Les poivrons chauds et marijuana aident à guérir les problèmes intestinaux?

Les poivrons chauds et marijuana aident à guérir les problèmes intestinaux?

Comment les poivrons chauds et la marijuana peuvent-ils aider à guérir les problèmes intestinaux?

N'essayez pas de réparer votre colite avec Sriracha

Votre intestin est un mystère immunologique.

Contrairement au reste du corps, qui tend à traiter les envahisseurs étrangers avec un but singulier - chercher et détruire - l'estomac ne peut pas se permettre d'être si indiscriminé. Il existe pour aider à alimenter le corps, et cela signifie d'accueillir régulièrement des corps étrangers sous forme de nourriture.

"Si nous nous sommes injectés à la nourriture que nous mangeons, nous aurions une réponse immunitaire massive", a déclaré Pramod Srivastava, un immunologue à l'Université de Connecticut School of Medicine.

Lorsque le système immunitaire de notre intestin commence à agir plus comme celui du reste du corps, l'intestin devient enflammé et commence à attaquer ses propres cellules. Le résultat final est une maladie. Les maladies comme la cœliaque (une réaction auto-immune contre le gluten) et la colite ulcéreuse (l'un des deux types de maladie inflammatoire intestinale, l'autre étant Crohns) se produisent lorsque le système immunitaire de l'intestin commence à traiter les aliments et notre propre corps, comme un intrus. Ces conditions laissent souvent aux victimes des douleurs énormes et à un risque accru de malnutrition et de cancer du côlon. Mais si les chercheurs pouvaient déterminer comment calmer cette réponse immunologique, il serait possible de créer un traitement.

L'étude récente de Srivastava dans les Actes de l'Académie nationale des sciences suggère que nous pourrions être un peu plus près de trouver un remède. Il a constaté que l'anandamide, un produit chimique que le corps fait naturellement et qui est très similaire aux produits chimiques présents dans la marijuana, aide à calmer le système immunitaire - du moins chez les souris. Si ses études résistent aux humains, il dit que cela pourrait conduire à un remède contre la colite ulcéreuse.

Pour comprendre comment Srivastava est venu à cette conclusion, il aide à regarder ses travaux antérieurs. Srivastava a constaté que lorsqu'il a exposé les cellules immunitaires aux températures chaudes, les cellules sont fortement activées, c'est-à-dire que les cellules immunitaires sont allées au travail. Des études antérieures ont montré que les températures corporelles élevées (plus connues sous le nom de fièvres) peuvent aider les cellules immunitaires à fonctionner mieux. Mais ce que Srivastava voulait savoir, c'était pourquoi. Comment les cellules savaient-elles exactement que cela faisait chaud?

"On savait qu'il y avait certaines cellules de calcium qui s'ouvrent dans les nerfs quand elles sont exposées à des températures élevées", a déclaré Srivastava. "Donc, si la main rencontre un poêle chaud, ces cellules de calcium s'ouvrent, le calcium tombe dans le nerf et cette impulsion nerveuse va au cerveau, et nous savons qu'il est chaud ou chaud." Il s'avère que le même canal de calcium est Aussi comment les cellules immunitaires savaient que leurs boîtes de Petri se réchauffaient.

Si les températures physiquement chaudes activent les cellules immunitaires, Srivastava se demandait si la capsaicine - le produit chimique qui fait que les piments se sentent chaud - fait de même? La réponse était oui. Les cellules immunitaires exposées au piment dans un plat de Petri se sont comportées comme des cellules exposées à des températures plus élevées.

Mais nos cellules ne sont pas exposées directement à la capsaïcine lorsque nous mordons un plat épicé. Donc, Srivastava a nourri le produit chimique chez les souris avec le diabète de type 1 (qui, comme la MII, provient de l'inflammation auto-immune) pour imiter notre exposition réelle. Étant donné que les expériences sur les boîtes de Petri ont montré que la chaleur et la capsaïcine avaient tendance à rendre plus actives les cellules immunitaires, les souris nourries de capsaïcine auraient dû développer plus de diabète que le groupe témoin. Mais le contraire s'est produit. Srivastava a constaté que la capsaïcine n'a pas augmenté les cellules immunitaires dans leurs entrailles - elles les ont refroidis. Les souris nourries de capsaicine ont effectivement cessé d'être diabétiques.

Il s'avère que quelque chose d'autre se produit lorsqu'une souris appuie sur la capsaïcine. Un type spécial de cellule immunitaire, CX3CR1, est également activé. Et cette cellule immunitaire tend à supprimer les réponses immunitaires dans l'intestin. Étant donné que le corps ne peut pas vraiment dépendre d'un régime régulier de poivrons pour nous maintenir en bonne santé, Srivastava a cherché à voir ce qui se lie davantage au même canal de calcium que la capsaïcine. Il a découvert que l'anandamide le fait.

L'anandamide a été découvert dans les années 1980 lorsque les chercheurs essayaient de comprendre pourquoi notre corps, en particulier le cerveau, a des récepteurs cannabinoïdes. Les cannabinoïdes, trouvés dans la marijuana, font partie d'une classe de produits chimiques qui peuvent modifier la neurotransmission dans le cerveau. La nature n'a pas développé ces capteurs juste pour que les humains puissent être lapidés: l'anandamide est similaire aux cannabinoïdes trouvés dans la marijuana, mais notre corps le produit réellement.

"La personne qui a découvert l'anandamide avait un intérêt pour les langues indiennes", a déclaré Srivastava. "Et en Inde, le mot 'ananda' signifie bonheur."

Personne ne sait si l'anandamide induit réellement un sentiment de bonheur, mais les souris nourries avec de l'anandamide ont eu les mêmes effets de guérison - étirement de l'œsophage dans l'estomac - que les souris ont alimenté de la capsaïcine. Srivastava a également découvert que lorsqu'il a donné des souris à la capsaïcine, il semblait stimuler la production d'anandamide chez leurs corps. Dans les deux cas, c'était finalement l'anandamide qui guérissait l'intestin, ce qui suggère que d'autres cannabinoïdes comme la marijuana pourraient avoir un effet similaire.

Comme pour toutes les études, il existe certaines limites. Le travail de Srivastava a été fait chez la souris, pas chez les personnes. Mais il s'inscrit dans le cadre d'anecdotes de victimes atteintes d'EII qui ont constaté que la marijuana soulage certains de leurs symptômes et d'autres études qui ont révélé que les personnes qui mangent des piments vivent plus longtemps.

Parce que l'anandamide est un cannabinoïde, il est assez régulé: vous ne pouvez pas simplement le donner aux humains. En conséquence, Srivastava espère travailler avec les autorités de santé publique du Colorado - la terre de la marijuana médicale (et récréative) - pour voir si la légalisation a entraîné une amélioration des patients atteints de colite qui consommaient des aliments comestibles. Si tel est le cas, cela pourrait aider Srivastava à présenter une étude qui répète son expérience chez des patients humains.

Pendant ce temps? Eh bien, si vous vivez au Colorado et que vous voulez essayer quelque chose de nouveau pour votre MII, vous êtes certain de la chance. Mais la plupart des patients devraient probablement s'arranger en essayant d'imiter les résultats de l'étude à la maison: de nombreux patients atteints de MII déclarent des réactions négatives sur les aliments épicés , probablement parce qu'ils augmentent l'acide gastrique et contiennent souvent des plantes à la morue. Ainsi, la sauce chaude guzzling pourrait ne pas être un moyen sûr d'augmenter la production d'anandamide de votre corps.

Les cellules contrôlées par des téléphones intelligents libèrent de l'insuline

Les cellules contrôlées par des téléphones intelligents libèrent de l'insuline à la demande chez des souris diabétiques

Diabète: il y a littéralement une application pour cela

Les personnes atteintes de diabète doivent souvent se injecter à l' insuline quotidiennement ou chaque semaine. Mais un nouveau dispositif, testé chez la souris, pourrait un jour éliminer le besoin d'aiguilles.

Dans une étude publiée aujourd'hui dans Science Translational Medicine , des chercheurs chinois ont utilisé une application de smartphone pour mettre en place des cellules productrices d'insuline implantées dans un petit groupe de souris diabétiques. Moins de deux heures après l'activation des cellules, le taux de glycémie des animaux s'est stabilisé sans l’hypoglycémiant.

La version la plus avancée de cet appareil utilise une capsule d'hydrogel de taille de pièce, implantée sous la peau d'une souris. À l’intérieur de la capsule, des lumières LED et des cellules sont conçues pour libérer de l'insuline en réponse à une lumière infrarouge lointaine. Lorsque la glycémie de la souris devient trop élevée, les boutons d'une application Android personnalisée appuient sur les LED, déclenchant les cellules pour libérer de l'insuline.

L'application permet à l'utilisateur de déterminer à quel point les LEDs brillent, et pendant combien de temps, contrôler la quantité d'insuline produite par les cellules. Un émetteur Bluetooth attaché à un glucomètre régulier peut notifier l'application du smartphone lorsque le taux de glycémie de la souris est élevé, incitant automatiquement la production d'insuline.

Aussi prometteurs que les résultats, le système n'est pas encore prêt pour l'écoute. L'application de smartphone se communique réellement avec un serveur, comme un hub de maison intelligent, qui active une bobine de champ électromagnétique entourant les souris. Le champ électromagnétique alimente les lumières LED dans l'implant, donc il ne fonctionne que lorsque les souris sont debout dans un petit anneau, ce qui poserait problème pour les diabétiques qui veulent quitter occasionnellement leur maison. En outre, la conception actuelle nécessite encore l'utilisation d'une aiguille pour tester le sucre dans le sang.

Les versions futures de l'HydrogeLED, comme les chercheurs l'appellent, devraient résoudre les deux problèmes. L'auteur de l'étude Haifeng Ye envisage un glucomètre intégré qui surveille la glycémie du patient 24 heures par jour, déclenchant automatiquement les LED à piles lorsque l'insuline est nécessaire.

Il reste encore un long chemin à parcourir pour que HydrogeLED puisse en faire des essais humains. Ye et ses collègues doivent le tester dans plus d'animaux (cette version a été testée dans seulement cinq ou six animaux), et en particulier chez les grands animaux tels que les chiens ou les singes, et sur des périodes supérieures aux 15 jours de cette étude préliminaire. Ils devront également s'assurer que tous les matériaux sont sûrs et qu'ils ne stimulent pas une réponse immunitaire ou un rejet.

"À quelle période devrions-nous espérer voir des gens dans la rue à la mode des poignets LED qui irradient des cellules implantées conçues pour produire des médicaments génétiquement codés sous le contrôle d'un smartphone?", Demande le biologiste Mark Gomelsky de l'Université du Wyoming dans un commentaire accompagnant le document. "Pas tout à l'heure, mais [ce travail] nous donne un aperçu intéressant de l'avenir des thérapies à base de cellules intelligentes".

Les téléphones portables causent-ils un cancer?

Les téléphones portables causent-ils un cancer? Les éléments de preuve contiennent encore «non», en dépit de ce que les gens au hasard d'un jury italien pensent

Pouvons-nous cesser d'avoir ce débat?

