Les tendances scientifiques modernes sont une entreprise vaste et vaste, dans laquelle des milliers de laboratoires à travers le monde étudient leur propre domaine hautement spécialisé à partir d'un ensemble beaucoup plus vaste. C'est une intersection logique du patrimoine scientifique et des siècles d'avancées technologiques pour faire progresser la compréhension du monde qui nous entoure.
Une attention particulière doit être accordée à des disciplines de plus en plus spécifiques, de l'informatique neuronale rétinienne à la physique des plasmas spatiaux. Quels sont les domaines scientifiques existants et lesquels sont les plus pertinents ?
Génie biomédical et biophysique
Cela peut sembler étrange, mais certains problèmes en médecine ne peuvent être résolus qu'avec l'aide de la technologie. Le génie biomédical est une discipline émergente couvrant des domaines aussi divers que le génie des protéines, les systèmes de mesure et l'imagerie optique à haute résolution d'atomes et d'organismes entiers. Ce désir deintégration des connaissances physiques aux sciences de la vie - progrès de la santé humaine.
Domaines de recherche actuels
Comprend des domaines de recherche tels que:
- Biophotonique - développement de méthodes de visualisation de cellules et de tissus par fluorescence. Des méthodes optiques sont utilisées pour étudier les molécules biologiques.
- Imagerie cardiovasculaire - développer des méthodes pour détecter et quantifier les maladies cardiovasculaires.
- Systèmes biologiques complexes - développement de nouveaux outils et modèles mathématiques pour comprendre les systèmes biologiques complexes.
- Assemblage macromoléculaire. L'étude des macromolécules, y compris l'assemblage de complexes multicomposants et de machines moléculaires.
- Diagnostic immunochimique - la création de nouvelles technologies pour l'identification des maladies, telles que les "études de laboratoire".
- Imagerie optique non invasive - Développement de méthodes de diagnostic en temps réel pour l'évaluation et la surveillance des tissus et des organes.
Les progrès récents incluent le développement de plusieurs outils d'imagerie optique à haute résolution conçus pour explorer les mondes microscopique et macroscopique des cellules et des organismes.
Biologie cellulaire
Un autre domaine scientifique important et en constante évolution est la biologie cellulaire. Tous les êtres vivants sont constitués d'unités structurelles et fonctionnelles. Ainsi, cellulaireLa carence joue un rôle essentiel dans de nombreuses maladies, du cancer causé par une croissance cellulaire anormale aux troubles neurodégénératifs qui résultent de la mort du tissu nerveux. Il existe six domaines clés couvrant plusieurs systèmes biologiques:
- Apoptose. Dans tout organisme sain, les cellules meurent par un processus soigneusement régulé de mort cellulaire programmée connu sous le nom d'apoptose. Il est commun à de nombreux systèmes biologiques fondamentaux pour les neurosciences, l'immunologie, le vieillissement et le développement, et des pathologies telles que le cancer, les maladies auto-immunes et dégénératives.
- Le cycle cellulaire - Les mini-structures fonctionnelles continuent de croître et de se diviser de manière soigneusement contrôlée tout au long de notre vie. Les événements moléculaires et cellulaires qui régulent ce cycle sont essentiels à de nombreuses maladies dans lesquelles la régulation normale de la croissance est perturbée.
- Glycobiologie. Les glycanes sont une classe biologiquement importante de glucides. Les protéines de liaison aux glycanes (lectines) se lient à des glycanes structuraux spécifiques et jouent un rôle essentiel dans la reconnaissance cellulaire, la motilité et le retour à des tissus spécifiques, la signalisation, la différenciation, l'adhésion cellulaire, la pathogenèse microbienne et la reconnaissance immunologique.
- Mitochondries. Connues comme les éléments constitutifs de la "centrale électrique", les mitochondries fournissent l'énergie que les cellules doivent utiliser pour survivre, évitant ainsi les maladies allant du diabète à la maladie de Parkinson.
- Mobilité - Une cellule nerveuse microscopique qui prend naissance dans le cerveau et étend ses processus jusqu'à la base de la moelle épinière doit déplacer des molécules sur de grandes distances par rapport à sa taille. Les scientifiques utilisent une variété de méthodes et d'approches pour étudier comment les cellules et leurs molécules et organites internes se déplacent.
