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Implications de ce que signifie la découverte de Naia

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Récemment, une jeune fille d'environ 12 000 ans a été découverte à Hoyo Negro au Mexique.

Cela a été couvert par de nombreuses agences de presse différentes.

Je suis cependant confus par de nombreux rapports. Cela renforce-t-il l'hypothèse que les ancêtres des Amérindiens sont venus par le détroit de Béring ? Ou y a-t-il encore un doute à ce sujet ?

De plus, quels sont les arguments contre la migration du détroit de Béring ?


La découverte renforce l'hypothèse du pont terrestre du détroit de Béring, car si je me souviens bien, ils ont fait des analyses génétiques et ses ancêtres étaient presque certainement d'Asie de l'Est. Quant aux modèles de migration opposés, ils impliquent des bateaux. Certaines preuves existent pour que les Polynésiens atteignent la côte ouest de l'Amérique du Sud, mais probablement en petit nombre et pas avant que les humains ne soient arrivés du nord. Il y a plus d'informations ici : https://en.wikipedia.org/wiki/Models_of_migration_to_the_New_World


Analyse des besoins

En génie des systèmes et génie logiciel, analyse des besoins se concentre sur les tâches qui déterminent les besoins ou les conditions pour répondre au produit ou projet nouveau ou modifié, en tenant compte des exigences éventuellement conflictuelles des différentes parties prenantes, analyser, documenter, valider et gérer configuration logicielle ou système requise. [2]

L'analyse des exigences est essentielle au succès ou à l'échec d'un projet système ou logiciel. [3] Les exigences doivent être documentées, exploitables, mesurables, testables, traçables, liées aux besoins ou opportunités commerciaux identifiés, et définies à un niveau de détail suffisant pour la conception du système.


Découverte de cellules

La première fois le mot cellule a été utilisé pour désigner ces minuscules unités de vie était en 1665 par un scientifique britannique nommé Robert Hooke. Hooke a été l'un des premiers scientifiques à étudier les êtres vivants au microscope. Les microscopes de son époque n'étaient pas très puissants, mais Hooke a tout de même pu faire une découverte importante. Quand il a regardé une fine tranche de liège sous son microscope, il a été surpris de voir ce qui ressemblait à un nid d'abeille. Hooke a fait le dessin de la figure ci-dessous pour montrer ce qu'il a vu. Comme vous pouvez le voir, le liège était composé de nombreuses unités minuscules, que Hooke appelait des cellules.

Peu de temps après que Robert Hooke ait découvert des cellules dans le liège, Anton van Leeuwenhoek en Hollande a fait d'autres découvertes importantes à l'aide d'un microscope. Leeuwenhoek fabriquait ses propres lentilles de microscope, et il était si bon dans ce domaine que son microscope était plus puissant que les autres microscopes de son époque. En fait, le microscope Leeuwenhoek&rsquos était presque aussi puissant que les microscopes optiques modernes. À l'aide de son microscope, Leeuwenhoek a été la première personne à observer des cellules humaines et des bactéries.

Figure (PageIndex<2>) : Robert Hooke a esquissé ces cellules de liège telles qu'elles apparaissaient sous un simple microscope optique.


Une pilule anti-âge est-elle à l'horizon ?

Les produits anti-âge, des crèmes pour la peau aux peelings chimiques, font partie d'une industrie de 250 milliards de dollars, mais les scientifiques n'ont pas encore découvert d'élixir de longévité qui résiste à l'examen médical. Un groupe de chercheurs pense cependant qu'ils se rapprochent grâce à un composé appelé nicotinamide adénine dinucléotide, ou NAD+ en abrégé.

"NAD+ est le plus proche que nous ayons obtenu d'une fontaine de jouvence", déclare David Sinclair, codirecteur du Paul F. Glenn Center for the Biology of Aging à la Harvard Medical School. C'est l'une des molécules les plus importantes pour la vie, et sans elle, vous êtes mort en 30 secondes.

Le NAD+ est une molécule présente dans toutes les cellules vivantes et est essentiel pour réguler le vieillissement cellulaire et maintenir le bon fonctionnement de tout le corps. Les niveaux de NAD+ chez les humains et les animaux diminuent considérablement au fil du temps, et les chercheurs ont découvert que la réactivation du NAD+ chez les souris plus âgées les fait paraître et agir plus jeunes, ainsi que vivre plus longtemps que prévu. Dans une étude de mars 2017 publiée dans la revue Science, Sinclair et ses collègues ont mis des gouttes d'un composé connu pour augmenter les niveaux de NAD+ dans l'eau d'un groupe de souris.

En quelques heures, les niveaux de NAD+ chez les souris avaient considérablement augmenté. En une semaine environ, les signes de vieillissement dans les tissus et les muscles des souris plus âgées se sont inversés au point que les chercheurs ne pouvaient plus faire la différence entre les tissus d'une souris de 2 ans et ceux d'une souris de 4 mois. .

Maintenant, les scientifiques essaient d'obtenir des résultats similaires chez l'homme. Un essai contrôlé randomisé (considéré comme l'étalon-or de la recherche scientifique) d'un autre groupe de chercheurs publié en novembre 2017 dans la revue Nature a révélé que les personnes qui prenaient un supplément quotidien contenant des précurseurs du NAD+ présentaient une augmentation substantielle et soutenue de leurs niveaux de NAD+ sur une période de deux -mois période.

