Étiquette : comprendre la science

Les objets de tous les jours utilisés en science

Le par julienforsciencedans Understanding Science / Comprendre la scienceLaisser un commentaire

L’article d’aujourd’hui est un peu différent. L’idée m’est venue alors que je travaillais dans mon labo, j’ai réalisé qu’on utilisait beaucoup d’objets de la vie de tous les jours. Seulement, on les utilise pour un rôle très différent de celui pour lequel il a été conçu. Donc aujourd’hui, je vais présenter 5 exemples d’objets que l’on utilise en science.

Le pinceau, une cuillère assez originale

Beaucoup de labos utilisent une technique appelée immunohistochimie (IHC), qui nous permet d’observer des tissues avec un microscope, ainsi que de marquer certaines protéines à l’aide d’anticorps. Pour cette techniques, les tissus sont très finement coupés, si bien qu’ils se cassent très facilement. Du coup, pour les déplacer, on utilise un pinceau. Grâce à sa souplesse, on peut bouger le tissue sans jamais le casser.

Le bas de nylon, qui permet de tenir les tissus en place

Cet exemple est plus spécifique, car peu de labos l’utilisent. Il existe une technique appelée électrophysiologie, qui permet d’enregistrer les courants électriques trouvés dans les tissus du cerveaux. Pour cela, le cerveau doit être vivant pendant toute l’expérience, donc il est submergé dans un liquide qui le maintient en vie, appelé le liquide cérébrospinal artificiel. Du coup, puisque le tissu est dans un liquide, il est susceptible de bouger. Pour empêcher cela, on crée une barrière faite de fils de bas de nylon. Ces fils sont très fins, mais très résistants, si bien qu’ils tiendront le tissu en place sans casser.

Le lait en poudre, agent de blocage

Le lait est trouvé dans presque tous les labos de science. Beaucoup de techniques utilisent des anticorps pour marquer des protéines. Malheureusement, il arrive que les anticorps ne s’attachent pas à la protéine désirée, mais à un site non spécifique. Pour empêcher cela, nous allons utiliser des protéines pour bloquer ces sites. Ces protéines vont aller sur ces sites, empêchant les anticorps d’y aller. La caséine est une protéine dans le lait capable de faire ça.

Le papier aluminium, parasol des tissus

Quand on utilise des anticorps, ceux-ci sont généralement accompagnés de marqueur fluorescents, ce qui nous permet de les voir sous le microscope. Cependant, ces marqueurs sont très sensibles à la lumière. En effet, s’ils sont exposés à la lumière pour trop longtemps, les photons vont endommager le marqueur, et il ne sera plus fluorescent. C’est un procédé appelé photoblanchiment. Pour empêcher ça, on met tous nos anticorps dans le noir. Mais quand on veut déplacer nos anticorps, on utilise du papier aluminium, car il ne laisse pas passer la lumière [source].

Le vernis à ongles, une colle un peu spéciale

Encore une fois, le vernis est utilisé pour la technique IHC. Dans cette expérience, les tissus sont placés sur une lamelle de verre, puis recouvert d’une autre lamelle de verre. À la place de colle, on utilise du vernis à ongle pour attacher les deux pièces de verres. C’est principalement parce que c’est plus facile d’appliquer du vernis que de la colle sur ces lamelles. De plus, le vernis ne va pas avoir d’effet sur la fluorescence des anticorps, et s’il est transparent, on pourra toujours voir le tissu sous le microscope.

il existe beaucoup plus d’objets comme ceux-ci qu’on utilise dans les labos. Du micro-ondes aux filtres à café, un laboratoire est composé d’objets que beaucoup connaissent. Ça montre également à quel point la science peut être accessible.

Comprendre la science: les modèles in vitro

Le par julienforsciencedans Understanding Science / Comprendre la scienceLaisser un commentaire

Aujourd’hui nous continuons sur le sujet des modèles. La dernière fois, nous avons vu les organismes modèles et leurs avantages. Ces modèles sont très durs à utiliser, notamment grâce au code éthique qui leur est associé. Du coup, les scientifiques ont trouvés d’autres modèles qui n’utilisent pas d’animaux. Ces modèles sont nommés in vitro (que l’on peut traduire modèle en verre). Le principe d’un modèle in vitro est simple: on isole le composant d’intérêt, et on l’étudie loin de sa source. Dans cet article, nous allons voir différents modèles in vitro ainsi que leurs avantages.