Environ un Américain sur cinq croit que le Soleil tourne autour de la Terre . Et si vous avez rassemblé 12 de ces personnes sur un jury dans lequel les propriétés en orbite de notre système solaire ont fait l'objet d'un débat, les titres sur le verdict diront probablement: "La Terre tourne autour de Sun, déclare le jury américain". Mais, C'est vrai.

Et aussi, les titres qui lisent « tribunal italien règles utilisation du téléphone mobile ont causé une tumeur au cerveau » ne veut pas dire que le mobile téléphones causent des tumeurs cérébrales (ou tumeurs). Cela signifie que certaines personnes mal informées voulaient accorder de l'argent à un gars qui ne peut plus entendre, car l'opération qui a sauvé sa vie a également enlevé son nerf acoustique. Donc, si vous arrêtez de lire cet article maintenant et ne retiennent rien d'autre, rappelez-vous ceci: les téléphones portables ne causent pas de cancer. Fin de l'histoire.

Maintenant pour le reste de l'histoire.

La preuve contre

Dans ce coin de l'anneau, nous avons pratiquement toutes les études - souris, rat ou humain - qui a déjà été fait sur le sujet. Si les téléphones portables ont causé le cancer, vous vous attendez à voir une augmentation importante des taux de cancer du cerveau suite à l'augmentation massive de l'utilisation du téléphone cellulaire au cours de la dernière décennie. Et pourtant, il n'y a eu aucun changement. Pas d'attente, ce n'est pas vrai, il y a eu un changement: les taux de cancer du cerveau diminuent réellement . Vous devriez également s'attendre à voir plus de tumeurs dans certaines parties du cerveau qui absorbent des quantités élevées d'ondes radio, de sorte que les gens réclament des téléphones causant un cancer. Vous voyez en fait le contraire: les zones qui absorbent les ondes radio ont moins de tumeurs, pas plus.

En outre, les personnes qui passent beaucoup de temps sur leurs téléphones cellulaires ne sont plus susceptibles d'avoir des tumeurs cérébrales que leurs voisins ludites. Les enfants qui ont et utilisent des mobiles ne courent pas un risque plus élevé de cancer. Les ondes radio ne sont même pas capables d'endommager l' ADN . La liste pourrait continuer (et elle le fait, si vous passez sur le site Web de l’Institut national du cancer).

La "preuve" pour

Alors, pourquoi, avec toutes ces preuves, l'Agence internationale pour la recherche sur le cancer classe-t-elle les ondes radio comme «cancérogènes possibles» ? Parce que, comme l'a dit le CIRC, «les études à ce jour ne permettent pas d'exclure une relation entre l'utilisation du téléphone mobile et le risque de cancer du cerveau, bien que la preuve soit limitée.» Cette ombre d'un doute suffit à mettre des téléphones cellulaires Sur leur liste du groupe 2B de cancérogènes humains possibles , qui comprend des éléments pour lesquels «il existe peu de signes de cancérogénicité chez l'homme et des preuves insuffisantes de cancérogénicité chez les animaux expérimentaux».

Il y a beaucoup de noms chimiques effrayants sur la liste aux côtés des ondes radio des téléphones mobiles, mais vous pourriez en trouver un en particulier plus reconnaissable: aloe vera. Vous savez, ce que vous frottez sur vos coups de soleil pour l'apaiser ou l'utiliser comme un masque hydratant. Ce gel de refroidissement est, selon le CIRC, un cancérogène humain possible.

Le problème est que la science ne peut pas s'avérer négative, même avec un nombre infini d'études sans faille. Il y aura toujours une petite possibilité que, de façon générale, nous manquons quelque chose. C'est pourquoi IARC n'a pas une liste de choses connues pour ne pas causer de cancer.

Au lieu de cela, même s'il n'y a qu'une poignée d'études erronées qui suggèrent qu'il pourrait y avoir un lien très mineur entre une substance et un cancer, le CIRC va énumérer cette substance. Lorsque le CIRC a publié ses résultats sur les ondes radio, deux épidémiologues ont écrit dans le Journal of the National Cancer Institute que l'article récapitulatif de l'IARC «se lit comme un manuel sur la façon dont les biais et les défauts qui peuvent se diriger dans les études de cas-contrôle des téléphones cellulaires peuvent donner des résultats pratiquement impossibles à interpréter. » Mais les listes du CIRC ont des conséquences réelles-malentendus du monde sur leurs listes ont confondu les affaires judiciaires avant maintenant, aussi.

D'autres organisations de santé majeures ne sont pas très prudentes. The American Cancer Society dit qu'il n'y a pas de bonne preuve que les téléphones cellulaires causent un cancer. L' Institut national du cancer est d'accord , de même que l'Institut national des sciences de la santé environnementale, la Food and Drug Administration, la Federal Communications Commission et les Centers for Disease Control and Prevention. Ce sont les organismes chargés d'examiner si des risques potentiels risquent de causer des menaces réelles. Le CIRC est comme la première ligne de défense, dont le travail consiste à considérer même les plus faibles données probantes, afin que d'autres organisations puissent revenir en arrière et enquêter. Mais lorsque pratiquement toutes les agences fédérales examinent les éléments de preuve et décident qu'il n'y a pas assez de données pour étayer l'idée que les téléphones cellulaires provoquent un cancer, Nous devrions les écouter sur le CIRC. Le CIRC ne fait pas de jugement en fonction de ce qui représente réellement une menace pour votre santé. Le NCI et le NIH sont, et ils ont dit haut et fort: les téléphones portables ne te donnent pas de cancer.

Alors, allez-y et utilisez votre téléphone autant que vous le souhaitez. Duct tape le sujet à votre tête et avoir un appel de huit heures tous les jours. Toutes les recherches indiquent que vous allez bien. Ces Italiens peuvent connaître leur café, mais leurs jurés ne connaissent clairement pas leur biologie de base.

Zoo Monkeys ont des bactéries humaines dans leurs entrailles

Zoo Monkeys ont des bactéries humaines dans leurs entrailles

Parce que, comme nous, ils ne mangent pas assez de plantes

Vous pouvez prendre un singe hors de la forêt, et il s'avère que vous pouvez également sortir la forêt du singe. Lorsque les singes sont maintenus en captivité, ils perdent la plupart de leurs microbes intestinaux naturels, a révélé une nouvelle étude publiée aujourd'hui dans les Actes de l'Académie nationale des sciences (PNAS). C'est probablement parce que dans les zoos, leur régime diversifié à base de plantes est éliminé.

Dans l'espoir d'apprendre comment l'alimentation, le mode de vie et l'exposition aux antibiotiques pourraient affecter les entrailles des primates, une équipe de chercheurs de l'Université du Minnesota a comparé le caca de deux espèces de singes sauvages, le douc rouge et le hurleur habillé, à celui de leurs Des homologues captifs dans plusieurs zoos sur trois continents différents.

Ils ont découvert que les singes de zoo ont perdu la quasi-totalité de leurs bactéries intestinales indigènes et que leurs tripes étaient devenues peuplées par un nouvel ensemble de bactéries beaucoup moins diverses. Bien que les singes sauvages aient des espèces et des microbiomes spécifiques à l'emplacement, les nouvelles bactéries acquises par des singes captifs étaient les mêmes dans les deux espèces étudiées, quel que soit l'emplacement du zoo. Et, de façon surprenante, les nouvelles bactéries correspondaient au genre vivant dans les tripes humaines modernes. Mais ce n'est peut-être pas un hasard.

Ce que la captivité a fait à l'intestin du singe, le mode de vie occidental moderne a fait à nous. Les personnes qui vivent des modes de vie traditionnels possèdent une gamme plus large de bactéries intestinales, et les études suggèrent que cela s'explique en grande partie par leur régime alimentaire riche en fibres et végétal. Des études suggèrent que les changements apportés au microbiome en raison du régime occidental peuvent contribuer à un certain nombre de maladies, y compris l'obésité, les maladies cardiaques et le diabète.

"Nous ne savons pas avec certitude que ces nouveaux microbes humains modernes sont mauvais, mais d'autre part, de nombreuses études montrent que nous avons évolué avec nos microbes résidents", a déclaré le professeur d'informatique et d'ingénierie, Dan Knights dans un communiqué. "Si tel est le cas, il est probable qu'il n'est pas utile de les échanger contre un ensemble totalement différent".

À l'état sauvage, les singes ont mangé jusqu'à 57 espèces végétales différentes, ont constaté les chercheurs, alors que dans certains zoos ils ne pouvaient en manger qu'un. Le caca de singe sauvage qu'ils ont testé contenait jusqu'à 40 pour cent d'ADN végétal; La cocotte de singe captif n'avait presque aucun.

"Nous pensons que cette étude souligne le lien entre les régimes riches en fibres et la diversité microbiome intestinale", a déclaré Knights.

Les scientifiques découvrent différentes maladies de la chair et de la nourriture

Les scientifiques découvrent différentes maladies de la chair et de la nourriture

Les résultats pourraient être essentiels pour développer un vaccin

Les scientifiques ont fait une découverte sur la nature du groupe de bactéries responsables des maladies alimentaires, du syndrome de choc toxique et de la gorge streptococcique qui pourrait finalement conduire à un vaccin contre ces maladies.

Différentes souches de bactéries Streptococcus du groupe A portent chacune une protéine différente sur leur surface. Ceux-ci s'appellent M protéines, et les chercheurs ont identifié plus de 200 types. "Lorsque nous sommes infectés par une souche particulière du groupe A Strep, nous montons généralement une réponse immunitaire contre la protéine M particulière affichée par cette souche", a déclaré le co-auteur Partho Ghosh, de l'Université de Californie, à San Diego, dans un communiqué. "Mais cette immunité ne fonctionne que contre la souche infectieuse".

Cependant, les protéines M ont certaines caractéristiques en commun, indique la nouvelle étude, publiée le 5 septembre dans Nature Microbiology . Ghosh et ses collègues ont identifié des modèles partagés dans la structure de plusieurs protéines M. Ces régions de la bactérie recrutent une protéine humaine et l'utilisent pour étouffer la réponse immunitaire.

Ghosh et ses collègues travaillent sur un vaccin qui pourrait reconnaître différentes souches de bactéries Streptococcus du groupe A basées sur ces modèles communs.

Alimentation ou affamer une maladie? Ça dépend de l'infection

Alimentation ou affamer une maladie? Ça dépend de l'infection

Le jeûne facilite les maladies bactériennes, mais non virales, chez la souris

Quand nous tomberons malades, il peut y avoir un temps pour mourir de faim et un temps de farce. Selon le type d'infection qui nous prévalait, le jeûne peut être utile - ou il peut être nocif, une expérience chez la souris indique.

"Notre étude ... met en lumière la biologie derrière le vieil adage" affamé la fièvre, fait un rhume ", ont écrit les chercheurs, qui ont publié les résultats du 8 septembre dans le journal Cell .

