Revue des sciences juillet 2015

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- Economie et social

On ne connaît pas encore le résultat du "coup de poker" du gouvernement grec mais un programme a pu déterminer la stratégie optimale au poker. Un des résultats confirme ce que les joueurs savent bien, le premier qui parle est désavantagé. Plus étonnant, il serait rationnel de bluffer quand on a un mauvais jeu ! Ceci dit, on n'est pas au poker, il ne peut y avoir un gagnant qui rafle tout, seulement un compromis, et les choses ne se passent pas aussi simplement que les économistes en chambre pouvaient l'imaginer... Ces interminables négociations avec les institutions m'ont rappelé les négociations avec une grande entreprise du coin (chaque soir il y avait rupture, chaque matin reprise des discussions) mais les conséquences de la crise restent incalculables, promettant un mois de juillet agité. Pour l'instant, et comme au moment de la crise de Chypre, la crise bancaire provoque une ruée sur le Bitcoin.

Plus grave encore, alors qu'arrive une canicule exceptionnellement longue, on continue à battre des records planétaires de chaleur (en mai 2015) et même l'Agence internationale de l'énergie (AIE) s'inquiète qu'on dépasse les 2°C. En fait, on a appris que la prétendue "pause" dans le réchauffement, qu'on avait tant de mal à expliquer (volcans, oscillations décennales) n'existait tout simplement pas, n'étant due qu'à un changement de thermomètre (remplacement d'un relevé manuel par des bouées). On va voir comment réagissent ceux qui s'appuyaient dessus pour mettre en cause les travaux du GIEC en se croyant beaucoup plus intelligents que les climatologues. Il y a de quoi s'inquiéter malgré les incorrigibles optimistes. Ainsi, le changement climatique pourrait inverser les progrès en terme de santé et de développement économique qui ont été faits au cours des dernières décennies. L'impact sur la santé aurait été trop sous-estimé, d'autant qu'il faut s'attendre à plus de vagues de chaleur (le réchauffement n'ayant pas que des conséquences à long terme mais déjà dans la modification du régime des vents et des courants marins) alors que le réchauffement ne devrait pas réduire les morts en hiver. Il y a des raisons de paniquer, même si, comme toujours, les choses ne seront ni si noires, ni si roses qu'on nous les présente. Malgré le découplage entre CO2 et croissance en Chine et le basculement général vers les énergies renouvelables, cela ne réduit pas suffisamment la consommation d'hydrocarbures. D'ailleurs la Chine ne s'engage au pic de ses émissions de CO2 qu'autour de 2030 et lorsque l'Arabie Saoudite annonce vouloir arrêter l'utilisation des carburants fossiles et devenir un leader mondial des énergies renouvelables (éolien et solaire) d'ici 2040, c'est juste pour vendre son pétrole au lieu de le consommer... Une des mesures les plus efficaces pour à la fois réduire les émissions et améliorer la santé serait d'arrêter d'exploiter le charbon mais j'ai fini par me convaincre que le seul espoir qui nous reste, c'est la capture du CO2 (pas seulement pour les cimenteries). Les autres mesures sont plus ambivalentes. Ainsi, les biocarburants et le coût de la réduction des émissions pourraient augmenter les famines (mais le réchauffement les augmenterait encore plus). Une des grandes surprises, c'est que l'amélioration de l'efficacité énergétique ne serait pas aussi efficace qu'on le prétend. Notamment, remplacer des chaudières en état de marche, ou même des fenêtres, coûterait plus que cela ne peut rapporter. Par contre colmater les trous et remplacer les ampoules reste très positif mais pas de s'engager dans des grands travaux. Le problème est la surestimation des gains (y compris énergétiques), pas le fait que cela diminue plus ou moins la consommation (il n'y a pas d'effet rebond). Ce n'est pas tout. Les réserves d'eau douce souterraine de la Planète s'épuisent et, on le sait mais tout le monde s'en fout, la sixième extinction de masse est en cours. Il faudrait y ajouter la question des migrations dont on ne peut dire que ce soit une surprise, annoncée depuis longtemps et qui ne peuvent que prendre de l'ampleur même si ce n'est pas du tout l'Europe qui est en première ligne. Pas étonnant qu'une étude pour les assurances examine les risques d'effondrement d'ici 2040 : si tout continue comme maintenant, dans trois décennies, notre "civilisation industrielle" pourrait s'effondrer en raison de pénuries alimentaires désastreuses, d'un enchaînement de catastrophes climatiques, d'une rareté de l'eau, d'une crise énergétique, et d'une instabilité politique intenable. Ce n'est pas cependant une "prévision", il s'agit seulement d'alerter de risques dont on devra se prémunir. C'est la crise énergétique qui me semble la moins probable alors que c'est ce qui est le plus craint, le problème étant plutôt qu'il y a trop d'hydrocarbures ! Une crise alimentaire est toujours possible mais ce n'est pas qu'on ne pourrait nourrir 10 milliards d'humains. On devrait même pouvoir compter sur des nano-satellites qui suivent des capteurs au sol pour optimiser les traitements et rendements agricoles.