- Transport de protéines. Les protéines sont fabriquées dans le noyau et doivent ensuite être correctement logées pour remplir leurs rôles cellulaires. Ainsi, le transport des protéines est au cœur de tous les systèmes cellulaires et son dysfonctionnement est associé à des maladies allant de la mucoviscidose à la maladie d'Alzheimer.
La base cellulaire de la vie
La base cellulaire de la vie peut sembler évidente à l'ère moderne de la biologie, mais jusqu'au développement des premiers microscopes au début du XIXe siècle, cela ne pouvait être qu'une question de spéculation. La taille d'une cellule humaine typique est environ cinq fois plus petite que tout ce que nous pouvons voir à l'œil nu. Par conséquent, les progrès dans notre compréhension du fonctionnement interne des unités structurelles, y compris la physiopathologie cellulaire, vont de pair avec les avancées des technologies de ce domaine scientifique, disponibles pour les imager et les étudier.
Biologie des chromosomes
Avec l'effervescence actuelle autour du domaine de la génomique, il est facile d'oublier que les gènes ne sont que de courtes portions d'ADN et font partie de structures beaucoup plus grandes appelées chromosomes. Ces derniers sont constitués de brins d'ADN complexes à la chromatine enroulés autour de protéines appelées histones, etsont maintenant connus pour jouer un rôle tout aussi important dans la détermination de la façon dont les organismes se développent, fonctionnent et restent en bonne santé.
L'épigénétique, littéralement "au-dessus de la génétique", est la science qui étudie les changements environnementaux du génome au-delà de ceux qui peuvent se produire au niveau de notre ADN. Ces fluctuations de l'activité des gènes comprennent des modifications des éléments qui les entourent, tels que les protéines histones, ou des modifications des éléments transcriptionnels qui contrôlent l'expression des gènes. Contrairement aux modifications de l'ADN, les fluctuations épigénétiques sont généralement spécifiques à une génération.
En d'autres termes, les modifications épigénétiques ne sont généralement pas transmises de parent à enfant. Cette ligne de recherche relativement nouvelle a changé notre compréhension à la fois du développement normal et de la maladie, et influence maintenant les progrès de la prochaine génération de traitements. Divers domaines sont à l'étude, notamment:
- Obésité. Les modifications épigénétiques de notre génome sont depuis longtemps soupçonnées de jouer un rôle dans des maladies humaines complexes telles que le dépôt de graisse. Une nouvelle direction scientifique étudie comment les facteurs environnementaux peuvent influencer le développement de la maladie.
- Essais cliniques et développement de médicaments. Le rôle des thérapies épigénétiques contre le cancer dans diverses tumeurs est à l'étude, dans l'espoir qu'elles puissent cibler et « reprogrammer » les cellules anormales plutôt que de tuer à la fois les blocs de construction cancéreux et normaux comme dans la chimiothérapie standard.
- Soins de santé. L'alimentation et l'exposition aux produits chimiques à tous les stades de développement peuvent provoquer des changements épigénétiques qui peuvent activer ou désactiver certains gènes. Les scientifiques étudient l'impact négatif de ces éléments sur la population générale.
- Sciences comportementales. Les changements épigénétiques sont associés à de nombreuses maladies, y compris la toxicomanie et l'alcoolisme. Comprendre comment les facteurs environnementaux modifient le génome pourrait éclairer de nouvelles voies pour traiter les troubles psychologiques.
Biologie quantique
Les physiciens connaissent ces effets quantiques depuis plus de cent ans, lorsque des particules défient nos sens, disparaissent d'un endroit et réapparaissent à un autre, ou se trouvent à deux endroits en même temps. Mais ces effets ne sont pas attribués à des expériences de laboratoire clandestines. Alors que les scientifiques soupçonnent de plus en plus que la mécanique quantique peut également s'appliquer aux processus biologiques.
Le meilleur exemple est peut-être la photosynthèse, un système merveilleusement efficace dans lequel les plantes (et certaines bactéries) fabriquent les molécules dont elles ont besoin en utilisant l'énergie du soleil. Il s'avère que ce processus peut en fait s'appuyer sur le phénomène de "superposition", où de petits paquets d'énergie explorent tous les chemins possibles, puis s'installent sur le plus efficace. Il est également possible que la navigation aviaire, les mutations de l'ADN (via l'effet tunnel quantique) et même notre odorat reposent sur des effets quantiques.