Lorsque nous tombons malades par des bactéries ou des virus, nous avons tendance à devenir fiévreux et léthargique, et à éviter les aliments. Comment et si ces tendances nous aident quand nous sommes malades est difficile à déterminer.

Pour enquêter sur la perte d'appétit pouvant affecter le système immunitaire chez les animaux malades, les chercheurs ont infecté des souris avec la bactérie Listeria (une cause fréquente d'intoxication alimentaire) et certaines avec le virus de la grippe.

"La question était de savoir si le métabolisme à jeun est protecteur ou préjudiciable", a déclaré le co-auteur Ruslan Medzhitov, de l'Université de Yale, dans un communiqué.

Lorsque les souris ont été nourries par force, celles avec des infections bactériennes sont mortes, mais celles qui ont des infections virales étaient plus susceptibles de survivre. Les chercheurs ont déterminé que le glucose dans les aliments était responsable de ces destinées divergentes (plutôt que des protéines ou des graisses). Lorsque l'équipe a utilisé des médicaments pour empêcher les souris d'utiliser du glucose, les souris infectées par des bactéries ont survécu, alors que leurs homologues sont morts.

Les infections virales et bactériennes induisent différents types de réponses immunitaires. Donc, notre métabolisme pourrait nécessiter des combustibles différents pour empêcher l'inflammation d'endommager le corps. Au cours d'une infection virale, le glucose semble être la clé. Mais au cours d'une infection bactérienne, le jeûne a bénéficié aux souris en leur permettant d'utiliser des cétones, un carburant différent qui se produit lorsque des graisses sont décomposées.

"Notre travail peut avoir des répercussions sur la façon dont nous alimentons les patients infectés dans les unités de soins intensifs", a déclaré le co-auteur Medzhitov dans une vidéo publiée par Yale.

Mais il est certainement trop tôt pour que ces résultats se traduisent par des conseils sur la façon dont les malades devraient manger. Cette étude portait sur une souche de souris dans un milieu de laboratoire et seulement quelques formes d'infection. "Il reste à voir comment ces résultats s'appliquent à une maladie grave chez les humains", a commenté Medzhitov et ses co-auteurs.

Staphylococcus aureus élève le système immunitaire

The Sinister Way Staph évite l'arrestation pendant l'infection

Les chercheurs ont appris d'une autre manière Staphylococcus aureus élève le système immunitaire

Sur les quelque 1 450 agents pathogènes humains, seuls quelques-uns ont la capacité de provoquer rapidement des maladies et de tuer. Alors que la plupart sont exotiques et rarement rencontrés par les Américains, comme le virus Ebola et les bactéries contre la peste, l'un sur cette liste se trouve généralement aux États-Unis et, plus important encore, sur un tiers de ses résidents. On l'appelle Staphylococcus aureus - communément appelé Staph.

Normalement, Staph est un membre commun de notre population microbienne. Nos corps peuvent coexister en toute sécurité avec cette bactérie car il ne constitue pas une menace immédiate. Cependant, si la bactérie peut trouver son chemin dans les tissus et la circulation sanguine, des problèmes sont susceptibles de se produire. Ceux-ci comprennent des maladies telles que l'acné, la mammite, l'impétigo et les affections mortelles connues sous le nom de syndrome de choc toxique et de septicémie. Mettre en danger la situation est le potentiel de résistance aux antibiotiques, ce qui peut entraver le traitement et augmenter les chances de résultats indésirables.

Pendant des années, les chercheurs ont appris comment Staph provoque une infection. La bactérie comporte divers mécanismes pour blesser le corps humain. La plupart de ces produits chimiques surviennent rapidement et ont une incidence drastique sur notre capacité à fonctionner.

La bactérie semble également avoir la capacité de se soustraire au système immunitaire. Cela entrave la capacité du corps à empêcher la propagation de la bactérie et l'aggravation des conditions de la maladie. La plupart d'entre eux semblent impliquer de bloquer la capacité des cellules immunitaires d'attaquer la bactérie et de la tuer. Pourtant, l'un de ces mécanismes implique une protection contre notre ligne de défense la plus puissante: les anticorps.

La façon dont la bactérie réussit à accomplir cette tâche n'a pas été totalement découverte. Mais la réponse peut être à portée de main grâce à une équipe américaine de chercheurs. Ils ont identifié comment les bactéries conservent ces anticorps à distance et empêchent cette branche du système immunitaire d'être efficace. La réponse réside dans la capacité de l'agent pathogène à bloquer les effets de la cellule B produisant des anticorps.

Les cellules B sont des fabricants de production d'anticorps.

L'équipe a travaillé avec Staph et un autre membre du genre, Staphylococcus epidermidi s, qui peut aussi s'appeler Epi. Cette espèce a fait un excellent contrôle car elle est membre de notre flore microbienne humaine naturelle et habituellement inoffensive. Cela a permis aux chercheurs d'identifier les différences entre les deux par rapport à la réponse immunitaire.

Le processus était relativement simple. L'équipe a acquis des échantillons de sang provenant d'individus pour une utilisation dans des tests de laboratoire. Dans le laboratoire, Staph ou Epi ont été utilisés pour «infecter» le sang. Les effets des deux sur la fonction immunitaire ont ensuite été examinés. L'espoir était que Staph agirait d'une manière différente d'Epi et éclairerait le mécanisme d'évasion.

Lorsque les résultats sont revenus, les chercheurs ont trouvé une différence incroyablement importante entre les deux espèces. Les bactéries Epi semblaient être contrôlées assez facilement car elles étaient étroitement liées aux cellules B. En revanche, Staph semblait flotter librement dans le sang sans se soucier d'être pris au piège. Essentiellement, Epi a été rapidement appréhendé et emprisonné alors que Staph continuait à être sur le lam.

Pour les chercheurs, cette révélation a suggéré que Staph produisait quelque chose qui lui permettait de rester libre. Pour le trouver, une série d'expériences de mutation ont été réalisées pour trouver le gène unique responsable de cette action. En utilisant une combinaison de lumière UV et aussi de mutation génétique, ils ont finalement trouvé le coupable. Mais la source n'était pas un seul gène ou une protéine. Au lieu de cela, c'était un système entier.

Le système coupable était un groupe de gènes connu sous le nom d'expression d'exo protéines de S. aureus (abrégé en SareR / S). Ce n'était pas une surprise car cette collection produisait des protéines nécessaires à une bonne évasion immunitaire. Mais pour cette étude, les chercheurs ont voulu s'aventurer encore plus loin dans le système pour découvrir quelle des molécules issues de ce système était impliquée.

Les auteurs ont d'abord trouvé la cible d'attaque. C'était une protéine appelée Complément Receptor 2 ou CR2. Cette molécule se trouve sur les cellules B et est nécessaire pour une bonne performance des anticorps dans la défense immunitaire. La molécule pourrait facilement lier Epi aux cellules B et former des anticorps. Staph, d'autre part, pourrait empêcher CR2 de fonctionner correctement.

Cet indice a pointé le doigt sur une molécule de Staph particulier: protéine de liaison au fibrinogène extracellulaire. Retour en 2008, cette molécule a montré qu'il inhibait la capacité de CR2 à fonctionner correctement. Sur la base de toutes les preuves des expériences précédentes, ce même moléculaire semble être la raison de l'évasion efficace.

Cette découverte révèle comment Staph est probablement l'un des agents pathogènes les plus compétents. Les résultats offrent également la possibilité de trouver un moyen de bloquer le mécanisme d'évasion grâce au traitement. En l'absence d'un tel médicament, la porte est maintenant ouverte à la recherche de candidats potentiels. Cela pourrait aider à réduire les chances de blessures et de décès dans les personnes les plus malheureuses pour subir la colère de cette bactérie plutôt commune mais parfois vicieuse.

Comment faire du lait à un diable ?

Comment faire du lait à un diable ?

Une nouvelle étude conclut que le lait du démon de Tasmanie peut être un antibiotique puissant

Le lait du diable de Tasmanie, il s'avère, est rempli de composés qui tuent des bactéries, y compris des souches résistantes aux antibiotiques comme le SARM, ont rapporté les chercheurs dans la revue Scientific Reports. Ces composés immunitaires, qui appartiennent à un groupe appelé peptides antimicrobiens, protègent les joies du diable de Tasmanie pendant qu'ils habitent dans la poche de leur mère et pourraient être transformés en médicaments pour les personnes.

Les échantillons de lait pour ce travail provenaient de démons allaitants dans les installations de conservation de Devil Ark. Le personnel avait déjà une pratique de traite des démons de Tasmanie parce que les malades, comme les humains, souffrent parfois de la mammite. «J'ai eu une expérience passée où j'ai dû faire de la chaleur compresser les antibiotiques et masser les démons pour leur permettre d'exprimer ce lait», explique Tim Faulkner, directeur général de Devil Ark.

Faulkner et ses collègues ont traqué les démons en les enroulant dans des sacs sur mesure qui ont laissé leurs trayons exposés. "Les tétines ... sont vraiment gonflées, elles sont vraiment remplies de lait", explique Faulkner. "Nous simplement ... masser la glande, utiliser une compresse chaude pour briser ce lait, et tout simplement courir les doigts le long de la tétine et le lait exprimé".

Ils ont ensuite recueilli le lait dans des flacons isolés sous la tétine. "C'est comme mettre le lait de vache dans un seau à petite échelle", dit Faulkner.

Ils ont traqué les démons en les enroulant dans des sacs sur mesure qui ont laissé leurs tétines exposées.

Traiter un diable de Tasmanie pourrait sembler une épreuve terrible, mais Faulkner dit que ce n'était pas le cas. "Quand ils ont des contacts avec des humains, ils ne tentent pas de déchirer votre muscle de mollet de votre jambe", dit-il. Les démons de Tasmanie à l'état sauvage (et dans les installations de conservation qui les encouragent à conserver un comportement sauvage) sont plutôt timides autour des gens.

Donc aucun gardien n'a été sauvé lors de la collecte du lait précieux. "Ils font très bien quand ils sont sombres, ils sont confinés, ils sont cachés; Ils vont se détendre, et donc c'est essentiellement un processus très intrusif ", dit Faulkner.

Pour la nouvelle recherche, le lait a été donné par des mères diaboliques de Tasmanie dont les chiots étaient assez vieux qu'ils n'avaient plus besoin d'être fusionnés à la tète en tout temps.

Après avoir échantillonné le lait pour lui-même, Faulkner peut attester qu'il est savoureux. "Ils sont à la fin du développement de la poche, ce qui signifie que le lait leur donne beaucoup de nutriments, mais aussi beaucoup de matières grasses", dit-il. "C'était comme le lait de vache non traité; Vous savez, épais, crémeux, très doux.

Les diables ont besoin d'un lait puissant

Pour les démons Tasmaniens nouveau-nés, la vie ne commence pas facilement. Les 20 à 30 petites joies sans poils dans une litière doivent parcourir le canal de naissance jusqu'à la pochette de leur mère, où seulement quatre tétines attendent. Seuls les quatre premiers à terminer la montée survivront. Ils restent serrés aux mamelons pendant les prochains mois, même s'ils sont traînés sous leur mère errante.