La réaction en chaine par polymérase, ou comment obtenir de l’ADN « à l’infini »

La réaction en chaîne par polymérase (aussi appelée PCR) est une expérience phare de tous les laboratoires scientifiques. Cette technique a été inventée par Dr. Kary Mullis (ce qui lui a valu un prix Nobel), et elle permet de répliquer l’ADN. Le principe est le même que celui utilisé dans le corps. Dans une cellule, les protéines appelées hélicases vont séparer l’ADN pour permettre à une autre protéine appelée polymérase de s’attacher à l’ADN et de le répliquer. Cette méthode utilise beaucoup d’énergie et est très dure à reproduire en dehors du corps. Le PCR utilise une autre méthode plus simple pour séparer l’ADN: la température. Quand l’ADN est chauffé, il se sépare de lui-même, ce qui permet à la polymérase de le répliquer sans l’aide des hélicases. Ainsi, pendant un PCR, l’ADN va être chauffé à plusieurs reprise, ce qui permet aux polymérases de répliquer l’ADN. Le nouvel ADN va ensuite être chauffé de nouveau, et les polymérases vont une fois de plus le répliquer. Pendant une réaction PCR, on reçoit exponentiellement plus d’ADN qu’on avait au départ.

Cette technique peut être utiliser dans plusieurs domaine. Dans le domaine médicale, on peut simplement prendre la salive d’un patient, et répliquer son ADN par PCR. Ainsi on obtient une grande quantité d’ADN, ce qui nous permet de l’étudier autant qu’on veut sans avoir a prendre un échantillon du patient à chaque fois. Mais c’est surtout utilisé pour préserver de l’ADN limité. Par exemple, grâce au PCR, on a pu prendre de l’ADN trouvé dans des fossiles, qui étaient en très faible quantité, et le répliquer au point d’en avoir assez pour faire pleins d’études dessus. En cas de crime, le PCR est également très utile. Chaque cheveu ou matériel organique peut être répliquer pour ensuite être étudier et trouver les empreintes génétiques nous permettant d’arrêter le coupable. Le PCR nous a permis de conserver de l’ADN qui aurait été perdu [source / source / source].

La purification des protéines, ou comment étudier des protéines sans interférence

Nous sommes également capables d’isoler des protéines, seulement à la place de les répliquer, nous pouvons les étudier d’elles-mêmes. Le corps possèdent tellement de protéines qu’il est souvent difficile de savoir le rôle d’une seule. En séparant les protéines, nous pouvons voir ce que fait une protéine sans interférence. Nous avons déjà parlé de certaines expériences qui permettent de purifier des protéines, comme le blot Western ou la cytométrie en flux, mais je voulais parler de la plus connue: la centrifugation. La centrifugation permet de séparer des particules grâce à leur densité et à la vitesse de rotation. Chaque molécule affectée par la vitesse va s’accumuler au fond du tube. Dans le cas de nos protéines, la centrifugation nous permet de séparer les protéines du reste de la cellule: Les composants de la cellules vont s’accumuler au fond, et les protéines resteront au milieu. Ainsi, la centriufgation st un moyen grossier de séparer les protéines du reste du corps [source / source].

La culture cellulaire, ou comment utiliser les cellules comme on le veut

Le modèle in vitro le plus utilisé est probablement la culture cellulaire. Comme son nom l’indique, nous prenons des cellules d’un organisme, et on les développe dans une une boîte de Pétri. Les cultures cellulaires sont intéressantes pour plusieurs raisons. D’abord, elles peuvent être immortelles. Grâce à un procédé appelé transformation, on force les cellules à exprimer des gênes qui rallonge leur vie au point de ne plus mourir. De plus, on peut conserver une culture cellulaire très longtemps, simplement en la gelant. Ensuite, on peut performer des expériences plus « douloureuses », vu qu’elles ne sont plus dans l’organismes. Cela permet de faire des expériences que l’on ne peut pas faire in vivo. On peut également utiliser des cellules humaines, ce qui nous permet de mieux comprendre comment le corps humain fonctionne sans passer par des animaux. Enfin, les scientifiques ont développé une technique appelée cellule souche pluripotente induite (CSPi) qui nous permet de transformer n’importe quelle cellule en cellule souche, qui a la particularité de pouvoir devenir n’importe quelle cellule. Ainsi, en utilisant une cellule de la peau, on peut créer des cellules souches, qui deviendront ensuite neurones avec le même matériel génétique. Du coup, on peut étudier les neurones de patients sans avoir à en recueillir [source / source / source / source].

