Des animations de biologie invisible

Nous n'avons pas de moyens d'observer directement des molécules, ni ce qu'elles font ; Drew Barry veut changer cela. A TEDxSydney il montre ses animations scientifiquement exactes (et divertissantes) qui aident les chercheurs à voir des processus invisibles à l'intérieur de nos cellules.

Ce que je vais vous montrer,

ce sont des machines moléculaires étonnantes

qui créent le tissu vivant de nos corps.

Les molécules sont vraiment, vraiment minuscules.

Et par là,

j'entends vraiment minuscules.

Elles sont plus petites qu'une longueur d'onde de lumiè-re,

nous n'avons donc pas de moyen direct de les observer.

Mais grâce à la science, nous avons une assez bonne idée

de ce qui se passe à l'échelle moléculaire.

Alors ce que nous pouvons faire est en fait vous parler des molécules,

mais nous n'avons pas de moyen direct de vous les montrer.

Pour contourner le problème, on peut dessiner des images.

Et cette idée n'a en fait rien de nouveau.

Les chercheurs ont toujours créé des images

comme partie intégrante de leur processus de réflexion et de découverte.

Il dessinent des images de ce qu'ils observent avec leurs yeux,

à travers des technologies comme les microscopes et les téléescopes,

et aussi ce à quoi ils réfléchissent.

J'ai sélectionné deux exemples célèbres

parce qu'ils sont bien connus pour exprimer la science au travers de l'art.

Et je commence par Galilée

qui a utilisé le premier téléscope au monde

pour regarder la lune.

Et il a transformé notre compréhension de la lune.

La perception au 17e siècle

était que la lune était une sphère parfaitement céleste.

Mais ce que Galilée a vu était un monde rocailleux et désolé,

ce qu'il a exprimé à travers ses aquarelles.

Un autre chercheur avec de très grandes idées,

la superstar de la biologie, c'est Charles Darwin.

Et avec ce célèbre passage de son carnet,,

il commence en haut à gauche par, "Je pense,"

et ensuite fait un croquis du premier arbre de vie,

qui est la perception

de comment toutes les espèces, tout ce qui vit sur terre,

sont connectées à travers l'histoire évolutionnaire,

l'origine des espèces à travers la sélection naturelle

et la divergence par rapport à une population ancestrale.

Même en tant que chercheur,

J'allais à des conférences données par des biologistes moléculaires

et je les trouvais totalement incompréhensibles,

avec tout leur jargon et leur vocabulaire technique

qu'ils employaient pour décrire leur travail,

jusqu'à ce que je tombe sur les oeuvres de David Goodsell,

qui est biologiste moléculaire au Scrips Institute.

Et ses images,

tout est exact et tout est à l'échelle.

Et son oeuvre m'a révélé

ce à quoi ressemble le monde moléculaire en nous.

Vouci donc une coupe transversale de sang.

En haut à gauche, vous avez cette zone jaune-vert.

La zone jaune-vert, ce sont les fluides du sang, qui sont essenteillement de l'eau,

mais aussi des anticorps, des sucres,

des hormones, ce genre de choses.

Et la région rouge est une coupe dans un globule rouge.

Et ces molécules rouges sont de l'hémoglobine.

Elles sont vraiment rouges ; c'est ce qui donne au sang sa couleur.

Et l'hémoglobine agit comme une éponge moléculaire

qui absorbe l'oxygène dans vos poumons

puis la transporte vers les autres parties du corps.

J'ai été très inspiré par cette image il y a de nombreuses années,

et je me demandais si on pouvait employer de l'infographie

pour représenter le monde moléculaire.

A quoi cela ressemblerait-il ?

Et c'est comme ça que j'ai vraiment commencé. Alors allons-y.

Voici de l'ADN dans sa forme classique de double hélice.

Et c'est tiré d'une crystallographie au rayonsX,

c'est donc un modèle excat d'ADN.

Si nous déroulons la double hélice et séparons ses deux brins,

vous voyez ces choses qui ressemblent à des dents.

Ce sont les lettres du code génétique,

les 25000 gènes incrits dans votre ADN.

Voilà de quoi ils parlent typiquement,

le code génétique, c'est ce dont ils parlent.

mais je veux parler d'un aspect différent de la science de l'ADN,

et c'est la nature physique de l'ADN.

Ce sont ces deux brins qui partent dans des directions ooposées

pour des raisons que je vais laisser de côté pour l'instant.

Mais ils partent physiquement dans des directions opposées

ce qui crrée un nombre de complications pour vos cellules vivantes,

comme vous allez le voir,

plus particulièrement quand l'ADN est copié.

Et donc ce que je vais vous montrer

est une représentation exacte

de la véritable machine de réplication ADN qui se déroule en ce moment-même à l'intérieur de votre corps,

au moins selon la biologie en 2002.

L'ADN entre donc dans la ligne de production apr la gauche,

et il se heurte à cette collection, ces machines biochimiques miniatures,

qui défont le brin d'ADN et en font une copie exacte.

L'ADN entre alors

et se heurte à cette structure bleue en forme d'anneau

et il est déchiré en deux brins.

Un brin peut être copié directement

et vous pouvez voir ces choses débobiner en bas ici.

Mais les choses ne sont pas aussi simple pour l'autre brin

parce qu'il doit être copié à l'envers.

Il est donc projeté de façon répétée dans ces anneaux

et copié une section à la fois,

ce qui crée deux nouvelles molécules d'ADN.

Maintenant vous avez des milliards de ces machines

au travail à l'intérieur de vous,

qui copient votre ADN avec une fidélité exquise.