Les gagnants de cette concurrence féroce font face à un autre défi. Comme d'autres marsupiaux, ils sont nés à un stade précoce du développement, après seulement quelques semaines de gestation. Ils n'ont donc pas de système immunitaire mature, ce qui les rend vulnérables aux bactéries et aux champignons dans le terrier et dans les limites chaudes et en sueur de la pochette de leur mère.

"Les marsupiaux ont développé de nouvelles stratégies pour protéger les jeunes pendant cette période", explique Kathy Belov, une génomique comparative à l'Université de Sydney et co-auteur de la nouvelle recherche. "C'est en comprenant ces stratégies que nous pouvons identifier de nouvelles façons de protéger les humains".

Belov et ses collègues ont constaté que les démons de Tasmanie ont six types de cathelicidines, des composés qui font partie du système immunitaire inné chez de nombreux animaux (les humains ont un type). Les chiots ingèrent ces molécules de destruction des microbes en allumant le lait maternel, bien que les cathelicidines se trouvent également dans la doublure de la poche et de la peau. "Ils perçoivent essentiellement des trous dans les membranes cellulaires bactériennes", dit Belov.

Les chercheurs ont testé les peptides contre 25 souches de bactéries et six types de champignons. Pour cette partie de la recherche, l'équipe a fabriqué des versions artificielles des composés plutôt que de s'appuyer sur des démons réels. "Nous ne serons jamais capable de produire suffisamment de lait", dit Belov.

Kathy Belov tient un bébé diable

Deux des cathelicidines étaient des tueurs de bactéries efficaces, même en cas d'abattage de pathogènes résistant à certains antibiotiques ( Staphylococcus aureus -aka MRSA-résistant à la méthicilline et Enterococcus faecium résistant à la vancomycine ). Une autre cathelicidine a été efficace contre les champignons.

Les cathelicidines préfèrent éliminer les microbes que certains médicaments existants, dit Belov. À ce stade, cependant, les composés artificiels ont la même structure que ceux qui se produisent naturellement dans le lait du démon de Tasmanie. L'étape suivante consiste à modifier la conception des composés artificiels pour les rendre moins chers à produire en série.

L'équipe étudie également si ces composés immunitaires pourraient également être utilisés pour traiter la maladie tumorale du diable qui a décimé la population du diable sauvage. "Les premiers résultats semblent prometteurs", dit Belov.

Et les démons de Tasmanie ne sont peut-être pas les seuls marsupiés à fabriquer des cathelicidines que nous pourrions exploiter pour tuer des bactéries. «Chaque peptide que nous testons est actif contre un panel différent de pathogènes - il y a donc un énorme trésor de peptides sur les marsupiaux encore à explorer», déclare Belov, qui examine également le koala.

Les microbes seront essentiels pour la survie humaine sur Mars

Les microbes seront essentiels pour la survie humaine sur Mars

Ils sont une source potentielle de nourriture, d'air, d'habillement et plus encore. Mais survivront-ils au voyage et pouvons-nous éviter de contaminer la planète rouge?

Lorsque les humains ont finalement mis le pied sur le terrain poussiéreux de Mars, ils ne voyagent pas seuls. Certains des astronautes sur les futures missions seront trop petits pour être vus à l'œil nu. Mais cela ne signifie pas qu'ils n'auront pas un rôle essentiel à jouer.

Une mission habile à Mars nécessitera un abri, un air respirant, des vêtements, des aliments, des médicaments, de l'énergie et des déchets, entre autres services. Beaucoup de ces besoins peuvent être rencontrés avec des organismes vivants.

TEM de D. radiodurans acquis dans le laboratoire de Michael Daly, Uniformed Services University, Bethesda, MD, États-Unis.

Rothschild et ses collègues ont récemment signalé avoir trouvé une bactérie vivant dans le désert qui est plus résistante aux rayonnements UV-C que les infâmes Deinococcus radiodurans (photo ci-dessus, également connue sous le nom de Conan the Bacterium). Comprendre comment accomplir cet exploit pourrait aider les scientifiques à créer d'autres bactéries pour devenir plus résistantes aux rayonnements comme ceux sur Mars.

«Nous utilisons la biologie comme technologie pendant des milliers d'années, pour fabriquer nos vêtements, pour fabriquer nos maisons», explique Lynn Rothschild, une astrobiologue et biologiste synthétique au Centre de recherche Ames de la NASA à Moffett Field, en Californie. "Penser que nous allons le faire d'une autre façon sur Mars est un peu fou".

Au lieu de compter exclusivement sur les fournitures importées de la Terre, les astronautes pourraient produire certains d'entre eux sur le site en utilisant des microbes. Certaines bactéries pourraient profiter des ressources limitées de Mars et soutenir les écosystèmes simples dans une colonie, même en aidant les petites plantes à se développer. Ils pourraient faire de l'oxygène ou décomposer les déchets. Ils pourraient être amenés à produire des matériaux utiles ou à aider à extraire des métaux.

"Nous devons utiliser ce que nous trouvons sur Mars. Je pense que nous avons besoin de biologie pour cela », explique Cyprien Verseux , candidat au doctorat, supervisé par Rothschild, à l'Université de Rome Tor Vergata.

Vie sur Mars?

Mars est habitable. Cela signifie que l'apport des microbes est un sujet de préoccupation pour les scientifiques à la recherche de la vie autochtone. "Ce serait une énorme tragédie s'il s'avère qu'il y a une forme de vie là-bas et nous l'avons contaminé ou complètement tué", dit Rothschild.

Et les microbes terrestres pouvaient semer la confusion s'ils étaient plus tard «découverts» par les astronautes. "Il y a un risque que vous ... ne soit pas capable de dire si c'est la vie martienne ou non", dit Verseux. "Nous devons donc nous assurer que nous ne contaminerons pas Mars avec les microbes que nous utilisons pour le soutien de la vie".

S'assurer que nous explorons l'espace de manière responsable est la préoccupation du Bureau de la Protection planétaire de la NASA (devise: "toutes les planètes, tout le temps") et le Comité international de recherche spatiale (COSPAR).

"Si quelqu'un voulait introduire des microbes sur Mars en ce moment, ils ne seraient pas capables de le faire".

Les règlements sur les missions martiennes sont plus stricts que ceux appliqués aux engins spatiaux lunaires et à astéroïdes. Il est peu probable que ces organismes abritent la vie. Mais «aller à Mars, qui peut avoir des environnements habitables, vous devez être très conservateur jusqu'à ce que vous en sachiez autrement», déclare Margaret Race, scientifique senior de l'institut SETI à Mountain View, en Californie, qui travaille sur la protection planétaire.

Les politiques qui régiront les missions habitées à Mars n'ont pas encore été définies. "Il n'y a pas de réponse ferme", explique Race. "Si quelqu'un voulait introduire des [microbes] en ce moment, ils ne seraient pas en mesure de le faire".

Un simple tweak peut être tout ce qu'il faut pour préparer un microbe à utiliser sur Mars. Une équipe de Stanford-Brown a conçu la cyanobactérie Anabaena de sorte qu'elle renverserait les sucres qu'elle créait à l'extérieur de la cellule, où d'autres microbes pouvaient manger sur eux (dans ce cas, une bactérie trouvée dans le sol et l'intestin humain appelé Bacillus subtilis ). "Vous faites fondamentalement une fuite dans la coque du navire", dit Lynn Rothschild. "PowerCell" sera mis à l'épreuve en mars 2017, lancé à bord d'un satellite du Centre spatial allemand pour voir comment il gère une faible gravité.

Quoi qu'il en soit, lorsque les astronautes atteindront Mars, ils apporteront des microbes le long de la promenade. «Nous avons tous un microbiome humain; Si vous envoyez des humains, vous ne pouvez pas les stériliser d'abord ", explique Race.

Une façon de limiter la contamination serait d'appliquer des protections spéciales dans les zones où la vie autochtone est plus susceptible de prospérer. Un autre serait de modifier l'ADN de nos microbes de sorte qu'il ne puisse pas être «lu» et incorporé par des organismes martiens.

La communauté internationale envisage toujours la meilleure façon de planifier des missions qui apportent délibérément la vie humaine et autre à Mars. "Personne ne s'arrête de rien", dit Race. "Mais nous disons, alors que nous avançons dans des domaines qui sont clairement inconnus, comment pouvons-nous nous assurer que nous le faisons de manière responsable?"

La vie terrestre peut-elle survivre sur Mars?

Techniquement, nous avons déjà apporté la vie à Mars. Lorsque nous lançons une sonde, nos meilleurs efforts pour la stériliser avant de quitter l'orbite terrestre ne sont toujours pas efficaces à 100%, explique Dirk Schulze-Makuch, un astrobiologiste de l'Université technique de Berlin. "La question est de savoir s'ils auront une chance de survivre ou non".

Rothschild, cependant, note qu'il est peu probable que ces microbes aient prospéré et contaminé la planète rouge. C'est parce que Mars est un endroit terrible pour vivre, comme l'a écrit l'anthropologue Charles Cockell de l'Université d'Édimbourg en 2002.

"Oui, la surface martienne est hostile mais nos microbes terrestres, vous ne devriez pas les sous-estimer non plus."

La faible gravité (environ 38 pour cent de ce que nous avons sur Terre) ne nuira probablement pas à ces minuscules organismes. Et il y a certainement assez de lumière solaire pour la photosynthèse. Mais Mars est glacé, avec une température de surface moyenne de -80 degrés Fahrenheit. Et l'air est mince, avec seulement environ 1 pour cent de la pression atmosphérique trouvée au niveau de la mer de la Terre. Notre planète a un bouclier magnétique pour nous protéger des rayonnements; Mars ne le fait pas. De plus, Mars est plus desséché que n'importe quel environnement terrestre. "Sur la plupart de la surface, il n'y a aucune possibilité d'eau liquide", dit Cockell. "C'est un environnement sec ... au rayonnement", dit-il.

Beaucoup de microbes peuvent se coucher dans un état dormant, et il est possible que les microbes terrestres puissent être transformés en une zone protégée ou enterrés. S'ils pouvaient trouver leur chemin sous une roche, ils pourraient être à l'abri du pire rhume et des rayonnements. Mais ils devraient retirer l'humidité de l'air, ou trouver de l'eau dans les infiltrations saisonnières de saumure. Les grottes martiennes, formées depuis longtemps par la coulée de lave, peuvent également accueillir de l'eau et une atmosphère plus épaisse. Un autre sanctuaire possible serait des gouttes d'eau liquide dans la glace polaire de Mars.

"La pensée générique est que cela n'a probablement pas eu lieu, et que les microbes terrestres ont été tués", dit Schulze-Makuch. "Cependant, nous ne pouvons pas en être certain, oui, la surface martienne est hostile mais nos microbes terrestres, vous ne devriez pas les sous-estimer non plus".

Rothschild est d'accord. Nos microbes "ne sont pas susceptibles de prendre le dessus de la planète", dit-elle, "mais je parie qu'ils pourraient y vivre, pour de courtes périodes au moins".