Les modèles in vitro ont plusieurs avantages. D’abord, on peut utiliser des tissus humains, et on peut également faire des expériences plus dangereuses sans risque. Malheureusement, les modèles in vitro on également leurs désavantages. D’abord, même les modèles in vitro sont dépendant d’échantillons biologiques. Tous les examples que j’ai donné ont besoin d’un échantillon initial provenant d’un animal. Cela implique que même ces modèles ont besoin d’un code éthique. Cela limite notamment qui a accès aux échantillons, et quelles expériences peuvent être faites dessus. Enfin, le principe même du modèle in vitro est son plus grand défaut: l’isolation. Le corps humain est si interconnecté que chacune de ses actions est influencée par la totalité du corps. En isolant une certaine partie, on perd cette interconnection, si bien que les résultats seront différents. En général, les résultats trouvés en utilisant un modèle in vitro ne seront pas les mêmes que si on utilisait un modèle in vivo. C’est pour cela que le modèle in vivo reste le modèle phare en science.

Comprendre la science: les organismes modèle

Le par julienforsciencedans Understanding Science / Comprendre la scienceLaisser un commentaire

Aujourd’hui nous allons encore une fois tenter de mieux comprendre la science en général, cette fois en étudiant les organismes modèle. Un organisme modèle est un organisme vivant qu’on utilise dans nos études. Ce sujet est connu pour être controversé, donc j’espère qu’avec cet article je peux montrer à quel point les études sur organisme vivant, aussi appelé études in vivo, sont essentielles, et à quel point elles ont fait avancer la science. La semaine prochaine, nous verrons les modèles qui n’utilisent pas les animaux, appelées les études in vitro.

Avant de commencer, on a besoin de répondre à une question: pourquoi utilise-t-on encore des animaux de nos jours? La réponse est assez simple, c’est qu’on a pas encore vraiment le choix. Il est vrai que la science a découvert énormément de nouveaux modèles, comme on le verra la semaine prochaine, mais aucun de ces nouveaux modèles ne peut donner tout ce qu’un animal peut. Un exemple est l’étude de médicament. Disons qu’un labo a découvert un médicament potentiel pour les maladies cardiaques. Après des années d’études sans animaux, le labo confirme que le médicament fonctionne in vitro. Mais on ne peut pas conclure qu’il marche aussi in vivo. Et si ce médicament augmentait les risques du cancer? Puisque la plupart des modèles in vitro ont une durée de vie assez courte, on ne peut pas le savoir tant qu’on n’a pas testé le médicament in vivo. Par contre, il est interdit d’injecter des médicaments dans les animaux si aucune étude in vitro n’a été faite avant. Nous verrons plus tard le code éthique pour les études animales, mais une des notions fondamentales est le confort de l’animal. L’animal ne peut pas souffrir inutilement, donc injecter un médicament sans savoir vraiment ce qu’il fait est non seulement illégale, mais punissable. Nous utilisons aussi les animaux pour étudier les maladies. Nous n’avons pas encore de bons modèles in vitro qui nous permettent d’étudier les maladies. Mais grâce à ses animaux, nous avons pu découvrir des centaines de médicaments et sauver des vies. Pour mieux comprendre l’utilisation animale, je vais donner quelques exemples de modèles in vivo et comment on les utilise [source / source / source / source].

Les levures et les mouches: les pionniers de la génétique

On commence par un modèle assez peu connu: la levure, principalement celle nommée Saccaromyces cervisiae. Cette espèce nous a permis de comprendre comment les gènes et la génétique dans son ensemble fonctionnent. Comme c’est un petit organisme, son génome (c’est-à-dire l’intégralité de ses gène) a été compris très vite. Du coup, on a pu observé comment les gènes interagissent entre eux, et la conséquence sur la transcription et la traduction. De plus, les levures se reproduisent très vite, ce qui nous permet d’étudier les conséquences de la génétique sur plusieurs générations. Pour les mêmes raisons, on utilise également la mouche, particulièrement la drosophile nommée Drosophila melanogaster. Les mouches ont les mêmes avantages que la levure, à savoir la rapidité de reproduction, leur léger coût, et la compréhension de leur génome, mais on y ajoute un bonus: les mouches ont une anatomie distincte. Alors que les levures ne sont que des blobs de cellules, les différentes parties anatomiques d’une mouche sont très facile à reconnaître. Cela nous permet de comprendre la relation entre la génétique et le développement, par exemple connaître quel gène est responsable de la production des jambes ou quel gène change la couleur des yeux. Malheureusement, ces deux modèles ont également leurs désavantages, le principal étant que leur génome est très différent du nôtre. Bien que quelques gènes sont identiques entre humains et levure ou mouche, il est difficile de relier les observations faites dans ces organismes aux humains. De plus, ces organismes ont peu de comportements distincts, ce qui nous empêche d’étudier les interactions entre les gènes et les comportements [source / source / source].

