Revue des sciences octobre 2013

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Brèves : Physique - Climat - Biologie - Santé - Technologie

C'est la seconde revue des sciences en mode privé [rendue publique fin décembre] et, cette fois, comme je le sais depuis le début, la présentation est encore plus minimale (quoique je ne peux pas m'empêcher d'essayer d'améliorer [du coup c'est devenu presque acceptable et j'ai tout laissé]) mais les textes aussi et traductions sont bruts de coffrage, très loin d'un produit fini, juste de quoi retrouver les informations de ma veille scientifique.

Il y a des nouvelles importantes comme le rôle du sommeil dans l'élagage des souvenirs et l'abandon de la nécessité d'un isolement géographique pour la spéciation. En physique, sans parler des traces supposées d'autres univers, l'hypothèse la plus surprenante serait une légère fluctuation de la gravité mais il est aussi intéressant de voir qu'on quitte la physique quantique pour rejoindre la physique classique dès que la température augmente avec l'agitation des atomes et leurs interactions. On le voit aussi avec la supraconduction et il ne serait pas sans conséquences d'arriver à une supraconduction à température ambiante même si c'est par une toute autre méthode et par effet de bord sur un isolant. Je ne comprends pas que certains se réjouissent qu'on entre dans une période froide des oscillations océaniques qui nous promet des hivers rigoureux et qui va retarder encore la transition énergétique, continuant à accumuler du CO2 dont le caractère catastrophique sera décuplé après 2037, dans la nouvelle phase chaude. Il semble bien qu'on ne puisse éviter le pire, la transition étant trop lente. Cependant, peut-être qu'une des meilleures méthodes pour stabiliser l'acidité des océans chargés en CO2 et donc capturer celui-ci, serait de les saupoudrer de calcaire ? La plupart du temps, dans les sciences, on a dans le quotidien presque un équilibre entre bonnes et mauvaises nouvelles, entre confirmations répétitives et mises en doute fragiles, ce n'est que sur le long terme qu'on parvient à se faire une idée plus juste. Ainsi, on apprend en même temps qu'il y aurait de l'eau pas trop difficile à extraire sur Mars (ce qui est une très grosse surprise) et qu'il n'y a pas trace de méthane, donc de vie ?, dans son atmosphère (ce qui contredit des mesures précédentes). On ne comprend pas bien sinon comment des levures arrivent à se diviser en deux jeunes au lieu d'une vieille cellule mère et une jeune cellule fille comme il est habituel, piste à creuser. Il est moins surprenant que le squelette des poissons ait commencé par la tête, et en premier lieu les mâchoires. L'activité électrique du cerveau au moment de la mort ou en anesthésie très profonde est par contre fascinante et on tente toujours de manipuler la mémoire de toutes sortes de façons. De même on voudrait arrêter la mort, du moins sa propagation de cellules en cellules, ou bien la baisse d'énergie de l'âge en boostant les mitochondries. D'ailleurs Google aussi s'engage dans le transhumanisme et s'attaque désormais à la mort. "La devise de la recherche maison ? Prendre les 'grands problèmes' de l'humanité et chercher une solution 'dix fois meilleure' que l'existant" ! On nous annonce une possible la fin de la douleur mais cela demande confirmation comme le nouveau médicament miracle contre le sida. En tout cas, il n'y a pas que le cannabis qui est mauvais pour le développement des cerveaux adolescents puisque la caféine des cocas et autre boissons énergisantes nuirait à leur maturation en les privant d'un sommeil si précieux à cet âge là (il semble que le cerveau soit bien fragile à l'adolescence). Une chose assez étonnante, c'est d'avoir constaté que la toxoplasmose modifie le cerveau même après disparition totale du parasite (sans espoir de guérison ?). Ce qui l'est beaucoup moins, c'est qu'un spray d'ADN pour identifier les cambrioleurs rencontre un grand succès en Grande -Bretagne ou qu'il suffit de quelques individus pour contrôler les comportements grégaires d'un grand nombre.

Il y en a encore qui rêvent de revenir en arrière et de mettre un coup d'arrêt au numérique alors même que le nombre de mobiles va dépasser la population mondiale en 2014 ! Il faut espérer que des solutions plus écologiques comme des smartphones en pièces détachées se généraliseront mais si on se demande à quoi serviront les montres connectées, on n'y échappera sûrement pas. Un projet de loi adopté en Californie prévoit même le lancement d’un test pilote pour les plaques d’immatriculation électroniques. Elles prendraient la forme d’un écran géré à distance par les autorités chargées des transports et qui afficherait les informations comme le numéro d’immatriculation, la vignette annuelle ou encore des messages d’alerte actualisés à distance. On pourrait aussi avoir un résumé de sa journée à partir d'une caméra (ou des lunettes connectées) enregistrant tous nos déplacements. De quoi réduire en tout cas une longue vidéo à une courte séquence. Il y a aussi des développeurs français qui ont mis au point un ensemble d'outils pour garder le contrôle sur ses données de quantification de soi sans passer par des tiers comme Google. De son côté, une équipe de Google a montré l'efficacité (à 90%) d'une traduction basée sur les statistiques d'utilisation des mots. Enfin, John McAfee propose de rendre l'internet flottant pour le rendre impossible à pirater.

Qui donc peut vouloir ces publicités qu'on entend quand on met sa tête sur les fenêtres de trains allemands ?

Transmitters send high-frequency vibrations to windowpanes allowing commuters resting their head against the glass to hear advertising messages through bone conduction

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Pour la Science no 432, Le sommeil élague la mémoire


Pour la Science- L'élagage des souvenirs pendant le sommeil, p24

Il m'a toujours semblé évident que le sommeil servait à repartir à zéro, mettre le cerveau dans un état neuf, nettoyé notamment des neurotransmetteurs résultant de l'humeur de la veille. C'est dans un autre sens cependant qu'il nettoierait la mémoire des souvenirs inutiles, en affaiblissant les connexions synaptiques, en nous distanciant des événements passés et non en les renforçant comme on le croyait jusqu'ici. C'est un changement complet dans la compréhension du sommeil et que semble confirmer une étude sur les risques de la caféine dans le développement du cerveau des adolescents qu'elle prive de sommeil récupérateur.

Par exemple, quand un rat apprend à parcourir un labyrinthe, des neurones d’une aire cérébrale nommée hippocampe sont activés selon des séquences spécifiques. Lors du sommeil qui s’ensuit, ces séquences sont réactivées trop souvent pour que ce soit le fruit d’une activité cérébrale aléatoire ; en d’autres termes, le cerveau rejoue les scènes vécues pendant l’éveil.

Nous pensons que lors du sommeil, l’activation spontanée de multiples circuits neuronaux concerne aussi bien les souvenirs formés dans la journée que des réseaux de souvenirs plus anciens. Ils sont alors combinés de façon variée (les rêves donnent un aperçu de cette mêlée neuronale). Cela permet au cerveau de tester quels nouveaux éléments s’associent aux souvenirs stockés, dont l’importance est avérée, et d’affaiblir les synapses qui s’intègrent mal dans le grand schéma de la mémoire.

Pendant le sommeil, l’activité corticale spontanée semble donc affaiblir, voire supprimer, les connexions synaptiques. Ce processus assurerait la survie des circuits neuronaux « les plus adaptés ». Il s’agit, d’une part, de ceux qui ont été activés de façon intense et régulière pendant l’éveil, par exemple lors d’un apprentissage, et, d’autre part, de ceux qui codent les souvenirs s’intégrant le mieux avec les souvenirs plus anciens : un nouveau mot serait ainsi mieux mémorisé s’il appartient à une langue connue.

Quoi qu’il en soit, on a montré chez plusieurs espèces que la force synaptique globale augmente pendant l’éveil et diminue durant le sommeil. Cela corrobore l’hypothèse de l’homéostasie synaptique. Nous avons testé plus en détail cette hypothèse en examinant certains de ses corollaires. Par exemple, elle implique que plus les connexions d’une aire cérébrale se modifient pendant l’éveil, plus cette aire doit avoir besoin de dormir. Ce besoin accru se manifesterait par une augmentation de l’amplitude et de la durée des ondes lentes lors du sommeil qui s’ensuit.

L’hypothèse de l’homéostasie synaptique implique aussi que le sommeil est particulièrement important dans l’enfance et à l’adolescence. En effet, de nombreuses études ont montré que ce sont des périodes d’apprentissage intensif, lors desquelles se produit un important remodelage synaptique. Des synapses se forment, se renforcent et s’affaiblissent bien plus vite qu’à l’âge adulte. L’affaiblissement sélectif durant le sommeil doit alors être crucial.

Une autre étude confirme que la sieste favorise l'apprentissage des enfants. Le mois suivant, on apprenait cependant que le sommeil favorise aussi le nettoyage du cerveau par le système lymphatique qui ramasse molécules et agents pathogènes qu'il transporte ensuite vers le sang, où ils sont décomposés par le foie et excrétés. Pendant le sommeil, le flux est 60% plus rapide, ce qui fait penser que le sommeil pourrait participer à retarder les maladies neurodégénératives (ce que vérifie une étude suivante reliant Alzheimer à un manque de sommeil). Bien dormir est donc tout aussi essentiel pour les vieux que pour les jeunes et il est sans doute dommage qu'on les cures de sommeil soient tombées en désuétude.