Une ménagerie martienne

Il y a des milliards d'années, de minuscules organismes appelés cyanobactéries ouvraient la voie à la vie sur terre. Bien avant l'existence des plantes, les cyanobactéries pompent de l'oxygène comme sous-produit de la photosynthèse.

Pour Rothschild, notre atmosphère riche en oxygène est l'exemple parfait de la façon dont la vie est impressionnante en tant que technologie, et combien il est possible de nous servir au-delà de la Terre.

Matériau en ciment fabriqué à partir de microbes

Lynn Rothschild a travaillé avec des étudiants de premier cycle sur l'équipe iGEM de Stanford-Brown (qui conçoit des projets pour la compétition annuelle internationale de machines génétiquement conçues) pour fabriquer un matériau de type ciment utilisant la bactérie Sporosarcina pasteurii. Lorsqu'il est mélangé avec de l'urine, du sable et du chlorure de calcium, cette bactérie provoque la formation de cristaux de carbonate de calcium, collant les grains de sable ensemble. Ce matériau pourrait être utilisé pour fabriquer des briques du regolithe martien.

Les astronautes pourraient également utiliser des cyanobactéries sur Mars pour fabriquer des matériaux utiles et pour soutenir d'autres microbes et plantes précieuses. Nous comptons déjà sur des microbes pour nous fournir des friandises comme le vin, le fromage et le yogourt, ainsi que des services essentiels. "Ils nous aident à faire de la nourriture, à fabriquer de la drogue, ils nous aident à recycler les déchets", dit Cockell. "Tous ces avantages utiles seraient le cas sur Mars comme ils le seraient sur Terre".

L'utilisation de microbes pour fabriquer des biens sur Mars réduirait la quantité de masse dont nous aurions besoin pour acheminer notre propre planète. L'évasion de la gravité terrestre est extrêmement coûteuse. Lancer simplement une boîte de Coca coûte 10 000 $. Et c'est juste en orbite, dit Rothschild: «tu n'as même pas atteint Mars».

Les microbes, cependant, pèsent très peu, ce qui les rend plus faciles à apporter à Mars. "Ensuite, ils se reproduiraient, vivaient de la terre, utilisaient de l'énergie solaire comme les plantes et les algues font sur Terre", dit Rothschild. Les microbes pourraient utiliser l'eau, les minéraux et les gaz atmosphériques déjà sur Mars. "De là, vous pouvez prendre les matériaux que les cyanobactéries produisent et commencer à fabriquer tout, du plastique aux habitats".

La laitue cultivée avec une solution nutritive hydroponique. Cyprien Verseux a utilisé une configuration similaire avec des nutriments extraits de cyanobactéries pour cultiver la laitue lors d'une expérience d'isolement d'une année destinée à simuler une mission habitée à Mars. "C'est quelque chose que j'aurais pu faire dans un laboratoire plus régulier, mais je pense que c'était une bonne idée pour moi de voir exactement quelles seront les conditions pour les personnes qui utiliseront les systèmes", dit Verseux. C'est difficile à imaginer alors qu'il est assis dans un bureau confortable, dit-il.

Certains microbes pourraient être mis en œuvre pour fabriquer de la nourriture, de l'oxygène ou du carburant, ou recycler les déchets pour produire des nutriments pour les plantes et les personnes. Les microbes pourraient également aider à décomposer les roches et à retirer des métaux utiles (sur Terre, "biomining" est déjà utilisé pour récolter de l'or et du cuivre). Lorsqu'ils sont mélangés avec les bons ingrédients, d'autres microbes pourraient coller des grains de poussière martienne ensemble pour fabriquer des briques pour les maisons.

Les microbes seraient particulièrement utiles si les astronautes devaient garder le sol martien pour le jardinage. À l'intérieur d'une enceinte, les plantes devraient être protégées des rayonnements et munies d'eau et d'une solution hydroponique ou d'un sol fertile. "Les microbes pourraient transformer les éléments disponibles sur Mars dans une forme que les plantes peuvent utiliser", explique Verseux.

Les astronautes pourraient cultiver des plantes pour la nourriture et l'oxygène, et comme un répit des interminables panoramas du rouge. "C'est un énorme avantage psychologique pour avoir des plantes sur, par exemple, la Station spatiale internationale", dit Cockell. "Cela donne aux gens quelque chose à surveiller".

Les animaux portent beaucoup d'espace et de ressources, de sorte que les astronautes seraient peu susceptibles de les amener dans les premières missions. Mais les petits animaux comme les vers à soie, les poissons et les crustacés pourraient éventuellement être envoyés.

Utilisateur de Wiki media Commons Nihonjoe

Croûte formée à partir de microbes et de sols dans Natural Bridges National Monument, Utah. Il y a quelques années, Cockell et ses collaborateurs cultivèrent des cyanobactéries et les semaient dans les sables du désert dans le désert de Tengger en Mongolie intérieure. Dans les 15 jours, des croûtes artificielles se sont formées. Un tour semblable pourrait être utilisé pour réduire la poussière dans les colonies martiennes.

Construire de meilleurs microbes

Toute plante ou microbe que nous prenons avec nous ne devra pas vivre sur la surface martienne punissant. Les astronautes auront besoin d'un abri contre l'environnement froid, sec, irradié et à basse pression de Mars, et les microbes et les plantes seraient également protégés.

Mais il y aurait des avantages à engendrer génétiquement les microbes dont dépendent les astronautes pour devenir plus hardis qu'ils ne le sont sur Terre. D'une part, il serait plus sûr; Si quelque chose ne va pas et que les équipements qui les abritent échouent, les microbes pourraient finir par affronter des conditions extrêmes après tout. De plus, les microbes difficiles sont moins chers à loger. "Plus ils sont construits pour prospérer dans des conditions proches de Mars, moins vous devez fournir un abri et moins vous devez recréer des conditions terrestres", explique Verseux.

De plus, les microbes pourraient être conçus pour devenir plus efficaces dans leurs tâches assignées ou pour jouer de nouveaux rôles. "Vous pouvez commencer à regarder la nature comme cette quincaillerie génétique géante, et vous retirez les choses de l'étagère et vous l'avez placé dans votre petit organisme de production", a déclaré Rothschild. Elle explore comment les microbes artificiels pourraient être utilisés comme "encre" pour les bioprinteurs sur Mars. Cela permettrait aux astronautes de produire des outils sur mesure, des tissus intelligents, ou même des organes de remplacement .

E. coli a soutenu avec des gènes d'autres bactéries qui peuvent tolérer un froid extrême et le rayonnement pourrait être utilisé comme capteur pour échantillonner l'environnement martien. Ils pourraient être ajoutés à un drone comme celui-ci, cultivé à partir de plantes et de matériel fongique.

"Vous n'allez pas prendre un champ de coton ou des arbres ou des moutons à Mars", dit-elle. Mais vous pourriez prendre leurs capacités et les mettre dans un organisme plus portable, comme une levure ou une bactérie.

Un exemple terrestre de cette technique est le médicament antipaludique artémisinine . L'artémisinine est dérivée de l'usine d'absinthe douce, mais peut aussi être fabriquée à l'aide de levure artificielle. Les fabricants de pneus et les entreprises de biotechnologie travaillent également à utiliser des levures pour fabriquer du caoutchouc, plutôt que de l'enlever des arbres.

Actuellement, Rothschild a l'oeil sur la kératine, une protéine trouvée dans les plumes, les ongles, les cheveux et la peau. Les microbes pourraient être conçus pour produire de la kératine et imprimés sous une forme prédéterminée. "Imaginez si vous aviez une feuille entière de ce matériau qui est vraiment fort, léger et flexible", dit-elle.

Toutes nos tentatives visant à exploiter les microbes pour aider les astronautes à survivre pourraient conduire à des progrès pour tous à la maison. "Il n'y a absolument aucune raison pour que vous ne puissiez utiliser aucune de ces choses sur la Terre", dit Rothschild.

Les astrobiologistes peuvent imiter les conditions sur la surface de Mars avec des chambres de simulation. Dirk Schulze-Makuch les a utilisés pour tester les lichens appelés Pleopsidium chlorophanum , qui peuvent résister au froid et à la sécheresse constatés à haute altitude sur les montagnes. Lui et ses collègues pensent que ces lichens pourraient survivre dans des conditions semblables à celles d'une zone abritée sur Mars.

Peut-être un jour, les microbes pourraient même nous aider à façonner la surface de Mars en produisant de l'oxygène et en transformant le sol. Ce que cela signifie pour la vie à sa surface est une question ouverte (d'autant plus que la faible gravité de Mars est susceptible de poser problème aux organismes plus vastes comme les arbres et les personnes).

"Je ne veux pas que les gens aient l'impression que nous allons simplement envoyer un Noah's Ark to Mars", dit Rothschild. Ce n'est qu'après avoir conçu l'atmosphère suffisamment épaisse pour maintenir l'eau liquide et des températures plus élevées. On pourrait même parler d'envoyer des animaux sans protection, dit-elle.

Mais tout ce serait beaucoup, beaucoup d'années. Apporter des microbes pour servir de support de vie à Mars est l'objectif principal et plus réalisable.

Comment pouvons-nous arriver?

Pour ce faire, la première étape est de surveiller les microbes que nous avons ici sur Terre qui se développent dans des environnements extrêmes tels que les déserts, les bouches d'aération profondes et la glace de l'Arctique.

Les astrobiologues recherchent des microbes parmi les habitats terrestres qui ressemblent le mieux à Mars, afin d'explorer comment la vie indigène pourrait survivre sur la planète rouge. Ces expéditions peuvent également révéler des adaptations qui pourraient servir les microbes terrestres lorsque nous les amener à Mars.

"Vous choisissez des microbes qui existent déjà et voyez quelles sont leurs limites et leur utilité", dit Cockell. "Une fois que vous savez que vous pouvez avoir une meilleure idée de ce que vous devez essayer de faire pour améliorer."

Chambre de simulation utilisée par Charles Cockell et d'autres astrobiologistes pour défier les microbes avec un environnement de type Mars.

Cockell et ses collègues lancent des microbes de roche en orbite terrestre basse pour voir comment ils se situent à l'extérieur du vaisseau spatial. De retour sur terre, des chambres spéciales peuvent également être utilisées pour simuler les conditions martiennes, y compris la température, la pression, la sécheresse et le rayonnement.

Une fois que la robustesse d'un microbe a été confirmée (ou améliorée), les scientifiques doivent savoir comment les mettre au travail en utilisant des outils et des boîtiers qui prennent aussi peu de masse et de puissance que possible. Un projet en cours est le Système microéconomique de soutien à la vie écologique de l'Agence spatiale européenne (MELiSSA), qui utilisera des communautés de bactéries pour décomposer et recycler les déchets humains et les parties non consommables des plantes.

