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"Les microbes intestinaux d’une mère souris aident à câbler le cerveau de son petit" par Carolyn Wilke

Traduction & compléments par Jacques Hallard
dimanche 4 octobre 2020 par Wilke Carolyn



ISIAS Biologie Microbiote

Les microbes intestinaux d’une mère souris aident à câbler le cerveau de son petit : des travaux de recherche sur les souris relient les microbes intestinaux de la mère aux connexions sensorielles de sa future descendance

Ajout d’annexes sur microbiote/microbiome et axone

L’article d’origine de Carolyn Wilke a été publié le 23 septembre 2020 par ‘Science News’ sous le titre « A mother mouse’s gut microbes help wire her pup’s brain « 

Dans des expériences réalisées sur des souris de laboratoire, les microbes vivant dans l’intestin d’une souris gravide ont joué un rôle dans le développement du cerveau de ses petits. Les mères sans microbes avaient des petits avec moins de liens de transmission de signaux entre les zones importantes, pour donner un sens aux informations sensorielles. Anyaivanova/iStock / Getty Images Plus

De nouvelles découvertes chez la souris suggèrent encore un autre rôle pour les microbes intestinaux, s’exerçant même avant la naissance.

Les microbes résidant dans l’intestin d’une souris femelle aident à façonner le câblage du cerveau de sa progéniture, rapportent les chercheurs le 23 septembre 2020 dans la revue ‘Nature’. Alors que le développement de la souris et de l’homme sont des mondes à part, l’étude indique comment le microbiome d’une mère peut avoir des conséquences à long terme sur sa progéniture.

[Voir l’annexe sur microbiote / microbiome]

Les scientifiques ont déjà trouvé des liens entre le microbiome d’une mère de souris, d’une part, et le cerveau et le comportement de ses petits d’autre part, mais beaucoup de ces études ont fonctionné avec des animaux stressés (SN : 7/9/18) ou malades. Au lieu de cela, Helen Vuong, neurobiologiste à l’université californienne UCLA et ses collègues ont examiné ce que le mélange microbien d’une souris mère fait normalement pour le cerveau de ses petits.

Les nouveaux résultats soulignent l’influence de microbes spécifiques et des petites molécules qu’ils produisent, appelées métabolites. « Les métabolites du microbiome de la mère peuvent influencer le développement du cerveau du fœtus », explique Cathy Nagler, immunologiste à l’Université de Chicago qui n’a pas participé à l’étude. Les métabolites le font, en atteignant le cerveau d’un petit, pendant son développement où ils affectent la croissance des axones, dit-elle. Les axones sont les émetteurs de signaux filiformes des cellules nerveuses.

[Voir l’annexe sur axone]

Vuong et son équipe ont examiné le cerveau des fœtus de souris gravides - certains avec leurs flores intestinales habituelles, certains élevés sans microbes et d’autres débarrassés de leurs bactéries intestinales avec des antibiotiques. Lorsque les microbes d’une mère étaient absents, les fœtus avaient des axones plus courts et moins nombreux, s’étendant de la « station relais » du cerveau au cortex », dit Vuong. Ces connexions sont importantes pour le traitement des informations sensorielles.

Ces différences cérébrales semblent avoir des conséquences pour les souris plus tard au cours de leur vie. À l’âge adulte, les souris nées de mères déficientes en microbes étaient moins sensibles au toucher que les souris de mères avec un microbiome typique.

Par exemple, dans l’un des nombreux tests sensoriels, les souris de mères déficientes en microbes ont mis plus de temps à remarquer un petit morceau de ruban adhésif collé à l’une de leurs pattes. Mais lorsque des femelles dépourvues de microbes ont reçu la bactérie Clostridia, le cerveau et le comportement de leur progéniture se sont développés normalement. Les clostridies sont des microbes intestinaux communs chez les humains et chez les souris, dit Nagler, et leur absence a été liée à certaines pathologie non transmissibles, telles que les allergies alimentaires (SN : 26/08/14).