- La naissance de l'écriture en Egypte, p40

On avait déjà parlé en avril 2012 des découvertes sur l'origine de l'écriture égyptienne mais l'article est intéressant par la vision globale qu'il en donne même si on peut contester qu'une écriture devrait être phonétique pour être écriture. On avait vu, avec les origines de l'écriture chinoise, qu'il vaudrait mieux identifier l'écriture à sa grammaire, à se constituer en phrase plutôt qu'à refléter les mots de la langue parlée (le japonais utilisant des caractères chinois comme les différentes langues parlées en Chine s'unifiaient par l'écrit). Ce qui est vrai, c'est que l'écriture doit pouvoir être lue (jusqu'à l'époque de Rabelais, on lisait toujours à voix haute) mais la véritable écriture phonétique ne commence vraiment qu'en Grèce avec la notation des voyelles, auparavant sous-entendues.

On considère classiquement que l'écriture a été inventée de façon indépendante en Égypte, vers –3250, et en Mésopotamie, quelque 200 ans plus tard, ainsi qu'en Chine et en Amérique (dans le monde maya), au ier millénaire avant notre ère. Une écriture, nommée proto-élamite, aurait aussi été élaborée en Iran à peu près en même temps qu'en Mésopotamie, mais elle n'est pas déchiffrée aujourd'hui.

Dans un article publié en 1993, l'égyptologue français Pascal Vernus a défini l'écriture comme un système de signes capable d'encoder des énoncés linguistiques pour former un message ; ce dernier doit pouvoir être déchiffré hors de son contexte de production (c'est-à-dire à un autre moment ou dans un autre lieu, par des personnes différentes du scripteur et qui n'ont pas les mêmes références culturelles), du moment que l'on connaît le code. Au début des années 2000, John Baines, de l'Université d'Oxford au Royaume-Uni, soulignait que l'écriture doit enregistrer une information. Dans un ouvrage publié en 2001, Anne-Marie Christin, de l'Université Paris Diderot, indiquait que l'écriture unit « deux modes de communication hétérogènes et complémentaires qui la précédaient depuis longtemps : l'image [...] et la langue ». Elle précisait ainsi un aspect fondamental de l'écriture, déjà souligné par Jean-François Champollion (1790-1832) : l'écriture doit restituer les sons d'une langue.

Au moment où l'écriture est née, cinq systèmes graphiques avaient déjà vu le jour en Égypte  : les gravures rupestres (effectuées sur des roches), les peintures sur vases, les sceaux, les potmarks (des incisions sur des récipients) et les marques à l'encre.

Parmi les cinq systèmes graphiques considérés ici, ceux figurant sur des sceaux sont les seuls à ne pas être d'origine égyptienne. Les sceaux sont de petits objets hauts de quelques centimètres, en pierre ou en ivoire, dont on se sert pour imprimer une empreinte sur une tablette d'argile ou un bouchon de jarre. Ils ont été élaborés en Mésopotamie, puis introduits en Égypte à la fin du IVe millénaire avant notre ère. Ils y ont été utilisés pendant près de 1 000 ans.

Les systèmes graphiques ne sont pas des écritures, car ils ne remplissent pas les critères énoncés précédemment : ils ne peuvent pas être compris sans un contexte culturel partagé et ils ne transcrivent pas les sons de la langue égyptienne. Cependant, les prémices de l'écriture y sont perceptibles. Certains de leurs signes sont à l'origine de hiéroglyphes, mais cela reste rare et la stylisation est assez différente. Leur héritage essentiel est ailleurs. Il est dans l'habitude d'enregistrer des informations avec des ensembles de signes codifiés par des règles et dans l'affranchissement de ces signes vis-à-vis du support.

Vers –3250 se produit l'innovation déterminante qui marque la frontière avec l'écriture : l'acquisition d'un aspect phonétique.

En Égypte, les débuts de l'écriture apparaissent donc comme ancrés dans une tradition graphique ancienne, riche et variée. Conçue au départ comme un outil supplétif à la mémoire ou permettant d'échanger des informations à distance, l'écriture n'a pas été une invention soudaine, surgie de nulle part. Elle n'en a pas moins connu un succès rapide et considérable à travers le monde, et modifié en profondeur le mode de vie des populations humaines.

- Particules et champs sont-ils réels ?, p56

Article intéressant pour son démontage de nos conceptions intenables au niveau quantique de particule ou de champs plus que par la solution qu'il préconise de remplacer les particules par leurs propriétés agglutinées comme si on pouvait détacher le spin de la charge de l'électron par exemple, comme s'il n'y avait pas unité d'être alors même qu'il montre qu'il y a des propriétés globales qui ne sont pas réductibles aux propriétés des éléments (le tout - intriqué - est plus que la somme des parties). Le fait de donner existence aux qualités elles-mêmes, indépendamment de leur substrat peut se justifier par le fait que chaque propriété ouvre un champ de symétrie, manifeste une possibilité d'être, de différenciation, se rapprochant des tentatives de réduire la physique à l'information (It from the Bit) et négligeant le fait qu'il y a bien localisation de l'énergie (ce qu'il conteste au nom de l'improbable!). On pourrait renvoyer au Théétète de Platon (et sa lecture par Heidegger) pour montrer que l'être, c'est ce qui peut être atteint au-delà de ses attributs sensoriels. Pour qu'il y ait forme, il faut une matière (une énergie de liaison qui peut changer de forme). Pour qu'il y ait relations, il faut qu'il y ait un noyau, un noeud, un point d'accroche même à rester problématique. Reste qu'il n'y a rien de mieux que la physique pour nous faire douter de l'évidence même, et qu'il est toujours aussi étonnant de voir vaciller ainsi ses anciennes représentations.

Dans le numéro du mois de janvier, David Tong montrait déjà que tout ce qui paraît discontinu dans la physique quantique relève en fait de fonctions continues et de leur caractère ondulatoire déterminant notamment les niveaux d'énergie de l'atome. Les éléments fondamentaux de nos théories ne seraient donc pas des particules, mais des champs. Il n'est pas sûr cependant que cela soit beaucoup plus tenable.

La théorie quantique des champs associe un champ à chaque type de particule élémentaire, si bien qu'il existe un champ électronique pour l'électron, un champ pour chaque type de quark, etc. En même temps, les champs de force ont eux aussi des particules associées. Par exemple, le photon est la particule associée au champ électromagnétique. Ainsi, la distinction entre particules et champs semble artificielle.

Les deux options classiques conduisant à une impasse, certains philosophes et physiciens ont formulé des alternatives plus radicales. Ils suggèrent que les constituants les plus fondamentaux du monde matériel sont des entités intangibles telles que des relations et des propriétés. Une idée particulièrement radicale consiste à affirmer que tout se réduirait à des entités intangibles et à rien d'autre, sans aucune référence à des objets. C'est une idée révolutionnaire et contre-intuitive, mais certains soutiennent que la physique nous l'impose.

Tout d'abord, le concept classique de particule sous-entend un objet qui existe en un lieu précis. Mais les « particules » de la théorie quantique des champs n'ont en général pas de position bien définie. Par exemple, une particule de votre corps n'est pas strictement localisée à l'intérieur de votre corps. Un observateur qui tenterait de mesurer sa position a une probabilité faible, mais non nulle, de la détecter dans les endroits les plus lointains de l'Univers.

Vous pouvez avoir globalement un vide (par définition, c'est un état à zéro particule) tout en observant dans chaque région finie quelque chose de très différent du vide.

Supposons qu'un astronaute se trouve dans un vaisseau immobile, dans ce qu'il pense être le vide. On montre par la théorie, et c'est l'effet Unruh, qu'un astronaute à bord d'un vaisseau accéléré par rapport au premier aura une perception très différente du même milieu : ses mesures lui indiqueront qu'il est immergé dans un bain thermique d'innombrables particules.

Toutes les propriétés intrinsèques des deux particules, telle la charge électrique, ajoutées à toutes leurs propriétés extrinsèques, telle la position, ne suffisent pas à déterminer l'état du système de deux particules intriquées. Le tout est ici plus que la somme de ses parties. Le tableau atomiste du monde, dans lequel tout est déterminé par les propriétés de ses briques les plus élémentaires et la manière dont elles sont reliées dans l'espace-temps, se délite. Au lieu de considérer les particules comme primaires et l'intrication comme secondaire, peut-être devrions-nous envisager les choses dans l'autre sens.

Il faut se résoudre en physique à l'inadéquation de nos représentations mais, la mienne, c'est celle de brisures de symétrie (entre pôles négatifs et positifs) qui au lieu de s’annihiler vont se combiner à d'autres "particules" du pôle opposé, l'ensemble étant neutralisé et l'énergie piégée dans l'interaction, énergie qui peut être libérée par une collision, par une énergie supérieure à l'énergie de liaison où l'énergie se conserve dans sa localisation mais les propriétés changent et l'énergie est relative aux vitesses respectives.

- Les gènes voyageurs, p94 (Eric Bapteste, Belin)

La vision darwinienne classique envisage un arbre du vivant où de nouvelles espèces s’individualisent à partir d’une espèce ancestrale et où les gènes passent des ancêtres aux descendants. Or les espèces ne sont pas si individualisées et les gènes sont souvent transférés entre elles.

Les organismes « flottent » donc sur un océan de gènes, qu’ils peuvent incorporer à tout moment. La conception classique d’une évolution en arborescence ne tient donc pas compte des voyages effectués par les gènes... ni de la nature composite des génomes ou des symbioses qui nous entourent.

