“…and the Nobel goes to…”

1997/12/01 ZETIAZ - Elhuyar Iturria: Elhuyar aldizkaria

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Prix Nobel de physique système de chasse aux atomes

On nous a dit en ce moment que le travail effectué par les nouveaux Prix Nobel de physique n'a pas d'usage pratique, mais en quelques années nous verrons les résultats de ce travail théorique. Dans le développement des horloges atomiques, il faudra tenir compte du travail accompli par les trois chercheurs.

Steven Chou, Claude Cohen-Tannoudji et William D. Pour les scientifiques Phillips n'a pas été une année quelconque. Sur la liste des prix Nobel de physique, la liste d'or de la science, ses noms apparaissent depuis octobre. Le mérite que l'Académie royale suédoise a pris en compte pour décerner le prix a été le développement de procédures de capture d'atomes utilisant la lumière laser. Ce n'est pas un mérite quelconque.

La recherche des atomes a été fondamentale dans le développement de la science moderne; la théorie quantique elle-même, dans une large mesure, a été comprise pendant des années comme théorie de l'atome; évidemment, l'arrivée de ce champ intéressant n'a pas encore été épuisée. O. Le travail du scientifique Stern avec les faisceaux d'atomes dans les années 20 peut être considéré comme le point de départ de la ligne que nous analysons maintenant, car il a été basé sur ses recherches pour ensuite introduire des centaines de scientifiques dans le monde caché des atomes.

Dans des conditions environnementales normales, les atomes et les molécules se déplacent en zigzag dans toutes les directions et à différentes vitesses. Le mouvement «frénétique» est intimement lié à la température de la matière; plus la température est élevée, plus le mouvement des atomes est rapide. Dans cette situation, vous ne pouvez rien voir ou, ce qui nous importe, vous ne pouvez pas enquêter correctement, à savoir, pour connaître les propriétés des atomes, vous avez besoin d'un environnement plus “calme”. Cet environnement est atteint très près du zéro absolu, c'est-à-dire à des températures très basses. Cependant, en atteignant ces températures, les atomes ont une mauvaise habitude : ils se condensent et deviennent liquides ou solides.

Pour éviter la condensation, il est nécessaire de maintenir les atomes séparés, en les manipulant dans des densités très basses et sous vide sous l'influence de champs électriques ou magnétiques. Cette zone est «captée» sous vide et a donc la même fonction qu’un récipient, de sorte que cette zone est appelée piège atomique. Une fois que les atomes sont « piégés » en eux, il faut les maintenir à des températures très basses si nous ne voulons pas qu’ils reviennent. Les chercheurs Chou, Cohen-Tannoudji et Phillips ont développé des procédures pour le refroidissement et la capture d'atomes vilains par la lumière laser et les pièges atomiques multiples.

Prix Nobel de chimie Biscuits énergétiques

Comme dans de nombreuses autres occasions, le Prix de cette année a reconnu le travail accompli par les lauréats au fil des ans, ainsi que le terrain qui est traditionnellement considéré comme naissant en biochimie, bioénergétique, est entré avec tous les honneurs dans le club des Prix Nobel après cette année. Comme on le sait, la bioénergie s'occupe des transmissions énergétiques produites dans les systèmes biologiques. En 1978, le scientifique Peter Mitchell a également obtenu le prix Nobel pour son travail dans ce domaine. En particulier, Mitchell a fourni un modèle théorique pour comprendre la synthèse et l'utilisation de l'ATP (adenin triphosphate) dans les êtres vivants. Même si jusqu'à présent nous ne l'avons pas dit, le lecteur prudent le saura déjà: L'ATP est une molécule universelle qui recueille l'énergie et la transfère à des processus multiples.

