Mois : avril 2019

Le décanteur à maladies: La grippe

Le par julienforsciencedans Decanting Disease / Décanteur à maladiesLaisser un commentaire

Aujourd’hui, je commence une autre série sur ce blog que j’appelle le décanteur à maladies. Tout au long de cette série je vais parler de différentes maladies et les expliquer afin qu’on puisse mieux s’en protéger. On commence donc cette série avec la maladie qui cause le plus de pandémie: la grippe.

La grippe est une maladie causée par le virus influenza. Ce virus de propage très facilement et par pleins de moyens: par le contact, par l’air, par l’éternuement, etc… On a séparé ce virus en quatre catégories: A, B, C et D, et aujourd’hui on se concentrera sur la grippe A, qui est la plus commune. Le virus influenza A est en soi assez complexe, mais ses composants principaux sont son segment ARN, qui lui permet de produire des protéines et de se dupliquer dans les cellules, et deux protéines appelées hémagglutinine (H) et neuraminidase (N), qui permettent au virus de rentrer dans les cellules. Il existe beaucoup de variations des protéines H et N, c’est pourquoi on catégorise les virus influenza A par leur combinaison de H et N. Par exemple la grippe aviaire était causée par le virus H5N1, et la grippe espagnole par le virus H1N1. Le virus s’installe dans le système respiratoire des humains, qui est son endroit favori pour se dupliquer. Chez les individus en santé, la maladie est spontanément résolutive, ce qui implique qu’elle sera soignée par le corps humain sans aide médicale. Chez les personnes avec des problèmes respiratoires ou immunitaire par contre, la grippe peut être très dangereuse [source / source / source / source].

Les symptômes de la grippe sont assez sévères. Cela inclut une fatigue extrême, des maux de tête, des douleurs dans la poitrine, de la toux, et une fièvre assez élevée. Même chez les individus en santé, les symptômes peuvent durer jusqu’à trois semaines. Les individus à risques eux peuvent développer des complications comme la pneumonie ou de l’insuffisance respiratoire, qui peut être fatal. Le traitement contre la grippe est assez simple: chez les individus en santé, de l’ibuprofène ou acétaminophène peut aider à apaiser les symptômes, et aucun antiviral est nécessaire. Dans le cas d’épidémie ou de cas avec complications, certains antiviraux existent, et tous empêche la protéine N de fonctionner correctement. Par contre, on ne doit jamais donner d’aspirine aux enfants atteints de grippe. Bien qu’on ne comprenne pas tout, on sait que l’interaction entre le virus et l’aspirine augmente les chances d’être atteint du syndrome de Reye. Ce syndrome est une encéphalopathie, ce qui veut dire que le virus a infecté le cerveau, ce qui est extrêmement dangereux. Les symptômes sont des vomissements excessifs et des changements de capacités mentales, tous deux causés par un gonflement du cerveau. Cela peut causer des complications comme des crises épileptiques ou une absence de réponse à un stimuli. Il n’y a aucun remède et les traitements n’aident qu’à apaiser les symptômes. En règle générale, si un enfant se présente avec des symptômes proche de ceux de la grippe, ne jamais donner de l’aspirine ou de médicaments qui contiennent de l’acide salicylique. Enfin, les épidémies de grippe peuvent être empêcher en prenant le vaccin de la grippe chaque année. Ce vaccin crée des anticorps contre les protéines N et P qui sont présentes cette année [source / source / source / source].