Sinclair prend quotidiennement un NAD+ supérieur. Pour l'anecdote, il dit qu'il n'a pas la gueule de bois ou le décalage horaire comme avant, qu'il parle plus vite et qu'il se sent plus vif et plus jeune. Son père le prend aussi: «Il a 78 ans et agissait comme Bourriquet», dit Sinclair. « Maintenant, il fait des randonnées de six jours et parcourt le monde.

"Je ne dis pas que nous avons prouvé que cela fonctionne", ajoute Sinclair. “Mais je peux dire que si ça marche, j'espère être celui qui le prouvera.”

Il a de la concurrence. Sinclair prévoit de faire passer ses recherches sur le NAD + au processus d'approbation de la Food and Drug Administration (FDA) des États-Unis et de créer éventuellement une pilule qui pourrait être prescrite par un médecin ou achetée en vente libre, mais une autre société, appelée Elysium, vend déjà un supplément appelé Base qui contient des composés connus pour augmenter les niveaux de NAD+. (Basis est le supplément testé dans l'étude Nature 2017.) Leonard Guarente, scientifique en chef et co-fondateur d'Elysium, qui dirige également le Glenn Center for Biology of Aging Research au MIT, affirme que Basis n'est pas destiné à étendre les gens durée de vie, mais pour les aider à rester en meilleure santé plus longtemps.

Huit lauréats du prix Nobel font partie du conseil consultatif scientifique de l'entreprise. « Je ne me soucie pas vraiment de la durée de vie à condition que la vie soit aussi bonne qu'elle l'est maintenant », déclare Sir Richard Roberts, membre du conseil d'administration, lauréat du prix Nobel de physiologie ou de médecine en 1993 (qui a 74 ans). « La seule différence que j'ai remarquée est que la peau de mes coudes est plus lisse qu'avant. Que ce soit la base ou autre chose, je n'en ai aucune idée.

En mettant Basis sur le marché en tant que supplément et non en tant que médicament, Elysium n'est pas tenu de subir des années de recherche clinique et de processus d'approbation de la FDA. Cette décision, et le soutien d'éminents scientifiques, a alimenté les critiques de certains experts de la communauté médicale qui se demandent pourquoi les lauréats du prix Nobel attacheraient leur nom à un supplément sans beaucoup de recherche humaine derrière cela. Elysium a refusé de confirmer si les membres du conseil consultatif scientifique sont payés.

Bien que Basis soit déjà disponible à l'achat, Elysium mène actuellement des essais cliniques sur le supplément. Cette recherche, ainsi que celle de Sinclair et d'autres, pourraient enfin révéler si le NAD+ est le composé qui prolonge la santé qu'ils espèrent.


Implications de ce que signifie la découverte de Naia - Biologie

Les protéines sont essentielles à la vie, soutenant pratiquement toutes ses fonctions. Ce sont de grosses molécules complexes, constituées de chaînes d'acides aminés, et ce que fait une protéine dépend en grande partie de sa structure 3D unique. Déterminer dans quelles formes les protéines se replient est connu sous le nom de «problème de repliement des protéines» et constitue un grand défi en biologie au cours des 50 dernières années. Dans une avancée scientifique majeure, la dernière version de notre système d'IA AlphaFold a été reconnue comme une solution à ce grand défi par les organisateurs de la biennale Critical Assessment of Protein Structure Prediction (CASP). Cette percée démontre l'impact que l'IA peut avoir sur les découvertes scientifiques et son potentiel à accélérer considérablement les progrès dans certains des domaines les plus fondamentaux qui expliquent et façonnent notre monde.

La forme d'une protéine est étroitement liée à sa fonction, et la capacité de prédire cette structure permet de mieux comprendre ce qu'elle fait et comment elle fonctionne. Bon nombre des plus grands défis mondiaux, comme le développement de traitements contre les maladies ou la découverte d'enzymes qui décomposent les déchets industriels, sont fondamentalement liés aux protéines et au rôle qu'elles jouent.

Nous sommes bloqués sur ce seul problème – comment les protéines se replient – ​​depuis près de 50 ans. Voir DeepMind produire une solution à cela, avoir travaillé personnellement sur ce problème pendant si longtemps et après tant d'arrêts et de démarrages, en se demandant si nous y arriverions un jour, est un moment très spécial.

Co-fondateur et président du CASP, Université du Maryland

Cela fait l'objet d'une recherche scientifique intensive depuis de nombreuses années, utilisant diverses techniques expérimentales pour examiner et déterminer les structures des protéines, telles que la résonance magnétique nucléaire et la cristallographie aux rayons X. Ces techniques, ainsi que des méthodes plus récentes comme la cryomicroscopie électronique, dépendent de nombreux essais et erreurs, qui peuvent prendre des années de travail minutieux et laborieux par structure, et nécessitent l'utilisation d'équipements spécialisés de plusieurs millions de dollars.

Le « problème de repliement des protéines »

Dans son discours d'acceptation du prix Nobel de chimie 1972, Christian Anfinsen a postulé qu'en théorie, la séquence d'acides aminés d'une protéine devrait déterminer pleinement sa structure. Cette hypothèse a déclenché une quête de cinq décennies pour pouvoir prédire par ordinateur la structure 3D d'une protéine basée uniquement sur sa séquence d'acides aminés 1D comme alternative complémentaire à ces méthodes expérimentales coûteuses et chronophages. Un défi majeur, cependant, est que le nombre de façons dont une protéine pourrait théoriquement se plier avant de s'installer dans sa structure 3D finale est astronomique. En 1969, Cyrus Levinthal a noté qu'il faudrait plus de temps que l'âge de l'univers connu pour énumérer toutes les configurations possibles d'une protéine typique par calcul de force brute - Levinthal a estimé 10^300 conformations possibles pour une protéine typique. Pourtant, dans la nature, les protéines se replient spontanément, certaines en quelques millisecondes – une dichotomie parfois appelée le paradoxe de Levinthal.