Le voyage passionnant de l'énergie

Les êtres vivants consomment de l'énergie constamment. Pendant que vous lisez le magazine, votre corps a besoin d'énergie pour passer des pages. Nous générons une dépense constante dans le corps, mais il semble – sauf exceptions – que cette source n’est pas épuisée, que nous avons toujours des réserves d’énergie. Au fil des ans, les scientifiques ont travaillé intensément pour clarifier le fonctionnement de ces mécanismes et après de nombreuses peines et malheurs, la réponse qui est finalement arrivé en 1929 lorsque le chimiste Karl Lohmann a découvert cette année-là la molécule d'énergie, l'ATP. Cette molécule considérait qu'elle avait un rôle important dans la transmission de l'énergie des êtres vivants, mais n'a pas été entièrement clarifiée avant 1939-41, lorsque le scientifique Fritz Lipmann, prix Nobel de médecine en 1953, a postulé que l'ATP est une structure de base de transport de l'énergie. Les scientifiques ont continué à travailler dans la décennie suivante pour clarifier sa structure et en 1948 le chimiste Alexander Todd, prix Nobel en 1957, a réussi à synthétiser la molécule.

D. Paul Boyer, John E. Walker et Jens C. Les chercheurs Skou ont reçu cette année le prix Nobel de chimie. Les trois chercheurs ont analysé les protéines qui interviennent dans le processus de génération et de transport de l'ATPasa d'énergie dont ont besoin les cellules et ont sans doute apporté d'importantes contributions dans ce domaine.

Le processus de synthèse de l'ATP est fascinant. Comme mentionné ci-dessus, il participe à tout processus nécessitant de l'énergie. Prenons, par exemple, la respiration. La respiration est effectuée dans une partie interne de la cellule, la mitochondrie qui fonctionne comme centrale énergétique. La membrane interne de la mitochondrie contient les quatre enzymes qui forment la chaîne respiratoire, dans lesquelles les sucres et les graisses sont oxydés par échange d'électrons.

Ce transfert est accompagné de l'expulsion de protons de la mitochondrie, ce qui génère un gradient de protons qui peut ensuite être utilisé pour le travail. Sa fonction principale est de synthétiser ATP, de sorte que la cellule a besoin de l'ATPase des protons. Par conséquent, le centre de la bionergétique n'est qu'un petit circuit électrique : la chaîne respiratoire bombarde les protons avec l'énergie obtenue par la combustion des racines ; les protons retournent à la cellule par l'ATPase et l'énergie libérée dans ce processus génère ATP.

L'énergie accumulée dans la structure ATP sera utilisée par l'être vivant dans des processus multiples. Boyer et Walker savaient déjà tout cela, puisque depuis longtemps le mécanisme de l'ATP est connu, mais il y avait encore beaucoup de doutes qui n'avaient pas été clarifiés, parmi lesquels ont répondu les lauréats de cette année: Par quel mécanisme la synthèse de l'ATP affecte-t-elle l'énergie provenant du gradient des protons ? Les deux chercheurs ont clarifié la structure et les mécanismes de l'ATPase des protons et nous ont donc appris les processus de production et de transport d'énergie.

Prix Nobel de médecine Prusiner et Priones

Le Prix Nobel de médecine de 1997 a été décerné par Stanley Prusiner pour son travail de diffusion de la connaissance des prions depuis 1982. Mais que sont les prions ? Il s’agit d’un terme inventé par Prusiner lui-même et qui correspond à des particules infectieuses protéiques qui semblent participer à la transmission des “encéphalopathies spongiformes transmissibles” (EST). Les principales caractéristiques de ces maladies sont les infections lentes du système nerveux central, qui sont finalement mortelles. Ils provoquent une dégénérescence progressive de la substance grise et l'apparition de vacuoles dans le tissu cérébral, adoptant un aspect herbeux.

Le nom EST comprend plusieurs maladies qui affectent différentes espèces de mammifères. Les plus importants sont le « scrapie » de moutons, qui ne peut être infecté que par le partage du pré ; l’encéphalopathie bovine spongeoire (BSE), connue sous le nom de « vaches folles » et la maladie de la tribogaviote « Stäs-Familia », connue sous le nom de « Épisode Historique de la Famille Sänäs-Cereza.

