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Un système d’élimination de l’ADN défectueux provoque une inflammation
Un système d’élimination de l’ADN défectueux provoque une inflammation
Les scientifiques de Salk cartographient la voie de l'inflammation dans les cellules de souris, depuis le stress mitochondrial jusqu'à la fuite endosomale jusqu'à l'initiation du système immunitaire, révélant ainsi de nouvelles cibles thérapeutiques potentielles pour réduire l'inflammation liée au vieillissement et à la maladie.
LA JOLLA — Les cellules du corps humain contiennent des mitochondries productrices d'énergie, chacune possédant son propre ADNmt — un ensemble unique d'instructions génétiques complètement distinctes de l'ADN nucléaire de la cellule que les mitochondries utilisent pour produire de l'énergie vitale. Lorsque l’ADNmt reste en place (à l’intérieur des mitochondries), il maintient la santé mitochondriale et cellulaire, mais lorsqu’il va dans un endroit auquel il n’appartient pas, il peut déclencher une réponse immunitaire qui favorise l’inflammation.
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Crédit : Institut Salk
Maintenant, les scientifiques de Salk et les collaborateurs de l'UC San Diego ont découvert un nouveau mécanisme utilisé pour éliminer l'ADNmt défectueux de l'intérieur des mitochondries vers l'extérieur. Lorsque cela se produit, l’ADNmt est reconnu comme un ADN étranger et active une voie cellulaire normalement utilisée pour favoriser l’inflammation afin de débarrasser la cellule des agents pathogènes, tels que les virus.
Résultats publiés dans Biologie cellulaire normale 8 février 2024 Plusieurs nouvelles cibles thérapeutiques sont présentées pour perturber la voie inflammatoire et ainsi atténuer l'inflammation liée au vieillissement et à des maladies telles que le lupus ou la polyarthrite rhumatoïde.
« Nous savions que l'ADNmt s'échappait des mitochondries, mais comment cela reste incertain », déclare le professeur principal et co-auteur Gerald Shadel, directeur du Centre d'excellence en traumatologie de San Diego-Nathan en biologie fondamentale du vieillissement et récipiendaire du prix Audrey Geisel. . Chaire en sciences biomédicales au SALIC. « En utilisant des méthodes d'imagerie et de biologie cellulaire, nous sommes en mesure de retracer les étapes du transport de l'ADN mitochondrial hors des mitochondries, que nous pouvons maintenant essayer de cibler avec des interventions thérapeutiques pour, espérons-le, prévenir l'inflammation qui en résulte. »
L’une des façons dont nos cellules réagissent aux dommages et aux infections est ce que l’on appelle le système immunitaire inné. Bien que la réponse immunitaire innée constitue la première ligne de défense contre les virus, elle peut également répondre à des molécules fabriquées par l’organisme qui ressemblent simplement à des agents pathogènes, notamment à l’ADN mitochondrial égaré. Cette réponse peut conduire à une inflammation chronique et contribuer aux maladies humaines et au vieillissement.
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Crédit : Institut Salk
Les scientifiques ont travaillé pour découvrir comment l'ADN mitochondrial quitte les mitochondries et stimule la réponse immunitaire innée, mais les voies précédemment identifiées ne s'appliquaient pas aux conditions uniques de stress de l'ADN mitochondrial sur lesquelles l'équipe Salk étudiait. Ils se sont donc tournés vers des techniques d’imagerie sophistiquées pour recueillir des indices sur l’endroit et le moment où les choses allaient mal dans ces mitochondries.
« Nous avons réalisé une avancée majeure lorsque nous avons constaté que l'ADN mitochondrial se trouvait à l'intérieur d'une mystérieuse structure membraneuse une fois qu'il avait quitté les mitochondries. Après avoir assemblé toutes les pièces du puzzle, nous avons réalisé que cette structure était un endosome », explique le premier auteur. Laura Newman, ancien chercheur postdoctoral au laboratoire de Shadle et actuel professeur adjoint à l'Université de Virginie. « Cette découverte nous a finalement amené à réaliser que l'ADN mitochondrial était rejeté et, ce faisant, une partie s'en échappait. »
L’équipe a découvert un processus qui commence par un défaut dans la réplication de l’ADN mitochondrial qui provoque l’accumulation d’amas de protéines contenant de l’ADNmt appelés nucléoïdes dans les mitochondries. Après avoir remarqué ce défaut, la cellule commence alors à éliminer les nucléoïdes qui arrêtent la réplication en les transportant vers les endosomes, un groupe d'organites qui trie et envoie le matériel cellulaire pour une élimination permanente. L'endosome est surchargé de ces nucléoïdes, ce qui entraîne une fuite, et l'ADN mitochondrial se désassemble soudainement dans la cellule. La cellule signale que l’ADNmt est un ADN étranger – de la même manière qu’elle signale l’ADN viral – et initie la voie cGAS-STING pour détecter l’ADN et provoquer une inflammation.