Les scientifiques envisagent également ce que les astronautes vont utiliser pour utiliser ces outils sur une base martienne. Verseux a récemment émergé d'un dôme perché sur le volcan Mauna Loa d'Hawaï après se séquestrer pendant un an à côté de cinq autres scientifiques. L'expérience HI-SEAS lui a fourni l'occasion idéale de travailler à l'utilisation de cyanobactéries pour aider à cultiver des plantes. «Ce qui m'a amené le plus de perspicacité, il s'agissait de ... les ressources très limitées en matière de pouvoir, d'eau, d'espace, de temps, d'énergie et de toutes ces choses», dit-il.

Lorsque la NASA planifie des missions équipées à l'orbite de Mars dans les années 2030, les astrobiologistes sont sur la bonne voie pour trouver et préparer nos compagnons microbiens pour un avenir où il y aura une vie sur la planète rouge. Nous comprenons ces microbes et comment les utiliser mieux tout le temps, dit Cockell. "Je pense qu'ils seront prêts pour l'exploration humaine lorsque les gens vont enfin à Mars"

Comment les scientifiques se préparent à un monde sans antibiotiques ?

Comment les scientifiques se préparent à un monde sans antibiotiques ?

5 stratégies pour battre la résistance aux antibiotiques

Les médicaments qui nous ont protégés contre les bactéries virulentes depuis plus de soixante-dix ans perdent lentement leurs limites et nous avons besoin de nouvelles armes. Les bactéries qui causent des maladies deviennent imperméables aux antibiotiques qui les ont autrefois effacées, y compris certains médicaments considérés comme un dernier recours.

Les bactéries résistant aux antibiotiques infectent au moins 2 millions de personnes chaque année aux États-Unis, tuant 23 000 personnes. Certains chercheurs estiment que, s'ils ne sont pas contrôlés, des superbes tuent 10 millions de personnes chaque année et coûtent 100 000 milliards de dollars à l'économie mondiale d'ici l'an 2050.

"Beaucoup de choses que nous tenons pour acquis en ce moment, comme dire une C-section ou un remplacement de la hanche ou une transplantation d'organe ... sans avoir d'antibiotiques, ce genre de choses deviendra vraiment difficile", explique François Franceschi, un agent de programme pour Développement thérapeutique dans la branche bactériologie et mycologie de l'Institut national d'allergie et de maladies infectieuses.

Ceux qui ont des systèmes immunitaires affaiblis seraient particulièrement vulnérables, mais n'importe qui pourrait être à risque dans un monde post-antibiotique. "Les gens parlent du potentiel d'une ère post-antibiotique où les antibiotiques que nous avons disponibles ces jours-ci ne fonctionnent pas contre les infections simples comme une petite blessure ou une coupe", explique César de la Fuente, un bio-ingénieur au MIT.

Pour lutter contre les bactéries résistantes, nous nous tournons vers de nouveaux alliés tels que des virus qui n'attaquent que les bactéries, les nanoparticules et les minuscules protéines en fonction de celles produites par les systèmes immunitaires de différents organismes. Chaque outil présente des avantages et des inconvénients, de sorte que les chercheurs explorent de nombreuses approches.

"Beaucoup de gens dans le domaine ont maintenant essayé de chercher des stratégies alternatives qui s'ajoutent à notre arsenal", explique Timothy Lu, également du MIT. Ce n'est pas que l'un d'entre eux soit lui-même la balle argentée qui va guérir les bactéries pour le reste de notre vie, mais plus pour pouvoir trouver le problème de différentes façons. "

Voici quelques-unes des façons dont nous allons envoyer nos nouveaux alliés dans la lutte contre la surchauffe.

Désarmer les envahisseurs

Les bactéries ne doivent pas nécessairement être tuées pour être neutralisées. Certains traitements attaquent indirectement les germes en ciblant les armes qui les rendent virulentes. "La bactérie sera toujours là, mais les conséquences de l'infection ne seront pas sévères, ce qui donnera au système immunitaire ... une chance de lutter contre cette infection", explique Franceschi.

Si votre médicament ne tue pas réellement les bactéries, ils ont moins d'incitation à évoluer contre cette résistance. "Le développement de la résistance va prendre beaucoup plus longtemps car la bactérie ne combat pas activement", explique Francsechi.

De nombreuses bactéries sécrètent des toxines qui endommagent les cellules de leur hôte. Un type commun s'appelle toxines formant des pores, qui perforent les trous dans les cellules. Ils sont produits par MRSA, Escherichia coli, Listeria, les bactéries qui causent l'anthrax et le venin des serpents, des scorpions et des anémones marines.

Liangfang Zhang a trouvé un moyen d'annuler ces toxines. "Vous enlevez l'arme [et], ils peuvent devenir beaucoup plus faibles", explique Zhang, nano-ingénieur de l'Université de Californie à San Diego. Il abrite des nanoparticules avec des membranes cibles irrésistibles, arrachées à partir des globules rouges. La coquille des globules rouges agit comme un leurre, dessinant des toxines qui, autrement, attaqueront des cellules saines. "Ils servent d'éponge à aspirer toutes ces toxines", dit Zhang.

Dans leur première exploration, les nanosponges ont absorbé les toxines sans nuire aux souris. Cette année, le travail de Zhang avec les nanoparticules comme leurres a été l'un des 24 projets financés par les National Institutes of Health. Il espère commencer les essais cliniques chez l'homme l'année prochaine à deux.

Les nanoparticules, souvent fabriquées à partir de plastiques ou de métaux comme l'argent, peuvent également nuire aux bactéries en perturbant leurs membranes cellulaires protectrices ou en causant des dommages à l'ADN. Les nanoparticules sont faciles à utiliser car elles se construit essentiellement. "Vous contrôlez la température, vous contrôlez le solvant et ainsi de suite, ces molécules se rassemblent automatiquement dans la nanoparticule", dit Zhang.

Les nanoparticules peuvent être plus coûteuses que les antibiotiques traditionnels. Et les diriger vers le bon endroit dans un corps est également un défi. Une autre préoccupation est de s'assurer que les nanoparticules sont fabriquées à partir de matériaux qui ne déclencheront pas une réponse immunitaire immédiate et se décomposeront avec le temps afin qu'ils ne s'accumulent pas dans le corps.

"Il existe encore des questions en cours sur la sécurité à long terme de certaines de ces choses", dit Lu. "Cela étant dit, je pense que l'utilisation de nanoparticules peut vraiment avoir un effet antimicrobien très puissant".

Livraison spéciale

Des thérapies alternatives peuvent également être utilisées pour rendre les antibiotiques existants plus efficaces. Les scientifiques étudient comment utiliser les nanoparticules pour délivrer des médicaments contre le cancer et des antibiotiques.

Les antibiotiques se propagent dans tout le corps et sont toxiques à fortes doses. Avec les nanoparticules, vous pouvez déployer des résultats concentrés de médicaments. Des milliers de molécules de médicament peuvent être farcies à l'intérieur d'une seule nanoparticule.

"Ils peuvent facilement se tenir à la membrane et libérer constamment le médicament directement sur la bactérie", a déclaré Zhang. Cela signifie qu'un fret plus large et plus efficace peut être utilisé sans augmenter la dose totale de médicament.

"Cela peut entraver les mécanismes de résistance des bactéries, car ils n'ont pas développé de mécanismes de résistance contre cette tempête de drogue", a déclaré Zhang.

Un problème avec les nanoparticules, et de nombreux autres outils, c'est que le système immunitaire les considère comme une menace. "La taille ressemble beaucoup aux virus", dit Zhang. «Notre corps est formé pour éliminer ces nanoparticules ou virus si vous ne les protégez pas».

Zhang et ses collègues ont camouflé des nanoparticules dans des vestes fabriquées à partir de membranes de plaquettes - fragments de cellules qui aident le caillot de sang. "De l'extérieur, il ressemble à une mini cellule", dit Zhang.

Certaines bactéries sont attirées par les plaquettes, qu'elles détournent pour se masquer du système immunitaire. Les nanoparticules revêtues de plaquettes tournent la table sur ces bactéries, attirant les interlocuteurs uniquement pour les exploser avec des médicaments.

"Toutes les nanoparticules vont spécifiquement à la bactérie et libèrent le médicament", explique Zhang. Il a utilisé les particules revêtues de plaquettes pour traiter les souris infectées par une souche de SARM, qui résiste à de nombreux antibiotiques.

Attaque directe

Parfois, cependant, aucun subterfuge n'est nécessaire. Beaucoup de solutions de rechange aux antibiotiques traditionnels peuvent tuer complètement les bactéries. Une stratégie consiste à concevoir des versions artificielles de peptides antimicrobiens (AMP), qui font partie de la réponse immunitaire innée chez les microbes, les plantes et les animaux (comme les démons de Tasmanie ). Ces composés attaquent la membrane d'un agent pathogène et peuvent également causer des ravages à l'intérieur de la cellule.

Dans un projet récent, de la Fuente a collaboré avec Lu et d'autres personnes pour sélectionner une AMP non toxique découverte chez des animaux marins simples appelés tuniciers. L'équipe a ajouté quelques acides aminés à ce modèle, améliorant sa capacité à traiter les souris infectées par des E. coli et des SARM résistants aux antibiotiques. L'AMP souple a également galvanisé le système immunitaire des rongeurs en apaisant l'inflammation et en appelant à la sauvegarde sous forme de globules blancs.

Les peptides antimicrobiens peuvent vaincre un large éventail d'agents pathogènes, et les bactéries ont du mal à développer leur résistance. "Par rapport aux antibiotiques conventionnels, ces peptides sont plus efficaces dans de nombreux cas", a déclaré M. De la Fuente.

Les AMP sont fabriquées à partir de séquences relativement courtes d'acides aminés, les éléments constitutifs des protéines. Cela les rend faciles (bien que coûteux et coûteux) à construire. "Nous devons encore réduire le coût", dit de la Fuente. Les chercheurs explorent les moyens de construire des AMP à moindre coût en programmant des microbes pour les fabriquer au lieu de compter sur une machine.

Cependant, il est préoccupant que les AMP puissent activer les cellules hôtes. Et comme pour de nombreuses alternatives aux antibiotiques, les envoyer au bon endroit à une concentration suffisamment élevée pour être efficace est également un défi. "Ce qui est plus faisable à court terme est probablement une application topique", dit de la Fuente. "Nous formulerions ces peptides dans, par exemple, une crème que vous pourriez appliquer [si] vous avez une infection cutanée ou une plaie ouverte". Ils pourraient également être utilisés pour habiller des tables, des ordinateurs, des instruments chirurgicaux ou des cathéters pour les empêcher de Être colonisé par des germes.

Ré-sensibilisation

Une autre façon d'affaiblir les bactéries consiste à éliminer la résistance qu'ils ont cultivée contre les antibiotiques. Les virus qui sont spécialisés pour se nourrir de bactéries, appelées bactériophages, peuvent être exploités pour ces missions.

Les phages sont des tueurs de bactéries extrêmement efficaces, mais les chercheurs peuvent utiliser l'ingénierie génétique pour leur donner de nouvelles compétences pour combattre et restaurer la sensibilité des bactéries aux médicaments traditionnels.