Ce qui est le plus dangereux avec le virus influenza, c’est sa capacité à muter rapidement. Son matériel génétique est assez instable, ce qui le rend facilement modifiable. Dans le cas du virus influenza, on les appelle les mutations antigéniques. Ces changements sont très communs et rendent la création d’un vaccin contre la grippe très difficile. Chaque année, le virus a changé, ce qui rend les protections créées par le vaccin de l’année précédentes obsolètes. Encore plus dangereux que les mutations, le virus est capable de créer ce qu’on appelle des dérives antigéniques. Le virus A est capable d’infecter plusieurs espèces, telles que les oiseaux, les cochons, ou les chevaux, et si un virus humain entre dans une autre espèce, il peut « échanger » son matériel génétique avec un virus de l’autre espèce. Cela créé un nouveau virus qui n’a jamais été vu avant, avec des protéines H et N qui non seulement peuvent entrer nos cellules, mais sont invisibles pour notre système immunitaire. Une dérive antigénique a eu lieu dans les années 2000 lors de l’épidémie de la grippe aviaire, un nouveau virus H5N1 venant des oiseaux était très difficile à combattre. Le pire des cas était en 1918, la pandémie de la grippe Espagnole. Ce virus H1N1 était entièrement nouveau pour les humains, ce qui le rendait virtuellement immunisé contre nos défenses. Il était tellement fort qu’il affectait violemment les gens dans leur vingtaine, alors qu’ils constituent la population la moins touchée par la grippe. Même aujourd’hui on ne sait pas pourquoi les jeunes étaient autant affectés, ou pourquoi le virus avait un si haut taux de mortalité, le plus haut jamais connu pour une grippe. Heureusement pour nous, il n’y a jamais eu de virus aussi fort que celui-ci, et il a dû muté pour être moins efficace. De plus, beaucoup de scientifiques disent que de nos jours ce virus serait moins fort, car notre système immunitaire est renforcé depuis et il y a moins de problème respiratoire dans la population. Pourtant, il y a quelques années, la grippe porcine a fait beaucoup peur aux scientifique car c’était un virus H1N1. Heureusement, il n’était pas aussi puissant. Il y a quelques années, des scientifiques ont réussi à recréer le virus H1N1 de 1918, et on espère pouvoir l’étudier pour comprendre l’évolution de cette maladie afin de mieux la combattre [Source / source / source / source / source].

Decanting Diseases: Influenza

Le par julienforsciencedans Decanting Disease / Décanteur à maladiesLaisser un commentaire

Today marks the day where I start another series on this blog called decanting diseases. For this series, I will focus on various diseases and try to explain them so that we understand what the disease does and how to protect yourself from the disease. The series will start with the overview of one of the most common cause of pandemic: influenza, or the flu for short.

Influenza is a disease caused by the virus accurately called influenza virus. The virus is propagated through many means: human contact, droplets in the air, sneezing, etc… The virus exists in four categories: A, B, C, and D, though today we will only focus on influenza A, being the most common. The influenza A virus in itself is quite complex, but its main components are its RNA segment, which allows it to replicate inside cells, and two proteins called Hemagglutinin (H) and Neuraminidase (N), which help the virus to enter the cell. Many variation of the H and N protein exist, and that’s why we also categorize influenza A with the combination of H and N. For instance, the avian flu was an influenza A H5N1, while the Spanish flu was H1N1. The virus will enter the respiratory tract and infect these cells to replicate itself. In healthy individuals, the infection is self-limiting, meaning that the virus will be removed from the system eventually. However, people with respiratory or immune problems may have more problem [source / source / source / source].

Flu symptoms are quite severe and include extreme fatigue, headaches, chest pains, coughing, and high fever. Even in healthy individuals, these symptoms may last up to three weeks. People at risk may have complications including pneumonia and respiratory failure, which may be fatal. The treatment for influenza is quite simple: in healthy individuals, ibuprofen or acetaminophen can reduce the symptoms a bit but no antiviral is needed. In case of outbreak or severe cases, many antiviral, all of which prevent the N protein from working, will help fight the virus. In any case, aspirin should never be given in case of flu in children. For reason that are still poorly understood, the reaction between influenza virus and aspirin will increase the risk of a disease called Reye Syndrome. This syndrome is an encephalopathy, which means that the brain is infected by the virus. This is extremely dangerous, and primary symptoms are excessive vomiting and change in mental state, all caused by brain swelling. This can lead to complications such as seizure or unresponsiveness. There are no cure and treatment will only aim to alleviate the symptoms. As a general rule, if a child has symptoms resembling the flu, never give them aspirin or any drug containing salicylates. Finally, flu outbreaks can be greatly reduced by taking the yearly flu shots, which creates antibodies against the N and P proteins that are the most likely to appear during winter [source / source / source / source].