« En utilisant nos outils d'imagerie de pointe pour examiner la dynamique mitochondriale et la libération de l'ADNmt, nous avons découvert un tout nouveau mécanisme de libération de l'ADNmt », explique le co-auteur Uri Manor, ancien directeur du Waitt Advanced Biophotonics Core à Salk et actuel professeur adjoint. À l'Université de Californie, San Diego. « Il y a beaucoup de questions de suivi que nous sommes impatients de poser, comme par exemple comment d'autres interactions entre les organites contrôlent les voies immunitaires innées, comment différents types de cellules libèrent l'ADNmt et comment nous pouvons cibler cette nouvelle voie pour réduire l'inflammation pendant la maladie et vieillissement. »
Les chercheurs espèrent cartographier plus de détails sur cette voie complexe d’élimination de l’ADN mitochondrial et d’activation immunitaire, y compris les conditions biologiques – telles que le dysfonctionnement de la réplication de l’ADN mitochondrial et l’infection virale – qui sont nécessaires pour initier la voie et quels effets en aval elle peut avoir sur. Santé humaine. Ils voient également une opportunité d’innovation thérapeutique utilisant cette voie, qui représente une nouvelle cible cellulaire pour réduire l’inflammation.
Les autres auteurs incluent Sammy Weiser Novak, Gladys Rojas, Nimisha Tadepal, Cara Schiavone, Cristina Towers, Matthew Donnelly, Sajnika Ghosh, Sienna Rocha et Ricardo Rodriguez Enriquez de Salk ; Daniel Grotjahn et Michaela Medina du Scripps Research Institute ; Marie-Ève Tremblay de l'Université de Victoria au Canada; Joshua Ciboulette de l'Université de Californie à San Diego ; et Ian Lemmersall de l'Institut d'immunologie de La Jolla.
Le travail a été soutenu par les National Institutes of Health (R01 AR069876, P30AG068635, 1K99GM141482, 1F32GM137580, T32GM007198, 5R00CA245187 et 5R00CA245187-04S1), l'Initiative Allen-AHA sur la santé cérébrale et les déficiences cognitives (1) 9 PABH1346.10000H), Nationale Prix NeuroNex de la Science Foundation (2014862), Prix Chan Zuckerberg Scholars of Photography, Fondation LIFE, George E. Bourse postdoctorale de recherche médicale Hewitt, bourse postdoctorale de la Fondation de recherche médicale Paul F. Glenn, bourse postdoctorale du Salk Pioneer Fund, prix Waitt. La Fondation du Centre d'imagerie cellulaire et moléculaire de l'École de médecine de l'Université Yale, la Chaire de recherche du Canada (niveau 2) en neurobiologie du vieillissement et de la cognition et le Fonds des leaders John R. Evans de la Fondation canadienne pour l'innovation (subvention 39965).
Identification numérique : 10.1038/s41556-023-01343-1
« Spécialiste de la télévision sans vergogne. Pionnier des zombies inconditionnels. Résolveur de problèmes d’une humilité exaspérante. »
Une nouvelle étude a mis en lumière la façon dont certains vers marins forment des poils, qui sont des protubérances ressemblant à des poils de chaque côté.
Une équipe de chercheurs, dirigée par le biologiste moléculaire Florian Raebel des laboratoires Max Perutz de l’université de Vienne, a utilisé des techniques d’imagerie avancées pour étudier de près Platinieris DumerelliCe qui est souvent considéré comme un fossile vivant.
Ces annélides possèdent des poils inhabituels qui leur permettent de naviguer dans leur environnement aquatique. Mais comment se forment ces structures complexes ? Il s’avère que ces espèces développent leurs poils morceau par morceau, à la manière du processus d’impression 3D.
Processus naturel complexe
Les chitoplastes, cellules spécialisées des vers, contrôlent ce processus biologique. Ces cellules produisent de la chitine, une substance fibreuse et résistante qui joue un rôle clé dans la formation des cheveux.
« Le processus commence par la pointe des poils, suivi par la section centrale et enfin par la base des poils. Les parties terminales sont poussées de plus en plus loin du corps. Dans ce processus de développement, des modules fonctionnels importants sont créés un par un, pièce par pièce, ce qui est similaire à l’impression 3D.
Cette biogenèse est un processus complexe. Ces cellules chitoplastes sont composées de longues structures superficielles appelées microvillosités. Les microvillosités chitoplastes contiennent une enzyme spéciale nécessaire à la formation de chitine.
Tout comme les buses d’une imprimante 3D, ces microvillosités sculptent avec précision les filaments, couche par couche.
« Notre analyse suggère que la chitine est produite par des microvillosités individuelles de la cellule chitoplaste », a déclaré Raible.