Bien qu'il s'agisse d'un domaine hautement spéculatif et controversé, ceux quiles praticiens attendent le jour où les informations tirées de la recherche pourront conduire à de nouveaux médicaments et systèmes biomimétiques (la biométrie est un autre domaine scientifique émergent où les systèmes et structures biologiques sont utilisés pour créer de nouveaux matériaux et machines).
Sciences sociales et comportementales
Au-delà du niveau moléculaire et cellulaire, comprendre comment les facteurs comportementaux et sociaux influencent la maladie et la santé est essentiel pour comprendre, traiter et prévenir la maladie. La recherche dans ces sciences est un vaste domaine aux multiples facettes, couvrant un large éventail de disciplines et d'approches.
Le concept d'un programme d'analyse intraprofessionnelle rassemble les sciences biomédicales, comportementales et sociales pour travailler ensemble à la résolution de problèmes de santé complexes et urgents. L'accent est mis sur le développement de domaines scientifiques qui explorent les processus comportementaux, les domaines biopsychologiques et appliqués à travers les méthodes suivantes:
- Recherche sur l'impact de la maladie ou de la condition physique sur le comportement et le fonctionnement social.
- Identification et compréhension des facteurs comportementaux associés à l'apparition et à l'évolution de la maladie.
- Étude des résultats du traitement.
- Recherche sur la promotion de la santé et la prévention des maladies.
- Analyse des impacts institutionnels et organisationnels sur la santé.
Exométéorologie
Les exométéorologues aimentles exo-océanographes et les exogéologues s'intéressent à l'étude des processus naturels qui se produisent sur des planètes autres que la Terre. Maintenant que les astronomes peuvent examiner de plus près le fonctionnement interne des objets proches, ils sont de plus en plus capables de suivre les modèles atmosphériques et météorologiques. Jupiter et Saturne, avec leurs systèmes potentiels incroyablement grands, sont des candidats de choix pour l'étude.
Par exemple, des tempêtes de poussière se produisent régulièrement sur Mars. Dans cette direction scientifique et technique, les exométéorologues étudient même les planètes en dehors de notre système solaire. Et, fait intéressant, ils pourraient éventuellement trouver des signes de vie extraterrestre sur une exoplanète en détectant des signatures organiques dans les atmosphères ou des niveaux élevés de dioxyde de carbone - signes possibles d'une civilisation de l'ère industrielle.
Nutrigénomique
La nutrigénomique, également connue sous le nom de génomique alimentaire, est un domaine scientifique prioritaire. Il s'agit d'une étude de l'interaction complexe entre la nourriture et la réponse de l'ADN. En effet, la nourriture a un effet profond sur la santé humaine - et cela commence littéralement au niveau moléculaire. Les scientifiques travaillant dans ce domaine s'efforcent de comprendre le rôle de la variation génétique, de la réponse alimentaire et de la manière dont les nutriments affectent nos structures.
La nutrigénomique fonctionne dans les deux sens: nos gènes influencent nos préférences alimentaires et vice versa. L'objectif principal de ce domaine d'activité scientifique est la création d'une nutrition personnalisée - une comparaison de ce quece que nous mangeons, avec nos propres constitutions génétiques uniques.
Économie cognitive
L'économie n'est généralement pas une question de connaissances approfondies, mais cela peut changer à mesure que le domaine s'intègre aux disciplines de recherche traditionnelles. À ne pas confondre avec l'économie comportementale (l'étude de notre façon de faire les choses - ce que nous faisons - dans le contexte de la prise de décision économique), l'économie cognitive concerne notre façon de penser. Lee Caldwell, qui blogue sur la région, la définit comme suit:
"L'économie cognitive (ou finance)… examine ce qui se passe réellement dans l'esprit d'une personne lorsqu'elle fait ce choix. Quelle est la structure interne de la prise de décision, comment l'information entre dans la conscience et comment elle est traitée, puis, finalement, comment tous ces processus s'expriment-ils dans notre comportement ?"
D'une autre manière, l'économie cognitive est la physique dont l'économie comportementale est l'ingénierie. À cette fin, les scientifiques travaillant dans ce domaine commencent leur analyse à un niveau inférieur et forment les micromodèles sous-jacents de la prise de décision humaine pour développer un modèle de comportement économique à grande échelle. Pour les y aider, les économistes cognitifs se penchent sur les domaines connexes de la discipline et de l'économie computationnelle, ainsi que sur les grands axes de la recherche scientifique et technologique en rationalité et en théorie de la décision.