[D’après Wikipédia, « Le genre Clostridium est un genre bactérien regroupant des bacilles gram positifs strictement anaérobies et sporulés, assurant généralement leur mobilité par des flagelles péritriches. Il inclut des pathogènes humains comme ceux causant le botulisme ou le tétanos. On a longtemps inclus dans ce genre la bactérie Clostridium difficile aujourd’hui renommée Clostridioides difficile après analyse de son ARN ribosomique 16S1. Les cellules reproductives, dites forme végétative, ont la forme d’un bacille d’où leur nom, du grec κλωστήρ ’fuseau’. Leurs endospores ont une forme de quille ou de bouteille, ce qui les distingue des autres endospores bactériennes, généralement de forme ovoïde. Les différentes espèces de Clostridium vivent dans les sols ou le tube digestif des animaux, humains inclus2. Elles contribuent aussi à la flore vaginale normale3. Phylogénie : Clostridium appartient à la famille des Clostridiaceae, Ordre des Clostridiales, Classe des Clostridia, Phyllum des Firmicutes… » - Article complet à lire ici : https://fr.wikipedia.org/wiki/Clostridium ].

De petites molécules fabriquées par les microorganismes intestinaux peuvent expliquer cet effet. Les chercheurs ont découvert que les niveaux de plusieurs métabolites dans le sang de la mère étaient liés à des niveaux dans le sang et le cerveau du fœtus. « C’est plutôt cool de traverser différents sites, de la mère au fœtus », dit Vuong. Cela suggère que la maman souris partage ses métabolites intestinaux avec ses petits.

Lorsque des souris gravides présentant des microbiomes modifiés ont reçu des suppléments de certains de ces métabolites, le comportement de leurs petits s’est développé normalement. On ne sait pas encore comment les microbes et les métabolites intestinaux pourraient être impliqués dans le développement du cerveau humain.

Pourtant, cela « indique maintenant une façon dont on pourrait penser à intervenir », si les femmes enceintes ont des microbiomes déficients, dit Nagler, président de ‘ClostraBio’, [ClostraBio, Inc. – Home], une entreprise qui explore les traitements par métabolites pour les maladies liées au système immunitaire. Au lieu d’essayer de modifier ces microbiomes, ce qui peut être difficile, les femmes enceintes pourraient recevoir directement les métabolites nécessaires.

« Il sera vraiment important de comprendre si ces effets négatifs se produisent également chez les êtres humains et s’ils entraînent des problèmes médicaux à long terme », déclare Carolina Tropini, microbiologiste et ingénieur biomédical à l’Université de la Colombie-Britannique à Vancouver au Canada, qui ne faisait pas partie de ce travail de recherche. Les chercheurs devront étudier comment les avantages à court terme des antibiotiques se comparent aux risques potentiels, dit-elle, mais une telle recherche peut également conduire à des thérapies pour les femmes enceintes qui ont besoin d’antibiotiques.

Citation

H.E. Vuong et al. The maternal microbiome modulates fetal neurodevelopment in mice. Nature. Published online September 23, 2020. doi : 10.1038/s41586-020-2745-3.

About Carolyn Wilke (photo) - Carolyn Wilke is a staff writer at Science News for Students. She has a Ph.D. in environmental engineering from Northwestern University.

À propos de Carolyn Wilke (photo) - Carolyn Wilke est rédactrice à ‘Science News for Students’. Elle a un doctorat en génie de l’environnement de l’Université Northwestern.

