L'équipe XENON1T détermine une limite

Des chercheurs de Weizmann participent à une recherche de matière noire dont la sensibilité est la plus élevée à ce jour.

Ran Budnik et son équipe du Weizmann Institute of Science se sont joints à 165 chercheurs de 27 instituts de recherche à travers le monde travaillant sur l'expérience XENON1T. Cette expérience est de loin la plus sensible concernant la recherche de matière noire, et les résultats rendus publiques cette semaine limitent de manière stricte la possible masse des particules susceptibles de constituer cette matière noire insaisissable. Suite à ces résultats, basés sur un réservoir contenant plus d'une tonne de xénon liquide et des données recueillies depuis près d'un an, l’équipe de recherche planifie une expérience d'encore plus grande envergure et plus sensible – XENONnT – pour 2019.

On pense que la matière noire représente 83 % de toute la matière existante, mais elle est invisible pour nous car elle n'émet pas de lumière et n'interagit que très faiblement avec la matière ordinaire. Ce qu’on appelle les « particules massives interagissant très faiblement » (WIMPs = Weakly Interacting Massive Particles) sont un des possibles constituants de la matière noire. XENON1T a été à la pointe de la recherche de WIMPs. Dans les profondeurs souterraines du Laboratori Nazionali del Gran Sasso de l'INFN en Italie, le détecteur de xénon attend un signal qui rendrait compte de l'interaction d'une WIMP avec un atome de xénon. Il s'agirait d'un minuscule éclair de lumière scintillante et d'une poignée d'électrons ionisés émettant eux-mêmes de minuscules éclairs de lumière.

Budnik et son équipe du Département de physique des particules et d'astrophysique de l'Institut ont travaillé sur les systèmes de contrôle de l'équipement XENON1T, leur étalonnage et l'interprétation et l'analyse statistiques. 

Depuis la première expérience, en 2005, la collaboration XENON a permis d'augmenter la masse cible potentielle de 5 kg à 1300 kg, tout en diminuant l'interférence de fond d'un facteur 5000. La toute récente itération multipliera la cible par quatre tout en diminuant l'interférence de fond d'un facteur dix. « La configuration du XENON1T étant très précise, » dit Budnik, « le fait qu'aucun événement de fond n'ait été détecté dans la région la plus pure du détecteur signifie que nous pouvons maintenant établir une limite sur les interactions des WIMPs avec la matière ordinaire. Le nouveau détecteur nous permettra de rechercher ces particules dans une plage qui ne peut pas encore être observée. »

Le Dr Budnik est titulaire de la Chaire de développement de carrière aux noms d’Aryeh et Ido Dissentshik.

Le corps sait quoi faire : Un mécanisme naturel de guérison pour les maladies inflammatoires de l'intestin.

Les résultats suggèrent que le renforcement de signaux dans certaines cellules et non dans d'autres pourrait même aider à traiter le cancer du côlon.

Le traitement des maladies inflammatoires de l'intestin est extrêmement difficile : Les gènes, les microbes intestinaux et la perturbation de la fonction immunitaire y contribuent tous. Les chercheurs du Weizmann Institute of Science proposent un moyen de contourner cette complexité. Dans une étude chez la souris, publiée dans Cell Reports, ils ont trouvé un moyen de déclencher un mécanisme de défense naturel qui incite le corps à réduire lui-même l'inflammation intestinale.

L'étude, dirigée par la vétérinaire Dr Noa Stettner, qui prépare également un doctorat dans le laboratoire de la Dr Ayelet Erez du Département de régulation biologique, s'est concentrée sur l'oxyde nitrique - ou monoxyde d'azote - (NO), une molécule de signalisation impliquée dans une variété de processus biologiques. Les scientifiques ont longtemps essayé de déterminer le rôle joué par le NO dans des conditions inflammatoires telles que la maladie de Crohn et la colite ulcéreuse, mais le NO atténuait l'inflammation intestinale dans certaines circonstances et la favorisait dans d'autres.