Le repliement des protéines expliqué

Résultats de l'évaluation CASP14

En 1994, le professeur John Moult et le professeur Krzysztof Fidelis ont fondé le CASP en tant qu'évaluation biennale à l'aveugle pour catalyser la recherche, suivre les progrès et établir l'état de l'art en matière de prédiction de la structure des protéines. C'est à la fois l'étalon-or pour évaluer les techniques prédictives et une communauté mondiale unique fondée sur des efforts communs. De manière cruciale, CASP choisit des structures de protéines qui n'ont été déterminées expérimentalement que très récemment (certaines attendaient encore une détermination au moment de l'évaluation) comme cibles pour les équipes afin de tester leurs méthodes de prédiction de structure par rapport à celles qui ne sont pas publiées à l'avance. Les participants doivent prédire aveuglément la structure des protéines, et ces prédictions sont ensuite comparées aux données expérimentales de la vérité terrain lorsqu'elles deviennent disponibles. Nous sommes redevables aux organisateurs du CASP et à l'ensemble de la communauté, notamment aux expérimentateurs dont les structures permettent ce genre d'évaluation rigoureuse.

AlphaFold : la réalisation d'une percée scientifique

La principale mesure utilisée par CASP pour mesurer l'exactitude des prédictions est le Global Distance Test (GDT) qui va de 0 à 100. En termes simples, la GDT peut être approximativement considérée comme le pourcentage de résidus d'acides aminés (billes dans la chaîne protéique) à une distance seuil de la position correcte. Selon le professeur Moult, un score d'environ 90 GDT est officieusement considéré comme compétitif avec les résultats obtenus à partir de méthodes expérimentales.

Dans les résultats de la 14e évaluation CASP, publiés aujourd'hui, notre dernier système AlphaFold atteint un score médian de 92,4 GDT dans l'ensemble pour toutes les cibles. Cela signifie que nos prédictions ont une erreur moyenne (RMSD) d'environ 1,6 angström, ce qui est comparable à la largeur d'un atome (ou 0,1 nanomètre). Même pour les cibles protéiques les plus difficiles, celles de la catégorie de modélisation libre la plus difficile, AlphaFold atteint un score médian de 87,0 GDT (données disponibles ici).

Améliorations de la précision médiane des prédictions dans la catégorie de modélisation gratuite pour la meilleure équipe de chaque CASP, mesurée comme le meilleur des 5 GDT.

Deux exemples de cibles protéiques dans la catégorie modélisation libre. AlphaFold prédit des structures très précises mesurées par rapport aux résultats expérimentaux.

Ces résultats passionnants ouvrent la possibilité aux biologistes d'utiliser la prédiction de structure computationnelle comme outil central de la recherche scientifique. Nos méthodes peuvent s'avérer particulièrement utiles pour des classes importantes de protéines, telles que les protéines membranaires, qui sont très difficiles à cristalliser et donc difficiles à déterminer expérimentalement.

Ce travail informatique représente une avancée étonnante sur le problème du repliement des protéines, un grand défi de la biologie vieux de 50 ans. Cela s'est produit des décennies avant que de nombreuses personnes sur le terrain ne l'aient prédit. Ce sera passionnant de voir les nombreuses façons dont cela changera fondamentalement la recherche biologique.

Professeur Venki Ramakrishnan

Lauréat du prix Nobel et président de la Royal Society

Notre approche du problème de repliement des protéines

Nous sommes entrés pour la première fois dans CASP13 en 2018 avec notre version initiale d'AlphaFold, qui a atteint la plus grande précision parmi les participants. Par la suite, nous avons publié un article sur nos méthodes CASP13 dans Nature avec le code associé, qui a inspiré d'autres travaux et des implémentations open source développées par la communauté. Désormais, les nouvelles architectures d'apprentissage en profondeur que nous avons développées ont entraîné des changements dans nos méthodes pour CASP14, nous permettant d'atteindre des niveaux de précision inégalés. Ces méthodes s'inspirent des domaines de la biologie, de la physique et de l'apprentissage automatique, ainsi que, bien sûr, des travaux de nombreux scientifiques dans le domaine du repliement des protéines au cours du dernier demi-siècle.

Une protéine repliée peut être considérée comme un « graphe spatial », où les résidus sont les nœuds et les bords connectent les résidus à proximité immédiate. Ce graphique est important pour comprendre les interactions physiques au sein des protéines, ainsi que leur histoire évolutive. Pour la dernière version d'AlphaFold, utilisée à CASP14, nous avons créé un système de réseau de neurones basé sur l'attention, formé de bout en bout, qui tente d'interpréter la structure de ce graphe, tout en raisonnant sur le graphe implicite qu'il construit. Il utilise des séquences liées à l'évolution, un alignement de séquences multiples (MSA) et une représentation des paires de résidus d'acides aminés pour affiner ce graphique.

En itérant ce processus, le système développe des prédictions solides de la structure physique sous-jacente de la protéine et est capable de déterminer des structures très précises en quelques jours. De plus, AlphaFold peut prédire quelles parties de chaque structure de protéine prédite sont fiables à l'aide d'une mesure de confiance interne.

