Aug. 29, 2016
First DNA Sequencing in Space a Game Changer
NASA Astronaut Kate Rubins
NASA Astronaut Kate Rubins sequenced DNA in space for the first time ever for the Biomolecule Sequencer investigation, using the MinION sequencing device.
Credits: NASA
NASA Extreme Environment Mission Operations (NEEMO) crew member, Matthias Maurer of ESA
NASA Extreme Environment Mission Operations (NEEMO) crew member, Matthias Maurer of ESA, works on inserting samples into the MinION DNA sequencer as part of the Biomolecule Sequencer experiment. Researchers tested the device aboard the analog to minimize unknowns and see how the device worked in various extreme environments.
Credits: NASA
The light, portable, diminutive biomolecule sequencer fits in the palm of your hand
The MinION™ DNA sequencer from Oxford Nanopore Technologies fits in the palm of a hand.
Credits: Oxford Nanopore Technologies
For the first time ever, DNA was successfully sequenced in microgravity as part of the Biomolecule Sequencer experiment performed by NASA astronaut Kate Rubins this weekend aboard the International Space Station. The ability to sequence the DNA of living organisms in space opens a whole new world of scientific and medical possibilities. Scientists consider it a game changer.
DNA, or deoxyribonucleic acid, contains the instructions each cell in an organism on Earth needs to live. These instructions are represented by the letters A, G, C and T, which stand for the four chemical bases of DNA, adenine, guanine, cytosine, and thymine. Both the number and arrangement of these bases differ among organisms, so their order, or sequence, can be used to identify a specific organism.
The Biomolecule Sequencer investigation moved us closer to this ability to sequence DNA in space by demonstrating, for the first time, that DNA sequencing is possible in an orbiting spacecraft.
With a way to sequence DNA in space, astronauts could diagnose an illness, or identify microbes growing in the International Space Station and determine whether or not they represent a health threat. A space-based DNA sequencer would be an important tool to help protect astronaut health during long duration missions on the journey to Mars, and future explorers could also potentially use the technology to identify DNA-based life forms beyond Earth.
The Biomolecule Sequencer investigation sent samples of mouse, virus and bacteria DNA to the space station to test a commercially available DNA sequencing device called MinION, developed by Oxford Nanopore Technologies. The MinION works by sending a positive current through pores embedded in membranes inside the device, called nanopores. At the same time, fluid containing a DNA sample passes through the device. Individual DNA molecules partially block the nanopores and change the current in a way that is unique to that particular DNA sequence. By looking at these changes, researchers can identify the specific DNA sequence.
Rubins, who has a background in molecular biology, conducted the test aboard the station while researchers simultaneously sequenced identical samples on the ground. The tests were set up to attempt to make spaceflight conditions, primarily microgravity, the only variables that could account for differences in results. For example, the samples were prepared on the ground for sequencing and researchers selected organisms whose DNA has already been completely sequenced so that they knew what results to expect.
Using the device in the microgravity environment introduces several potential challenges, according to Aaron Burton, NASA planetary scientist and principal investigator, including the formation of air bubbles in the fluid. On Earth, bubbles rise to the top of a liquid solution and can be removed by centrifuge, but in space, bubbles are less predictable.
“In space, if an air bubble is introduced, we don’t know how it will behave,” said Burton. “Our biggest concern is that it could block the nanopores.”
The technology demonstration also seeks to validate that the device is durable enough to withstand vibration during launch and can operate reliably in a microgravity environment when it comes to the measurement of changes in current or the conversion of those changes into DNA sequences. In addition, researchers will be looking for any other factors that could produce errors or impact performance on orbit.
“Those are just the potential problems we’ve identified,” said project manager and NASA microbiologist Sarah Castro-Wallace. “A lot of the things that might introduce errors are simply unknown at this point.”
To minimize those unknowns, researchers recently tested the entire sequencing process on a NASA Extreme Environment Mission Operation, or NEEMO, in the Aquarius Base research facility 60 feet underwater off the coast of Florida.
“The NEEMO tests went smoothly,” Castro-Wallace said. “In terms of a harsh environment, with different humidity, temperature and pressure, we looked at a lot of variables and the sequencer performed as expected.”