What makes influenza scary is its great ability to mutate. Influenza A’s genetic material can easily be modified. This is called an antigenic drift. This difference is small enough, but can render the virus less detectable by the immune system. These changes happen extremely often and there are the main reason why we don’t have a definitive vaccine against influenza. We have to get shots every year because we know which virus will appear this year, but the next year entirely new influenza viruses will appear and the previous shot becomes obsolete. Scarier than the drift, influenza viruses are able to do antigenic shifts. The virus is able to infect many different species, including pigs, horses, and birds, and if a human influenza virus enters a bird, it can « exchange » its genetic material with bird influenza viruses. This causes an entirely new influenza viruses that has never been seen before, with N and H proteins that can not only enter our body, but cannot be stopped by our immune system. It happened in the early 2000s during the avian flu pandemic, where the H5N1 virus had bird-like material, making it harder to fight. The worse case was in 1918, during the Spanish flu pandemic. This specific H1N1 virus was entirely new to humans, rendering it virtually immune to our protection. It was so strong that it was most dangerous for people in their 20s, which is normally the population that is the least likely to suffer from the flu. To this day, we still don’t know why young people were so strongly affected, and why it had such a high death rate, which is still the highest any flu pandemic had. Fortunately for us, there has never been a virus as strong as this one, and it mutated to be less efficient. Furthermore, many scientist say that it is unlikely for the virus to have such a strong effect nowadays, because we have a stronger immune system and less respiratory problems overall. Although, the swine flu pandemic a few years ago did scare the scientific community, seeing as it was also a H1N1 virus. Fortunately, it wasn’t as strong as the 1918 one. A few years ago, scientists managed to reconstruct the 1918 H1N1 virus, and we hope to study it in order to understand the disease evolution to better fight it [Source / source / source / source / source].

Les renards domestiques et la sélection artificielle

Le par julienforsciencedans Interesting Discoveries / Les découvertes intéressantesLaisser un commentaire

Aujourd’hui nous allons parler d’une expérience intéressante débutée par un scientifique russe nommé Belyaev. Belyaev cherchait à comprendre comment les chiens ont pu être domestiqués. Les chiens sont en effet des animaux très uniques: ils sont capables de nous aimer, comme l’ont prouvés des études par IRM, et peuvent démontrer de l’affection envers nous. Pourtant, nous en savons peu sur la domestication des chiens. L’hypothèse la plus acceptée démontrent que les chiens de nos jours descendent des loups, mais ces loups démontraient des attributs bien spécifiques. Ils devaient d’abord être capable de digérer notre nourriture, mais aussi ne pas se montrer agressifs envers nous. À part ces facteurs, la domestication des loups est encore inconnue, et l’une des plus grande raison est le temps. Des études génétiques et archéologiques ont estimées que la domestication des chiens a commencé il y a entre 20 000 et 40 000 ans, et a continué d’évoluer depuis. À cause de la grande période temporelles, il y a eu de grands changements dans notre société, ce qui rends la compréhension ou la réplication de la domestication très difficile. Pourtant, il y a 60 ans, Belyaev a essayé de répliquer la domestication des chiens [source / source / source].

À la place des loups, Belyaev a décidé de domestiquer des renards. Pour ce faire, il a pris un couple de renards sauvages, et a observé les comportements de leur progéniture. Il a ensuite choisit les bébés les plus calmes et moins apeurés à la vue des humains, et les a autorisés à se reproduire. Les autres bébés n’ont pas pu se reproduire. Et après 60 ans, nous nous retrouvons avec des renards « apprivoisés ». Ces renards sont capables de vivre avec les humains sans peur, et ne se cachent plus à la vue d’étrangers. C’est une grande différence si l’on compare avec les renards sauvages, souvent agressifs envers les humains ou qui s’enfuient à leur vue. Ces renards existent toujours aujourd’hui, il y en a même quelques uns au Canada, et peuvent même s’acheter comme animaux de compagnie [source / source].