 


La Recherche no 480, Comment naissent les espèces


- Spéciation sans isolement géographique, p38

Le Recherche fait chaque mois des dossiers sur un sujet dont on n'a pas de raison de parler ici car ne faisant la plupart du temps que reprendre des avancées dont on avait déjà rendu compte. Il est cependant parfois utile de revenir sur de grandes ruptures comme l'abandon (relatif) de la nécessité de l'isolement géographique pour la divergence des espèces qui résulterait plutôt de la spécialisation dans d'autres niches écologiques et serait graduelle, par renforcement avec le temps, constituant des races différentes avant de se séparer en espèces.

Le naturaliste Ernst Mayr, l'un des pères fondateurs de l'étude de la spéciation, l'a formalisée au début des années 1940. Le concept sous-jacent est le suivant : pour que deux populations constituées d'individus appartenant à une même espèce divergent en deux nouvelles espèces, il faut que ces deux populations soient séparées par une barrière physique infranchissable. Il peut s'agir d'une montagne, d'un canyon ou, encore, d'une rivière. Ces deux populations sont alors en situation d'allopatrie. De facto isolées l'une de l'autre sur le plan reproducteur, elles n'échangent aucun gène - on dit qu'il n'y a pas de flux de gènes. Cela leur permet de diverger petit à petit au point de former deux espèces différentes.

Le plus souvent, le phénomène  de divergence touche d'abord un trait d'adaptation à l'habitat. Pour que le trait d'homogamie soit lui aussi sélectionné, on a donc, en théorie, deux possibilités. Soit le trait d'adaptation à l'habitat est aussi un trait d'homogamie, auquel cas l'homogamie est automatiquement sélectionnée. Un tel trait est qualifié de "trait magique". Soit les deux traits diffèrent, ce qui signifie que pour être sélectionné, le trait d'homogamie doit être associé au trait d'adaptation, et entraîné par lui.

L'isolement garde un rôle important, comme on le voit avec l'article suivant (p42) sur la diversification rapide dans des lacs, mais ce qui prime, ce sont les ressources, c'est l'environnement qui modèle les organismes.

- Les mécanismes de divergence dans l'ADN, p48

Sur l'île volcanique Lord Howe, en mer de Tasmanie, coexistent deux espèces de palmiers du genre Howea, étroitement apparentées. Toutes deux n'existent que sur ce minuscule territoire isolé, long de 12 kilomètres et large d'un seul, où elles représentent 70 % de la végétation. Depuis 2006, et les travaux de l'équipe de Vincent Savolainen, des jardins botaniques royaux de Kew, au Royaume-Uni, elles ont acquis un statut très particulier : il s'agit du premier exemple bien documenté d'espèces végétales ayant divergé l'une de l'autre dans un contexte où il existait très probablement des croisements, donc de forts échanges génétiques, entre les deux groupes en cours de divergence.

D'après la "théorie des îlots", lorsqu'un sous-groupe commence à se séparer de la population mère, la plus grande partie du génome reste identique, à l'exception de quelques petites zones, appelées "îlots de divergence". Ces îlots comprennent un gène favorisant l'adaptation à un nouvel environnement-, ainsi que les régions qui les bordent.

Il semble que cette "théorie des îlots" soit la même chose que ce qu'on avait appelé les passagers clandestins de l'évolution.


- La spéciation n'est pas due à l'isolement


Il ne suffit pas d'isoler des populations pour qu'elles produisent des espèces différentes. Il y aurait plutôt des "gènes de la spéciation" qui empêchent l'interfécondité et ensuite extinction des nouvelles espèces ne présentant pas un avantage adaptatif suffisant. La pression du milieu est le plus déterminant mais seulement après-coup, comme toujours.

 

Par ailleurs, on pourrait avoir une spéciation par la sélection des spermatozoïdes pour atteindre l'ovule et il faut savoir qu'on ne parle pas d'espèces pour les micro-organismes de moins de 1mm trop changeants.



- 30 secondes d'hypervigilance après l'arrêt de l'irrigation du cerveau, p8

Je n'avais pas prêté l'attention qu'elle mérite à cette nouvelle, n'étant pas spécialement passionné par les histoires des NDE, que je crois pourtant bien réelles, mais la découverte de l'activité du cerveau après l'arrêt de son oxygénation par le sang signifie qu'après la mort cardiaque, il y aurait au moins 30 secondes d'hypervigilance où le mort entend tout ce qui se dit (bien que sans doute de façon détachée). [Mon hypothèse est que ce sont les neurones inhibiteurs qui lâchent en premier et libèrent les autres]

Ils ont eu la sensation d'avancer dans un tunnel, de baigner dans une lumière forte et apaisante ou encore de sortir de leur corps. Quelle que soit leur culture ou leur origine géographique, entre 10 % et 20 % des personnes qui ont survécu à un arrêt cardiaque rapportent ce type d'expériences, dites « expériences de mort imminente ». Beaucoup l'interprètent comme un signe de l'indépendance de l'esprit et du corps : même quand le corps ne fonctionne plus, l'esprit, lui, perdure...

Au cours des 4 premières secondes qui suivent le dernier battement du coeur, les neurones semblent poursuivre l'activité désordonnée caractéristique de l'état d'anesthésie. Puis, subitement, pendant une trentaine de secondes, le cerveau des rongeurs connaît une bouffée d'activité. "L'activité neuronale paraît alors supérieure à celle de l'éveil. Mais le plus surprenant, c'est qu'elle exhibe les caractéristiques d'une communication organisée à travers tout le cortex" [...] Ce constat soutient l'existence de capacités sensorielles très développées juste avant la mort.

- Un dépressif évalue mieux le temps qui passe, p24

Les dépressifs auraient une perception du temps plus exacte que les autres, selon des psychologues anglais et irlandais. Ces derniers ont testé 39 étudiants dont 18 avaient une dépression modérée et 21 n'étaient pas dépressifs. Ils leur ont demandé d'estimer la longueur, en secondes, de cinq sons de durées différentes, puis de produire des sons d'une durée déterminée, entre 2 et 65 secondes. Les sujets non dépressifs ont surestimé la longueur des sons entendus, et ont produit des sons plus courts que les durées demandées. Les dépressifs, en revanche, ont mieux réussi les deux tests.


- Le temps passe plus lentement pour les petits animaux

On peut expérimenter cette relativité du temps lors d'un accident où tout se déroule au ralenti mais les mouches notamment ont un taux de rafraichissement des images bien supérieur au nôtre.



- Le trou d'ozone participe au réchauffement, p16

Le trou qui apparaît chaque année dans la couche d'ozone stratosphérique au-dessus de l'Antarctique contribuerait au réchauffement planétaire et non, comme on le pensait, à un léger refroidissement. Une équipe américaine a en effet montré, simulations numériques à l'appui, que le trou dévie les vents de haute altitude, poussant les nuages vers le pôle Sud et le continent antarctique. Or qui dit moins de nuages, dit moins de rayonnement solaire réfléchi. Une réduction que ne compense pas leur déviation vers le pôle, moins exposé aux rayonnements, d'où un léger réchauffement au sol.

 


Brèves et liens


Physique


cosmologie, physique quantique, nanotechnologies

- Des traces du multivers dans le fond cosmique ?

L'asymétrie détectée dans les fluctuations de température du rayonnement fossile est ici artificiellement exagérée pour la rendre nettement visible. Elle concerne globalement deux hémisphères que l'on a distingués à l'aide d'une sorte de « S ».

La température moyenne est la même dans les deux hémisphères, mais la valeur moyenne des fluctuations de température (si l’on peut dire puisque techniquement parlant il s’agit d’écart-type) est à peu près 10 % plus grande sur un côté du ciel par rapport à l'autre, lorsque l’on considère des portions ayant une taille angulaire d’au moins 3°.

Ce schéma en deux dimensions représente une portion de l'espace-temps d'un multivers infini que l'on peut considérer localement comme plat. À un instant T0, un univers bulle naît et gonfle à la vitesse de la lumière dans ce multivers. Il correspond aux cercles rouges que l'on voit représentés aux dates T1 et T2. Mais dans cette bulle, du fait de la géométrie particulière de l'espace-temps plat, un univers à courbure négative apparaît comme infini, mais en expansion pour des observateurs y existant. Différentes dates de son histoire sont représentées par les temps cosmiques t1 et t2 de cet univers : ils correspondent à une sorte d'instantané de la structure spatiale de cet univers infini, mais néanmoins contenu dans une bulle de taille finie. Il se pourrait que les anomalies dans le rayonnement fossile signalent que nous sommes dans un univers ressemblant beaucoup à cette bulle. On voit sur ce diagramme d'espace-temps les trajectoires de galaxies (en jaune).

Ce schéma en deux dimensions représente une portion de l'espace-temps d'un multivers infini que l'on peut considérer localement comme plat. À un instant T0, un univers bulle naît et gonfle à la vitesse de la lumière dans ce multivers. Il correspond aux cercles rouges que l'on voit représentés aux dates T1 et T2. Mais dans cette bulle, du fait de la géométrie particulière de l'espace-temps plat, un univers à courbure négative apparaît comme infini, mais en expansion pour des observateurs y existant. Différentes dates de son histoire sont représentées par les temps cosmiques t1 et t2 de cet univers : ils correspondent à une sorte d'instantané de la structure spatiale de cet univers infini, mais néanmoins contenu dans une bulle de taille finie. Il se pourrait que les anomalies dans le rayonnement fossile signalent que nous sommes dans un univers ressemblant beaucoup à cette bulle. On voit sur ce diagramme d'espace-temps les trajectoires de galaxies (en jaune).

