Les découvertes scientifiques et techniques majeures de l’année 2019

Quels sont les découvertes majeures de l’année 2019 ? Première image d’un trou noir et de la comète interstellaire 2I/Borisov, découverte de nouveaux traitements contre la mucoviscidose et Ebola, résolution d’équations mathématiques, déclin rapide de la biodiversité, découvertes de peintures préhistoriques et d’un champignon de -1 milliard d’années…

Découverte d’une nouvelle espèce humaine l’Homo luzonensis

Une nouvelle espèce humaine Homo luzonensis a été identifiée (publication dans Nature en avril 2019 mais les os datent de 2007) sur l’île de Luçon aux Philippines, suite à la trouvaille de dents, d’os de pieds et de mains qui datent d’au moins 50 000 ans.

L’objet céleste le plus lointain observé par une sonde spatiale

Seconde rémission du VIH-1 suit à une transplantation

Les cellules immunitaires expriment un co-récepteur CD4/CCR5 (chez les macrophages et les monocytes) ou CD4/CXC4 (chez les lymphocytes T4). Ce sont des portes d’entrée du VIH par lequel il se fixe à la cellule.

Le VIH est un virus qui s’attaque au système immunitaire provoquant une déficience immunitaire puis le décès par d’autres maladies opportunistes. C’est une pathologie incurable pour le moment. Quelques rares individus possèdent une mutation du gène de CCR5 (connue sous le nom de mutation CCR5Δ32 ) qui les protège donc d’une infection par le VIH. Le génotype CCR5Δ32 n’est présent que dans la population caucasienne : la fréquence moyenne est de 10 % (dont 1 % d’homozygotes) et va jusqu’à 16 % dans les populations de Finlande et de Russie (Duncan 2005).

La première rémission du VIH remonte à une décennie. Un patient de Berlin, Timothy Brown, avait reçu 2 transplantations de cellules souches hématopoïétiques venant d’un donneur présentant une mutation homozygote dans le corécepteur d’entrée du VIH CCR5 (CCR5Δ32/Δ32) afin de traiter sa leucémie myéloïde aiguë.

Récemment, une publication dans le journal Nature (Gupta 2019) a confirmé une seconde rémission du VIH-1 suite à également une transplantation de cellules hématopoïétiques avec cette mutation (CCR5Δ32/Δ32). 16 mois après la transplantation, le patient a arrêté son traitement anti-rétroviral : l’ARN plasmatique du VIH était indétectable à moins d’une copie par mL.

Malheureusement la greffe de moelle osseuse n’est pas une piste de thérapie solide puisqu’en plus que cette mutation CCR5Δ32 soit rare, il faut que le receveur et le donneur soit compatible, ce qui fait une probabilité très très mince d’avoir cette situation…

Résolution de l’équation diophantienne du nombre 33

Une équation diophantienne est une équation avec uniquement des nombres entiers. Des chercheurs de l’Université de Bristol ont résolu l’équation diophantienne de la somme de trois cubes de nombres entiers pour le nombre 33.

L’équation était x³ + y³ + z³ = k

• avec k qui est un nombre entre 1 et 100
• x,y,z des nombres entiers

On sait que certains nombres entiers sont la somme de trois cubes de nombres entiers par exemple 1³ + 1³ + 1³ = 3 ou 1³ + 1³ + 2³ = 1+1+8=10

Il a été démontré que certains entiers (par exemple 4 et 5) ne sont pas écrivables en somme de cubes. Le cas du nombre 33 n’était pas résolu jusqu’à cette année : le nombre 33 est la somme de trois cubes de nombres entiers à 16 chiffres. Les réponses sont x=8 866 128 975 287 528       y=-8 778 405 442 862 239    z= -2 736 111 468 807 040

Découverte fin août par un astronome amateur de la comète interstellaire 2I/Borisov

2 images prises par le télescope Hubble capturant la comète 2I/Borisov. Ce n’est que le 2ème objet interstellaire connu pour avoir traversé le système solaire ! La gravité du soleil dévie légèrement sa trajectoire, mais ne peut pas la capturer à cause de la forme de son orbite et sa vitesse élevée de 150 000 km/h. Les images Hubble montrent que le rayon de la comète est inférieur à un demi-kilomètre. La connaissance de la taille est potentiellement utile pour commencer à estimer la fréquence ces objets peuvent se trouver dans le système solaire et dans notre galaxie.