Le changement précis du nombre et de la forme de ces microvillosités au fil du temps était donc essentiel à la formation des structures géométriques des filaments individuels, telles que les dents individuelles à l’extrémité des filaments, qui étaient précises jusqu’à l’échelle submicrométrique. Il ajouta.
Cette compréhension peut conduire à la création de produits médicaux
Fait intéressant, en quelques jours, ces structures passent de la formation initiale à la pleine maturité, prêtes à assister le ver dans sa vie aquatique. De plus, les poils peuvent avoir différentes formes et longueurs.
À mesure que le ver mûrit, la forme de ses poils peut changer radicalement. Par exemple, ils peuvent devenir plus courts ou plus longs, plus pointus ou plats, selon les besoins du ver et les conditions environnementales.
Les chercheurs ont révélé les secrets de la formation des cheveux grâce à des techniques d’imagerie avancées.
Ils ont créé des modèles 3D détaillés à l’aide de la microscopie électronique à balayage en série du visage, fournissant ainsi des informations sans précédent sur ce processus biologique.
Il est intéressant de noter que l’équipe souligne que la compréhension de ce processus biologique pourrait conduire au développement de nouveaux produits médicaux et de matériaux naturellement biodégradables à l’avenir.
Selon communiqué de presseLa chitine molle trouvée dans le calmar est déjà utilisée « comme matière première pour la production de pansements bien tolérés ».
Ce travail de recherche a été réalisé en coopération avec l’Université d’Helsinki, l’Université de technologie de Vienne et l’Université Masaryk de Brno.
Les résultats ont été publiés dans la revue Communication naturelle.
À propos de l’éditeur
Mrigakshi Dixit Mrijakshi est un journaliste scientifique qui aime écrire sur l’exploration spatiale, la biologie et les innovations technologiques. Son expérience professionnelle inclut à la fois les médias audiovisuels et numériques, ce qui lui a permis d’apprendre une variété de formats de narration. Ses travaux ont été publiés dans des publications bien connues, notamment Nature India, Supercluster et Astronomy. Si vous avez des offres en tête, n’hésitez pas à leur envoyer un email.
« Spécialiste de la télévision sans vergogne. Pionnier des zombies inconditionnels. Résolveur de problèmes d’une humilité exaspérante. »
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Les chercheurs peuvent désormais mesurer précisément l’émergence et l’amortissement du champ plasmonique
Une équipe de recherche internationale dirigée par l’Université de Hambourg, DESY et l’Université de Stanford, a développé une nouvelle approche pour caractériser le champ électrique d’échantillons plasmoniques aléatoires, tels que les nanoparticules d’or. Les matériaux plasmoniques présentent un intérêt particulier en raison de leur extraordinaire efficacité à absorber la lumière, ce qui est crucial pour les énergies renouvelables et d’autres technologies. Dans la revue Nano Letters, les chercheurs rendent compte de leur étude, qui fera progresser les domaines de la nanoplasmonique et de la nanophotonique grâce à ses plateformes technologiques prometteuses.
Une impulsion laser très courte (couleur bleue) excite les nanotiges d’or plasmoniques, entraînant des changements caractéristiques dans le champ électrique transmis (couleur jaune). L’échantillonnage de ce champ permet de déduire le champ plasmonique de la nanoparticule.
RMT.Burgess
Les plasmons de surface localisés constituent une excitation unique d’électrons dans des métaux à l’échelle nanométrique tels que l’or ou l’argent, où les électrons mobiles du métal oscillent collectivement avec le champ photoélectrique. Cela conduit à une intensification de l’énergie lumineuse, ce qui permet des applications en photonique et en conversion d’énergie, par exemple en photocatalyse. Pour développer de telles applications, il est important de comprendre les détails de l’entraînement et de l’amortissement du plasma. Cependant, le développement d’expériences pertinentes pose un problème : les processus se déroulent sur des échelles de temps très courtes (quelques femtosecondes).
La communauté attoseconde, dont les auteurs principaux Matthias Kling et Francesca Calligari, ont développé des instruments pour mesurer le champ électrique oscillant des impulsions laser ultracourtes. Dans l’une de ces méthodes d’échantillonnage sur le terrain, une impulsion laser intense est focalisée dans l’air entre deux électrodes, générant un courant pouvant être mesuré. L’impulsion intense est ensuite recouverte d’une impulsion de signal faible qui sera décrite. L’impulsion du signal module le taux d’ionisation et donc le courant généré. L’examen du délai entre les deux impulsions fournit un signal dépendant du temps et proportionnel au champ électrique de l’impulsion du signal.