Avec le temps imaginaire, on peut trouver des solutions aux équations d’Einstein couplées à des théories quantiques des champs que l’on appelle des instantons. L’une de ces solutions a été trouvée par Sidney Coleman et un de ses collègues en 1987 : on l’appelle l’instanton de Coleman-de Luccia.

Avec cet instanton, on peut décrire un multivers éternel et infini dans lequel des bulles d’états d’énergie différentes apparaissent spontanément et se dilatent à la vitesse de la lumière. Dans ces bulles, étrangement, la courbure de l’espace en expansion apparaît comme négative (une situation similaire se trouve dans ce qu'on appelle l'univers de Milne). À l’intérieur, d'autres univers pourraient prendre naissance un jour de la même façon. Selon Andrew Liddle et Marina Cortes, l’anomalie découverte par WMap et Planck serait un résultat naturel des théories de ce genre, reposant sur l’instanton de Coleman-de Luccia et des transitions d’énergie locales dans un multivers où les énergies du vide varient en accord avec la théorie du paysage cosmique des supercordes.

Pour la Science n'y voit rien d'autre que le caractère hyperbolique de l'univers. D'autres pense qu'on devrait y déceler les gravitons.

- Et si la gravité fluctuait ?

Une mesure très précise de la gravité s'est révélée à la fois supérieure aux mesures précédentes et à peu près égale à des valeurs obtenues en 2001, ce qui suggère que la gravité pourrait ne pas être constante mais fluctuer sous l'influence d'un autre champ qui pourrait être celui de l'énergie noire (antigravitationnelle). Cela permettrait éventuellement d'expliquer aussi la matière noire, on voit toutes les conséquences mais, pour l'instant, on en est au stade de la vérification.


- Mond contre la matière noire

Mordehai et Milgrom annoncent aussi que leurs calculs dans le cadre de Mond prédisent que les champs de gravité des naines sont différents selon qu’elles sont près ou loin d’Andromède. Dans le cas des plus proches, ces champs sont dominés par la galaxie alors que les plus lointaines subissent surtout les champs propres aux étoiles des galaxies naines. Or, selon eux, le modèle de la matière noire froide ne conduit pas à une telle prédiction.

- Détourner des astéroïdes de la Terre avec des lasers

Nous préconisons un train d'impulsions générées par lasers inférieures à la picoseconde pour dévier des objets proches de la Terre (NEO) pouvant entrer en collision avec elle. Nous estimons que dévier un NEO de 10.000 MT, tel que l'astéroïde ayant frappé la Terre près de Chelyabinsk, en Russie, pourrait être réalisable en quelques mois en utilisant une puissance moyenne de l'ordre de dix kilowatts seulement. Nous estimons que cette méthode de déviation serait applicable à des NEO de plus grande taille encore.


- La Nasa identifie trois astéroïdes qu'elle pourrait capturer

La Nasa a annoncé avoir sélectionné trois astéroïdes qu’elle pourrait capturer et remorquer à proximité de la Terre. Les critères portent sur la taille (7 à 10 m de diamètre), la masse (plus ou moins 500 t), l’orbite et, globalement, l’énergie cinétique qu'ils représentent. Ces trois corps célestes vont maintenant faire l’objet d’une étude approfondie pendant une année.

- Le quantique devient classique avec l'émergence de la température

Au départ, on prépare un nuage d'atomes dans un état quantique très ordonné (atomes gris sur le schéma).

Avec le temps, cet ordre quantique se perd et la désorganisation se répand dans le système complet avec une vitesse bien définie (mélange d'atomes gris et rouges). Ce désordre ressemble fort à l'émergence de la température. Les propriétés quantiques des atomes se perdent lors des interactions avec les autres atomes. Il est intéressant de noter que les propriétés quantiques des atomes sont perdues alors que le système quantique est isolé et n'est pas relié au monde extérieur.

Lors de l'expérience, on avait deux nuages bien ordonnés d'atomes en état de superposition. Lors des interactions avec les autres atomes (et non pas les mesures), la décohérence se perd. Cela se fait progressivement, avec la propagation du désordre (notion de température en naissance).

- Des molécules de lumière

Mikhail Lukin, professeur de physique au MIT et Vladan Vuletic, professeur de physique à Harvard sont parvenus à rassembler des photons pour qu’ils forment une molécule, un état de matière qui, jusqu’à récemment, n’était que purement théorique.

Selon Lukin, la découverte va à l’encontre de décennies de connaissances acceptées sur la nature de la lumière. Les photons ont longtemps été décrits comme des particules sans masse qui n’interagissent pas avec les autres, en envoyant deux faisceaux lasers l’un sur l’autre, les photons passent simplement.

Les molécules photoniques se comportent moins comme des lasers traditionnels et plus comme quelque chose qu’on retrouve dans des films de science-fiction : le sabre laser.

Lukin explique : « La plupart des propriétés de la lumière que nous connaissons provient du fait que les photons sont sans masse et qu’ils n’interagissent pas entre eux, mais ce que nous avons fait, c’est de créer un type spécial de médium dans lequel les photons interagissent ensemble avec une telle force qu’ils commencent à se comporter comme s’ils avaient une masse, et ils se regroupent pour former une molécule. Ce type d’état était discuté d’un point de vue théorique depuis quelque temps, et jusqu’à maintenant, il n’avait jamais été observé. »

Pas de force mystérieuse pour créer cette molécule. Les chercheurs ont envoyé des atomes de rubidium dans une chambre vide, puis ils ont utilisé des laser pour refroidir le nuage d’atomes à quelques degrés au-dessus du zéro absolu. Et en utilisant des impulsions laser extrêmement faibles, ils ont envoyé des photons uniques dans le nuage d’atomes.

Lukin raconte : « Alors que les photons entraient dans le nuage d’atomes froids, son énergie excitait les atomes sur son chemin, ce qui ralentissait dramatiquement le photon. Et alors que le photon se déplaçait dans le nuage, cette énergie passait d’atome en atome, et finissait par sortir du nuage avec le photon ».

Quand le photon sort du médium, son identité est préservée. Quand les professeurs ont envoyé deux photons dans le nuage, ils ont eu la surprise de les voir sortir ensemble, comme une seule molécule.

L’effet s’appelle une constante de Rydberg. Quand un atome est excité, les atomes à proximité ne peuvent pas être excités au même degré. En pratique, l’effet signifie que tant que deux photons entrent dans le nuage atomique, le premier excite un atome, mais il doit avancer avec que le deuxième photon puisse exciter un atome voisin.

Le résultat ? Les deux photons se repoussent et s’attirent dans le nuage pendant que leur énergie passe d’un atome à l’autre. « Il s’agit d’une interaction photonique qui est véhiculée par l’interaction atomique. Ces deux photons se comportent alors comme une molécule quand ils sortent de nuage, puisqu’ils ont plus de chance d’y parvenir ensemble plutôt qu’en photon simple. »

- La plasmonique plus efficace que le photovoltaïque actuel

En faisant varier la taille et la disposition des nanoparticules d'or (grosses billes) et des molécules de porphyrine, les chercheurs de l'université de Pennsylvanie savent faire varier la photoconductivité du matériau plasmonique qu'ils ont conçu.

Cette découverte pourrait avoir d’importantes conséquences dans les filières de l’optoélectronique et du solaire photovoltaïque. En effet, la lumière serait trois à dix fois mieux exploitée par cette branche de la plasmonique, par rapport aux filières utilisant la photoexcitation « conventionnelle ».

- Au niveau nanométrique l'eau est plus visqueuse avec le plastique qu'avec le verre

Illustration shows how the different effective viscosity of water affects the force required to slide two surfaces separated by a thin layer of water when confined by a hydrophilic material or a hydrophobic material. Illustration: Elisa Riedo

L'effet de surface diffère en effet entre matière hydrophobe ou hydrophile.

- Des aérographes pour la fabrication de nanotubes à grande échelle

"Aérographe nous donne un revêtement assez uniforme du substrat et elle peut être appliquée à une vaste zone à la température ambiante dans un court laps de temps."

«Grandir nanofibres de carbone sur un substrat métallique signifie l'interface entre les deux matériaux est très conducteur, ce qui rend le produit plus utile en tant que matériau d'électrode pour une utilisation dans une gamme d'applications potentielles».

- Un papier flexible et transparent en nanotubes de silicium

Ils ont mis la poudre de monoxyde de silicium à l'intérieur d'un creuset et il vaporisés par chauffage à 1600 ° C.

L'équipe a ensuite utilisé un flux d'argon gazeux pour pousser la vapeur à la partie supérieure du creuset, où il refroidit pour former des particules de silicium et de dioxyde de silicium. Une partie du silicium collées ensemble et a grandi dans une feuille de nanofils, enlacés comme des fibres à l'intérieur du papier.

Les nanofils ont une structure cristalline rigide, mais le réseau ressemblant à du papier se plier facilement. Il est également transparent, parce que de petits écarts entre les fils laissez longueurs d'onde visibles de la lumière passe à travers.

- Le premier micro-processeur à base de nanotubes de carbones

a scanning electron microscopy image of a section of the first ever carbon nanotube computerCe n'est qu'un prototype simplifié (avec seulement 142 transistors) qui est très lent et consomme trop mais prouve simplement sa faisabilité et son potentiel.

On fait aussi des capteurs flexibles très bon marché en nanotubes de carbone.

