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Les Prix Nobel 2012 sous le regard de la scientifiction

L’annonce des Prix Nobel en cette pluvieuse semaine d’octobre est un évènement majeur pour la communauté scientifique, mais également un grand moment de scientifiction pour les amateurs de perspectives scientifiques que nous sommes. Aussi, je vous propose de revenir sur les annonces des Prix Nobel de Médecine, de Physique et de Chimie et d’en examiner les perspectives scientifiques. Comme vous pourrez le constater ci-dessous, l’anticipation scientifique n’est jamais très loin, et avec nos lauréats de l’édition 2012, c’est un peu comme si demain avait déjà lieu cette semaine :

 

La médaille Nobel de Médecine

Le Prix Nobel de Médecine ou Physiologie a été remis lundi 8 octobre aux chercheurs John B. Gurdon (U.K.) et Shinya Yamanaka (Japon) pour leurs travaux sur les cellules souches pluripotentes. John B. Gurdon découvrit en 1962 que la spécialisation d’une cellule est réversible. Lors d’une expérience devenue célèbre, il remplaça le noyau immature d’une cellule-oeuf de grenouille par le noyau d’une cellule intestinale mature. La cellule-oeuf modifiée donna un têtard normal, prouvant ainsi que le noyau d’une cellule spécialisée possède encore l’information génétique nécessaire au développement d’un organisme entier. Shinya Yamanaka découvrit quant à lui, en 2006, comment une cellule mature intacte de souris peut être reprogrammée en une cellule souche immature. Yamanaka et son équipe identifièrent quatre facteurs de transcription responsables de la conservation de l’état immature d’une cellule, et les introduisirent par transfection dans des fibroblastes. Ils notèrent que ces cellules adultes transformées étaient ainsi reprogrammées en cellules souches pluripotentes. Ces travaux montrent que des cellules spécialisées peuvent être reprogrammée en cellules souches selon des protocoles précis. Bien que leur génome soit modifié durant le développement cellulaire, ces modifications ne sont pas irréversibles. Par ailleurs, de récents travaux ont montré que les cellules pluripotentes peuvent donner naissance à différents types de cellules différenciées. Les promesses offertes à la médecine et aux biotechnologies sont immenses : ces deux travaux ouvrent la voie aux cultures de tissus et d’organes in vitro en vue de réaliser des auto-greffes sur des patients. Plus besoin de donneurs. Il suffirait juste de prélever sur le patient en attente de greffe quelques unes de ses cellules adultes ! Ainsi, les délicats problèmes de dons d’organes et de rejets de greffes seraient enfin contournés.

 

Littérature conseillée :

  • Gurdon, J.B. (1962). The developmental capacity of nuclei taken from intestinal epithelium cells of feeding tadpoles. Journal of Embryology and Experimental Morphology 10:622-640.
  • Takahashi, K., Yamanaka, S. (2006). Induction of pluripotent stem cells from mouse embryonic and adult fibroblast cultures by defined factors. Cell 126:663-676.

 

Le Prix Nobel de Physique a été remis le mardi 9 octobre à Serge Haroche (France) et David J. Wineland (USA) pour leurs travaux expérimentaux ayant permis la mesure et la manipulation de systèmes quantiques individuels. De nombreux internautes et scientifiques avaient parié sur un Prix Nobel décerné aux co-découvreurs du Boson de Higgs, mais il semble que le comité ait préféré attendre encore quelques temps avant de récompenser ce qui s’annonce comme un événement majeur de la physique du XXIème siècle. Quoi qu’il en soit, le choix du comité récompense d’importants travaux dans le domaine de la physique quantique, et nous ne pouvons que nous réjouir d’une nomination franco-américaine, qui plus est ! A l’échelle d’une seule particule de lumière ou de matière, les lois de la physique classique cessent de s’appliquer et celles de la physique quantique prennent le relais. Isoler une particule n’est cependant pas chose aisée, d’autant plus que la piéger individuellement peut entraîner une perte de ses propriétés quantiques décrites par la théorie. Haroche et Wineland se sont intéressés à ce problème. Ils se sont proposés de mesurer et de contrôler les très fragiles états quantiques du photon. Wineland a piégé des atomes chargés électriquement (des ions) et les a fait interagir de manière contrôlée avec des faisceaux lasers. Mais l’observation des états quantiques d’un photon n’est pas possible sans la mise en place d’une trappe permettant de piéger et d’isoler le photon de son environnement suffisamment longtemps (plusieurs dizaines de millisecondes). L’équipe d’Haroche est parvenue jusqu’à ce tour de force et a publié en 2008 ses observations directes du passage d’un photon d’un état quantique à un état physique classique (décohérence quantique) dans la prestigieuse revue Nature. Ces techniques expérimentales trouvent une application dans de nombreux domaines, fondamentaux comme appliqués, notamment pour des systèmes de mesure extrêmement précis du temps, et contribueront probablement à la fabrication d’ordinateurs quantiques. Qui sait, peut-être que dans les décennies à venir, ces futurs ordinateurs utiliseront sans que nous le sachions un peu du savoir-faire de ces Prix Nobels ?