Nous avons formé ce système sur des données accessibles au public consistant en

170 000 structures protéiques de la banque de données protéiques ainsi que de grandes bases de données contenant des séquences protéiques de structure inconnue. Il utilise environ 16 TPUv3 (soit 128 cœurs TPUv3 ou à peu près l'équivalent de

100 à 200 GPU) s'exécutent sur quelques semaines, une quantité de calcul relativement modeste dans le contexte de la plupart des grands modèles de pointe utilisés aujourd'hui dans l'apprentissage automatique. Comme pour notre système CASP13 AlphaFold, nous préparons un article sur notre système à soumettre à une revue à comité de lecture en temps voulu.

Un aperçu de l'architecture principale du modèle de réseau de neurones. Le modèle fonctionne sur des séquences de protéines liées à l'évolution ainsi que sur des paires de résidus d'acides aminés, en transmettant itérativement des informations entre les deux représentations pour générer une structure.

Le potentiel d'impact dans le monde réel

Lorsque DeepMind a démarré il y a dix ans, nous espérions qu'un jour les percées de l'IA serviraient de plate-forme pour faire progresser notre compréhension des problèmes scientifiques fondamentaux. Maintenant, après 4 ans d'efforts pour construire AlphaFold, nous commençons à voir cette vision se réaliser, avec des implications pour des domaines tels que la conception de médicaments et la durabilité environnementale.

Le professeur Andrei Lupas, directeur de l'Institut Max Planck de biologie du développement et évaluateur du CASP, nous a fait savoir que « les modèles étonnamment précis d'AlphaFold nous ont permis de résoudre une structure de protéine sur laquelle nous étions bloqués pendant près d'une décennie, relançant nos efforts pour comprendre comment les signaux sont transmis à travers les membranes cellulaires.

Nous sommes optimistes quant à l'impact qu'AlphaFold peut avoir sur la recherche biologique et le monde en général, et ravis de collaborer avec d'autres pour en savoir plus sur son potentiel dans les années à venir. En plus de travailler sur un article évalué par des pairs, nous explorons la meilleure façon de fournir un accès plus large au système de manière évolutive.

En attendant, nous examinons également comment les prédictions de la structure des protéines pourraient contribuer à notre compréhension de maladies spécifiques avec un petit nombre de groupes de spécialistes, par exemple en aidant à identifier les protéines qui ont mal fonctionné et à raisonner sur leur interaction. Ces informations pourraient permettre un travail plus précis sur le développement de médicaments, en complétant les méthodes expérimentales existantes pour trouver plus rapidement des traitements prometteurs.

AlphaFold est une avancée unique dans une génération, prédisant les structures des protéines avec une vitesse et une précision incroyables. Ce bond en avant montre à quel point les méthodes informatiques sont sur le point de transformer la recherche en biologie et sont très prometteuses pour accélérer le processus de découverte de médicaments.

PhD, Fondateur et PDG Calico, Ancien Président et PDG, Genentech

Nous avons également vu des signes que la prédiction de la structure des protéines pourrait être utile dans les futurs efforts de réponse à une pandémie, comme l'un des nombreux outils développés par la communauté scientifique. Plus tôt cette année, nous avons prédit plusieurs structures protéiques du virus SARS-CoV-2, y compris ORF3a, dont les structures étaient auparavant inconnues. À CASP14, nous avons prédit la structure d'une autre protéine de coronavirus, ORF8. Des travaux incroyablement rapides par des expérimentateurs ont maintenant confirmé les structures d'ORF3a et d'ORF8. Malgré leur nature difficile et le fait d'avoir très peu de séquences apparentées, nous avons atteint un degré élevé de précision sur nos deux prédictions par rapport à leurs structures déterminées expérimentalement.

En plus d'accélérer la compréhension des maladies connues, nous sommes enthousiasmés par le potentiel de ces techniques pour explorer les centaines de millions de protéines pour lesquelles nous n'avons pas actuellement de modèles - un vaste terrain de biologie inconnue. Puisque l'ADN spécifie les séquences d'acides aminés qui composent les structures protéiques, la révolution génomique a permis de lire les séquences protéiques du monde naturel à grande échelle - avec 180 millions de séquences protéiques et comptant dans la base de données Universal Protein (UniProt). En revanche, compte tenu du travail expérimental nécessaire pour passer de la séquence à la structure, seules environ 170 000 structures protéiques se trouvent dans la Protein Data Bank (PDB). Parmi les protéines indéterminées, certaines ont peut-être des fonctions nouvelles et passionnantes et – tout comme un télescope nous aide à voir plus profondément dans l'univers inconnu – des techniques comme AlphaFold peuvent nous aider à les trouver.

Débloquer de nouvelles possibilités

AlphaFold est l'une de nos avancées les plus significatives à ce jour mais, comme pour toute recherche scientifique, il reste encore de nombreuses questions auxquelles répondre. Toutes les structures que nous prévoyons ne seront pas parfaites. Il y a encore beaucoup à apprendre, y compris comment plusieurs protéines forment des complexes, comment elles interagissent avec l'ADN, l'ARN ou de petites molécules, et comment nous pouvons déterminer l'emplacement précis de toutes les chaînes latérales d'acides aminés. En collaboration avec d'autres, il y a aussi beaucoup à apprendre sur la meilleure façon d'utiliser ces découvertes scientifiques dans le développement de nouveaux médicaments, les moyens de gérer l'environnement, et plus encore.