- La supraconduction à température ambiante

Ce n'est pas ce qu'on appelle normalement supraconduction constituée de paires d'électrons qui se déplacent sans résistance à travers certains matériaux à très basse température. Ici, c'est un "isolant topologique" caractérisé par son couplage spin-orbite et qui est isolant à l'intérieur mais transmet le courant sans résistance sur ses bords, à température ambiante.

Basé sur l'analyse de la symétrie et de calculs ab-initio, ce groupe a découvert que l'on peut atteindre un nouvel état ​​appelé isolant topologique antiferromagnétique en insérant une couche mono-atomique d'or (Au) dans un isolant de Mott à structure perovskite et en y appliquant un champ électrique tout au long.

 

Climat


climat, énergies, écologie

- Le petit âge glaciaire déclenché par un supervolcan

Ainsi, en 1257, une éruption volcanique mégacolossale est survenue sur l’île de Lombok. Elle a enrichi la stratosphère en aérosols soufrés, qui ont alors réfléchi une plus grande partie du rayonnement solaire vers l’espace, ce qui a contribué au refroidissement progressif de l’hémisphère nord. Les particules en suspension se sont rapidement déposées, mais d’autres mécanismes (nouvelles éruptions moins importantes, rétroactions diverses, etc.) ont pris le relais et ont donc maintenu le Petit Âge glaciaire durant encore plusieurs siècles.

C'est important car cela disqualifie les cycles solaires (bien que les deux phénomènes aient pu jouer, l'un prenant le relais de l'autre car la durée du refroidissement paraît disproportionnée).

- El Niño réduit le protoxyde d'azote

En revanche, ils ont constaté que les émissions augmentent pendant les périodes de La Niña, le phénomène climatique adverse, où les eaux du Pacifique sont plus froides. Les résultats suggèrent un mécanisme de rétroaction.

 

- Le méthane participe pour un tiers au réchauffement

- Plus de CO2 dans l'océan : les petits prospèrent, les grands souffrent

Les chercheurs s'apprêtent à injecter de l'eau riche en CO2 dans les mésocosmes à l'aide d'une « araignée ».Les plus petits organismes planctoniques sont en train de bouleverser la chaîne alimentaire. Une équipe montre qu’en raison de l’augmentation du CO2 dans l’océan, ils prospèrent. Mais l’augmentation du gaz carbonique dans l’océan modifie aussi l’exportation de carbone vers l’océan profond et la production de sulfure de diméthyle (DMS). Émis par le phytoplancton, ce gaz favorise la formation de nuages au-dessus des océans. En situation de concentration en CO2 élevée, les chercheurs ont observé une production moindre de DMS, ce qui entraînerait une augmentation de la quantité de rayonnement solaire atteignant la Terre et renforcerait ainsi l'effet de serre.

Le plancton de petite taille, le pico et le nanoplancton, croît plus vite et produit plus de carbone organique lorsque la teneur en CO2 est élevée. Or, si ces organismes minuscules se développent de manière importante, ils consomment les sels nutritifs (comme l'azote) habituellement disponibles pour les espèces de plus grande taille.

- L'océan arctique devient corrosif pour les organismes marins

Les mesures sur lesquelles est basé cette étude couvrent la période 2010 (tracé jaune) et 2011 (tracé rouge). Ces deux trajets de données englobent le bassin canadien.

L’océan Arctique s’acidifie plus rapidement que ce à quoi on s’attendait. Près de 20 % du bassin canadien est sous-saturé en aragonite, ce minéral pourtant essentiel à la formation des coquilles et squelettes de multiples organismes. Une équipe américaine identifie la fonte de la banquise comme la cause principale de l’accélération d’acidification.

La fonte de la banquise fournit par ailleurs de l’eau douce à l’océan. Elle dilue le milieu, ce qui réduit la concentration de calcium et de carbonate. Ces derniers sont les éléments de base pour la formation de l’aragonite. La vitesse d’acidification des eaux de surface arctiques résulte donc de la conjonction de ces deux facteurs : davantage de CO2 absorbé et davantage d’eau douce en surface.

- Utiliser l'acidité du CO2 pour le faire réagir avec du calcaire

Ce serait la méthode la plus simple d'éliminer le C02 en le diluant dans l'eau pour le faire réagir avec du calcaire en poudre au lieu de le stocker.

- Une seule solution, la géoingénierie

Burning issue <i>(Image: Plainpicture/Design Pics)</i>

Les températures en 2100 pourraient avoir monté de 1,8F à 8,6F !

- Le bilan catastrophique du gaz synthétique à partir du charbon

Les centrales à charbon produisant du gaz naturel de synthèse qui sont prévues en Chine produiraient sept fois plus de gaz à effet de serre que les centrales au gaz naturel classique, et utiliserait jusqu'à 100 fois plus d'eau que le gaz de schiste.

- La plus grande centrale solaire thermique au monde

Trop chère mais assurant une production continue, la chaleur se conservant mieux que l'électricité.

- Les batteries de réseau les mois chères

Sun  Catalytix conçoit une batterie pour le stockage de l'énergie du réseau qui utilise des matériaux courants dérivés de produits chimiques de base peu coûteux.

coûtera moins de 300 $ par kilowatt-heure, soit moins de la moitié autant que les batteries sodium-soufre actuellement utilisés pour le stockage de grille multihour.

La matière active dans une batterie d'écoulement typique est un métal, comme le vanadium ou le zinc, dissous dans un électrolyte liquide. Pour créer un courant, les liquides sont pompées dans de grands réservoirs dans un dispositif où une réaction électrochimique se produit à travers une membrane. Les électrolytes sont pompés dans le sens inverse pour charger la batterie. Un grand avantage de batteries de flux est que la quantité d'énergie qu'ils stockent peut être augmentée en faisant simplement les plus grands réservoirs.

eux plaques carrées faites de plastique carbone composite, chaque épaisse comme une feuille de papier, sont empilés avec une membrane en plastique mince entre eux pour former une cellule. Au cours de charge et de décharge, les deux électrolytes liquides traversent des rainures creusées à l'intérieur de chaque plaque pour déclencher la réaction chimique à travers la membrane.

L'avantage de ce système, c'est de fonctionner à température ambiante et sans acide.

- Tesla dépose un brevet pour une batterie qui pourrait tenir plus de 600 km

Tesla

 

Biologie


évolution, génétique, éthologie, anthropologie, neurologie

- Le choc de météorites sur de la glace produit des acides aminés

Relative amino acid abundances (glycine[thinsp]=[thinsp]1) versus increasing carbon number for the linear
[alpha]-amino acids detected in the target ice sample no. 1 (grey) and target ice sample no. 2 (white).

- On a trouvé de l'eau sur Mars

Mars Curiosity eau

Les chercheurs pensent que 0,03 mètre cube de sol martien contient l’équivalent de 1 litres d’eau. En tout, le sol martien est composé à 2% d’eau.

« Nous savons maintenant qu’il y a de l’eau en abondance et facilement accessible sur Mars. Quand nous enverrons des gens, ils pourront creuser le sol n’importe où à la surface, le faire chauffer un peu, et ils auront de l’eau. »

Voir aussi Futura-Sciences.

- Pas assez de méthane sur Mars pour qu'il y ait de la vie ?

D'après les mesures du robot Curiosity, il n'y a quasiment pas de méthane dans l'atmosphère martienne. Or ce gaz est souvent la signature d'une vie biologique...

- Toucher les cellules

nouvelle technique qui permet aux utilisateurs de microscopes pour manipuler les échantillons à l'aide d'une technologie connu sous le nom "pinces optiques haptiques».

nouvelle technique qui permet aux utilisateurs de microscopes pour manipuler les échantillons à l'aide d'une technologie connu sous le nom "pinces optiques haptiques».

"Pinces optiques haptiques deviendra un outil précieux pour retour de force micromanipulation d'échantillons biologiques et nano-et micro assemblage des pièces."

La possibilité d'utiliser le toucher comme un outil pour permettre l'exploration, le diagnostic et le montage des types répandus d'éléments provenant de capteurs, microsystèmes biomédicaux éléments, y compris des cellules, des bactéries, des virus et des protéines est une réelle avancée pour les laboratoires.

- Des levures qui rajeunissent

En règle générale, la division cellulaire grâce à laquelle les levures se reproduisent n’est pas parfaitement symétrique. L’une des deux cellules filles récupère la majorité des marqueurs du vieillissement, comme des agrégats de protéines HSP104, ce qui se traduit par un allongement du temps de division et une probabilité plus importante de mourir. La seconde, elle, ne porte pas ces défauts, et donne vite naissance à une génération suivante selon le même processus, ce qui permet de produire sans cesse des individus jeunes et en bonne santé.

Mais une équipe internationale de chercheurs, affiliés à l’université de Bristol ou l’Institut Max-Planck, vient de montrer qu’il existe une autre stratégie chez la levure Schizosaccharomyces pombe (S. pombe) qui n’avait jamais été observée auparavant. Dans des conditions favorables, elle est capable de donner naissance à deux cellules filles ayant plus de propension à rester jeunes.

En revanche, lorsque les levures ont été exposées à des rayons ultraviolets, et donc soumises à un stress, le partage redevient inéquitable et l’une d’entre elles est défavorisée, recevant les agglomérats de protéines HSP104 et en payant la conséquence avec une mort précoce.

- La spéciation par la sélection des spermatozoïdes pour atteindre l'ovule

La sélection des spermatozoïde pourrait être un mode de spéciation assez courant.

