéines;etdansd’autresconditions,répliquerl’ADNendeux
doublesbrinsidentiques.
Qu’est-cequecelasignifiepourl’ADN?Alorsquel’ADNestmort,il
porte néanmoins le génome en avant d’une génération à l’autre.Com-
mentcelapeut-ilarriver?
UneADN polymérase (avecd’autres enzymes) se déplace le long
d’un brin d’ADN,et traduit les codons de l’ADN en codons complémen-
taires.La double hélice de l’ADN est déroulée et chaque brin est dupli-
qué,créant deuxnouveauxbrins doubles,chaque nouveau brin conte-
nantl’undesbrinsd’origine.(Carey,2015)
Unechoseintéressante:chaquefoisqu’unecellulesedivise,l’ADN
de chaque cellule fille contient des brins de la cellule mère.La cellule
parentecessed’exister,devenantunepartiedesescellulesfilles.Etcela
se produit chaque fois qu’une cellule se divise : une partie de l’ADN du
parent,des grands-parents ou des arrière-grands-parents fait partie de
lagénérationsuivante.Certainsdesatomesdansundoublebrind’ADN
originalexisterontàtraverslesgénérations.
Alors,quandvousvousdemandezquiétaientvosancêtres,gardez
à l’esprit que vous portez probablement en vous une partie de l’ADN
original,certainsdesatomesoriginaux,d’unancêtreancien,mortdepuis
longtemps.
L’ADN est mort Colin Griffiths, 1e année BCH
19
Source de photo: Huffington Post

20. L
E
C
L
O
N
A
G
E
et les naissances
virginales dans la
nature Ashley Tenn, 4e année BCH
Dernièrement, il y a eu des nouvelles au sujet d'un
animal à faible coût qui a la capacité de s'auto-répli-
quer. En fait, le principal argument de la vente de
l'écrevisse marbrée est sa capacité à « s’auto-cloner ».
Ainsi, l'achat d'une seule écrevisse pourrait résulter en
centaines d’écrevisses en quelques mois seulement.
Toutefois, l'écrevisse marbrée (Procambarus vir-
ginalis) n'est pas unique dans sa capacité de procréer
de manière asexuée. La parthénogenèse, la production
de la progéniture sans la fécondation du sperme, est
généralement rare chez les vertébrés, mais cela ne veut
pas dire qu’elle n’existe pas. En fait, la parthénogenèse
a été rapportée chez environ 70 espèces de vertébrés,
dont deux espèces de reptiles bien connues : le Whip-
tail du Nouveau-Mexique (Cnemidophorus neomexi-
canus) et le dragon de Komodo (Varanus komodoen-
sis). L’écrevisse marbrée est récemment apparue dans
les médias en raison de son nouveau statut comme es-
pèce – issue d’une mutation de l’écrevisse Procambarus
fallax, qui se reproduit sexuellement, en 1995 (Kato et
coll., 2016).
Alors, comment est-ce qu’un animal qui se repro-
duit habituellement de façon sexuée produit soudaine-
ment une progéniture de façon asexuée?
Les deux mécanismes principaux de la parthéno-
genèse sont l’apomixie (parthénogenèse améiotique)
et l’automixie (parthénogenèse méiotique). Le résul-
tat de l’apomixie est des descendants génétiquement
identiques à leur « mère » et les espèces qui subissent
l’apomixie démontrent une polyploïdie (Kato et coll.,
2016). Le mécanisme exact est inconnu, mais l’hy-
pothèse est que la polyploïdie joue un rôle dans la
production d’œufs viables par ovogenèse. Les espèces
polyploïdes contiennent plus que les deux ensembles
typiques chromosomiques, indiquant que les cellules
n’ont pas besoin de subir la méiose durant l’ovogenèse,
au cours de laquelle chaque ensemble de chromosomes
serait divisé afin de permettre l’intégration du nouveau
matériel génétique provenant du sperme (Kato et coll.,
2016).
L’automixie produit une progéniture non
génétiquement identique, où la méiose se produit du-
rant l’ovogenèse, mais la diploïde est rétablie au cours
du processus. Il y a de multiples mécanismes qui per-
mettent ceci, tels que le doublement des chromosomes
avant la division cellulaire et la méiose, la fusion de
deux blastomères et la fusion de deux gamètes (Kato et
coll., 2016).
Certaines espèces, comme le dragon de Komodo,
subissent une parthénogenèse lorsque la présence des
mâles est insuffisante (Watts et coll., 2006). Bien que ce
phénomène soit intéressant, il présente un problème
de conservation : la parthénogenèse chez les drag-
ons de Komodo met en danger la diversité génétique
de l’espèce. Si tous ses descendants sont génétique-
ment identiques, quelle serait la source de variation
génétique? La diversité est un facteur extrêmement
important pour la survie d’une espèce afin d’éviter des
défauts génétiques potentiellement nuisibles.
Cependant, le manque de diversité génétique
n’a pas arrêté le Whizzail du Nouveau-Mexique. Bien
que cette espèce soit principalement composée de fe-
melles qui se reproduisent par parthénogenèse, elle
est également capable de produire des hybrides avec
A. sexlineata viridis, introduisant donc une variation
morphologique (Taylor et coll., 2014).
La parthénogenèse chez ces animaux n’est cer-
tainement pas favorisée. Les préoccupations concer-
nant la diversité génétique de la population de dragons
de Komodo ont remis en question le système actuel de
maintien des mâles et des femelles de l’espèce dans des
zoos séparés (Watts et coll., 2006). Les mâles ont été
mis en circulation pour l’accouplement dans le cadre
d’un programme de reproduction international, mais
les femelles pondaient des œufs rarement. Bien que
la plupart ne soient pas viables, huit se développaient
complètement et ont éclos (Watts et coll., 2006). Ceci
est certainement un phénomène intéressant pour une
espèce menacée. Le désir de se reproduire, semble-t-il,
peut être poussé très loin.
Le mécanisme de reproduction de l’écrevisse de
marbre est inconnu (Kato et coll., 2016). On a ob-
servé qu’il était triploïde, ce qui suggère qu’il subit
une parthénogenèse apomictique et qu’il est considéré
comme entièrement « femelle » (Gutekunst et coll.,
2018). Bien qu’avec les chromosomes XXY, la défini-
tion du sexe « femelle » pourrait être un peu modifiée.
Ils sont une espèce fascinante à explorer et peuvent
donner un plus grand aperçu de la parthénogenèse au
sein du royaume Animalia. Lorsque si peu d’espèces
réussissent à subir la parthénogenèse, il est proba-
ble que nous en entendrons davantage parler dans le
proche avenir.
20

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