 

Littérature conseillée :

  • Deléglise, S. ; Dotsenko, I.; Sayrin, C.; Bernu, J.; Brune, M.; Raimond, J.-M.; Haroche, S. (2008).  Reconstruction of non-classical cavity field states with snapshots of their decoherence. Nature 455, 510-514.
  • Wineland, D.J.; H. Dehmelt, H. (1975). Proposed 1014 Δν < ν laser fluo- rescence spectroscopy on T1+ mono-ion oscillator III. Bull. Am. Phys. Soc. 20, 637.
  • Wineland, D.J.; Drullinger, R.E.; Walls, F.L. (1978). Radiation pressure cooling of bound resonant absorbers. Phys. Rev. Lett. 40, 1639.
  • Pour en savoir plus : le background scientifique du Prix Nobel de Physique 2012 et un article de vulgarisation sur les travaux de Deléglise et al. que j’avais publié dans SpectroSciences.

 

Le Prix Nobel de Chimie a été remis le mercredi 10 octobre à à Robert J. Lefkowitz (USA) et Brian K. Kobilka (USA) pour leurs travaux sur les récepteurs couplés aux protéines G. La biochimie et la physiologie cellulaire sont donc à l’honneur de cette édition 2012, récompensant un sujet éminemment fondamental en biologie. Paradoxal ? Pas vraiment. La biochimie reste une discipline intimement liée à l’étude du Vivant, et ces récepteurs membranaires situés à la surface de nos cellules sont impliqués au cœur même de nos fonctions sensorielles, neurologiques, hormonales ou encore immunitaires. Lefkowitz travailla d’abord en 1968 sur des isotopes d’iode attachés à des hormones afin d’identifier les premiers récepteurs membranaires. Il parvint ainsi à purifier le récepteur β-adrénergique. Kobilka rejoignit l’équipe du Pr. Lefkowitz dans les années 1980 et isola le gène de ce récepteur. En analysant sa séquence, ils remarquèrent que ce récepteur était similaire à un autre récepteur spécialisé dans la capture de la lumière au fond de l’œil. Leurs découvertes allaient ouvrir la voie au catalogage d’un large panel de signaux reconnus par cette famille de récepteurs : lumière, odeur, saveur, hormones, neurotransmetteurs… En 2011, les deux chercheurs parvinrent à capturer une image du récepteur β2-adrénergique au moment exact de son activation par son hormone. Grâce à ces travaux fondamentaux, l’étude de la structure de ces récepteurs et des mécanismes d’activation des voies de transduction du signal en découlant progressa sensiblement. Si la pharmacologie reste le premier secteur d’application de ces découvertes fondamentales, leur apport considérable à la biologie fondamentale ne peut que marquer l’esprit du spécialiste comme du profane. Et la science-fiction n’est jamais très loin. Pourquoi ne pas imaginer des récepteurs modifiés sensibles à une plus large gamme de signaux, ou encore de nouvelles drogues interagissant avec ces récepteurs ? Notre perception du monde tout comme notre conscience se limitent-elles à une simple interaction entre récepteurs et signaux physico-chimiques ? P.K. Dick n’est jamais très loin…

 

Littérature conseillée :

  • Rosenbaum, D.M.; Rasmussen, S.G.F.; Kobilka, B.K. (2009). The structure and function of G-protein-coupled receptors. Nature 459, 356-363.
  • Rasmussent et coll. (2011). Structure of a nanobody-stabilized active state of the β2 adrenoceptor. Nature 469, 175-180.
  • Pour en savoir plus : le background scientifique du Prix Nobel de Chimie 2012.

La médaille Nobel de Physique et de Chimie

 

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