Selon Wikipédia « L’université Northwestern (en anglais, Northwestern University) est une université américaine située à Evanston en banlieue nord de Chicago, dans l’État de l’Illinois (États-Unis). Elle dispose d’un campus de 97 hectares sur les rives du lac Michigan. L’enseignement professionnel est localisé dans le centre de Chicago, dans un second campus de 10 hectares, à proximité d’une des plus prestigieuses avenues de la ville, la Michigan Avenue (surnommée The Magnificent Mile). Elle possède également un campus à Doha (Qatar) et des branches à San Francisco et Washington D.C. Elle est l’une des deux grandes universités de la ville de Chicago avec l’université de Chicago. Elle compte près de 17 000 étudiants répartis sur les deux campus. Elle est considérée comme l’une des universités les plus prestigieuses des Etats-Unis, notamment dans le domaine des sciences sociales où elle occupe la 11e place mondiale (classement de Shangaï 20161). En 2017, sur 37 255 candidats, 9 % ont été admis à Northwestern. Avec un budget de plus de 9 milliards de dollars en 2016, elle est la dixième université la plus riche des États-Unis2. L’université a été fondée en 1851 par des méthodistes et ouverte en 1855. Son nom traduit le désir de ses fondateurs d’être au service des citoyens habitant le « territoire du Nord-Ouest », récemment acquis par les États-Unis. Dans le domaine sportif, les Northwestern Wildcats (chats sauvages) défendent les couleurs de l’université Northwestern. Les emblèmes de l’université sont le chat sauvage, la couleur violette et sa devise latine reprend une phrase de l’Évangile : « Quaecumque sunt vera » (« Quoi qu’il en soit, les choses sont vraies »)… » - Source de l’article complet

Autres lectures suggérées :

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Source : https://www.sciencenews.org/article/mother-mouse-gut-microbes-microbiome-pup-brain?utm_source=email&amp ;utm_medium=email&utm_campaign=latest-newsletter-v2&utm_source=Latest_Headlines&utm_medium=email&utm_campaign=Latest_Headlines

Science News

Science News Internship | PhD Graduate Education at Northeastern University

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Les articles étiquetés ‘microbiote’ et postés antérieurement sur le site ISIAS sont à consulter à partir d’ici : http://isias.lautre.net/spip.php?page=recherche&amp ;recherche=microbiote

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Annexe sur microbiote et microbiome

Introduction au Microbiome par Wikipédia

https://upload.wikimedia.org/wikipe...

Phytobiome (ou microbiome d’un végétal) occupant l’endosphère (toute la plante) et ici aussi représenté compartimenté, dont en rhizosphère (sur et à proximité des racines), et phyllosphère (sur et sous les feuilles uniquement). On retrouve aussi sur (voire dans) la plante des microbes plus ou moins ubiquistes et opportunistes, éventuellement pathogènes provenant de l’air et du sol.

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La muqueuse de l’estomac (ici vue en coupe, au microscope) abrite certains micro-organismes, en dépit de l’extrême acidité du milieu stomacal. L’une de ces espèces (Helicobacter pylori) joue un rôle dans l’ulcère gastro-duodénal.

Le microbiome (du grec micro, «  petit  », et bios, «  vie  ») est l’« aire biotique » (aire de vie) du microbiote, le mot microbiote désignant ici les espèces autrefois regroupées sous le terme « microflore », c’est-à-dire celles qui prédominent ou sont durablement adaptées à la surface et à l’intérieur d’un organisme vivant1.

Ce terme est introduit en 2001 par le généticien et microbiologiste américain Joshua Lederberg pour intégrer la notion d’une communauté écologique comprenant symbiotes, commensaux et pathogènes partageant l’espace corporel humain, dans le but de reconnaître leur fonction de déterminants de la santé et de la maladie2.

En anglais, le terme microbiome fait référence aux génomes (données génétiques) d’un microbiote. Cette définition ne semble cependant pas faire consensus parmi les auteurs français : d’après Pascale Cossart « on parle de ’microbiote’ pour désigner l’ensemble des espèces microbiennes présentes dans un environnement, et de ’microbiome’ quand il s’agit de l’ensemble des gènes présents dans ce microbiote »3… - Article complet à lire ici : https://fr.wikipedia.org/wiki/Microbiome

Microbiote (et microbiome) – Document ‘creapharma.ch’

Microbiote humain

Le microbiote humain représente l’ensemble des microbes, notamment les bactéries mais aussi champignons et autres micro-organismes, qui vivent avec, dans ou sur l’être humain. Au niveau intestinal, le microbiote porte aussi le nom de microflore, flore intestinale ou microbiote intestinale (lire davantage ci-dessous).