Les phages reprogrammés peuvent se bloquer sur des bactéries portant des gènes qui confèrent une résistance aux antibiotiques, en effaçant cette capacité ou en tuant les bactéries. Avec les germes résistants éliminés ou désamorcés, la population restante est vulnérable aux antibiotiques.

D'autre part, les bactéries résistent aux antibiotiques en sécrétant des composés qui créent une barrière appelée biofilm que les médicaments ne peuvent pas pénétrer. Les phages peuvent être conçus pour mâcher le biofilm (le peptide antimicrobien redessiné de Lu et de la Fuente est également prometteur pour le rebut du biofilm).

Dans la nature, les phages peuvent massacrer les bactéries directement. "Certains phages vont introduire leur ADN dans la bactérie et pour se libérer ... il suffit de mâcher le mur cellulaire, par exemple, et d'exploser la cellule", dit Lu. D'autres agissent comme des auto-stoppeurs parasites.

Les phages modifiés peuvent également éliminer les bactéries. "Ce que nous avons fait, c'est essayer d'engendrer des phages qui peuvent entrer dans une bactérie et les tuer de manière très ciblée", dit Lu. "Vous pouvez introduire de nouvelles fonctions dans les phages pour en faire des agents antimicrobiens plus puissants".

Les phages ont effectivement été découverts il y a environ 100 ans. Ils ont été éclipsés par des antibiotiques aux États-Unis, même si certaines régions d'Europe de l'Est ont continué à les utiliser. Actuellement, il n'existe pas de phages approuvés par la FDA, bien que des essais cliniques soient en cours. Les phages semblent être aussi efficaces que les antibiotiques dans le traitement des humains, bien qu'il n'existe pas encore de données cliniques pour confirmer cela.

L'un des avantages de ces virus est qu'ils peuvent en faire plus (comme les virus ne le font pas une fois placés à l'intérieur d'un hôte). "Vous pouvez mettre une petite quantité dans et tuer beaucoup de bactéries", dit Lu. Et parce qu'ils ont besoin de cellules bactériennes vivantes pour se reproduire, il est peu probable qu'ils se tiennent une fois que leurs hôtes ont été anéantis.

Cependant, comme d'autres alternatives, les phages peuvent déclencher le système immunitaire. "Si vous injectez un virus ou un peptide étranger dans une personne, il y a toujours une chance qu'il y ait une réaction", dit Lu. Un autre souci est que certains phages peuvent prendre des gènes liés à la résistance aux antibiotiques et les transférer à d'autres bactéries.

Mais il est peu susceptible de nuire aux tissus humains. "Les phages ne se reproduisent pas dans les cellules humaines, et je n'ai vu aucun rapport où ils ont eu des conséquences négatives", dit Lu. "Il y a déjà des tonnes de phages à l'intérieur de nous, ce n'est pas comme si cela nous était étranger".

Une touche personnelle

Certaines thérapies alternatives peuvent être adaptées pour lutter contre les germes spécifiques. Ici encore, les phages sont des candidats idéaux. "Ils sont essentiellement l'ennemi naturel des bactéries", dit Lu. Généralement, "si vous trouvez une bactérie, vous pouvez trouver un phage contre elle".

Les antibiotiques traditionnels tuent souvent des bactéries indifféremment, y compris celles du microbiome naturel de notre corps qui jouent un rôle clé dans notre santé. Cela peut laisser une ouverture pour les opportunistes comme Clostridium difficile pour coloniser le corps. "Vous ne voulez pas tapoter la bombe et tuer toutes les bactéries", dit Franceschi.

Les virus offrent une approche plus personnalisée. "Vous pouvez essayer d'épargner les bonnes bactéries ... tout en pouvant tuer les mauvaises bactéries", dit Lu.

Mais cette spécificité est une épée à double tranchant. Pour couvrir suffisamment de bactéries différentes qui pourraient infecter un patient, de multiples virus devront être mélangés dans un cocktail. Et, alors que les phages ne sont pas particulièrement coûteux à se développer, les cocktails liés à de nombreux virus rendent la fabrication plus compliquée. "La façon traditionnelle de faire cela a été d'aller dans la nature et de trouver tous les différents phages et de les mélanger", dit Lu. «Cela pose de nombreux défis en termes de développement pratique».

Lu travaille sur un projet financé par les NIH pour faire des cocktails pleins de phages construits à partir de l'échafaudage sécurisé. En modifiant la région qui dicte ce qu'est qu'un phage infecte, vous pouvez cibler différentes bactéries sans modifier le reste du virus. "Cela vous permet de prendre des phages et de les pointer dans des directions différentes", dit Lu. "C'est l'un des derniers obstacles pour la thérapie de phage à se répandre, la capacité de faire une sorte de cocktail bien défini et de l'accorder afin qu'il ira après les bactéries qui vous intéressent".

Même ainsi, il est difficile d'élaborer un médicament sur mesure sans savoir ce qui cause une infection. "Si vous allez chez un médecin, ils ne se sentiront pas confiants de vous donner un traitement de spectre étroit si ils ne savent pas réellement ce qu'est la bactérie", dit Lu.

Les médecins ont besoin d'un diagnostic plus rapide afin qu'ils puissent déterminer les bactéries qu'ils suivent et si elles résistent aux antibiotiques traditionnels. Lu et ses collègues ont conçu des phages pour des diagnostics rapides et bon marché. Lorsqu'ils infectent leurs bactéries cible, ils s'allument en produisant la même protéine que les lucioles utilisent. Exposez les phages à l'échantillon de votre patient et "vous pouvez simplement lire si l'échantillon est brillant ou non, et vous savez si cette bactérie était présente dans cet échantillon", dit Lu.

Les médecins peuvent ensuite utiliser des thérapies sur mesure, qu'ils soient fabriqués à partir de phages ou d'autres outils. "Vous avez vraiment besoin de cette option de diagnostic ou aucune vision de l'existence d'antimicrobiens à spectre étroit ne fonctionnera", dit Lu.

Un arsenal diversifié

Ce ne sont pas les seules armes que nous ajoutons à notre cache. Les chercheurs explorent également d'autres options, comme l' envoi d'autres bactéries pour lutter contre les agents pathogènes, en continuant à chercher de nouveaux antibiotiques (souvent inspirés des composés utilisés par les bactéries pour se tuer à l'état sauvage), et en utilisant des anticorps , entre autres choses.

"Vous ne pouvez pas simplement compter sur une seule technologie, ou une chose, pour éradiquer tout le problème", dit Zhang. S'attaquer à des superbactéries de plusieurs angles, parfois même en combinant de nouvelles tactiques avec des thérapies traditionnelles, donnera aux médecins les options à choisir.

Il faudra quelques années avant que ces nouveaux outils ne soient utilisés pour une utilisation répandue. Et pendant un certain temps, ces antimicrobiens alternatifs seront dirigés vers des cas où les antibiotiques ne fonctionnent plus. "Les antibiotiques, lorsqu'ils travaillent, sont si peu coûteux et si géniaux que je pense que les cliniciens doivent s'éloigner de ce gros serait vraiment difficile", dit Lu. "À long terme, mon espoir ... est vraiment qu'il remplacera un grand nombre d'antimicrobiens à large spectre parce que ... l'agitation de notre microbiome est mauvaise pour nous de plusieurs manières différentes, et je pense que la seule solution pour cela est vraiment d'arriver à Thérapie ciblée ".

L'envoi d'un éventail diversifié d'armes contre les bactéries ralentira le développement de la résistance - l'utilisation étendue des antibiotiques individuels a rendu relativement simple pour les bactéries qu'ils visent à évoluer les défenses - mais cela n'empêchera pas le problème.

"Les bactéries sont essentiellement très plastiques et très bien équipées pour évoluer très rapidement", explique Franceschi. "Les bactéries continueront d'évoluer et vous aurez toujours besoin de quelque chose de nouveau".

Avantages du silicium sur la croissance des plantes

Avantages du silicium sur la croissance des plantes 

Le silicium est le septième élément le plus abondant de l'univers et le deuxième élément le plus abondant de la planète, après l'oxygène, représente environ 25 pour cent de la croûte terrestre.

Le silicium est l'un des éléments les plus utiles pour l'humanité. Il est utilisé pour fabriquer des dynamo, des blocs de moteurs, des machines-outils, des silicones, comme composant crucial de la microélectronique et des puces informatiques, comme composante la plus commune du sable et de l'élément vital à la fois dans les plantes et les animaux.

Comme il existe dans la croûte terrestre, de nombreuses plantes peuvent l'accumuler en grandes concentrations, en quantités semblables aux macronutriments. Malgré les avantages abondants dans l'agriculture, le Si n'est généralement pas considéré comme un élément essentiel de la plante. Dans la nature, le silicium se produit sous forme d'oxyde (silice) et de silicates, dans lequel il est utilisé dans les engrais.

La plante assimile le silicium à travers les racines comme acide silicique. À l'intérieur de la plante, il se déplace vers des points de croissance actifs, où il se complexifie avec un composé organique dans les parois cellulaires et les rend plus forts.

Les effets bénéfiques de Si sur les plantes ont été démontrés par de nombreuses études utilisant des pots, des essences hydroponiques et des expériences sur le terrain. Le silicium améliore la croissance et le rendement de toutes les cultures annuelles et végétales, favorise une croissance verticale (tiges plus fortes et plus épaisses, des entraves plus courts), évite l'hébergement, favorise une exposition favorable des feuilles à la lumière, procure une résistance aux maladies bactériennes et fongiques et diminue le stress abiotique lorsque les températures, La salinité, la toxicité des métaux lourds et de l'aluminium.

Selon les recherches scientifiques, le silicium augmente la résistance des plantes à de nombreuses maladies végétales telles que l'oïdium, la septoria et les yeux et aussi de nombreux insectes nuisibles. Le silicium a un effet positif sur le rendement de la biomasse sous irrigation déficitaire. Les plantes soumises à un brouillon, traité avec du silicium, ont maintenu une conductivité stomatique plus élevée, une teneur relative en eau et un potentiel hydrique. Cela aide les feuilles à devenir plus grandes et plus épaisses, limitant ainsi la perte d'eau par la transpiration et réduit la consommation d'eau.

Le silicium présente une grande influence sur le développement des racines des plantes, ce qui permet une meilleure résistance des racines dans les sols secs et leur croissance plus rapide.

Le silicium est ajouté aux plantes comme engrais, qui peut être à l'état liquide ou solide (par exemple Biacsil, Silifert, Nitrosil), généralement appliqué au moment de la plantation, mais peut être appliqué à tout moment pendant la saison de croissance.

Les engrais à base de silicium dans l'agriculture ne sont toujours pas répandus et sont considérés comme une technologie agricole moderne, côte à côte avec des engrais microbiologiques. Comme c'est un élément naturel, les engrais à base de silicium peuvent utiliser tous les agriculteurs, qu'ils exercent l'intégration, l'agriculture conventionnelle ou biologique. Peu importe le type d'agriculture, l'utilisation d'engrais à base de silicium agricole peut enregistrer dans le système Agrivi. Il leur permet de suivre les quantités dépensées d'engrais par toutes les productions végétales, par tous leurs champs et aussi par son coût.