Les chercheurs de Weizmann ont émis l'hypothèse que les résultats paradoxaux pourraient tenir au fait que le NO a des effets différents dans différents types de cellules de l'intestin. Ils ont génétiquement modifié des souris pour bloquer la production de NO dans certains types spécifiques de cellules : soit dans les cellules constituant la paroi interne de l'intestin, soit dans les cellules immunitaires. Ils ont constaté que les symptômes d'une maladie de type colite s'aggravaient lorsque la synthèse du NO était bloquée dans les cellules intestinales, mais qu'ils s'amélioraient lorsque le NO était bloqué dans les cellules immunitaires, en particulier dans les grosses cellules appelées macrophages.

Les scientifiques ont conclu que si les maladies inflammatoires de l'intestin sont traitées par un accroissement des niveaux de NO, cela peut causer des effets secondaires dans les cellules en dehors de la paroi intestinale. Stettner, avec l'aide de collaborateurs de l'Institut Weizmann et d'autres organismes, a entrepris de mettre au point une méthode pour stimuler la production de NO uniquement dans les cellules de la paroi intestinale.

Ils se sont appuyés sur la découverte antérieure d'Erez d'un enzyme appelé ASL qui est responsable de la fabrication de l'acide aminé arginine, la matière première à partir de laquelle l'organisme fabrique du NO. Les chercheurs se sont tournés vers deux substances naturelles : la fisétine, qui est présente dans les pommes, les kakis et les fraises élevait les niveaux d'ASL, et la citrulline, que l'on trouve dans la pastèque, les betteraves et les épinards, augmentait l'activité de l'ASL.

Les deux suppléments, lorsqu'ils étaient administrés ensemble, favorisaient la fabrication de NO exclusivement dans les cellules de la paroi interne de l’intestin. Plus important encore, chez la souris, les symptômes de maladie inflammatoire de l'intestin se sont améliorés de façon significative.

Le traitement a également eu un effet bénéfique sur le cancer du côlon dont on sait qu'il est aggravé par l'inflammation intestinale. Chez les souris atteintes de tumeurs du côlon, l'inflammation intestinale s'est résorbée et leurs tumeurs ont diminué en nombre et en taille après l’administration des suppléments.

S'il s’avère que cette approche augmente les niveaux de NO dans les cellules de la paroi interne chez l'homme, elle pourrait aider à traiter les maladies inflammatoires de l'intestin – et peut-être même le cancer du côlon. Le fait qu'elle fasse usage de suppléments nutritionnels en vente libre devrait faciliter sa mise en œuvre.

Ont contribué à cette recherche : Julia Frug, Dr Alon Silberman, Dr Alona Sarver et Dr Narin N. Carmel-Neiderman du Département de régulation biologique ; Dr Chava Rosen, Dr Biana Bernshtein, Dr Shiri Gur- Cohen, Dr Meirav Pevsner-Fischer, Dr Niv Zmora et Pr. Steffen Jung du Département d'immunologie ; Dr Raya Eilam, Dr Inbal Biton et Pr. Alon Harmelin du Département des ressources vétérinaires ; Dr Alexander Brandis du Département des infrastructures centrales pour les sciences de la vie ; Dr Keren Bahar Halpern du Département de biologie moléculaire de la cellule ; Dr Ram Mazkereth de l'université de Tel Aviv ; Dr Diego di Bernardo et Dr Nicola Brunetti-Pierri de l'université Federico II de Naples, Italie ; Dr Gillian Dank de l'université hébraïque de Jérusalem ; et Dr Murali Premkumar et Dr Sandesh CS. Nagamani du Baylor College of Medicine à Houston, Texas.

La recherche de la Dr Ayelet Erez bénéficie du soutien de la Fondation Adelis, de la Fondation Rising Tide, du Fond de la famille Comisaroff, du Fond Irving B. Harris pour la recherche sur le cerveau et du Conseil européen de la recherche. La Dr Erez est titulaire de la Chaire de développement de carrière au nom de Leah Omenn.

Légende de l'image :

Coupe transversale de la paroi interne d'un intestin humain adjacente à une tumeur cancéreuse.  L'enzyme ASL (rouge-brun), qui aide à fabriquer de l'oxyde nitrique, s'est accumulée en quantités anormalement élevées dans les cellules de la paroi, probablement dans le but de réduire l'inflammation qui se produit généralement dans l'intestin des patients atteints d'un cancer du côlon.