On estime que le microbiote se compose de 39 trillions (39 mille milliards) de bactéries, soit plus que le total de cellules humaines. Le corps humain compterait 10 fois plus de bactéries (surtout localisées dans le système gastro-intestinal) que de cellules humaines. Mais une étude publiée en 2016 par le Weizmann Institute of Science en Israël évalue à environ 30 trillions le nombre de cellules humaines, de ce fait le nombre de cellules humaines et des micro-organismes du microbiote serait finalement assez proches, avec un ratio 1:1 plutôt que 1:10. Jusqu’à 2 kg de notre poids corporel total provient des bactéries qui vivent sur ou dans notre organisme.

Microbiote intestinal Photo

Le microbiote intestinal vit avec les cellules humaines de l’intestin. Il faut savoir que l’intestin, en plus des cellules jouant un rôle direct dans la digestion, se compose d’environ 500 millions de neurones. C’est pourquoi l’intestin porte parfois le nom de “2ème cerveau”. Plus de 30 neurotransmetteurs sont présents dans ces neurones de l’intestin.

Le microbiote compte plus de 300 espèces différentes de bactéries. On estime qu’un individu a environ 200 espèces différentes de bactéries dans le tractus gastro-intestinal, cela signifie qu’en général un individu n’a pas toutes les espèces de bactéries présentes dans l’ensemble de l’espèce humaine. Ces bactéries au niveau gastro-intestinal jouent un rôle important dans le processus de digestion.

Maladies et microbiote

De plus en plus d’études montrent qu’un déséquilibre au niveau du microbiote provoquerait l’augmentation ou l’apparition de diverses maladies comme la polyarthrite rhumatoïde, l’obésité, l’anxiété, l’acné ou encore le diabète.

Le microbiote intestinal a la capacité d’influencer le cerveau, comme l’a notamment montré une étude de 2013 réalisée par l’Université de Californie. A l’inverse le cerveau peut aussi influencer l’intestin, de nombreuses personnes peuvent par exemple souffrir de troubles digestifs en cas d’anxiété ou d’angoisse.

Microbiote intestinale unique
On estime que même les vrais jumeaux (patrimoine génétique identique) n’ont pas un microbiote intestinal identique, cela signifie notamment que la concentration de chaque espèce de bactérie peut varier d’un vrai jumeau à l’autre.

Exemples de bactéries du microbiote intestinal
– Lactobacillus
– Bifidobacterium
– Prevotella histicola (bactérie présente dans le haut de l’intestin)
– Helicobacter pylori (bactérie pouvant provoquer des ulcères d’estomac, mais son absence pourrait mener à de l’obésité)

Autre microbiote (photo)

Le microbiote le plus connu est celui du système gastro-intestinal, mais les chercheurs découvrent actuellement d’autres microbiotes comme par exemple celui du tissu mammaire. En effet, une étude publiée en octobre 2017 a confirmé la présence de bactéries dans les seins et a surtout montré que les femmes souffrant de cancer du sein avaient dans leur tissu mammaire une concentration plus faible de la bactérie Methylbacterium que les femmes sans cancer. Le rôle ou l’effet joué par les bactéries situées dans le tissu mammaire et le cancer du sein n’est pas encore connu.
Cette étude réalisée notamment par la renommée institution américaine Cleveland Clinic a été publiée online le 5 octobre 2017 dans le journal scientifique Oncotarget (DOI : 10.18632/oncotarget.21490).

Âge des bactéries

Selon une étude publiée en juillet 2016 dans la revue scientifique Science, certaines bactéries du microbiote intestinal remontent à au moins quinze millions d’années. Ces bactéries descendent directement de celles qui vivaient dans les intestins des ancêtres communs de l’homme, les singes. Cette étude a notamment été réalisée par l’Université de Californie à Berkeley aux Etats-Unis.

Microbiome

Le terme microbiome (idem en anglais pour microbiome) fait référence au génome de la microbiote. En français, d’autres définitions du terme microbiome sont parfois avancées, comme on peut le voir sur la page Wikipedia du terme microbiome.