Première image d’un trou noir

Les scientifiques ont obtenu la première image d’un trou noir en utilisant les observations du télescope Event Horizon (EHT) du centre de la galaxie M87.

L’image montre un anneau lumineux formé par la lumière qui se courbe de manière intense autour d’un trou noir 6,5 milliards de fois plus massif que le Soleil. Cette image recherchée depuis longtemps fournit la preuve la plus solide à ce jour de l’existence de trous noirs supermassifs et ouvre une nouvelle fenêtre sur l’étude des trous noirs, de leurs horizons d’événements et de la gravité. L’EHT est en ensemble de 8 radiotélescopes à l’échelle planétaire. Ce trou noir est à 55 millions d’années-lumières de la Terre.

Les trous noirs supermassifs sont des objets astronomiques relativement minuscules – ce qui les rend impossible à observer directement jusqu’à présent. Comme la taille d’un trou noir est proportionnelle à sa masse, plus un trou noir est massif, plus l’ombre est grande.

Nouveaux traitements contre Ebola

ZMapp est un médicament composé de 3 anticorps monoclonaux chimérique pour traiter la fièvre hémorragique Ebola. Ce médicament résulte de la collaboration entre Mapp biopharmaceutical (San Diego) et l’Agence de santé publique du Canada. En 2014, à cause l’ampleur de l’épidémie, ce médicament avait été utilisé à titre expérimental.

Un essai clinique a récemment montré (dans le NEJM le 12 décembre) que deux autres traitements pourraient être supérieur à ZMapp : l’anticorps monoclonal (Mab114) et l’anticorps triple monoclonal RGN-EB3. Le taux de décès était de 49% avec ZMapp, 53% avec remdesivir, 34% avec Mab114 et 29% avec REGN-EN3 sur 725 patients.

Les meilleurs joueurs de Poker battus par l’IA

Pluribus a appris à jouer au poker en multipliant les parties et en cherchant à minimiser la perte subie à chaque fois en utilisant le CFR (counterfactual regret minimization). Le CFR est un algorithme de jeu itératif où l’IA commence à jouer au hasard mais s’améliore progressivement en battant des versions antérieures à lui-même. À la fin de l’itération, la stratégie de l’IA est mise à jour afin que les actions avec un regret plus élevé soient choisies avec une probabilité plus élevée.

Reconstitution de la météorite de Chicxulub et de la fin des dinosaures

Des chercheurs (Gulick 2019) ont analysé des carottes de forages du cratère de Chicxulub au Mexique. Ils ont constitué une proposition de l’histoire de la disparition des dinosaures entre l’ère Cénozoïque et Mésozoïque.

Le site M0077 (Chicxulub) comprend ∼130 m de roche fondue par impact et de suévite (roche formée par impact de météorite) déposées le premier jour du Cénozoïque.

L’astéroïde de 12km de diamètre est arrivé sur la Terre il y a 66 millions d’années. Il a formé un trou de 100km de long et 40km de profondeur. Quelques minutes après, la croute terrestre est remontée de 1000m vers le haut en anneau central (comme une goutte tombée dans l’eau).

L’impact de la météorite a éjecté des fragments de roche fondue (micro-crystites) altérées et des minéraux choqués sur plus de 6000 km. Le cratère était principalement constitué d’évaporites. Cette explosion a libéré des aérosols dus à la vaporisation du soufre (325 Gt de soufre) ainsi que la formation de 425 Gt d CO₂ et cela a provoqué une diminution de la température de 10 à 28°C. La météorite a également provoqué des tsunamis.

La suie à l’intérieur de la couche limite de K-Pg (Crétacé-Paléogène) indique que de vastes incendies induits par l’impact se sont produits instantanément ou quelques mois après. Tous les végétaux ont brûlé autour des 1000km du cratère. Tous ces événements ont mené à une extinction massive des espèces et à la fin de l’ère Mésozoïque.

Le plus vieux champignon au monde

Le plus vieux champignon au monde est Ourasphaira giraldae datant de -1.1 milliard d’années à -890 millions d’années. Ce champignon a été retrouvé au sud de l’île Victoria près de l’océan Arctique (Loron 2019).