Le prix reçu par Stanley Prusiner a créé une grande révolte dans certaines régions. Certains ne pardonneront pas à l'Académie suédoise qui a récompensé un champ de recherche encore inachevé. Et c'est que, bien que depuis la première hypothèse nous ayons beaucoup appris sur le rôle des prions, aujourd'hui par exemple, nous ne connaissons pas les mécanismes et le fonctionnement des prions. Prusiner ne se plaint pas de cela. « Ceux qui confondent les coins n’ont réussi qu’à accroître l’impact du prix », a déclaré le nouveau lauréat du rire sur les lèvres.

Selon Prusiner, l'agent infectieux des pathologies EST est une protéine capable de produire plusieurs copies d'elle-même, c'est-à-dire une caractéristique particulière du groupe de maladies. Cette théorie a suscité un débat intense, car parmi les scientifiques on reconnaît qu'ils sont des acides nucléiques et non des protéines, porteurs d'information génétique et capacité à reproduire. La théorie de Prusiner, par conséquent, étant hétérodoxe, a eu depuis ses débuts de nombreux contraires qui, bien que de moins en moins, considèrent que l'agent infectieux des maladies EST est un virus.

Mais comment une protéine peut-elle produire la maladie ? En 1982, Prusiner a analysé la fraction infectieuse du cerveau contaminé par la scrapie et a découvert que sa principale composante était une protéine appelée « PrP ». Trois ans plus tard, l'équipe de Prusiner a découvert le gène qui produit cette protéine dans les hamsters et les souris saines. La séquence d'acides aminés de la protéine PrP normale (PrP c), comparée à celle de la protéine pathologique PrP (PrP sc), a montré que les deux séquences sont totalement identitaires mais avec une structure tridimensionnelle différente.

En fait, dans les mêmes parties de la chaîne où la protéine PrP c a de longs plis de type a-hélice, le PrP sc organise les feuilles b. En outre, le PrP sc, contrairement à la protéine PrP c normale, tend à former des agrégats insolubles et des fibres dans le cerveau, résistant à l'attaque des protéines.

Les nombreux essais ultérieurs coïncident que, face au PrP sc de la protéine, le PrP c modifie sa structure en devenant la protéine PrP sc. Certains groupes de recherche, y compris celui de Prusiner, affirment que la modification structurelle de la protéine PrP c peut nécessiter d'autres protéines, comme celle de Txaperon. Au contraire, les contraires à la théorie du prion suggèrent que ce changement structurel peut être dû à l'interaction de sa protéine tout au long du cycle de vie d'un virus. Cependant, beaucoup de questions restent sans réponse, parmi les plus élémentaires on trouve, par exemple, quelle peut être la fonction de la protéine PrP c dans la cellule, la cause que les plis fassent létale cette protéine, ou comment se produit la modification de la structure.

Le BSE apparu au Royaume-Uni a créé de nouvelles attentes au milieu de ce débat scientifique sur les caractéristiques moléculaires de l'agent infectieux, ainsi qu'une énorme alarme sociale.

Il semble démontré que la maladie du bétail bovin s'étend de manière épidémique et rompt avec la barrière habituelle des espèces : les tigres, les pumas, les ozelotes et les guépards élevés dans des zoos avec de la viande bovine infectée sont infectés (dans le reste de ces espèces, l'infection ne se produit pas). Cependant, l'infection peut-elle passer des vaches aux humains? Des études épidémiologiques suggèrent que l'ESB et la présence d'une copie de l'ECJ (nvECJ) sont liés à l'être humain. En effet, selon les nouveaux travaux réalisés par deux groupes de recherche indépendants (Nature, 2 octobre 1997), le nvecj est produit par l'agent responsable du SSE bovin.

À ce jour, 21 cas nvECJ ont été confirmés au Royaume-Uni et dans le gène PrP présentent une caractéristique commune, même si l'importance de cet événement est actuellement inconnue. Nous ne connaissons pas encore le temps d'incubation du SSE chez les humains, ni la dose minimale nécessaire pour infecter notre espèce. Nous espérons que ces questions pourront être répondues dans un proche avenir et que, grâce à une connaissance plus approfondie du fonctionnement des prions, nous pourrons éviter leur impact négatif sur la population.