NEEMO aquanauts collected environmental samples from the habitat, extracted and prepared the DNA for sequencing, and finally sequenced the DNA as part of a continuation of the Biomolecule Sequencer investigation. Testing this sample-to-sequencer process in an extreme environment is an important step towards its use on the ISS.
The investigation team includes others at NASA’s Johnson Space Center, Goddard Space Flight Center and Ames Research Center, as well as partners at Weill Cornell Medical College and University of California at San Francisco.
As the researchers compare results from the sequences collected in microgravity and on Earth, so far everything seems to match up.
“A next step is to test the entire process in space, including sample preparation as well as performing the sequencing,” said Castro-Wallace. Then astronauts can move beyond creating a known DNA sequence and actually extract, prepare and sequence DNA to identify unknown microbes on orbit.
“Onboard sequencing makes it possible for the crew to know what is in their environment at any time,” Castro-Wallace said. “That allows us on the ground to take appropriate action – do we need to clean this up right away, or will taking antibiotics help or not? We can resupply the station with disinfectants and antibiotics now, but once crews move beyond the station’s low Earth orbit, we need to know when to save those precious resources and when to use them.”
In addition, the sequencer can become a tool for other science investigations aboard the station. For example, researchers could use it to examine changes in genetic material or gene expression on orbit rather than waiting for the samples to return to Earth for testing.
"Welcome to systems biology in space,” said Rubins after the first few DNA molecules had been sequenced successfully. She went on to thank the ground team for their efforts. “It is very exciting to be with you guys together at the dawn of genomics biology and systems biology in space."
https://www.nasa.gov/mission_pages/station/research/news/dna_sequencingDEMENTIA RESEARCH AND CLINICAL TRIALSCLINICAL TRIALS
Registries and Matching Services
Can’t find a trial that fits you? Consider joining a registry or matching service to help advance research on Alzheimer’s disease and dementia.
All studies have rules (inclusion and exclusion criteria like age, other health conditions, medications, and location) that limit who can participate. Studies might not be available in the right place at the right time for you. However, you can make yourself available to many local and national studies by joining a registry or matching service.
Registries help speed up trials by giving researchers a list of “willing and able” potential participants. People who sign up may be referred to specific studies but are not obligated to participate. Some studies may be simple, like a survey, and can be done anywhere.
The following registries accept adult participants with a variety of backgrounds.
Alzheimer’s Prevention Registry
Open to individuals age 18 and older who are interested in learning about and possibly participating in Alzheimer’s prevention clinical studies and trials.
Brain Health Registry
Open to individuals age 18 and older who want to promote healthy brain function by preventing brain diseases, disorders, and injuries. Take online tests, learn about opportunities to participate in a wide range of studies.
FTD Disorders Registry
A contact and research registry for people diagnosed with frontotemporal disorders (FTD); open to family members, caregivers, or friends of people diagnosed with FTD disorders.
GeneMatch
Open to adults age 55 to 75 who are interested in enrolling in Alzheimer’s genetics studies.
ResearchMatch
A service, funded by the National Institutes of Health, that helps match people of all ages interested in clinical trials with researchers. Requires an email address.
TrialMatch
The Alzheimer’s Association’s clinical studies matching service for individuals with Alzheimer’s, caregivers, and healthy volunteers.
For further assistance with finding opportunities to participate in research, contact the NIA ADEAR Center at 1-800-438-4380.
Content reviewed: July 07, 2017
https://www.nia.nih.gov/health/registries-and-matching-servicesParoles de la chanson Bambino par Dalida
Les yeux battus,
La mine triste et les joues blêmes,
Tu ne dors plus,
Tu n'es que l'ombre de toi même,
Seul dans la rue
Tu rôdes comme une âme en peine
Et tous les soirs
Sous sa fenêtre on peut te voir
Je sais bien que tu l'adores
Et qu'elle a de jolis yeux,
Mais tu es trop jeune encor
Pour jouer les amoureux !
Et gratta gratta sul tuo mandolino
Mon petit Bambino,
Ta musiqu' est plus jolie que tout le ciel de l'Italie,
Et chante, chante de ta voix câline
Mon petit Bambino,
Tu peux chanter tant que tu veux
Ell' ne te prends pas au sérieux
Avec tes cheveux si blonds
Tu as l'air d'un chérubin, va plutôt jouer au ballon
Comme font tous les gamins !