Bien que ces renards soient plus cordiaux envers les humains, ils sont loin d’être apprivoisés. Comparons-les avec nos chiens: quand un chien a peur, il va voir son maître. Quand son maître rentre, le chien est content, et un chien qui s’ennuie va chercher à jouer avec son maître. Les renards ne font rien de tout ça. Notre relation avec ces renards s’approchent plus de celle qu’on a avec nos poissons: on les nourrit et ils n’ont pas peur de nous, mais sans plus. Certaines personnes ont vu que le renard va vers son maître quand il a peur, mais c’est loin d’être un automatisme. Ce n’est pas totalement juste de comparer ces renards aux chiens. Après tout, ils n’ont pas eu 40 000 ans d’évolution, mais juste 60. Pourtant, Belyaev était sur le bon chemin: les premiers loups domestiqués étaient sûrement plus semblables à ces renards qu’à nos chiens. Alors peut-être que dans 1000 ans nous aurons des vrais renards domestiqués [source / source].

Cette expérience est une bonne ouverture sur une pratique vieille comme le monde: la sélection artificielle. On aime souvent regarder les anciennes pousses de maïs ou de pastèque. Le maïs était tout petit et avait très peu de grains, et la pastèque avait plus de vert que de rouge, et énormément de pépins. Comparés aux pousses de nos jours, la différence est impressionnante, et est due en grande partie à la sélection artificielle. Quand on pratique la sélection artificielle, on ne choisit que les pousses les plus utiles à notre société, et on ne replante que celles-ci et pas les autres. Donc il y a des années, les agriculteurs n’ont replantés que les maïs ayant le plus de grains et les pastèques ayant le moins de pépins. Avec le temps, seules les pousses qui nous intéressent sont produites et les vieilles formes de maïs et de pastèque n’existent plus. On peut expliquer ça par la génétique: le nombre de grains est causé par l’expression d’une allèle spécifique, donc en plantant la plante avec le plus de grains, on assure que cette allèle sera exprimée et pas les autres [source / source].

La sélection artificielle chez les plantes est assez facile à faire, même si le procédé est long. En fait, elle est si facile que maintenant on peut le faire avec l’ingénierie génétique. On sait quelle allèles permet de produire le plus de grains, du coup on modifie nos graines pour qu’elles n’expriment que cette allèle et pas les autres. Ainsi, on produit un OGM. Le principe d’un OGM est un peu plus compliqué, mais leur invention permettait de ne pas perdre les décennies que prenait la sélection artificielle et d’avoir les meilleures pousses le plus vite possible. Cependant, pour l’expérience de Belyaev, la sélection artificielle est plus compliquée. Les comportements animaliers ne peuvent pas être expliqués seulement par la génétique. Prenons un exemple: il y a 20 000 ans, certains loups étaient plus dociles envers les humains, mais pas tous. Les loups les plus dociles avaient plus de chance d’avoir de la nourriture proposée par les humains. Maintenant imaginons qu’il y avait une maladie contagieuse contenue dans les volailles, qui étaient mangées par les humains et les loups. Les humains, puisqu’ils cuisaient leur viandes, ne tombaient pas malades. Les loups sauvages eux se contentaient de manger la volaille crues et tombaient malades. Les loups docile, recevant de la nourriture cuite de la part des humains, ne tombaient pas malade. Du coup, les loups dociles survivaient en plus grand nombre alors que les loups sauvages mourraient, ce qui augmentait le nombre « d’allèle de docilité », et il y avait donc plus de loups dociles. J’ai inventé ce scénario, il est donc peu probable qu’il soit vrai, mais il montre que les relations entre humains et loups sont aussi cruciales que la génétiques dans le développement de la domestication. L’expérient de Belyaev sur les loups étant scientifiquement contrôlée, beaucoup de ces relations sont supprimées, ce qui pourrait empêcher la domestication totale [source / source].

En conclusion, l’expérience sur les renards nous aide à comprendre certaines étapes de la domestication. Oui, cette expérience n’est pas parfaite, mais elle nous montre que la sélection artificielle à dû jouer un rôle certain dans la domestication des loups et des chiens. De plus comme ces renards peuvent maintenant vivre avec des humains, de plus en plus sont retirés de l’environnement très contrôlé, et c’est peut-être ces renards-là qui vont nous aider à mieux comprendre le sujet de la domestication.