Pour nous tous qui travaillons sur des méthodes de calcul et d'apprentissage automatique en science, des systèmes comme AlphaFold démontrent le potentiel étonnant de l'IA en tant qu'outil pour aider à la découverte fondamentale. Tout comme il y a 50 ans, Anfinsen a lancé un défi bien au-delà de la portée de la science à l'époque, de nombreux aspects de notre univers restent inconnus. Les progrès annoncés aujourd'hui nous donnent encore plus confiance dans le fait que l'IA deviendra l'un des outils les plus utiles de l'humanité pour repousser les frontières de la connaissance scientifique, et nous attendons avec impatience les nombreuses années de travail acharné et de découvertes à venir !

Jusqu'à ce que nous ayons publié un article sur ce travail, veuillez citer :

Prédiction de haute précision de la structure des protéines à l'aide de l'apprentissage profond

John Jumper, Richard Evans, Alexander Pritzel, Tim Green, Michael Figurnov, Kathryn Tunyasuvunakool, Olaf Ronneberger, Russ Bates, Augustin Žídek, Alex Bridgland, Clemens Meyer, Simon AA Kohl, Anna Potapenko, Andrew J Ballard, Andrew Cowie, Bernardino Romera- Paredes, Stanislav Nikolov, Rishub Jain, Jonas Adler, Trevor Back, Stig Petersen, David Reiman, Martin Steinegger, Michalina Pacholska, David Silver, Oriol Vinyals, Andrew W Senior, Koray Kavukcuoglu, Pushmeet Kohli, Demis Hassabis.

Dans quatorzième évaluation critique des techniques de prédiction de la structure des protéines (livre abstrait), 30 novembre - 4 décembre 2020. Récupéré d'ici.


La découverte de médicaments first-in-class : origines et évolution

L'analyse des origines de nouveaux médicaments approuvés par la Food and Drug Administration (FDA) des États-Unis de 1999 à 2008 a suggéré que les stratégies de dépistage phénotypique avaient été plus productives que les approches basées sur des cibles dans la découverte de médicaments à petites molécules de premier ordre. Cependant, étant donné l'introduction relativement récente d'approches ciblées dans le contexte des longs délais de développement des médicaments, leur plein impact n'est peut-être pas encore devenu apparent. Nous présentons ici une analyse des origines de l'ensemble des 113 médicaments de première classe approuvés par la FDA de 1999 à 2013, qui montre que la majorité (78) ont été découverts grâce à des approches ciblées (45 médicaments à petites molécules et 33 biologiques). De plus, sur 33 médicaments identifiés en l'absence d'hypothèse cible, 25 ont été trouvés grâce à une approche chimiocentrique dans laquelle des composés de pharmacologie connue ont servi de point de départ, avec seulement huit provenant de ce que nous définissons ici comme un dépistage phénotypique : tester un large nombre de composés dans un essai sans cible qui surveille les changements phénotypiques. Nous discutons également des implications pour les stratégies de découverte de médicaments, notamment en considérant le dépistage phénotypique comme une nouvelle discipline plutôt que comme une approche néoclassique.


Microbiologie et soins infirmiers

Dans cet article, nous discuterons de la microbiologie en relation avec les soins infirmiers. L'article ci-dessous vous aidera à comprendre les choses suivantes : - 1. Introduction à la microbiologie en soins infirmiers et 2. Aperçu historique de la microbiologie.

1. Introduction à la microbiologie en soins infirmiers:

La microbiologie (Gr. mikros—petit, bios—vie, logos—science) est la science des microbes invisibles à l'œil nu, appelés microbes. C'est l'étude des lois de la vie et du développement des micro-organismes, ainsi que du changement qu'ils provoquent dans les organismes animaux et végétaux et dans la matière non vivante.

Selon l'exigence de la société moderne, dans la seconde moitié du XIXe siècle, la microbiologie a été différenciée en microbiologie générale, agricole, vétérinaire, médicale et infirmière. La microbiologie médicale moderne est devenue une science extensive et se divise en bactériologie—science des bactéries pathogènes (bactéries Gr.—bâtonnet) virologie—science de la sérologie des virus infectieux—étude de la réaction entre antigène et anticorps mycologie—étude des champignons pathogènes pour l'homme protozoologie —étude de l'helminthologie des protozoaires pathogènes—étude de l'entomologie des helminthes (vers)—étude des insectes (vecteurs) transmettant des maladies à l'homme parasitologie—étude des parasites (protozoaires et helminthes). En outre, la microbiologie médicale comprend également l'étude des mécanismes d'infection et d'immunité, les méthodes de thérapie spécifique et la prophylaxie des maladies infectieuses.

La microbiologie infirmière est l'application des connaissances de la microbiologie médicale au chevet des patients pendant les soins infirmiers. Les soins infirmiers à l'hôpital et dans la communauté sont d'une importance primordiale pour promouvoir la santé, ils sont considérés comme l'épine dorsale de la santé publique. Pour atteindre la perfection dans cette profession, les infirmières doivent acquérir une solide connaissance de la microbiologie infirmière, car les soins infirmiers sont une profession interdépendante influencée par les récents progrès scientifiques et technologiques des sciences infirmières.

2. Aperçu historique de la microbiologie:

Dans les temps anciens, au début de la civilisation, l'homme utilisait certains processus causés par les activités vitales des micro-organismes, comme la fermentation du lait, du vin, du jus, etc. Avicenne (980-1037 après JC) pensait que toutes les maladies infectieuses étaient causées par de minuscules créatures vivantes, invisible à l'œil nu et transmis par l'air et l'eau.

La première personne à voir et à décrire les microbes était un scientifique néerlandais, A. Leeuwenhoek 1632-1723. Il fabriquait lui-même des lentilles simples grossissant 160-300 fois. En 1678, il publie sa lettre sur les « animalcule viva » — des animalcules vivants qu'il observe dans l'eau, les fèces, les infusions et les raclages dentaires.