C'est une représentation exacte,

et c'est en gros à la bonne vitesse pour ce qui se passe en vous.

J'ai laissé de côté la correction des erreurs et un tas d'autres choses.

C'étaient des travaux d'il y a quelques années.

Merci.

Ce sont des travaux d'il y a quelques années.

mais ce que je vais vous montrer ensuite c'est de la science mise à jour, de la technologie mise à jour.

DOnc encore, nous commençons par l'ADN.

Et il gigotte et se tortille làà cause de la soupe de molécules environnante.

que j'ai enlevée pour que vous puissiez voir quelque chose.

L'ADN fait environ deux nanomètres de large,

ce qui est vraiment minuscule.

Mais dans chacune de vos cellules,

chaque brin d'ADN mesure environ 30 à 40 millions de nanomètres de long.

Pour que l'ADN reste organisé et pour réguler l'accès au code génétique,

il est entortillé autour de ces protéines violettes,

ou je les ai colorées en violet ici.

C'est tout en un seul paquet.

Tout ce champ de vision est un seul brin d'ADN.

Cet énorme paquet d'ADN s'appelle un chromosome.

Et nous reviendrons aux chromosomes dans une minute.

Nous sortons, nous dézoomons,

passons par un pore nucléaire,

qui est la porte vers ce compartiment qui contient tout l'ADN

appelé le noyau.

Tout ce champ de vision

représente un semestre de biologie, et j'ai 7 minutes.

nous n'allons donc pas pouvoir faire ça aujourd'hui ?

Non, on me dit que non.

Voilà à quoi ressemble une cellule viante à la lumière d'un microscope.

Et elle est filmée en time-lapse, c'est pourquoi vous pouvez la voir bouger.

L'enveloppe nucléaire se romp.

Ces choses en forme de saucisses sont les chromosomes et nous allons nous concventrer sur eux.

Ils passent par ce mouvement très frappant

qui est concentré sur ces petits points rouges.

Quand la cellule est prête,

elle déchire le chromosome.

Un jeu d'ADN part d'un côté,

l'au(tre côté reçoit l'autre jeu d'ADN,

des copies identiques d'ADN.

et ensuite la cellule se fend en deux.

Et là encore, vous avez des milliards de cellules

qui subissent ce processus en ce moemnt en vous.

Nous allons maintenant revenir en arrière et nous concentrer sur les chromosomes

et regardes leur structure et la décrire.

Là encore, nous sommes à un moment médian.

Les chromosomes s'alignent.

Et si nous isolons un seul chromosome,

nous allons l'extraire et regarder sa structure.

Voici une des plus grosses structures moléculaires qui soit en vous,

au moins pour ce que nous avons découvert pour l'instant à l'intérieur de nous.

Voici un chromosome.

Et vous avez deux brins d'ADN dans chaque chromosome.

Un est empaqueté en une saucisse.

L'autre brin est empaqueté dans l'autre saucisse.

Ces choses qui ressemblent à des moustaches de chat et qui sortent des deux côtés

sont l'échaffaudage dynamique de la cellule.

On les appelle des mircrotubules. Ce nom n'est aps improtant.

Mais ce sur quoi nous allons nous concentrer c'est la zone rouge, je l'ai colorée en rouge ici,

et c'est l'interface

entre léchaffaudage dynamique et les chromosomes.

Il est évidemment essentiel pour le mouvement des chromosomes.

Nous n'avons aucune idée de comment il arrive à ce mouvement.

Nous avons étudié cette chose qu'on appelle kinetochore

intensément depuis cent ans,

et nous commençons à peine à découvrir de quoi il s'agit.

C'est faitd'environ 200 différents types d eprotéines,

des milliers de protéines au total.

C'est un système de diffusion de signal.

Il envoie des signaux chimiques

qui disent au reste de la cellule quand elle est prête,

quand elle sent que tout est aligné et prêt

à aller séparer les chromosomes.

C'est capable de s'associer aux microtubules qui grandissent et rétrécissent.

C'est impliqué dans la croissance des microtubules,

et c'est capable de s'y associer temporairement.

C'est aussi un système de détection d'attention.

C'est capable de sentir quand la cellule est prête,

quand le chromosome est en position correcte,

ça devient vert ici

parce que ça ressent que tout est comme il faut.

Et vous allez voir, il y a ce dernier petit bout

qui reste encore rouge.

Et il s'est éloigné le long des microtubules.

C'est le système de diffusion de signaux qui envoie le signal d'arrêt.

Et il s'en est allé. Je veux dire, c'est mécanique.

C'est un mécaniqme moléculaire.

C'est comme ça qu'on fonctionne au niveau moléculaire.

Avec un peu de douceur visuelle moléculaire,

nous avons les kinésines, qui sont en orange.

Ce sont des molécules messagères qui vont à sens unique.

ET voici les dynéines. Elles transportent ce système de diffusion.

Et elles ont de longues jambes, elles peuvent donc enjamber les obstacles etc.

Là encore, tout ceci est tiré avec précision

de la science.

Le problème est que nous ne pouvons pas vous le montrer autrement.

L'exploration à la frontière de la science,

à la frontière de la compréhension humaine,

est époustoufflante.

Découvrir ces trucs

est certainement une motivation à travailler dans les scinces qui apporte du plaisir.

Mais pour la plupart des chercheurs en médecine,

découvrir des trucs

c'est de simples étapes sur la route vers les grands objectifs,

qui sont d'éliminer les maladies,

d'éliminer la souffrance et le malheur que la maladie provoque

et de sortir les gens de la pauvreté.

Merci.

(Applaudissements)