Tu peux fumer comme un monsieur des cigarettes,
Te déhancher sur le trottoir quand tu la guettes,
Tu peux pencher sur ton oreille ta casquette,
Ce n'est pas ça qui dans son coeur te vieillira.
L'amour et la jalousie ne sont pas des jeux d'enfant
Et tu as toute la vie pour souffrir comme les grands !
Et gratta gratta sul tuo mandolino
Mon petit Bambino,
Ta musiqu' est plus jolie que tout le ciel de l'Italie,
Et chante chante de ta voix câline
Mon petit Bambino,
Tu peux chanter tant que tu veux
Ell' ne te prends pas au sérieux si tu as trop de tourment
Ne le garde pas pour toi
Va le dire à ta maman,
Les mamans c'est fait pour ça...
Et là, blotti dans l'ombre douce de ses bras,
Pleure un bon coup et ton chagrin s'envolera.
Les larmes sont constituées de liquide lacrymal qui déborde de l'œil. Elles sont salées, secrétées par les glandes lacrymales au niveau des yeux.
Elles se présentent sous forme de gouttes qui coulent le long des joues : le verbe qui désigne la production de larmes est pleurer (ou parfois larmoyer).
Une production (réflexe) accrue de larmes est activée par certains stimuli, par exemple si le système nerveux détecte un danger au niveau de la cornée tel qu'un contact avec un objet ou un acide (ex : le 1-sulfinylpropane qui attaque l'œil quand on épluche un oignon ; dans ce cas larmoyer permet de diluer la molécule et de la chasser de la paroi oculaire).
Les larmes trahissent le plus souvent un état de désespoir, de tristesse ou de douleur, mais peuvent aussi apparaître en d'autres circonstances émotionnelles : joie, rire, rage… Pleurer est normalement un acte réflexe, mais certains comédiens peuvent produire des larmes en évoquant intérieurement des circonstances provoquant la tristesse.
Dans diverses cultures, des pleureuses étaient ou sont encore appelées pour pleurer les morts.
Composition et fabrication[modifier | modifier le code]
Article détaillé : liquide lacrymal.
Le liquide produit et sécrété lors du larmoiement est essentiellement aqueux, contenant entre autres du chlorure de sodium (qui donne aux larmes leur goût salé) ainsi que d'autres ions, des lipides, des enzymes et, accessoirement, certains médicaments2. D'après une étude menée en 1981, sa composition varie et les larmes versées lors d'une émotion sont plus riches en protéines que celles versées pour une simple irritation locale3. Cette étude n'aurait cependant pas amené de preuve scientifique4.
Le Studio Weave et les experts de la récolte de larmes Halen Môn fabriquent plusieurs types de sel à partir de celui contenu dans les larmes, en les distinguant selon l'origine de celles-ci et l'émotion qui les a causées. Une seule boutique, située à Londres, les proposait à la vente en 20125.
Rôles[modifier | modifier le code]
Le liquide lacrymal permet l'oxygénation et la protection de la cornée.
Les larmes permettent un soulagement des tensions psychiques. Pleurer est souvent un acte réflexe qui soulage les tensions psychiques fortes, telles : anxiété, angoisse, peur, tristesse, ou tout autre trop-plein de tension même positive (« pleurer » de joie). Les larmes ont donc aussi un rôle protecteur psychique. Elles sont un des moyens de communication non verbale dont dispose l'Homme, notamment quand il est bébé, enfant ou personne âgée ou qu'il n'est pas en état de parler.
Les larmes d'émotion d'un individu pourraient ainsi contenir un signal chimique volatil dont la perception par un autre individu, par le biais des récepteurs de l'olfaction, serait à l'origine d'un effet sur son état d'esprit (diminution de la tension sexuelle, de la testostérone chez l'homme…)6.
Facteurs non émotionnels agissant sur la production de larmes[modifier | modifier le code]
Larme glissant dans la « vallée des larmes » (sillon entre les joues et la partie haute du nez).
Effet du vieillissement[modifier | modifier le code]
Après l'âge de 45 ans, comme toute glande, le système lacrymal se dégrade, ce qui diminue la quantité de larmes produite, surtout chez la femme.