Outre sa découverte des microbes, il a dessiné avec précision les microbes. Sa découverte a été le point de départ de l'étude de la population microbienne. Après cette merveilleuse enquête, plus de 150 ans se sont écoulés avant que la recherche d'agents responsables de maladies infectieuses ne soit menée à bien.

Les problèmes pratiques rencontrés contre la bataille des maladies épidémiques ont été résolus par la connaissance de la microbiologie. En 1798, le médecin anglais Edward Jenner (1749-1823) a prouvé que la vaccination des êtres humains avec la variole les protégeait de la variole. Pasteur (1880-1890) a développé des vaccins contre le choléra aviaire, l'anthrax, la rage. Cette découverte a été très utile pour lutter contre ces maladies chez les animaux et les êtres humains.

Dans la première moitié du XIXe siècle, les agents responsables des maladies ont été découverts. En 1839, D. Schoenlein a établi que le favus est causé par un champignon pathogène. En 1843, D. Gruby a révélé l'agent causal de la trichophytose (anneau et teigne). En 1849-1854, A. Pollender, C. Davaine, F. Bravell découvrent le bacille charbonneux.

Dans la seconde moitié du XIXe siècle, les méthodes de microscopie ont été développées à l'aide de meilleurs microscopes. Lors de l'étude des micro-organismes, une grande attention a été accordée aux processus biochimiques, à la capacité des microbes à fermenter des substrats organiques.

Louis Pasteur (1822-1895), scientifique français, chimiste et microbiologiste, a prouvé que la fermentation alcoolique et la putréfaction étaient dues à l'activité des microbes. Il a enquêté sur les agents responsables du choléra aviaire, de l'anthrax et de la rage et a préparé des vaccins. En raison de la nature ubiquitaire des micro-organismes, Pasteur a protégé les milieux nutritifs de la contamination microbienne et a prouvé qu'il n'existe pas de génération spontanée de micro-organismes vivants.

Ses découvertes ont attiré vers lui de nombreux scientifiques. A partir de l'infection microbienne décrite par Pasteur, le chirurgien anglais Joseph Lister (1827-1912) a introduit en chirurgie les principes des antiseptiques (désinfection des plaies par des désinfectants chimiques).

Le médecin allemand Robert Koch (1843-1910) a fait une enquête détaillée sur les infections des plaies et a développé une méthode d'isolement de bactéries pathogènes en culture pure, a attaqué le problème de l'anthrax, a développé la méthode de coloration des bactéries et a également décrit la méthode de culture sur milieu solide. Il a créé une école de microbiologie et ses élèves étaient K. Ebarth, G. Gaffksy, K. Klebs, F. Loeffler, S. Kitasato et bien d'autres.

En 1874, Hansen décrit le bacille de la lèpre. En 1880, Pasteur isola le bacille du choléra aviaire et Eberth observa le bacille de la fièvre typhoïde. Une description adéquate du staphylocoque a été faite par Ogston (1881). Koch (1882) découvre le bacille tuberculeux. En 1885, Frankel a isolé le pneumocoque Escherich, le bacille du colon. Nicolaier a observé le bacille du tétanos qui a ensuite été cultivé par Kitasato en 1889. Welch et Nuttall ont décrit le bacille anaérobie connu sous le nom de Clostridium welchii.

En 1894, Kitasato et Yersin ont décrit indépendamment le bacille de la peste qui est maintenant connu sous le nom de Yersinia pestis. En 1896, Van Ermengem a décrit l'IC. botulinum comme agent causal d'intoxication alimentaire. En 1897, Bang découvrit le bacille causant l'avortement bovin. Ainsi, à la fin du XIXe siècle, une grande variété de micro-organismes avait été identifiée et associée à des maladies humaines.

Joseph Lister, professeur de chirurgie à Glasgow, a conçu une méthode de dilution d'une culture bactérienne et de préparation d'une série de sous-cultures avec une petite quantité du liquide d'origine qui a donné une seule cellule bactérienne. Lister a donc été le premier bactériologiste, bien qu'il soit fondamentalement un chirurgien, pour obtenir une culture de bactéries certainement pure.

Ainsi, la révolution microbiologique inaugurée par Pasteur et prolongée par Koch s'est étendue bien au-delà du domaine de la médecine. Il n'y a pas eu d'avancées appréciables dans la connaissance de la bactériologie des maladies entre 1875 et 1900 car les techniques mises au point par Pasteur et Koch n'ont été appliquées que sur un très large champ pendant cette période.

L'étude de l'immunité (branche de la bactériologie), dérivée des études de Pasteur sur le choléra du poulet, l'anthrax et la rage, a absorbé un grand nombre de bactériologistes. Des recherches de Metchnikoff (1845-1916) sur la réaction cellulaire dans l'infection ainsi que des travaux de Buchner, Nuttall, Von Behring (1890), Ehrlich (1854-1915), Bordet et d'autres, des méthodes de diagnostic de laboratoire plus perfectionnées des maladies infectieuses ont été conçues et des vaccins ont été obtenus contre la fièvre entérique, le choléra, la peste et d'autres maladies.

Au XXe siècle, le domaine de la prophylaxie spécifique des maladies infectieuses s'est développé. Ramon (1924-1925) a mis au point une méthode de préparation d'antitoxines (toxines rendues inoffensives par le formol, c'est-à-dire l'anatoxine). La vaccination contre la diphtérie et le tétanos a été réalisée avec succès à l'aide de cette anatoxine (vaccin).

