ScienceAdviser : Une manière « simple mais élégante » de détecter les problèmes à l’intérieur du corps

Titre : ScienceAdviser : une méthode « simple mais élégante » pour détecter les problèmes à l'intérieur du corps

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Aujourd'hui, Protostar met en lumière Jiaqi Liu, qui a contribué au développement d'un petit appareil astucieux permettant de détecter les fuites après des chirurgies gastro-intestinales. Mais avant cela, restez informé des dernières nouvelles scientifiques, y compris pourquoi nous devons cesser de parler pour respirer et les scarabées qui parviennent à « voler » des toxines à de nouvelles proies.
COMPORTEMENT ANIMAL  |  NEWS FROM SCIENCE
Les femelles crapauds clignent des yeux pour attirer un prince

La femelle crapaud moussu à oreilles concaves peut ne pas avoir de cils, mais cela ne l'empêche pas de cligner des yeux de manière suggestive en direction de prétendants potentiels. Ces amphibiens vivent sur les berges des ruisseaux bruyants, où les rapides étouffent les croassements et les sifflements ordinaires. En conséquence, les deux sexes ont évolué pour produire et détecter des appels de reproduction aigus, qui portent par-dessus le bruit pour indiquer qu'ils cherchent un partenaire.

Mais comment une grenouille sautillante Juliette, en quête d'un Romeo ribbitant, fait-elle pour le laisser savoir qu'elle est intéressée ? Dans une étude publiée cette semaine dans Current Biology, des chercheurs rapportent que les femelles clignent des yeux - et clignent souvent des yeux - vers les mâles, un geste subtil qui encourage ces derniers à adopter la position de l'accouplement.

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ECOLOGIE CHIMIQUE  |  NEWS FROM SCIENCE
Les insectes prédateurs « volent » des toxines à des proies invasives

Ce larve de coccinelle meunière utilise des produits chimiques défensifs dans son sang pour éloigner les attaques d'insectes. ÁNGEL PLATA
Dans un fourré de figuier de Barbarie quelque part dans l'est de l'Espagne, une troupe d' fourmis prédatrices se prépare à l'attaque. Ils ont mis le grappin sur une larve étrange appelée la coccinelle meunière, qui porte une fourrure blanche, des filaments qui ressemblent à de la laine. Lorsque les fourmis attaquent, la larve tend ses muscles et expulse une goutte de liquide rouge vif appelé l'hémolymphe. Ce sang contient de l'acide carminique - un produit chimique toxique qui donne à ce liquide sa teinte vive et qui incite les fourmis à abandonner rapidement leur assaut.

L'étrange chose, c'est que la larve ne peut pas produire d'acide carminique par elle-même, et dans les régions où il est natif, le produit chimique n'est pas présent dans sa proie. Il s'avère que ce prédateur introduit « vole » le produit chimique défensif d'une espèce d'insecte invasif appelé le cochenille du figuier de Barbarie.

La recherche, publiée cette semaine dans Proceedings of the Royal Society B, montre que les prédateurs peuvent s'emparer de toxines chez des proies exotiques et les utiliser pour leur propre défense - même lorsque les deux espèces n'ont aucune histoire d'évolution commune. Cela signifie que les espèces invasives qui produisent de tels produits chimiques peuvent avoir des conséquences inattendues et à long terme sur les réseaux alimentaires dans le monde entier, mettent en garde les auteurs de l'étude.

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NEUROSCIENCE  |  SCIENCE
Pourquoi vous devez arrêter de parler pour respirer

S'engager dans un long monologue, et bientôt vous trouverez votre cerveau vous oblige à vous arrêter et à respirer. C'est parce que la grande majorité des sons dans le langage humain sont faits par de l'air expiré qui passe par les cordes vocales, faisant vibrer ces bandes de muscle de manière bruyante. Mais l'air qui s'écoule vers l'intérieur pourrait faire vibrer ces muscles aussi, s'ils étaient aussi proches les uns des autres pendant l'inhalation qu'ils le sont lorsque nous parlons. En fait, de telles vocalises ingressives existent, bien qu'elles soient rares dans notre discours. Alors, pourquoi est-ce que nous parlons presque toujours en expirant ?

Cela est probablement dû au fait que les cerveaux mammifères sont câblés de cette façon. Dans le numéro le plus récent de Science, des chercheurs découvrent que le même circuit neural contrôle la respiration et le rétrécissement de la luette chez la souris, et ce circuit reçoit des ordres de la région du cerveau qui contrôle le rythme de la respiration. Lorsque cette région décide qu'il est temps de respirer, elle envoie un signal inhibiteur à ce circuit neural - élargissant la luette et rendant presque impossible de parler. Ce couplage est probablement un mécanisme de sécurité de quelque sorte, s'assurant que l'obtention d'oxygène a la priorité sur la création de bruit.