Il existe de plus des effets du temps qui aboutissent à des dysfonctionnements de la pompe lacrymale ayant pour effets :
une augmentation de la laxité palpébrale horizontale et la descente du muscle des paupières ;
une éversion des méats lacrymaux ;
une malposition palpébrale.
Ces effets entraînent un défaut d'évacuation des larmes par le conduit lacrymo-nasal et un larmoiement chronique.
La production de larmes est nécessairement influencée par l'environnement de l'individu. Le rôle protecteur doit s'adapter aux conditions de l’œil pour empêcher sa sécheresse sans le noyer mais aussi réagir contre les poussières en les évacuant tout comme les microbes.
Facteurs environnementaux[modifier | modifier le code]
Ces facteurs environnementaux sont nombreux et tous les traiter serait impossible. On dira alors que le système lacrymal est intelligent et change la quantité de larmes sécrétées en fonction de l'environnement dans les quantités idéales pour chaque cas.
En effet, lorsque le climat est chaud et sec, l’œil se dessèche plus vite du fait de l'évaporation. Dans ce cas la production augmente et les paupières clignent plus régulièrement afin de répartir ce surplus.
Lorsque le temps est humide, la production est moindre car l'évaporation est elle aussi faible. Dans un même temps, les paupières battent moins vite.
Lorsque l'on traverse une zone poussiéreuse, il faut évacuer ces envahisseurs qui peuvent endommager l’œil. La quantité de larmes est donc augmentée et une grande partie des poussières sont transférées par l'intermédiaire de larmes dans le nez où elles forment des blocs compacts.
Un exemple précis : l'oignon[modifier | modifier le code]
Dans le cytoplasme des cellules d’oignon se trouve un composé appelé alliine (acide aminé sulfoxydé) ; la vacuole, elle, contient une enzyme appelée alliinase. Quand la lame du couteau coupe la rondelle d’oignon et déchire la membrane cellulaire, l’alliinase agit sur l'alliine pour obtenir deux composés dont un acide sulfénique. Cet acide sulfénique se réorganise spontanément en oxyde de propanethial (ou sulfate d’allyle). C’est donc ce composé très volatil qui atteint les yeux. L’eau des larmes l’hydrolyse en acide propanesulfinique qui irrite les yeux[réf. nécessaire]. Finalement, plus l'oignon agit et plus nous réagissons ; mais la réaction entraîne l'agression. Il n'y a alors qu'une solution, éloigner l'oignon de l’œil.
Réaction au contact de sulfate d'allyle :
oignon urticant : stimulus → récepteur sensible au stimulus → centre nerveux qui traite l'information → commande aux glandes lacrymales de pleurer → réflexe : sécrétion et excrétion de larmes.
La douleur qui suit cette réaction est envoyée par les récepteurs seulement un temps après cette réaction, ce qui montre que celle-ci est presque immédiate.
Rôle des émotions dans la surproduction de larmes[modifier | modifier le code]
Homme en pleurs assistant en 1941 à Marseille au départ des drapeaux des Régiments dissous vers l'Afrique du Nord.
Les émotions agissent sur les glandes lacrymales par l'intermédiaire du système limbique. Cela a été rendu possible par une mutation génétique aléatoire qui s'est produite dans l'espèce humaine il y a des centaines de milliers d'années et qui a fait que le système limbique – centre fonctionnel des émotions – s'est connecté aux glandes lacrymales7.
Le nerf facial VII contrôle les glandes lacrymales.
Il existe deux sortes de fibres qui agissent sur les glandes lacrymales : les fibres sympathiques et parasympathiques.
D’une manière générale, au niveau du corps humain, les nerfs parasympathiques et sympathiques contrôlent les activités involontaires des organes (ex. : battements du cœur). L’action des nerfs parasympathiques est très souvent opposée à l’action des nerfs sympathiques. Par exemple, au niveau des glandes, les nerfs parasympathiques augmentent les sécrétions, et les nerfs sympathiques les diminuent. Les commandes du système nerveux peuvent donc trouver, grâce à ces nerfs, un équilibre dans le fonctionnement des organes.