- Les facteurs qui reconvertissent en cellules souches initient l'embryogenèse

Finger Interior
Les mêmes facteur Nanog, Pou5f1 (or Oct4) and SoxB1 qui retransforment une cellule adulte en cellule souche s'expriment au tout début de l'embryogenèse qu'elles semblent bien déclencher.

- Des cellules souches pluripotentes induites in vivo chez des souris

In vitro, on obtient un retour à l’état indifférencié par l’induction de quatre gènes particuliers, nommés Oct4, Sox2, Klf4 et c-Myc. Les auteurs expliquent dans les colonnes de la revue Nature qu’ils ont mis au point un modèle adapté de souris pour leur expérience. Elles étaient ainsi conçues pour que ces quatre gènes s’expriment lorsqu’elles absorbaient de la doxycycline, une molécule antibiotique diluée dans leurs abreuvoirs.

Très vite, les premières souris ont perdu du poids, et elles ont fini par mourir. En réduisant la dose d'antibiotiques, les rongeurs ont survécu plus longtemps, mais ont souffert de la présence d'imposantes masses tumorales. L’analyse montre que la plupart de leurs organes étaient attaqués par des tératomes, des grosseurs qui se forment à partir de cellules pluripotentes. Ils étaient le plus souvent (71 %) bien différenciés et contenaient surtout les trois feuillets embryonnaires. Ainsi, les chercheurs avaient ramené à l’état de cellule souche les cellules de souris, in vivo.

En approfondissant leurs recherches, ils ont confirmé leur intuition en détectant, à la surface des cellules de rein, d’estomac, d’intestin ou de pancréas le récepteur Nanog, caractéristique des cellules pluripotentes. Mais l’analyse du transcriptome (l’ensemble des ARN issus de la transcription) révèle que les CSPi in vivo semblent bien plus proches des cellules souches embryonnaires (99,7 % d’homologie) que des cellules souches induites in vitro (96,6 %).

L’autre surprise vient du pouvoir de différenciation de ces CSPi. Les analyses montrent leur capacité à se transformer en trophectoderme, un tissu embryonnaire qui aboutit notamment au placenta. Or, ni les cellules souches embryonnaires, ni les CSPi in vivo ne disposent de cette aptitude. La reprogrammation cellulaire in vivo pourrait donc conférer une plus grande plasticité, en montrant des signaux caractéristiques de la totipotence, capacité que seules quelques cellules dans les premières phases embryonnaires possèdent.

- Le squelette a commencé par la tête

La 419 millions d'années-vieux fossile est de 20 centimètres de long et a été excavée dans une carrière près de Qujing dans la province du Yunnan en Chine. Il est merveilleusement préservé en trois dimensions et dispose d'un ensemble complet de mâchoires. Les chercheurs ont nommé Entelognathus ou «mâchoire complète".

Le fossile est importante car elle remonte à l'époque que les poissons moderne est apparue au début des océans. Les poissons modernes se répartissent en deux grands groupes: ceux qui ont un squelette osseux, comme la morue, et ceux qui ont un squelette cartilagineux, comme les requins et les raies. Les deux groupes sont pensés pour avoir évolué à partir d'un groupe aujourd'hui disparue de poisson primitif appelé placodermes , qui étaient lourdement blindé de plaques osseuses.

À partir du cou, Entelognathus est clairement un placoderm. Son crâne raconte une histoire différente, cependant. Certaines fonctions, comme la boîte crânienne, sont placoderm typique, mais le modèle des os de la mâchoire est presque identique à celle des poissons osseux d'aujourd'hui.

La nouvelle découverte suggère que certaines parties du visage de l'placoderm formidable armure peuvent survivre jusqu'à ce jour dans les mâchoires de nombreux poissons - pour ne pas mentionner dans les pièces buccales des reptiles, les mammifères et les humains . Cela signifierait que les placodermes n'ont pas perdu leur armure après tout, mais qu'il a évolué tout simplement dans le squelette moderne - et ces modifications ont commencé dans le visage, avec les mâchoires.

Voir aussi Futura-Sciences.

- En anesthésie très profonde une activité électrique régulière apparaît

Ces graphiques montrent l'évolution des tracés encéphalographiques des chats au cours du temps. En A, ils sont éveillés. En B et C, ils plongent dans un coma de plus en plus profond, l'activité électrique du cerveau diminuant fortement. En D, on obtient quasiment une ligne isoélectrique. Mais en E, alors que les doses d'anesthésiques sont plus importantes (les flèches bleues indiquant les injections), on retrouve une activité cérébrale marquée au niveau de l'hippocampe et qui se propage jusqu'au cortex. Ce sont les complexes nu.Pour une concentration de 3 %, l’électroencéphalogramme devient même presque plat (quelques oscillations étant visibles à une meilleure résolution). À la dose supérieure (4 %), l’hippocampe de tous les chats a finalement présenté des pics réguliers qui se sont propagés jusque dans le cortex. Ce tracé est le même que celui qui avait été observé chez le patient roumain. Cette activité électrique caractéristique a été nommée complexe nu (comme la lettre grecque ν) par les trois auteurs.

Un organe ou un muscle inutilisé finit naturellement par s’atrophier. Il est donc plausible de penser que le cerveau dans un état de quasi-inactivité s’expose également à ces risques. Or, parfois, pour préserver le système nerveux central de lésions plus profondes, des patients gravement atteints sont plongés dans un coma artificiel. Les auteurs pensent qu’atteindre le stade plus profond des complexes nu contribuerait à maintenir une activité cérébrale plus intense, et donc protégerait davantage le cerveau.

- Manipuler la mémoire d'une souris

effacer mémoireLes scientifiques de l’Institut de Recherche Scripps ont réussi à manipuler le comportement d’une souris dans le cadre d’une expérience qui visait à lui faire oublier son état de dépendance à la méthamphétamine. La souris en question a alors été formée pour associer sa dépendance aux récompenses sensorielles sélectionnées.

Comment cela s’explique ? Les scientifiques ont simplement bloqué l’action de la protéine appelée actine qui, lorsqu’elle ne l’est pas, crée une chaîne de molécules lors du processus de mémorisation. Finalement, cette action de limitation, de blocage a entraîné la souris à oublier d’associer certains éléments aux souvenirs de toxicomanies dont elle était sujette.

- Le gène d'effacement de la mémoire

Les investigations sur Tet1 ont été menées sur des souris chez qui le gène était « éteint ». Ces dernières restent capables de former des souvenirs et peuvent apprendre de nouvelles tâches mais présentent des anomalies au niveau de l’effacement des expériences désagréables.

Pour les chercheurs, les souris dépourvues de Tet1 « ne peuvent pas réapprendre correctement ». Elles restent bloquées avec leur ancienne mémoire et ne peuvent pas s’imprégner de nouveaux souvenirs moins traumatisants. Ce qui est à l’image de ce qui se passe dans le cerveau des personnes atteintes du syndrome de stress post-traumatique.

Voir aussi Futura-Sciences.

- Effacer les traumatismes la nuit par une sensation associée

Les chercheurs ont pu déterminer quand les participants rentraient dans le sommeil profond, phase durant laquelle le cerveau se repasse et renforce les souvenirs de la journée. À ce moment-là, l’une des odeurs associées aux chocs électriques était relâchée toutes les 30 secondes dans la pièce. Les sujets n’avaient pas été informés de cette démarche. D’abord, ils ont commencé par transpirer beaucoup, puis progressivement, les sécrétions ont diminué.

- La colère se propage plus que les autres émotions

- Le sens du rythme (et la musique) nous viendrait de la marche au pas

- Les musiciens corrigent plus vite leurs erreurs

 

Santé


traitements, nutrition, hygiène

- Arrêter la mort

Des chercheurs américains ont découvert comment la mort se propageait dans l'organisme. Et ce n'est pas vraiment rassurant: elle se développe lentement comme une longue vague progressive où les cellules meurent les unes après les autres. Autrement dit, votre corps meurt à petit feu au lieu de s'éteindre subitement.

Il est possible de suivre précisément la mort du lombric qui se répand dans son organisme, à l'aide d'un microscope. D'après les recherches, celle-ci est visible sous la forme d'une lumière bleue fluorescente, expliquée par la mort des cellules dans le tissu vivant, ce que l'on appelle la nécrose. Cette teinte bleue trouve ainsi sa source dans une molécule appelée acide anthranilique.

Les chercheurs ont trouvé le moyen d'arrêter le procédé biochimique qui entraîne la mort cellule après cellule. La mort procédant de réactions en chaîne détruisant les cellules de l'intérieure, en bloquer la source permettrait de les préserver.

- Booster les mitochondries fait retrouver l'énergie de sa jeunesse

En augmentant le niveau d'un facteur de transcription appelé TFAM dans les mitochondries des souris âgées retrouvaient la mémoire et les performances physique de leur jeunesse. "C'était un peu comme si une personne âgée de 80 ans retrouvait les fonctions d'un homme de 30 ans".

- Une vie saine allonge les télomères

- La diminution de la masse osseuse influe sur la mémoire et la dépression

Les souris sans ostéocalcine (car génétiquement modifiées) sont plus anxieuses, plus déprimées et ont des troubles de l’apprentissage et de la mémoire comparé aux souris normales.

« Des changements identiques à ceux qu’on trouve pendant le vieillissement, souligne Gerard Karsenty ce qui est logique puisqu’avec l’âge la masse osseuse diminue. Il n’est donc pas inconcevable qu’augmenter les niveaux de l’hormone puisse aider à combattre les effets cognitifs du vieillissement. » Car là aussi, un apport d’ostéocalcine aux souris carencées en cette hormone, diminue les niveaux d’anxiété et de symptômes dépressifs.