Vous recherchez une vie extraterrestre à base de silicium?

Vous recherchez une vie extraterrestre à base de silicium? Ne prenez pas votre souffle.

Les bactéries ont un carbone lié et du silicium pour la première fois. Que peuvent-ils nous enseigner?

Ici sur terre, le silicium est le matériau des roches et du verre et des jetons d'ordinateur. Il apparaît également dans la vie - dans les plantes et les coquilles des diatomées d'algues, et comme des traces dans notre corps. Mais la vie telle que nous la connaissons ne fait pas autant usage de cet élément.

L'ingrédient clé de la vie sur Terre est plutôt le carbone. Nos cellules sont assemblées à partir d'un ensemble vertigineux de molécules fabriquées à partir de squelettes de carbone attachées à quelques autres éléments.

Mais le silicium semble être un bon candidat. "Si vous êtes une forme de vie et que vous voulez exister quelque part, vous voulez prendre les blocs de construction communs et facilement accessibles. C'est du carbone, bien sûr, et dans une certaine mesure, c'est aussi du silicium », explique Dirk Schulze-Makuch, un astrobiologiste de l'Université technique de Berlin.

Science fiction aime spécule sur les extraterrestres qui utilisent du silicium au lieu d'un vieux charbon ennuyeux. Maintenant, les scientifiques ont réussi à inciter les cellules vivantes à relier les deux éléments ensemble pour la première fois. Lorsqu'il est fourni avec des composés à base de silicium, une protéine normalement trouvée dans les bactéries des sources thermales islandaises peut former des molécules avec des liaisons carbone-silicium dans les cellules vivantes, ont révélé les chercheurs le 25 novembre dans Science.

«Quelque chose qui existe dans la nature est déjà prêt à faire cette chimie entièrement nouvelle, et à le faire relativement bien», explique la co-traitatrice Frances Arnold, ingénieur chimiste à l'Institut de technologie de Californie à Pasadena. "Il ouvre un chemin vers des composés que la nature n'a jamais faite auparavant. Ensuite, vous pouvez explorer les coûts et les avantages qu'ils offrent aux systèmes de vie. "

La vie basée sur le silicium ne pouvait pas la pirater sur notre planète. Mais les scientifiques peuvent imaginer des endroits dans l'univers pour lesquels ils pourraient être mieux adaptés et explorer ce qui se passe lorsque nous commençons à introduire la biochimie du silicium sur terre.

Où les règles du carbone

Le carbone et le silicium partagent des similitudes chimiques. "C'est juste en dessous du carbone sur le tableau périodique, donc il a quelques-unes des mêmes propriétés que le carbone", explique Schulze-Makuch. Comme le carbone, le silicium peut se lier à quatre atomes à la fois, ce qui le rend comme un bloc de construction attrayant pour les grandes molécules complexes comme l'ADN et les protéines.

Et il y a beaucoup de silicium pour aller autour; Il représente près de 30 pour cent de la croûte terrestre, ce qui en fait le deuxième élément le plus abondant après l'oxygène.

Alors, pourquoi la vie basée sur le silicium n'existe-t-elle pas sur Terre?

Fondamentalement, la Terre a juste les bonnes conditions pour que la vie dominée par le carbone prospère, alors que la vie basée sur le silicium aurait du mal à obtenir un intérêt.

Le carbone pur peut exister sur Terre sous forme de graphite ou de diamants. «C'est stable, il ne réagit pas immédiatement avec l'oxygène», dit Schulze-Makuch. Lorsque les composés contenant du carbone sont brûlés et réagissent avec l'oxygène, ils forment du dioxyde de carbone, qui peut être utilisé par la vie.

Le silicium, d'autre part, n'est pas trouvé par lui-même. Lorsque le silicium rencontre de l'oxygène - qu'il soit flottant dans l'air ou dans l'eau - il attrapera l'oxygène et produira des silicates. Ce sont des composés contenant du silicium et de l'oxygène et forment la plupart des roches et des minéraux sur Terre. "Dès que vous avez de l'oxygène avec lui ou de l'eau ... vous avez un rock et rien ne se produit plus", dit Schulze-Makuch.

Et, alors que l'eau est vitale pour la vie sur Terre, la vie basée sur le silicium ne pourra pas l'utiliser de la même manière. Sa biochimie devrait compter sur une autre molécule (peut-être le méthane) pour plusieurs de ses fonctions.

"Le silicium est tout autour, mais il est attaché dans les roches ... avec ces très fortes liaisons silicium-oxygène que les systèmes vivants devraient casser afin d'utiliser le silicium", dit Arnold. "Et puis, une fois qu'ils ont utilisé du silicium, peut-être que ces composés ne sont même pas stables dans les conditions de la Terre".

Donc, malgré leurs similitudes, le silicium et le carbone se comportent différemment. "Ce n'est pas un remplacement identique par aucun moyen", dit Arnold. "La vie dans des conditions normales sur cette planète ne fonctionnerait probablement pas avec le silicium".

Mais la vie à base de silicium pourrait-elle s'épanouir ailleurs?

Le domaine du silicium

La température de surface de Titan, la plus grande lune de Saturne, est une frigide de -290 ° Fahrenheit. La lune a peu d'oxygène - toute l'eau est gelée - mais le méthane liquide coule dans des rivières et des lacs étranges. Les composés à base de silicium (appelés silanes) qui pourraient créer des cellules exotiques devraient être stables dans ces conditions.

Donc, à première vue, Titan semble être un attrayant immobilier pour les étrangers à base de silicium. "Mais le problème avec Titan est qu'il y a tellement de carbone, il y a encore plus de carbone que sur Terre", dit Schulze-Makuch. "Nos modèles indiquent jusqu'à présent qu'il n'y a pas beaucoup de silicium".

Le silicium qui existe sur Titan est enterré profondément près du noyau de la lune. "Pour avoir plus de vie basée sur le silicium, vous devriez l'avoir à la surface [et] disponible", dit Schulze-Makuch. "Mais vous pourriez imaginer certaines planètes ou des lunes ou des scénarios où cela pourrait être le cas".

Les scientifiques ont également spéculé sur la vie construite à partir de silicates rocheux qui pourraient habiter dans la chaleur extrême des chambres de magma, dit-il.

Une autre possibilité serait des étrangers siliconés qui ne remplacent pas simplement le carbone au silicium. Ces étrangers utiliseraient plutôt des molécules qui combinent les deux. Les matériaux avec des liaisons carbone-silicium ont déjà été trouvés dans l'espace ", mais ils sont très rares, il y a [beaucoup] plus de composés du carbone", dit Schulze-Makuch. "La vie aurait probablement encore du mal".

La vie qui repose sur le silicium (plus qu’Earthlings do) pourrait être là-bas, mais il est peu probable qu'il s'agisse d'événements courants. "Je pense que ce serait très rare, mais je peux imaginer qu'il existera quelque part", dit Schulze-Makuch.

Perspectives terrestres

Le nouveau travail d'Arnold et de ses collègues pourrait offrir des indices sur la manière dont la vie terrestre a évolué pour utiliser si peu de silicium.

Lorsqu'ils ont d'abord utilisé des bactéries Escherichia coli conçues pour produire la protéine qui pourrait fabriquer des liaisons carbone-silicium, le processus n'était pas très efficace. Mais après quelques mutations, les enzymes ont fouetté des molécules de silicium organiques 15 fois plus efficacement que les moyens chimiques utilisés dans le laboratoire. Ils ont produit vingt composés, tous stables.

Donc, les enzymes n'ont pas besoin de beaucoup d'encouragement pour fabriquer des liaisons carbone-silicium. Pourtant, il ne se passe probablement pas dans la nature. "Vous pourriez discuter, dis-je, il est si facile pour un système biologique de le faire, comment savez-vous que cela ne se fait pas là-bas?" Dit Arnold. "Nous ne savons pas vraiment, mais c'est très improbable." Les composés à base de silicium qu'elle et son équipe ont donné la bactérie afin qu'ils puissent fabriquer ces nouveaux produits fabriqués par l'homme; Les bactéries ne les rencontreraient normalement pas dans leur environnement.

Mais ces liaisons carbone-silicium filées en laboratoire sont loin d'être frivoles. Nous pourrions utiliser des méthodes similaires pour contraindre les bactéries à fabriquer des produits dont nous avons besoin.

Bien qu'aucune forme de vie ne soit connue pour forger naturellement des liaisons carbone-silicium, nous trouvons des moyens de fabriquer ces composés tout le temps. Les molécules qui se lient au carbone et au silicium se présentent dans de nombreux produits, des produits pharmaceutiques à l'électronique. Ceux-ci doivent être fabriqués en laboratoire, mais Arnold espère que l'utilisation de microbes pour rendre ces composés serait moins chère et plus respectueuse de l'environnement, n'utiliserait pas de métaux précieux et pourrait se produire à température ambiante.

"Une enzyme peut faire ce que les chimistes pensaient seulement qu'ils pouvaient faire", dit Arnold. Et en plus d'obtenir une meilleure façon de créer des choses que nous utilisons déjà, nous pourrions découvrir de nouveaux matériaux.

"La liaison chimique pourrait apparaître dans des milliers et des milliers de molécules différentes, dont certaines pourraient être utiles", dit Arnold. "Ils sont tous des entités chimiques complètement nouvelles qui sont facilement disponibles maintenant, en demandant aux bactéries de les fabriquer".

Les chimistes peuvent étudier ce qui se passe lorsque le silicium est introduit dans les cellules vivantes. "On pourrait supposer que nous pourrions fabriquer des composants de la vie qui incorporent du silicium - peut-être des graisses de silicium ou des protéines contenant du silicium - et demandez-vous, qu'est-ce que la vie fait avec ça?" Dit Arnold. "Est-ce que la cellule est aveugle à savoir si le carbone est là ou le silicium est là? Est-ce que la cellule vient de cracher? La cellule la mange-t-elle? ... Est-ce qu'il fournit de nouvelles fonctions que la vie n'avait pas avant? "

Si l'introduction du silicium semblait aider ou au moins nuire à la vie, cela pourrait signaler que, avec l'accès au bon matériau, les organismes terrestres pouvaient utiliser le silicium un peu plus.

Les scientifiques peuvent même explorer s'ils peuvent inciter les microbes à attacher du carbone à d'autres éléments, la vie normalement retarde. "Il y a toute une table périodique qui est en grande partie intacte par nature", dit Arnold. La vie est dominée par le carbone, l'oxygène, l'azote et l'hydrogène, avec quelques autres éléments pulvérisés.

"Que se passe-t-il lorsque vous incorporez d'autres éléments? La nature peut-elle même faire ça? "Dit Arnold. "Je voudrais voir quelle fraction de choses que les chimistes ont compris que nous pourrions effectivement enseigner à la nature à faire. Ensuite, nous pourrions vraiment remplacer les usines chimiques par des bactéries ".