La plus vieille peinture de chasse rupestre au monde

Une peinture rupestre datant de moins 43 900 ans (datation par l’uranium-thorium) été découverte dans la grotte de calcaire de Leang Bulu ‘Sipong à Sulawesi en Indonésie (Aubert 2019). Cette peinture représente des thérianthropes chassant des cochons sauvages et des bovidés nains. Un thérianthrope est un être humain transformé en animal. Ce serait la scène de chasse la plus ancienne au monde.

En comparaison, les peintures rupestres en France de la grotte de Chauvet (Ardèche) remontent à environ 35.000 ans, celles de Lascaux (Dordogne) à environ 20.000 ans. Les dessins de la grotte de Lascaux ont été découverts par 4 adolescents en Dordogne le 12 septembre en 1940. En 1963, la grotte originale de Lascaux est fermée du public pour sa préservation.

Nouveau traitement contre la mucoviscidose

La mucoviscidose est une maladie rare, évolutive et mortelle qui entraîne la formation d’un mucus épais qui s’accumule dans les poumons et le tube digestif. Cela provoque de graves problèmes respiratoires et digestifs. Cette maladie est due à une mutation dans le gène CFTR (maladie autosomique récessive), la mutation la plus courante est F508del. La protéine CTFR (Cystic fibrosis transmembrane conductance regulator) est un cal qui permet l’échange d’ions chlorures entre l’intérieur et l’extérieur de la cllule. Elle touche en France 1 naissance sur 4500 nouveaux (INSERM).

Trikafta est une combinaison de trois médicaments qui ciblent la protéine CFTR défectueuse. Il aide la protéine produite par le gène CFTR muté à fonctionner plus efficacement. L’efficacité de ce médicament a été démontré dans deux essais cliniques randomisés, en double aveugle, contrôlé par placébo au près de 403 et 107 patients respectivement. Les 2 essais ont évalué le pourcentage de volume expiratoire forcé dans un groupe traité vs placébo. Le volume maximal expiré en une seconde (VEMS) est le paramètre qui reflète le mieux l’évolution de la fonction respiratoire au cours de la maladie, c’est le volume d’air expiré pendant la première seconde d’une expiration dite forcée, suite à une inspiration profonde. Le VEMS diminue en cas d’obstruction des voies respiratoires.

Dans l’essai de Middleton (2019), 403 patients ont été randomisés et ont reçu au moins une dose de traitement actif ou de placebo. Trikafta améliore de 10 à 14 % le VEMS les fonctions pulmonaires des patients, par rapport à un placébo. Des événements indésirables (maux de tête, les infections des voies respiratoires supérieures, les douleurs abdominales, la diarrhée, les éruptions cutanées, l’augmentation des enzymes hépatiques …) conduisant à l’arrêt du protocole d’essai sont survenus chez 1% des patients. Ce traitement ne guérit pas de la mucoviscidose.

Le 21 octobre 2019, l’agence américaine US FDA a autorisé un médicament pour améliorer la qualité de vie des personnes atteintes de mucoviscidose (le médicament ne guérit pas).

La disparition des espèces

Le rapport de la Plateforme intergouvernementale sur la biodiversité et les services écosystémiques (IPBES) vient d’être publié met en avant que « La nature décline globalement à un rythme sans précédent dans l’histoire humaine – et le taux d’extinction des espèces s’accélère, provoquant dès à présent des effets graves sur les populations humaines du monde entier ». Le rapport estime qu’environ 1 million d’espèces animales et végétales (sur 8 millions) sont aujourd’hui menacées d’extinction.

Une étude dans Science (Rosenberg 2019) s’inquiète que depuis 1970, 3 milliards d’oiseaux ont disparu en Amérique du Nord, soit une chute spectaculaire de la population globale de 29%.

Autres découvertes intéressantes

• Chelonoidis phantastica, une espèce de tortue que l’on pensait disparue a été découverte sur l’île de Fernandin dans les Galapagos.
• Les astronautes américaines Christina Koch et Jessica Meir ont effectué le 18 octobre 2019 des opérations de maintenance à l’extérieur de la Station spatiale internationale. C’était la première sortie dans l’espace d’un duo 100% féminin.