Un agent causal vivant atténué de la tuberculose a été utilisé pour la préparation du vaccin contre la tuberculose (Calmette et Guerin, 1919). De même, le vaccin contre la peste (Giard et Robic, 1931), le vaccin contre la tularémie (Gaisky, 1939) et le vaccin contre la poliomyélite (Sabin, 1954-1958) ont été préparés.

La médecine moderne a obtenu un grand succès dans le traitement des maladies infectieuses, en raison de l'introduction du Salvarsan (Ehrlich), du bactériophage (d’ Herelle), du sulfamide (Domagk et al), de la pénicilline (Flemingetal), de la streptomycine (Waksman et al). Les mécanismes biochimiques de l'hérédité et des variations ont été révélés grâce à la génétique des bactéries et des virus. Un nouveau domaine scientifique, la biologie moléculaire, est né de la génétique des bactéries et des virus.

The development of the study of infectious diseases, epidemiology, virology, immunology, surgery, hygiene etc. was due to the success of microbiology. It can be said firmly that medical science could have not progressed without the development of microbiology.


Les références

Bailey, R et al (2010) Biopsychsocial Model: A New Model for Development https://www.sportscoachuk.org/sites/default/files/Participant-Development-Lit-Review.pdf

Beilock, S (2010) Choke: What the secrets of the brain reveal about getting it right when you have to, Atria Paperback

Cassidy S (2004) Learning styles: An overview of theories, models, measures Educational Psychology, Vol 24, No 4, August http://www.acdowd-designs.com/sfsu_860_11/LS_OverView.pdf (date accessed 21/2/15)

Claxton G (2008) What’s the Point of School? One World Publications

Dweck, C (2011) Mindset: How you can fulfil your potential, Robinson

Sharp, B (2004) Acquiring Skill in Sport, Sports Dynamics

Schmidt, R.A & Lee, T.D (1999) Motor Control & Learning, Human Kinetics

Whiteley S (2003), Memletics Accelerated Learning Manual, p55-56


In Search of Naia

Divers Alberto Nava and Alejandro Alvarez search the walls of Hoyo Negro, an underwater cave on Mexico’s Yucatán Peninsula where the remains of “Naia,” a 12,000- to 13,000-year-old teenage girl, were found. Paul Nicklen/NATIONAL GEOGRAPHIC

Formerly a civil engineer in Mexico, Alvarez is one of the original divers who discovered Hoyo Negro, an underwater site in the Yucatan Peninsula filled with ancient human and animal bones. Years later, he returned to Hoyo Negro as part of the expedition to retrieve and research Naia, one of the oldest and best preserved skeletons ever discovered in the Americas. Alvarez and his colleagues discovered the bones of the teenaged girl who fell to her death more than 12,000 years ago. They kept the discovery secret for nearly two years, fearing what might happen to the site. He lives in Tulum, about 12-13 miles south of Hoyo Negro.

Can you describe discovering the site and the skeleton?

My role in this dive was going first, scouting the cave. Beto and Franco [Alvarez’s colleagues] were placing line and surveying respectively, when suddenly I saw no more refraction of my light from the walls of the tunnel. My heart started beating rapidly when I realized I was suddenly on the edge of a deep pit, experiencing only darkness. I could not see any wall or floor with my light.

When I turned back to see Beto and Franco still busy surveying, the seconds seemed endless. When they finally turned to see me, I signaled my surprise. We had Diving Propulsion Vehicles (DPV) with us, so we decided to leave Franco holding on the line at the edge, while Beto and I rode with the DPVs along the wall, surrounding the hole to find another two tunnels leading to the pit. However, when we turned to see Franco’s light, it was very small and far away and we decided to head straight back to his light. Then I did another turn around with Franco, leaving Beto holding the line and the light, to confirm the round shape of the pit. We named it “Hoyo Negro” (The Black Hole).

Weeks after we came back with the proper gases to allow us to dive deeper into the pit. Once at depth, we began finding groups of big bones. We were amazed and I realized we had discovered something big.

As we continued looking around, I saw a human skull upside down resting on a humerus bone. I signaled Beto and Franco to show them what I had found. The three of us hovered over the skull, not believing what we saw. It blew our minds.

How did the discovery change the expedition?

After this discovery our project transformed from a purely exploration project for Proyecto de Espeleologia de Tulum (Tulum Caving Project) to a scientific and multidisciplinary project.

The first two years after the discovery, we did not know what to do or how to manage the information so we kept it secret. In this era, divers who discovered something of interest and value were hesitant to report the finding to the authorities.

Given the secrecy surrounding the discovery, how did you finally decide to involve others?

We decided to visit our friend Guillermo de Anda, an archeologist, and diving instructor who worked in the Universidad Autonoma de Yucatan. We thought he could give us some advice and more knowledge about the subject and legal protocol. Guillermo created a series of meetings and workshops with different paleontologists, geologist, archeologists and others to help us increase our knowledge base on the subject and understand what to do with it. However, at the end, the advice from everyone was to report the find to the federal authorities, namely the Instituto Nacional de Antropologia e Historia (INAH) who are by law the only agency to handle this sort of discovery.

In November of 2009 I went to Mexico City with our maps, photographs and videos. I also carried an official announcement of the finding to give to Pilar Luna, head of Subaquatic Archeology for INAH. I met with her and we had a long conversation. Among the topics was the status of cave explorers and their relation with INAH as an authority, the issues related to the growth of the diving industry in the area, and the danger of having unprepared divers find places of archaeological interest and taking tourist to such fragile places.