« En revanche, cet apport n’améliore pas les problèmes de mémoire et la taille de l’hippocampe ».

- La nourriture trop grasse favorise la dépression

- Un antioxydant contre l'obésité

Les scientifiques se sont rendu compte que le Tempol (4-OH-TEMPO, 4-Hydroxy-TEMPO, 4-Hydroxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidinyloxy), un médicament antioxydant mimant le superoxide dismutase ou SOD, diminuait le risque de surpoids chez la souris. En effet, les rongeurs soumis à une alimentation riche en graisses grossissaient moins s’ils recevaient le médicament. Suite à ce résultat, les auteurs ont analysé l’effet du Tempol sur la composition de la flore intestinale de ces animaux. Ils avaient vu juste : les souris nourries avec le Tempol possédaient moins de bactéries intestinales du genre Lactobacillus que les autres. « Deux choses intéressantes ressortent de ce résultat : d’une part le Tempol empêche les souris de trop grossir, et d’autre part, il modifie la composition de leur microbiote intestinal », explique Andrew Patterson, participant à cette étude.

Les chercheurs sont allés un peu plus loin et ont voulu comprendre pourquoi une diminution des Lactobacillus ralentissait la prise de poids. Ces bactéries produisent une enzyme appelée BSH (Bile Salt Hydrolase en anglais). Lorsque sa concentration diminue, l’intestin accumule un composé appelé acide tauro-bêta-muricholique. Ce dernier inhibe alors l’action d’une protéine, appelée FXR (Farnesoid X Receptor), présente à la surface des cellules de l’hôte. Or cette protéine joue un rôle dans la régulation du métabolisme des acides biliaires, des graisses et des sucres dans le corps. Concrètement, en perturbant les bactéries digestives, le Tempol modifie le métabolisme de l’organisme et diminue l’accumulation des graisses et la surcharge pondérale.

On pourrait aussi désactiver les neurones responsables de la faim...

- La protéine qui manque dans le Parkinson défend aussi de la tuberculose

La protéine Parkin, connue pour intervenir dans la progression de la maladie de Parkinson, participe au recyclage des mitochondries et au bon fonctionnement des cellules. Une nouvelle étude montre qu’elle contribue également à la destruction de l’agent de la tuberculose lors de l’ingestion par les cellules immunitaires.

« Les mitochondries sont souvent considérées comme d'anciennes bactéries qui auraient été ingérées par les cellules et seraient restées pour établir une relation symbiotique, précise le chercheur. Il paraît donc vraisemblable que les mécanismes de dégradation des mitochondries et des bactéries soient similaires. »

- La protéine LC3 déclenche l'autophagie des mitochondries

- Une cuillère anti-tremblements


- Les dégâts de l'Alzheimer précéderaient les plaques

Les fameuses protéines appelées bêta-amyloïdes seraient dangereuses plus tôt qu’on ne le pense, et conduiraient à la destruction des connexions entre neurones.

Cette découverte apporte donc des éléments expliquant pourquoi les traitements contre la maladie d’Alzheimer visant à éliminer les plaques séniles ne fonctionnent pas : les dégâts sont causés en amont. Mais elle laisse entrevoir l’émergence de nouveaux composés ciblant les interactions entre les bêta-amyloïdes et LilrB2.

Le stress favoriserait l'Alzheimer. Voir aussi une série d'articles de Pour la Science.

- Certaines statines entraîneraient des pertes de mémoire

- L'imiquimod aurait des propriétés anti-prions

Le prion est une protéine naturelle qui se replie, change de forme et devient nocive. Il s’accumule dans le cerveau et induit un gonflement vacuolaire, ce qui le fait ressembler à une sorte d’éponge. On observe à droite une coupe de cerveau normal, et à gauche une coupe de cerveau contaminé.

Pour ces travaux, les auteurs se sont tout d’abord intéressés à la levure de boulanger, Sacharamyces cerevisiae, un micro-organisme possédant des prions complètement inoffensifs. Ils ont testé de nombreuses molécules sur cet organisme unicellulaire, et ont constaté que l’imiquimod réduisait la présence de prions dans les cellules. Les scientifiques sont alors passées aux cellules de mammifères et ont également mis en évidence une activité antiprion. Enfin, l’imiquimod a été injecté à des souris contaminées et s’est montré capable d’inhiber le développement des prions.

- La fin de la douleur ?

Le point de départ de ces recherches fut le cas exceptionnel d'une enfant qui était insensible à la douleur, et présentant une modification du gène SCN11A. Cette mutation génétique entraîne une hyperactivité des canaux Na+ au niveau de la membrane neuronale. Les cellules concernées, situées dans la moelle épinière, sont impliquées dans la transmission des signaux de douleur au cerveau. Les recherches ont alors porté sur la modification de gènes de souris, afin d'observer avec précision les changements de fonctionnement des cellules nerveuse correspondantes à la suite de cette mutation. "De fait, la cellule nerveuse surchargée ne peut pas se régénérer et sa fonction est paralysée" explique Enrico Leipold.

On vient aussi de découvrir un arbuste africain assez commun (Nauclea latifolia, ou pêcher africain) qui produirait naturellement du tramadol (une morphine simplifiée et atténuée).

- Un antimycosique guérirait du sida

Lutter contre le VIH à l'aide d'une crème contre les champignons... ou pas

Le ciclopirox empêcherait le virus de rester dormant à l'intérieur des cellules, véritable médicament miracle... avant d'être testé cliniquement. Pour Sciences et Avenir, l'étude est bancale, la toxicité du produit importante et il y aurait conflits d'intérêt mais à suivre quand même.

- Un test de la grippe à la maison

Le test, basé sur l’utilisation de sucres, serait simple, économique et pourrait être réalisé chez soi dès les premiers symptômes.

Pour cet autodiagnostic, il suffirait d’insérer une languette au fond de la gorge : un changement de couleur indiquerait alors rapidement la présence du virus grippal.

- Augmenter les lymphocytes T CD8 pour combattre toutes les grippes

- La mélatonine réduit la mauvaise graisse

La mélatonine est une hormone naturelle que secrète notre corps et qui augmente ses niveaux de façon naturelle pendant la nuit (dans le noir). Elle se trouve également dans certains fruits et légumes, comme la moutarde, les baies de Goji, les amandes, les graines de tournesol, la cardamome, le fenouil, la coriandre et les cerises.

Des scientifiques espagnols ont découvert que la consommation de mélatonine contribue à contrôler l'augmentation de poids parce qu'elle stimule l'apparition de "gras beige", un type de cellule grasse qui brûle les calories au lieu de les stocker. À la différence du tissu adipeux blanc, qui stocke ces calories et provoque une augmentation du poids, le gras beige (également connu comme "bon gras ou gras amincissant") contribue à contrôler le poids corporel et, par conséquent, ses bénéfices métaboliques.

- Les causes génétiques de l'anorexie ?

Il y aurait 150 gènes en cause et notamment EPHX2 impliqué dans la digestion du cholestérol qui est plus abondant chez les anorexiques et influe favorablement sur l'humeur.

- La caféine mauvaise pour la maturation du cerveau des adolescents

Alors que le cerveau des adolescents se développe beaucoup pendant la nuit, une étude menée sur des rats en pleine puberté montre que la consommation modérée de caféine réduit la durée du sommeil profond, ralentissant alors la maturation cérébrale.

Un décompte des synapses dans les cerveaux des rongeurs révèle qu’elles sont plus nombreuses chez les consommateurs de café que dans le lot témoin, signe d’un retard de maturation.

- La toxoplasmose modifie le cerveau même après disparition du parasite

Les chercheurs ont infesté des souris avec deux souches différentes de T. gondii. L’une d’elles a même été génétiquement modifiée de façon à ne pas atteindre le stade bradyzoïte (dans lequel le parasite forme les kystes), et pour que le système immunitaire des rongeurs les débarrasse du pathogène.

Dans les trois semaines suivant l’infection, les animaux ne manifestaient plus aucune crainte lorsqu’exposés à l’urine de chats, au contraire, alors qu’ils restaient indifférents à l’urine de lapin. Le micro-organisme n’a donc pas besoin de former des kystes pour manipuler le comportement. Mais l’expérience réserve une surprise de taille. Alors que le parasite restait indétectable aux tests les plus sensibles depuis quatre mois dans le cerveau des souris, les rongeurs manifestaient toujours leur attirance pour l’odeur d’urine de chat.

- Le manque d'oestrogène accentuerait l'andropause

- Des perturbateurs endocriniens dans 40 % des cosmétiques

Notamment des parabènes. Les vernis à ongles seraient les plus concernés par ce problème.

- D'autres perturbateurs endocriniens dans les bouteilles plastiques

di(2-ethylhexyl) fumarate (DEHF)

- Des "organ on a chip" produits par une imprimante 3D

 Le "corps sur une puce" projet reproduit les cellules humaines pour imprimer des structures qui imitent les fonctions du cœur, le foie, les poumons et les vaisseaux sanguins.

Les organes sont ensuite placés sur une puce et connectés avec un substitut du sang, ce qui permet aux scientifiques de surveiller étroitement les traitements spécifiques.