Le Nicotinamide Mononucléotide (NMN), un facteur clef dans le vieillissement

L’un des changements du corps à mesure qu’il vieillit est une diminution du nombre et de la fonction des cellules endothéliales (couche interne des vaisseaux sanguins) qui tapissent le système vasculaire. Selon la théorie vasculaire du vieillissement (Le Couteur et Lakatta, 2010), le déclin vasculaire est l’une des principales causes du vieillissement et des maladies liées à l’âge. La performance des organes et des tissus dépend de façon critique d’un réseau micro capillaire fonctionnel qui maintient un approvisionnement en oxygène, échange de la chaleur et des nutriments et élimine les déchets.

À partir de 40 ans, l’irrigation tissulaire diminue régulièrement et inexorablement par une augmentation de l’apoptose (mort cellulaire) de cellules endothéliales, entraînant un dysfonctionnement des organes et une fragilité croissante au cours des dernières décennies de la vie. Le NAD+ (co-enzyme, Nicotinamide adénine dinucléotide) endothélial et le SIRT1 sont des régulateurs critiques du remodelage vasculaire. NMN est un précurseur de NAD+

Dans une étude publiée dans le journal Cell, l’équipe a observé que les animaux traités au mononucléotide nicotinamide, ou NMN, présentaient une croissance accrue des cellules des vaisseaux sanguins et une réduction de la mort cellulaire. Le traitement a stimulé l’endurance et l’endurance du spécimen.

Ces résultats montrent que la coenzyme NAD + pourrait renverser certains processus liés aux vieillissements cellulaires. Ces résultats sont bien sûr à vérifier sur des études humaines.

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Sources :

Détroit et al. A new species of Homo from the Late Pleistocene of the Philippines. Nature volume 568, pages181–186(2019)

Brown, N., & Sandholm, T. (2019). Superhuman AI for multiplayer poker. Science, eaay2400. doi:10.1126/science.aay2400

Gupta et al. HIV-1 remission following CCR5Δ32/Δ32 haematopoietic stem-cell transplantation. Nature volume 568, pages244–248(2019)

Duncan SR, Scott S, Duncan CJ. Reappraisal of the historical selective pressures for the CCR5Δ32 mutation. J Med Genet 2005; 42 : 205–8

Andrew R. Booker, Cracking the problem with 33, Research in Number Theory (2019). DOI: 10.1007/s40993-019-0162-1

Détroit et al. A new species of Homo from the Late Pleistocene of the Philippines. Nature volume 568, pages181–186(2019)

Sabue Mulangu et al. A Randomized, Controlled Trial of Ebola Virus Disease Therapeutics. N Engl J Med, 381 (24), 2293-2303, 2019 Dec 12

Gulick, S. P. S., Bralower, T. J., Ormö, J., Hall, B., Grice, K., … Schaefer, B. (2019). The first day of the Cenozoic. Proceedings of the National Academy of Sciences, 201909479. doi:10.1073/pnas.1909479116

K. Rosenberg et al., Decline of the North American avifauna, Science, Vol. 365, p. 1228, 20 September 2019

IPBES. Plateforme intergouvernementale sur la biodiversité et les services écosystémiques https://www.dropbox.com/sh/yd8l2v0u4jqptp3/AAACtf6ctsoUQ9hlPQxLpVsKa?dl=0&preview=20190504+IPBES7+Media+Release+Global+Assessment+Final+Errata2+FRE.pdf

Loron, C. C., François, C., Rainbird, R. H., Turner, E. C., Borensztajn, S., & Javaux, E. J. (2019). Early fungi from the Proterozoic era in Arctic Canada. Nature, 570(7760), 232–235. doi:10.1038/s41586-019-1217-0

Maxime Aubert et al. Earliest hunting scene in prehistoric art. Nature volume 576, pages442–445(2019)

Middleton, P. G., Mall, M. A., Dřevínek, P., Lands, L. C., McKone, E. F., Polineni, D., … Jain, R. (2019). Elexacaftor–Tezacaftor–Ivacaftor for Cystic Fibrosis with a Single Phe508del Allele. New England Journal of Medicine. doi:10.1056/nejmoa1908639 

Das et al. Impairment of an Endothelial NAD+-H2S Signaling Network Is a Reversible Cause of Vascular Aging. Cell, Volume 173, Issue 1, 22 March 2018, Pages 117-129.e14