Plusieurs facteurs peuvent influencer le microbiome comme les parents (le microbiote est acquis par l’enfant au moment de la naissance), l’alimentation et l’âge (en vieillissant on observe une diversification).

Microbiote, alimentation et acné

L’influence de l’alimentation sur l’acné semble provenir de l’impact de certains aliments sur le microbiote (flore intestinale). On suppose qu’une alimentation riche en sucres favorise l’acné en perturbant le microbiote. Les liens exacts entre le microbiote et la peau ne sont pas encore connus, selon le professeur en microbiologie Justin Sonnenburg à l’Université Stanford en Californie qui s’exprimait à ce sujet dans un article du New York Times d’août 2018.

En plus de manger peu de sucre, il est conseillé de consommer des aliments complets et de limiter les graisses saturées. La prise de probiotiques peut aider à lutter contre l’acné mais les études sont encore peu concluantes. Toutefois, une étude de 2016 a pu montrer que la prise de bactéries de l’espèce Lactobacillus rhamnosus SP1 était associée à une diminution de l’acné chez les adultes.

News
Lire aussi : Microbiome et santé (vous découvrirez des news sur le microbiome)

Sources & Références :
Oncotarget (DOI : 10.18632/oncotarget.21490), The New York Times

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Santé – Microbiote - Lire la biola rédaction de Futura

[EN VIDÉO] Interview : le microbiote intestinal, allié indispensable du système immunitaire Le microbiote intestinal regroupe l’ensemble des microbes présents dans notre intestin. Il permet un bon fonctionnement ainsi qu’une certaine protection du côlon. Gerard Eberl, responsable de l’unité Micro-environnement & Immunité à l’Institut Pasteur, nous en dit plus au cours de cette interview. 

Le microbiote correspond à l’ensemble des micro-organismes peuplant un microbiome. Le microbiote humain comprend les bactéries, virus, champignons (levures), archées et autres micro-organismes, présents sur ou dans le corps humain : 

  • sur la peau : le microbiote cutané, qui se nourrit de sébum et de cellules mortes. Le microbiote cutané compterait environ un million de bactéries par centimètres carrés de peau. La bactérie de la peau Propionibacterium acnes est impliquée dans l’acné ;
  • dans la bouche : le microbiote bucco-dentaire ;
  • dans les voies respiratoires : le microbiote pulmonaire ;
  • au niveau des organes génitaux : le microbiote vaginal, avec de nombreux lactobacilles favorisant l’acidité du vagin ;
  • dans le tube digestif : le microbiote intestinal.
    L’équilibre de ces écosystèmes peut être altéré par la prise d’antibiotiques, par un bain de bouche antibactérien, par des savons... Ainsi, la destruction de bactéries du microbiote peut favoriser la prolifération de la levure Candida, responsable de mycoses. Beaucoup de micro-organismes du microbiote sont méconnus car difficiles à cultiver en laboratoire, d’où l’utilisation de la génomique pour identifier ces espèces. Le microbiote intestinal a été particulièrement étudié en raison du grand nombre de bactéries présentes et de leurs rôles dans de nombreuses fonctions et pathologies.

Le microbiote intestinal humain

Le microbiote intestinal humain compte environ 100.000 milliards de micro-organismes, soit un poids de l’ordre de 1,5 kilogramme chez un adulte. Ce microbiote qui est le plus important du corps en nombre de micro-organismes est impliqué dans :

  • la digestion : les bactéries du microbiote peuvent réaliser la fermentation d’aliments non-digestibles, fabriquer des vitamines, digérer des fibres... ;
  • l’immunité : les bactéries de la flore intestinale participent à la fonction barrière de l’intestin en empêchant la colonisation par des espèces pathogènes, le microbiote intestinal participe aussi à la maturation du système immunitaire de l’individu ;
  • certaines pathologies : un déséquilibre du microbiote intestinal est associé des maladies, comme les maladies inflammatoires de l’intestin (maladie de Crohn), mais aussi le diabète.
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Source : https://www.futura-sciences.com/sante/definitions/biologie-microbiote-12710/