Les grenouilles aident à mieux comprendre les protéines et les cellules

Il existe une espèce de grenouille qui possède des outils essentiels à l’étude des cellules. La Xenopus laevis est une grenouille africaine qui produit des oeufs, ou oocytes, très particuliers. En effet, une grenouille produit un très grand nombre d’oeufs, et dans ceux-ci, chaque cellule a un rôle pré-determiné. Cela veut dire que nous savons exactement ce que chaque cellule va faire pour devenir un têtard. Cette particularité est essentielle pour étudier le développement. Par exemple, si on sait qu’une cellule produit des neurones, on peut savoir ce qu’il se passe si on la déplace légèrement, et à quoi le têtard va ressembler. De plus, les oocytes sont très résistants: il résiste aux injections et aux manipulations, ce qui le rend facilement modifiable. Par exemple, on peut y injecter un gène et voir son rôle sur le comportement de la cellule. Enfin, les oocytes peut être cultivés pour devenir des modèles in vitro. La plus grande utilisation des oocytes est également dans l’étude des protéines. On peut injecter plusieurs protéines et voir comment elles interagissent entre elles pour mieux les comprendre [source / source].

Les mammifères nous permettent de comprendre les maladies et les comportements complexes

Les mammifères font partie des organismes modèles les plus utilisés, et avec raison. Ils ont des comportements complexes, ainsi que des pensées complexes qui se comparent à celles des humains. Il y a beaucoup de mammifères qui sont utilisés, mais les plus communs sont les souris, les rats et les primates. Simplement les observer sans manipulation nous permet de comprendre les comportements sociaux complexes et les comparer aux humains. Mais on peut également étudier les changements de comportements et de physiologie en cas de maladie. C’est par leur similarité avec les humains qu’ils deviennent des modèles importants. Les rats et les souris sont similaires, mais leurs petites différences peuvent influencer nos recherches: les rats sont plus gros, ce qui les rends plus facile à manipuler. De plus, ils sont génétiquement plus proches des humains que les souris. Mais ils ont un gros désavantage: il est difficile de les manipuler génétiquement. À l’inverse, les souris sont très facile à manipuler. Cela nous a permit d’avoir des modèles de souris pour plusieurs maladies, ce qui nous permet de mieux comprendre la maladie dans un contexte vivant. Les primates quant à eux sont intéressant pour étudier les comportements de groupe. Ils sont également les modèles les plus proches de nous, et peuvent nous donner des informations essentielles sur la cognition, la mémoire, et les comportements plus complexes. Mais c’est extrêmement difficile de travailler avec les primates, et il est presque impossible de les manipuler génétiquement, bien que très récemment un groupe en Chine a réussi à modifier des singes [source / source / source / source].

Le code éthique pour la protection des animaux: les 3R

Au Canada, travailler avec des animaux est non seulement difficile mais aussi extrêmement régulé. Le Conseil Canadien de Protection des Animaux (CCPA) a établi plusieurs règles à suivre quand des labos utilisent des animaux, et les fondamentales sont appelées les 3R. D’abord, la règle du Remplacement nous force à prouver que nous avons besoin des animaux dans notre étude. Si un modèle in vitro est capable de montrer ce que nous voulons prouver, nous n’aurons pas accès à un animal pour notre étude. Ensuite, la règle de la Réduction force l’optimisation de l’utilisation des animaux. Chaque labo doit déterminer combien d’animaux il aura besoin par an. Ce nombre doit être le plus petit possible, et ne doit pas être dépassé. Enfin, la règle du Raffinement renforce l’idée du confort de l’animal avant tout. Aucun animal ne doit souffrir ou être stressé inutilement. Toute cause de stress ou de douleur doit être prouvée comme étant importante pour l’étude, autrement elle est interdite. De plus, le confort de l’animal doit être assuré quand il n’est pas utilisé dans l’étude. Par exemple les souris sont mises en groupe et pas seule pour empêcher le stress (à moins que l’étude demande à ce que les souris soient séparées). De la même manière, les primates ont des temps de jeu, d’exercice physique, et d’activités sociales tous les jours. Si vous êtes intéressés le site du CCPA expliquent en plus grand détail ces règles, ainsi que toutes les autres régulations obligatoires [source / source / source / source].

J’espère que cet article montre à quel point les organismes modèles sont importants pour la science. Je comprends que ce sujet met mal à l’aise, il est important de comprendre que non seulement nous traitons les animaux le mieux qu’on peut, mais aussi que nous n’avons pas vraiment le choix d’utiliser ces animaux pour l’instant. Les organismes modèles restent les meilleurs modèles que nous ayons pour aider la société.