Pour atteindre la glande lacrymale, les fibres parasympathiques et sympathiques empruntent un chemin légèrement différent.
Les fibres sympathiques de la glande lacrymale suivent tout d’abord les fibres sympathiques oculaires puis, au plexus carotidien, prennent une voie différente : elles traversent le nerf pétreux profond.
Les fibres parasympathiques des glandes lacrymales, elles, ont pour origine le centre lacrymo-muco-nasal, situé dans la protubérance annulaire. Elles suivent le nerf VII puis, à la sortie du ganglion géniculé, l’abandonnent et forment le nerf grand pétreux superficiel. Celui-ci s’anastomose avec le nerf pétreux profond et forme le nerf vidien.
Une fois réunies dans le nerf vidien, les fibres sympathiques et parasympathiques de la glande lacrymale atteignent le ganglion sphéno-palation (ou ganglion ptérygo-palatin). Ces fibres sont appelées à leur sortie du ganglion « fibres post-ganglionnaires ». Celles-ci rejoignent le nerf maxillaire supérieur. Elles empruntent la voie orbitaire de ce dernier puis le nerf lacrymal (issu du nerf ophtalmique). Ce nerf va les mener dans la glande lacrymale.
En quoi est-il utile de pleurer après une émotion forte ?[modifier | modifier le code]
Enfant tanzanien en larmes
La composition des larmes évacuées à la suite d’une émotion est très différente des larmes créées en permanence ou des larmes-réflexes. Les pleurs d’émotion contiennent en effet plus de protéines, d’hormones, dont la prolactine mais aussi la leucine encéphalique qui agit sur la douleur. Le message nerveux qui provoque les larmes entraîne également la production d’antalgiques naturels. On retrouve également dans ce type de larmes les molécules responsables du stress ou des toxines apparues sous l’effet du stress.
La particularité des larmes d'émotion reste largement inexplorée. Les effets de catharsis ou relaxant des larmes qu'avancent certaines thèses restent à confirmer, observe la DOG dans une étude publiée en 2009. On peut pleurer sous le coup d'une émotion qu'on ne peut parvenir à verbaliser, lorsque « les mots ne viennent plus »7.
Les pleurs silencieux calment et soulagent davantage que les pleurs bruyants[réf. nécessaire].
Fatigue entraînée par le fait de pleurer[modifier | modifier le code]
Il est courant que le fait de pleurer laisse « une sensation de grande fatigue physique » alors que la personne qui pleure n'a pas l'impression d'avoir fourni un effort8. Ce phénomène vient des situations de stress qui provoquent les larmes et entraînent la libération d'hormones, en particulier du cortisol et de l'adrénaline8. Ces hormones vont elles-mêmes provoquer l'accélération du rythme cardiaque, la dilatation des vaisseaux sanguins et la production d'énergie à partir de glucose et d'acide gras, ce qui va amenuiser les réserves utilisables par les muscles, de la même manière qu'après un effort physique8. En outre, le fait de pleurer fait faire des mouvements qui font aussi travailler des muscles qui sont habituellement peu mobilisés, comme ceux du menton, de la poitrine ou de l'intérieur de la gorge8.
Expressions[modifier | modifier le code]
Pleurer à chaudes larmes : pleurer sincèrement, fortement.
Être au bord des larmes : être poussé à bout, prêt à pleurer.
Larmes de crocodile : larmes hypocrites. Verser des larmes de crocodile : verser de telles larmes. Se dit lorsqu'une personne fait semblant de pleurer (fausses larmes) ou en n'étant pas sincère (en référence aux larmes hypocrites que ces reptiles verseraient sur la mort des proies qu'ils dévorent malgré tout)9. En biologie, larmes de crocodile est synonyme de réflexe gusto-lacrymal et de syndrôme gusto-lacrymal10.
Une larme : une goutte. Se dit par exemple pour demander une petite quantité d'un liquide tel que le champagne.
Les Saintes Larmes font partie des reliques « physiques » du Christ, traces de son passage sur la Terre. Tandis que le Lacryma Christi (larme du Christ) est un vin napolitain.
Pleurer comme une madeleine : pleurer en abondance pendant un large laps de temps.
Fondre en pleurs : Eclater en sanglots.