En plus de révéler davantage de la base neurologique de la parole, l'étude pourrait aider les personnes qui luttent pour communiquer, écrit Steffen Hage dans un point de vue connexe. « Les connaissances sur les mécanismes neuronaux qui contrôlent la vocalisation et la respiration ont des applications potentielles dans la compréhension des troubles de la parole et des dysfonctionnements respiratoires », dit-il.

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PROTOSTAR


JIAQI LIU

 
Jiaqi Liu
Chercheur postdoctoral, Université Northwestern

Liu et al. Structures matérielles adaptatives en forme de bio pour la surveillance ultrasonore de l'homéostasie des tissus profonds. Science 383, 1096–1103.10.1126/science.adk9880

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Jiaqi Liu a décidé de poursuivre un doctorat pour acquérir l'ensemble complexe de compétences d'un scientifique diplômé, et elle avait une passion pour la physique et la chimie des polymères. Mais elle a bientôt voulu plus. « Je suis vraiment une personne qui aime essayer de nouvelles choses », dit-elle, alors elle a contacté John Rogers à l'Université Northwestern pour essayer sa main à l'ingénierie médicale translationnelle.

Le projet sur lequel elle a commencé à travailler était un appareil qui pourrait dire aux médecins si un patient qui avait subi une chirurgie gastro-intestinale présentait une fuite de son site de chirurgie. Ces fuites anastomotiques, comme on les appelle, sont très dangereuses - les fluides digestifs contiennent des bactéries et d'autres substances que d'autres parties du corps ne sont pas préparées à gérer, de sorte que les fuites peuvent provoquer des infections et une inflammation mettant la vie en danger. Mais ils sont actuellement difficiles à détecter avant qu'ils n'aient causé de graves problèmes, de sorte que les patients doivent être surveillés de manière vigilante pour détecter les symptômes dans l'espoir de détecter une fuite le plus tôt possible.

Avec l'aide de ses collègues, Liu a mis au point un petit implant qui ressemble presque à une petite étiquette de gélatine avec des disques métalliques. La technologie, appelée BioSUM (matériaux structurels ultrasonores adaptatifs en forme de bio, résorbables), a été révélée dans un récent article de Science. Il change de forme en fonction des changements de pH - un signe certain d'une fuite GI - et ce changement de forme peut être facilement observé à l'aide d'ultrasons en raison du réalignement des disques. Tellement, en fait, qu'il pourrait permettre la surveillance des fuites à domicile, même profondément à l'intérieur du corps, Shonit Nair Sharma et Yuhan Lee l'écrivent dans une perspective associée. « BioSUM est une technologie de plateforme importante », notent-ils.

ScienceAdviser s'est assis avec Liu pour discuter de la technologie. Ci-dessous se trouve cette conversation, éditée pour plus de brièveté.

Quel était l'objectif d'origine de cet implant, et comment cela fonctionne-t-il ?
Le travail dans notre laboratoire est souvent motivé par des besoins cliniques. Dans ce cas, le Dr Chet Hammill nous a demandé si nous pouvions développer un appareil pour détecter les fuites anastomotiques après une chirurgie pour améliorer les résultats des patients - et idéalement, un qui peut être lu avec une technologie non invasive abordable qui est déjà disponible, comme l'échographie. 

Je suis vraiment fier de ce que nous avons mis au point - c'est une solution simple mais élégante. C'est une étiquette très mince qui, en raison du polymère dont elle est faite, change de forme lorsque le pH change dans l'environnement environnant, ce qui est observé par échographie. Donc, les chirurgiens peuvent voir directement à partir de l'échographie qu'il y a un changement de forme, et cela leur dit immédiatement qu'il y a une fuite. Mieux encore, parce que notre étiquette peut détecter une plage de changements de pH, elle peut même faire la distinction entre différents types de fuites, car les organes GI contiennent des fluides digestifs avec des pH distincts.

Une autre caractéristique importante de cette technologie est qu'elle est biorésorbable, ce qui signifie qu'après une certaine période de temps, elle est naturellement décomposée par le corps. Donc, lorsque vous n'avez plus besoin de l'appareil, vous n'avez pas à effectuer une autre intervention chirurgicale pour l'enlever.

Que va-t-il se passer ensuite pour ce travail ?
Nous considérons cette plateforme comme un point de départ. En modifiant le polymère de l'étiquette, nous pouvons la concevoir pour répondre à d'autres changements environnementaux à l'intérieur du corps. Par exemple, nous pouvons créer une matrice pour détecter les saignements internes, ou une infection bactérienne, ou un changement de température. Nous pourrions utiliser cette technologie pour détecter différents types de complications qui sont plus difficiles à repérer de l'extérieur. 

Et y a-t-il autre chose que vous vouliez dire ?
Je tiens vraiment à utiliser cette occasion pour exprimer ma gratitude envers mon conseiller, John Rogers. Il est vraiment un modèle pour moi. Il est très intelligent mais travaille également très dur. Et il m'a motivé à faire tout ce travail.

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Christie Wilcox, rédactrice, ScienceAdviser

Avec des contributions de Phie Jacobs

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