In the announcement we expressed our intention to help protect the site and to continue working together with INAH. We also expressed our desire to be part of a multidisciplinary project, in order to retrieve as much information as the site could give us. Easy to say, but we still needed a third party to finance the project.

After months of meetings and negotiations, INAH, as the federal authority, and National Geographic as the sponsor, established an agreement and a course to follow using our team of divers as the underwater team. The name of this new multidisciplinary scientific project was “Proyecto Arqueologico Subacuatico Hoyo Negro, Tulum Q. Roo.”

What has been your individual role in the project as it has grown in size?

My role from the beginning has been one of almost pulling the group together in a cohesive form. Because I am the only team member who lives in Tulum, I have happily been the one who is able to do whatever needs to be done to make sure that when the team is here, we mostly spend our time exploring and working with the other scientists. That meant using all my expertise as a diver, as an engineer, and as a person concerned with preserving history. The project has tested all my skills and resources from using my engineering skills to design and build an access ladder and platform 10 meters below the surface, to designing and finding the right people to build the road and to get the area secured with fencing and even to using my 4 x 4 jeep to get to places un accessible in other vehicles.

What challenges did the continued presence of divers pose for the site?

In 2011 the sponsors began to pay some expenses like the gases including oxygen and helium for breathing at depth. We began to notice damage at the site caused by the bubbles of our SCUBA tanks, and decided to switch from the open circuit to a closed circuit system. The closed circuit system is called a re-breather. The system recycles the gasses, which means no bubbles damage the environment.

When you began exploring the caves around Hoyo Negro, did you know there was a chance of finding anything as significant as Naia?

When I began exploring caves, I never thought I would find anything as significant as a human skull. It was enough satisfaction to be able to explore. I was never looking for more. At some point, exploring becomes the way to maintain the challenge of my profession, always finding out more, never knowing what might come next.

As an experienced professional in the field, how did it feel to enter the cave, and then to realize the significance of what had been discovered?

I felt so humble and small in this big space, hundreds of thousands of years old. People may believe that underwater cave explorers get enough satisfaction doing something that not many other people can do.

I also love it because of the communion you experience with such an incredible environment. These kinds of caves took thousands of years to form and are incredibly magnificent. They are so beautiful but at the same time they are intimidating because of the dangers involved in getting to know them given the immensity and their complexity. But at the same time you get to experience the peace that those places transmit.

I used to believe that we were in places that nobody had been before, until you encounter what I was privileged to see. Then you realize that people were there a long time before us. You start to understand the tremendous complexity of the geological events that took place which kept those remains far from the eyes of any other human being for thousands of years.


Cell variety within organisms

Cell diversity extends beyond the differences between prokaryotes and eukaryotes, and between the different kingdoms of organisms (plants, animals, etc.). There are also major differences in cells within an individual organism, reflecting the different functions cells perform. For example, the human body consists of trillions of cells, including some 200 different cell types that vary greatly in size, shape, and function. The smallest human cells, sperm cells, are a few micrometers wide (1/12,000 of an inch), whereas the longest cells, the neurons that run from the tip of the big toe to the spinal cord, are over a meter long in an average adult.

Human cells also vary significantly in structure and function. For example, only muscle cells contain myofilaments – protein-containing structures that allow the cells to contract (shorten) and, as a result, cause movement. The eye contains specialized cells called photoreceptors that have the ability to detect light. These cells contain special chemicals called pigments that can absorb light and special structures that release chemicals onto other cells which can then send electrochemical currents to the brain, a process we perceive as vision.

Plants also contain a wide variety of cell types. There are specialized cells called collenchyma that provide structure without restricting growth and flexibility. These cells lack secondary cell walls, and their primary cell walls lack a hardening agent, which especially helps young plants grow quickly and be resilient to wind and water. Other types of plant cells include xylem, whose purpose is to transport water throughout the plant, and phloème, whose purpose is to transport organic nutrients.

The realm of cellular discovery is one that is still alive and well, despite its extensive history. In 2013, a group of European scientists identified a new organelle inside the cells of tannin-producing plants, like grapevines and tea trees (Brillouet et al., 2013). Appelé tannosomes, the organelles originate within the chloroplasts and are responsible for creating the bitter tasting polyphenol that wards off predators and gives wine and tea their familiar “dry” feeling in the mouth. And in the same year, researchers in the United States identified that the types of proteins developed by ribosomes occurred in phases along with the phases of the cell cycle (Stumpf et al., 2013). Identification lequel proteins are produced lorsque has implications for cancer research, since hypotheses currently exist suggesting inefficient protein synthesis (translation) in cancer cells. While it is easy to think that modern technological advances means that we’ve discovered all the components of cells, we must remember that, like Robert Hooke, there are sometimes things preventing us from seeing everything and that new discoveries may still await.

This module is an updated version of our previous content, to see the older module please go to this link.

Sommaire

Cells are the basic structural and functional unit of life. This module traces the discovery of the cell in the 1600s and the development of modern cell theory. The module looks at similarities and differences between different types of cells and the relationship between cell structure and function. The Theory of Universal Common Descent is presented along with evidence that all living things on Earth descended from a common ancestor.

Concepts clés

Cells are the basic structural and functional unit of all living things and contain inheritable genetic material.

The activity of a cell is carried out by the sub-cellular structures it possesses.

Cells possess an outer boundary layer, called a cell membrane, cytoplasm, which contains organelles, and genetic material.

There is considerable variety among living cells, including the function of membranes and subcellular structures, and the different types of functions the cells carry out, such as chemical transport, support, and other functions.