Verser des pleurs : Pleurer.
Calmer les pleurs : Apaiser les larmes.
Jean qui pleure et Jean qui rit : Passer facilement de la joie à la tristesse. Cette expression vient du poème "Jean qui pleure et qui rit", écrit au XVIIIe siècle par Voltaire. Dans ce poème, Voltaire évoque la versatilité de l'être humain, capable de souffrir de déprime le matin et d'aller festoyer le soir.
Essuyer les pleurs de quelqu'un : Calmer la peine de quelqu'un, consoler.
Pleurer toutes les larmes de son corps : Pleurer beaucoup.
Pleurer de bonheur : Avoir des pleurs de joie, de bien-être.
Pleurer la disparition : Souffrir de la mort de quelqu'un.
Pleurer comme un veau : Pleurer beaucoup à profusion.
Pleurer de rire : Rire énormément.
Faire pleurer le colosse : Désigne le fait d'uriner.
Pleurer après quelqu'un ou quelque chose : Réclamer quelqu'un ou quelque chose avec instance.
Répandre des larmes : Pleurer, pleurnicher, s'épancher, se lamenter.
Larme de vigne[modifier | modifier le code]
Larme de vigne
Au printemps, la vigne taillée laisse s'écouler de la sève au niveau de ses blessures. La vigne est alors en pleurs.
Jacques-Christophe Valmont de Bomare écrit dans son Dictionnaire raisonné d’histoire naturelle11 :
« LARME DE VIGNE, gutta aut lachrima vitis. Nom qu'on donne à la liqueur aqueuse qui distille naturellement goutte à goutte dans le printemps des sommités ou sarmens de la vigne en seve, après qu'elle a été taillée & avant que ses feuilles soient épanouies: on prétend que cette eau est bonne pour les maux des yeux & des reins, & qu'un verre de ces larmes rappelle les sens d'un homme ivre ».
Notes et références[modifier | modifier le code]
↑ Encyclopédie Vulgaris Médicale : Caroncule lacrymale [archive]
↑ Van Haeringen NJ, Clinical biochemistry of tears [archive], Surv Ophthalmol, 1981;26:84
↑ Frey 2nd WH, DeSota-Johnson D, Hoffman C, McCall JT, Effect of stimulus on the chemical composition of human tears [archive], Am J Ophthalmol, 1981;92:559
↑ Laura Schocker, « Savoir pleurer : 13 choses que vous ne savez pas sur les larmes » [archive], sur huffingtonpost.fr, 30 janvier 2014 (consulté le 27 avril 2016).
↑ Anne-Sophie Novel, « Je pleure donc je sale » [archive], sur
http://alternatives.blog.lemonde.fr [archive], Le Monde, 18 juin 2012 (consulté le 24 avril 2016).
↑ Gelstein S, Yeshurun Y, Rozenkrantz L et Als. Human tears contain a chemosignal [archive], Science, 2011;331:226-230
↑ a et b Walter C. « Pourquoi pleurons-nous ? » [archive] Cerveau et Psycho 2007, no 20.
↑ a, b, c et d A.D., « Pourquoi est-on fatigué après avoir pleuré ? », Science et Vie, 8 février 2015 (lire en ligne [archive])
↑ François-Xavier Dechaume-Moncharmont, « Larmes de crocodiles » [archive], 1er décembre 2007 (consulté le 10 mai 2009)
↑ « larme » [archive], Centre national de ressources textuelles et lexicales.
↑ Jacques-Christophe Valmont de Bomare, Dictionnaire raisonné d’histoire naturelle, t. 5, Paris, Brunet, 1775, p. 67
Voir aussi[modifier | modifier le code]
Sur les autres projets Wikimedia :
Larme, sur Wikimedia Commons Larme, sur le Wiktionnaire
Bibliographie[modifier | modifier le code]
Ophtalmologie, Éditions scientifique et médicales Elsevier SAS, Paris, 21-003-A-30, 2001, 16 p.
Science et nature, no 93, 1999, p. 21
Larme in Dictionnaire médical, Masson
La Terre est une bulle, la relativité des mots et la prégnance des faits.
RAPPORT DE
Y'BECCA
ET DU
CITOYEN TIGNARD YANIS
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