Continuer la chaîne, Merci Perach

Au cours de la rédaction de sa thèse de doctorat, Emil (Emanuel) Eidin, étudiant au Département d'enseignement des sciences de L’Institut Weizmann des Sciences, a commencé à réfléchir aux personnes qu'il voudrait remercier dans la section finale des remerciements. Il décida que les mentors de Perach, qui l'avaient aidé quand il était enfant, comptaient parmi les personnes qui méritaient d'être remerciées. Perach est un programme national de mentorat mis en place il y a plus de 40 ans à l'Institut Weizmann, dans le cadre duquel des étudiants encadrent individuellement des enfants défavorisés ou en difficulté scolaire. Eidin ne se souvenait pas des noms de famille des mentors qui avaient travaillé avec lui et il envoya donc un e-mail aux bureaux de Perach dans l'espoir que quelqu'un puisse retrouver ses anciens mentors.

L'e-mail a ensuite été publié sur Facebook, où il est devenu viral. Et les gens de Perach ont localisé Ra'anan Parpari, le mentor dont Eidin se souvient qu'il lui avait ouvert de nouveaux mondes en lui offrant un livre. Ce livre, le Hobbit de J.R.R. Tolkien, avait fait entrer le garçon solitaire dans le monde du fantastique. Ils commencèrent par correspondre sur Facebook avant finalement de se rencontrer pour de vrai.

A l'école primaire, Eidin était un « enfant à problèmes » dont les notes allaient de moyen à faible. La rencontre fut donc un grand moment d'émotion : Eidin raconta à Parpari combien son aide et son soutien avaient été importants pour lui. « Je vivais pour le LEGO, la musique et les livres de Sherlock Holmes », dit-il. « Mais à l'école, si tes notes ne sont pas assez bonnes, c'est toi qui ne l'est pas assez. Parpari est parvenu à me voir au-delà de mes notes. Et la porte qu'il m'a ouverte sur le monde du fantastique a eu une réelle influence sur ma décision d'aller vers la science. » Parpari se souvient d'Emil comme d'un enfant gentil et poli qui se sentait isolé. Il l'aidait pour ses devoirs, mais ils jouaient aussi ensemble à des jeux d'aventures, parlaient et se promenaient.

Lorsque Eidin devint lui-même étudiant, il est revenu vers Perach mais cette fois pour servir de mentor. « Nous espérons », disent-ils ensemble, « que les enseignants qui liront notre histoire seront enclins à regarder leurs élèves un peu différemment et que cela décidera un plus grand nombre d'étudiants à rejoindre Perach. C'est la raison pour laquelle nous avons accepté de faire connaître notre histoire. » 

Left: Installing XENON1T; center: inside the water shield; right: part of the detector

De gauche à droite : Mise en place de XENON1T - À l'intérieur du bouclier d'eau - Une pièce du détecteur

165 researchers from 27

research institutes around

the world work on the

XENON1T experiment

165 chercheurs de 27 instituts de recherche à travers le monde travaillent sur l'expérience XENON1T 

“Our hope is that

teachers reading

our story will be

inclined to look at

their students a

bit differently

« Nous espérons que les enseignants qui liront notre histoire seront enclins à regarder leurs élèves un peu différemment 
 

Cross-section of the inner lining of a human gut adjacent to a cancerous tumor. The enzyme ASL (red-brown), which helps manufacture nitric oxide, has accumulated in unusually high amounts in cells of the lining, probably in an attempt to alleviate the inflammation that commonly occurs in the gut of colon cancer patient 

Coupe transversale de la paroi interne d'un intestin humain adjacente à une tumeur cancéreuse.  L'enzyme ASL (rouge-brun), qui aide à fabriquer de l'oxyde nitrique, s'est accumulée en quantités anormalement élevées dans les cellules de la paroi, probablement dans le but de réduire l'inflammation qui se produit généralement dans l'intestin des patients atteints d'un cancer du côlon.