Mais les essais menés à l'Institut Wake Forest de médecine régénérative en Caroline du Nord sont les premiers à combiner plusieurs organes sur le même appareil, qui a alors le modèle de la réponse humaine aux toxines chimiques ou biologiques.

Bioink contenant différents types de cellule est imprimée dans des moules à base de gel d'agarose.

 

Technologie


biotechnologies, informatique, robotique

- Un écran électronique extensible, pliable et transparent

Imaginez un affichage électronique presque aussi clair comme une fenêtre ou un rideau qui illumine une pièce, ou un écran smartphone qui double de taille, qui s'étend comme du caoutchouc. Maintenant, imaginez que tous ceux-ci étant fabriqué à partir du même matériau.

L'OLED peut être étiré à plusieurs reprises, plié et tordu à la température ambiante tout en restant toujours allumée et en conservant sa forme initiale.

Le matériau présente une seule couche d'un mélange de polymères électro-luminescente prise en sandwich entre une paire d'électrodes composites de nouveaux élastiques transparents. Ces électrodes sont constituées d'un réseau de nanofils d'argent incrusté dans un polymère caoutchouteux, ce qui permet au dispositif d'être utilisé à des températures ambiantes. Toutes ces couches sont entièrement extensible, pliable et twistable. Le nouveau matériau peut également être fabriquée dans un processus de solution tout-basée relativement simple.

- A quoi serviront les montres connectées ?

samsung watch on wrist showing four iconsOn assiste à une véritable avalanche de montres connectées par toutes sortes d'entreprises ne voulant pas rater le prochain marché du numérique complétant smartphones et tablettes/PC.On peut citer la Samsung Galaxy Gear ($300), celle de Qualcomm, Toq ($300), ou la Sony Smartwatch 2, mais il y a aussi la TrueSmart (véritable smartphone), la Smile (avec deux écrans flexibles et trois caméras), Pebble ($150), i’m Watch pour le sport (250€), sans parler de celles de Foxconn (pour iPhone) et, bien sûr les projets d'Apple et Google mais Nissan aussi veut sa montre connectée... à ses voitures (peu convaincant). Un article du mois de février de Bruce Tognazzini donnait déjà un certain nombre de pistes avant cette déferlante inattendue par sa diversité.

Les enjeux sont considérables pour pour un marché mondial de plusieurs milliards d'individus mais il est intéressant d'assister en direct à l'émergence d'une nouvelle interface, d'un nouvel organe pourrait-on dire plus qu'un outil, en tout cas d'un nouvel objet dans notre quotidien. Ce qui est frappant, et à l'opposé des conceptions habituelles de la technique comme répondant à des besoins préalables et des finalités intentionnelles  (ce qui est le cas des voitures autonomes en développement), c'est de voir comme chacun y va de sa propre version explorant les possibles dans un foisonnement qui part dans tous les sens (certains privilégient l'image, d'autres le son ou le sport, etc.). Au fond, et comme pour les premiers micro-ordinateurs, on se demande à quoi cela pourrait bien servir, mais une fois qu'on aura trouvé, on ne pourra plus s'en passer !

Etant donné que les montres connectées n'existaient pas jusqu'ici, il nous paraît évident à tous qu'on peut vivre sans, et l'on pourrait décréter que ce n'est qu'un besoin superflu et artificiel alors que cela a plus de chance de devenir un véritable droit de l'homme (comme alarme de santé par exemple) ! Pour l'instant, ce ne sont effectivement que de simples gadgets comme l'étaient pour Ellul les premiers micro-ordinateurs (alors qu'avec Visicalc ils sont vite devenus indispensables) mais dont on peut dire que "l'existence précède l'essence", la nouvelle capacité disponible cherchant son emploi, simple moment d'une évolution technique qui se fait par essais et erreurs pour n'en retenir après-coup que le meilleur. Cela ne donne pas l'image d'un grand architecte, d'une intelligence sûre d'elle-même conformant le monde à sa volonté mais bien plutôt d'un primitif s'interrogeant sur un nouvel objet tombé du ciel et qu'il ne connaît pas, d'une évolution technique qui ne dépend pas tellement de nous en fin de compte mais seulement des nouvelles possibilités matérielles, impossibles à prévoir à l'avance, et qui nous transforment dans notre être.

Les smartwatchs font beaucoup parler d'elles surtout depuis février 2013 et il se peut que les premiers échecs retentissants refroidissent les ardeurs ou qu'il n'y ait pas d'usage unifié, seulement une série d'applications particulières, voire qu'une nouvelle interface rende celle-ci obsolète mais le plus probable, c'est quand même que les montres, plus que les lunettes, s'ajoutent à notre panoplie numérique, nous qui ne savions pas que cela nous manquait et n'en avions même jamais eu l'idée...

- Phonebloks, le smartphone écolo façon Lego

Jeune designer, tout juste sorti de l’université, Dave Hakkens a imaginé un téléphone « en blocs », dont les composants s’emboîtent sur une grille support. Le but ? Remplacer l’écran (ou la batterie, la mémoire...) lorsque celui-ci se casse, plutôt que de jeter l’appareil tout entier.


 

- Imprimer des objets plus grands que l'imprimante 3D avec Hyperform

En fait, il s'agit de produire des éléments de base qui s'emboîtent ensuite (à la main) comme un Lego, pour former l'objet voulu. Ce n'est pas idéal mais peut servir quand même : la taille n'est plus une limite absolue.

- Un scanner 3D pour mobiles

Le capteur Structure Sensor est un boîtier en aluminium (119,2 x 27,9 x 29 mm pour 99 g) qui vient se poser sur un support que l’on fixe sur le bord arrière d’une tablette. Il a été conçu à la base pour l’iPad 4, mais Occipital a prévu un kit permettant de créer un support de fixation personnalisé pour l’imprimer en 3D, ainsi qu’un adaptateur pour connecter le capteur via un port USB.

Il a été initialement conçu pour fonctionner avec un iPad en se branchant à son connecteur Lightning, mais il peut être utilisé avec d’autres tablettes en se servant d’un adaptateur USB. Associé à une application adéquate, Structure Sensor permet, entre autres, de scanner les objets en 3D pour les exporter vers des logiciels de CAO ou les imprimer en 3D, de prendre les dimensions complètes d’une pièce. Deux autres applications illustrent les possibilités en matière de réalité augmentée, avec un animal virtuel qui interagit avec des objets physiques et des ballons qui rebondissent en temps réel en fonction des obstacles qu’ils rencontrent

Occipital, l’entreprise qui a réalisé cet appareil, a lancé une campagne de collecte de fonds sur la plateforme KickStarter. Succès immédiat avec déjà plus de 730.000 dollars récoltés en seulement une semaine.

La technologie PrimeSense repose sur un procédé breveté nommé Light Coding, qui mesure la distance des objets à l'aide d'émissions infrarouge et d'un capteur. Dans le cas de Structure Sensor, le capteur travaille sur une portée allant de 40 cm à 3,5 m, avec un angle horizontal de 58° et vertical de 45°, ce qui lui permet de traiter aussi bien de petits objets qu’une pièce. Et comme il utilise des Led infrarouge, il offre également un mode de vision nocturne.

 

- Se déplacer dans la réalité virtuelle avec son corps

Tuncay Cakmak sur le Virtualizer. DR

Se déplacer à travers les réalités virtuelles tout en faisant du sur-place, c’est le pari du « virtualizer » qui pourrait équiper prochainement les consoles de jeu.

Le projet Cyberith « Virtualizer » est constitué d’une plate-forme circulaire sur laquelle un individu se tient, maintenu à la taille par un anneau circulaire relié à une sangle. La plate-forme au sol contient des capteurs de mouvements qui enregistrent le déplacement des jambes. Sa texture lisse et glissante permet de marcher dessus en faisant du surplace. « S’habituer à la surface à faible friction nécessite un peu de pratique » explique Tuncay Cakmak qui a dirigé ce projet. La courroie permet, elle, d’enregistrer les rotations du corps.

- Un robot cueilleur de fraises

Un fabricant japonais de systèmes automatisés de tri fruitier a présenté mercredi un robot récolteur de fraises, noctambule et capable de ne choisir que les fruits mûrs.
(c) Afp

Cet imposant automate de deux mètres de haut se déplace sur rails. Grâce à ses trois caméras, il peut repérer les fraises rouges et les saisir à l'aide d'un bras équipé d'un coupe-tige.

"Ce robot pourrait récolter deux tiers des fraises durant la nuit, quand les agriculteurs sont au lit. À leur réveil, ils n'auraient qu'à s'occuper des fraises que le robot n'a pas cueillies"

- Mantis, un robot à six pattes

Avant tout déplacement, l’opérateur doit choisir la démarche qu’il souhaite utiliser. Sur un sol accidenté, il peut par exemple sélectionner un mode qui exige que le Mantis lève chaque bras à la verticale avant de le faire avancer. Le déplacement d’un joystick ordonne ensuite à l’engin de se mouvoir vers l’avant, vers l’arrière, ou en crabe. Une torsion de la commande fait quant à elle tourner le robot sur lui-même. Les mouvements sont donc complexes, ce qui fait du Mantis un engin très lent, qui peine à atteindre les 3 km/h.

- Des robots-serpents pour explorer Mars ?

- Un drone solaire

- Test d'une capsule gonflable pour balades stratosphériques

L’idée d’envoyer des Hommes flotter à 36 km d’altitude prend forme. Zero2infinity, la société espagnole qui envisage de commercialiser des séjours stratosphériques, vient de tester une structure gonflable faisant office de nacelle.

 

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