« Nous avons utilisé cette configuration pour la première fois pour caractériser le champ de signal émergeant d’un échantillon plasmonique du matériau excité par résonance », explique Francesca Calligari, scientifique principale à DESY, professeur de physique à l’Université de Hambourg et porte-parole du CUI : Pôle d’excellence en imagerie avancée. La différence entre l’impulsion reconstruite et l’interaction du plasmon avec l’impulsion de référence a permis aux scientifiques de suivre l’émergence et la désintégration rapide du plasmon, ce qu’ils ont confirmé par des calculs de modèles électrodynamiques.
« Notre approche peut être utilisée pour caractériser des échantillons plasmoniques arbitraires dans des conditions ambiantes et en champ lointain », ajoute le professeur Holger Lange, scientifique du CUI. De plus, une caractérisation précise du champ laser issu des nanomatériaux plasmoniques pourrait constituer un nouvel outil pour améliorer la conception de dispositifs de mise en forme de phase pour les impulsions laser ultracourtes.
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Date de lancement du nouveau Boeing Starliner, matériel de porte et visualisation de l’horizon des événements
Illustration montrant un gros plan du Local Habitat et Logistique (HALO), un composant du portail. Crédit : NASA
Nouvelle date de lancement cible pour NASAL’équipe d’essais en vol de Boeing…
Progresser sur le matériel clé de Gateway…
Des honneurs présidentiels pour aider à faire avancer la mission de la NASA…
Quelques histoires que nous vous raconterons – Cette semaine à la NASA !
Nouvelle date de lancement cible pour le test en vol de l’équipage de Boeing de la NASA
La NASA, Boeing et United Launch Alliance visent désormais un lancement d’essai en vol de l’équipage de Boeing de la NASA sur la planète au plus tard le 17 mai. Station spatiale internationale.
Les astronautes de la NASA Butch Wilmore et Sunny Williams seront les premiers astronautes à se rendre à la station à bord du vaisseau spatial Starliner de Boeing. Une fois la mission terminée avec succès, la NASA peut adopter le Starliner pour des missions en équipage en rotation vers la station spatiale.
Les modules Lunar I-Hab et HALO de Gateway sont en cours de construction dans l’usine industrielle Thales Alenia Space à Turin, en Italie. Crédit image : ESA/Stefan Korvaja
Avancez dans le portail avant Artemis IV
La mission Artemis IV de la NASA prend forme avec des équipes italiennes qui progressent sur le matériel clé de Gateway, la première station spatiale de l’humanité en orbite autour de la Lune. Les deux premiers composants de la passerelle, l’avant-poste d’habitat et de logistique, ou Halo, et le composant de puissance et de propulsion seront lancés en orbite lunaire avant Artemis IV. Halo est l’un des modules de passerelle où les astronautes vivront, mèneront des activités scientifiques et se prépareront aux missions sur la surface lunaire.
Le président Joe Biden a remis au Dr Ellen Ochoa, ancienne directrice du centre et astronaute du Johnson Space Center de l’agence à Houston, et au Dr Jane Rigby, scientifique en chef du projet de télescope spatial James Webb de la NASA, chacune la Médaille présidentielle de la liberté lors d’une cérémonie à la Maison Blanche à Washington. Crédit : La Maison Blanche
Ancien directeur de la NASA, des scientifiques reçoivent des médailles présidentielles
Dr Ellen Ochoa, ancienne directrice du centre et astronaute du Johnson Space Center de la NASA, et Dr Jane Rigby, scientifique principale du projet au Johnson Space Center de la NASA Télescope spatial James Webb Chacun a récemment reçu la Médaille présidentielle de la liberté des mains du président Joe Biden.
Ochoa a été honorée pour son leadership au sein de la NASA Johnson et pour avoir été la première femme hispanique à voyager dans l’espace, et Rigby a été honorée pour son travail à la tête de Webb, le télescope spatial transformateur de la NASA.
Dans cette vision d’un voyage vers un objet supermassif Le trou noir, les affiches mettent en évidence de nombreuses caractéristiques fascinantes produites par les effets de la relativité générale en cours de route. Produite sur un superordinateur de la NASA, la caméra suit son approche, tourne brièvement, puis traverse l’horizon des événements – le point de non-retour – d’un trou noir monstrueux semblable à celui au centre de notre galaxie. Source de l’image : Centre de vol spatial Goddard de la NASA/J. Schnittman et B. Powell
Visualiser un trou noir emmène les spectateurs au-delà du gouffre
Une nouvelle visualisation immersive réalisée à l’aide d’un superordinateur de la NASA emmène les spectateurs à l’intérieur de l’horizon des événements – le point de non-retour pour un trou noir. Il existe plusieurs versions de visualisation, dont une version à 360 degrés.
Le projet a généré environ 10 téraoctets de données et a pris environ 5 jours pour construire le supercalculateur. En comparaison, la fabrication d’un ordinateur portable typique prendrait plus d’une décennie.
C’est ce qui s’est passé cette semaine à la NASA !
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