Domestic Foxes and Selective Breeding

Le par julienforsciencedans Interesting Discoveries / Les découvertes intéressantesLaisser un commentaire

For today’s article, I wanted to talk about an interesting experiment started by a Russian scientist named Belyaev. This scientist was very interested in understanding how dogs came to be domesticated. Dogs are indeed curious creatures: they are able to love us , as proven by MRI studies, and can be really affectionate. But we still don’t know how dogs became what they are nowadays. We know that they must stem from wolves with specific attributes, such as being able to digest our food or being less aggressive towards humans. Other than that, little is known about their change from wild wolves to domestic dogs. One of the big reason why is the timeline. Genetic and archeological studies hypothesized that dog domestication happened 20,000 to 40,000 years ago, and has continuously evolved until today. Due to the large timeline and even larger changes in human behaviours, it is hard to understand or replicate dog domestication nowadays. However, Belyaev tried to do so about 60 years ago [source / source / source].

Instead of wolves however, Belyaev used foxes. He simply took wild foxes, and looked at the behaviours of their pups. He then chose the tamest and nicest pups that were warmer to human contact, and only bred these. And after 60 years of this, we have « domesticated » foxes. These foxes are able to live with humans without fear and don’t hide when strangers are presented. This is a stark difference from the wild foxes, which usually either hide or become aggressive towards humans. These foxes still exist nowadays, some are even in Canada, and can become pets if you have lots of money to spend. [source / source].

While these foxes may act more friendly towards human, we are far from having them fully domesticated. Simply look at our relationships with dogs: when they’re scared, they will come to you, they are happy to see you when you come home, and will ask to play with you when bored. These foxes do not do that at all. While they bear the presence of humans and some account that when afraid they will come to you, the relationship is more similar to that of a fish in a bowl: the fox is here because you feed it but to our knowledge does not feel any way towards you. Now it is unfair to compare these foxes to dogs; after all, they did not have the 40,000 years dog had to become what they are. But Belyaev was on the right path: the first « domesticated » wolves probably were more like these foxes than our dogs today. Therefore if we give another 1000 year or two, maybe we’ll have truly domesticated foxes! [source / source]

This experiment is also a good preview to an age-old practice: selective breeding. Everyone has been shown a picture of corn or watermelon before it was properly cultivated. Corn barely showed any kernel, while the watermelon had more shell than anything else, and it was full of seeds. Compare it to our current corn and watermelon, the changes are stark, and almost solely due to selective breeding. Selective breeding is the process of choosing the best offspring for our purposes. So for our crops, people only planted the corn that had the most kernel, or the watermelon with the least amount of seed, and discarded the rest. Over time, only these were produced, and the old-fashioned corn or watermelon does not exist anymore. We can explain this genetically: the amount of seed, or kernel is due to specific alleles that are expressed, and thus by only planting these crops, only the alleles you want will be expressed, and the ones you don’t like are discarded [source / source].

Now, selective breeding is quite easy in plants. In fact, it is so easy that now we do not have to wait for decades to get the crops we want. We now have genetic engineering to do it for us. Since we now know which allele produces the most kernel, we can modify our seeds so that they express this allele and not any other and get only corn with lots of kernel. This is a genetically modified organism (GMO). While some are more complicated than that, the basis of the GMO is to get the best yield out of our crops, and not lose the decades it would have taken if we were to use selective breeding instead. However, in our fox experiment, selective breeding is harder, and that is because animal behaviour is not solely genetic. Consider this hypothesis: let’s say 20,000 years ago, some wolves were tamer towards humans and some were not. The tamer wolves were more likely to get food from humans. Let’s now say that at this time, there was a contagious disease in poultry, which is a food for both humans and wolves. Humans, by cooking their food, would not get sick, but wolves eating raw poultry would get sick. However, tamed wolves would likely get the cooked food and survive, while wilder wolves would stick to raw poultry and die, which increased the amount of « docility allele », making more overall tamed wolves. While this is just a hypothesis I invented and as such is unlikely to be true, it shows how the environment and the species relationships can be crucial for domestication. Our fox experiment, being scientifically controlled, is stripped from these random social factors that could greatly influence domestication [source / source].

Overall, the fox experiment is a step towards the understanding of domestication. While not perfect, the experiment allows us to see that selective breeding must have had a role in the development of dogs. Furthermore, it is nowadays possible to buy these specific foxes, and thus remove them from the strict scientific controlled environment. Maybe these foxes will be able to tell us more on the subject of domestication.