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Annexe sur les axones

Introduction à l’axone par Wikipédia

L’axone, ou fibre nerveuse, est le prolongement du neurone qui conduit le signal électrique du corps cellulaire vers les zones synaptiques. Le long de l’axone, ce signal est constitué de potentiels d’action. Les autres prolongements du neurone sont les dendrites qui conduisent le signal des synapses au corps cellulaire. Les neurones ont le plus souvent un seul axone et plusieurs dendrites. Néanmoins, la terminaison de l’axone est très ramifiée — on parle d’arborisation terminale — ce qui lui permet de contacter plusieurs autres neurones avec la même information.

Au sein du système nerveux central, les axones se regroupent en faisceaux ou tractus, alors que dans le système nerveux périphérique, qui parcourt l’ensemble du corps, ils forment les nerfs.

Chez certaines espèces dont les vertébrés, les axones peuvent être entourés par une gaine de myéline. Celle-ci est synthétisée par les cellules de Schwann dans le système nerveux périphérique et par les oligodendrocytes dans le système nerveux central. La gaine de myéline améliore les propriétés électriques de l’axone et permet une vitesse de conduction plus élevée du signal (jusqu’à 120 m/s).

Les axones permettent également le transport de plusieurs types de protéines, du corps cellulaire où elles sont produites (à partir de l’ADN) vers les synapses où elles assurent diverses fonctions…

Lire l’article complet ici : https://fr.wikipedia.org/wiki/Axone

Biologie - La structure des axones se révèle - 20 décembre 2019 – Document ‘cnrs.fr’

L’axone, le prolongement du neurone qui conduit l’influx nerveux, est à la fois flexible et résistant, ce qui constitue un mystère aux yeux des biologistes. Des études récentes ont montré que sous la membrane de l’axone, des anneaux composés de filaments d’actine permettent à la structure de garder sa souplesse, sans pour autant réussir à dévoiler leur architecture. En combinant pour la première fois deux techniques de microscopie, optique et électronique, des chercheurs de l’Institut de neurophysiopathologie (CNRS/Aix-Marseille Université) et de l’Institut de myologie (Inserm/Sorbonne Université) sont parvenus à observer ces anneaux à l’échelle moléculaire. Ceux-ci sont constitués de longs filaments d’actines tressés, à la manière d’une couronne de Noël. Ces travaux, qui œuvrent à mieux comprendre l’architecture des axones, sont publiés le 20 décembre 2019 dans Nature Communications.

#© Christophe Leterrier / CC

#

L’axone d’un neurone comporte des anneaux d’actine espacés tous les 190 nm par des spectrines (A). Le décapage ultrasonique (B) permet de rendre accessible l’axone à la microscopie électronique sur réplique de platine (PREM). Celle-ci permet dès lors de visualiser les anneaux formés de deux longs filaments d’actine (magenta et têtes de flèches, C). La microscopie corrélative de super-résolution (STORM) et électronique (D) permet d’identifier les anneaux d’actine (orange et têtes de flèches) au sein du réseau de spectrine. © Christophe Leterrier & Stéphane Vassilopoulos/ CC

Bibliographie : Ultrastructure of the axonal periodic scaffold reveals a braid-like organization of actin rings. Stéphane Vassilopoulos, Solène Gibaud, Angélique Jimenez, Ghislaine Caillol et Christophe Leterrier. Nature Communications, le 20 décembre 2019. DOI : 10.1038/s41467-019-13835-6

Contact : Christophe Leterrier Chercheur CNRS christophe.leterrier@univ-amu.fr - Alexiane Agullo Attachée de presse CNRS +33 1 44 96 43 90 alexiane.agullo@cnrs.fr

Centre national de la recherche scientifique — Wikipédia

Source : https://www.cnrs.fr/fr/la-structure-des-axones-se-revele

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Traduction, compléments et intégration de liens hypertextes par Jacques HALLARD, Ingénieur CNAM, consultant indépendant – 01/10/2020

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