Du côté du chômage et des problèmes sociaux ou politique, cela ne devrait pas s'arranger car, désormais, la technologie détruit plus d'emplois qu'elle n'en crée. L'explication par la fin du travail serait cependant simpliste car on devrait plutôt incriminer l'accélération technologique, générant un chômage frictionnel de plus en plus important, ainsi que l'inadaptation de nos structures aux évolutions en cours mais l'article met surtout en cause la confiscation des gains de productivité par le capital, exigeant une forte redistribution pour ne pas asphyxier l'économie et faire monter le chômage. D'ailleurs, malgré des chiffres officiels du chômage très bas, le taux d'emploi des USA (63%) serait inférieur à celui de l'Europe (67%). Il y a bien des tentatives, mais qu'on peut trouver un peu tardives, de relier transition écologique et transition numérique alors que Corinne Lepage a remis au ministère de l’Écologie un rapport sur l'économie du nouveau monde inspiré de Jérémy Rifkin :

Le rapport propose de très nombreuses réformes : la création de systèmes de certificats d’externalités permettant de financer la transition, la TVA circulaire et une TVA incitative pour le bio et les produits issus de l’économie circulaire, le développement massif des monnaies complémentaires, des financements alternatifs et des fonds citoyens. Le rapport pointe aussi la nécessaire simplification des règles du jeu applicables aux startups et aux petites entreprises innovantes, l’instauration de Greens Deals et le développement de l’expérimentation, la suppression des normes qui soutiennent les rentes, ou encore la garantie des acteurs publics qui font des choix innovants en matière de marchés publics. Nous en appelons à un green business Act qui puisse mettre en forme ces transformations.

 

- Sciences

Sans y comprendre grand chose, j'ai trouvé assez fascinante l'histoire d'une "constante de Grothendieck" dont on ne connait pas la valeur exacte ( entre 1,66 et 1,7) qui permettrait de passer de l'incalculable au calculable à cette constante près et qui pourrait expliquer le passage du quantique au classique, formalisé par les inégalités de Bell. Cependant, le passage d'un monde à l'autre se manifeste surtout par la décohérence, à laquelle la gravité participerait inexorablement. Il y a aussi une nouvelle théorie des trous noirs sans horizon, ni singularité qui en ferait des sortes de pelotes de cordes. Parmi les catastrophes dont la science peut nous prémunir, il y a incontestablement la chute d'astéroïdes, la journée du 30 juin y était consacrée, et pour détecter ceux de petite taille, on a conçu des télescopes imprimés en 3D pour mettre à contribution des milliers d'amateurs. Certains arguent des probabilités infimes pour disqualifier ces recherches, mais des probabilités restent des probabilités, n'empêchant pas qu'une collision puisse se produire bientôt, et elles ne s'appliquent pas à les enjeux vitaux. Il y a bien sûr un rapport coût/bénéfice à prendre en compte mais on est plutôt dans un nouveau possible qui devient obligatoire. Parmi les catastrophes qu'on peut engendrer nous-mêmes, il y a la contamination de Mars, inévitable si on y envoie des humains qu'on ne peut pas décontaminer... Une étude semble établir que le risque de contamination de Mars est faible, la plupart des micro-organismes ne survivant pas dans un environnement hostile, jusqu'à conseiller de ne plus dépenser tant d'argent à la décontamination des appareils envoyés sur Mars. On peut y objecter qu'une fois contaminée, ce sera irréversible mais d'un autre côté, la décontamination sélectionne les bactéries les plus résistantes, plus susceptibles justement de survivre dans les conditions les plus extrêmes...

Pour ce qui est de l'origine de la vie sur Terre, on aurait réussi assez facilement à reconstituer le monde ARN précédent l'ADN avec des ARN longs autocatalytiques, inaugurant l'évolution par la reproduction. Il n'y aurait sinon qu'un seul gène à l'origine des multicellulaires, ce qui est étonnant vu le temps qu'il a fallu avant les premiers multicellulaires connus. A l'autre bout de l'évolution, on a confirmation de la théorie de Freud du rêve comme accomplissement d'un désir avec des rats qui rêvent aux endroits où ils voudraient aller. A constater la différence entre le chimpanzé qui dévisage et le bonobo qui cherche le regard, on se rend compte que les humains ordinaires sont plutôt du côté bonobos et les puissants du côté chimpanzé ! Il est surtout fondamental de constater comme nous avons été modelés par notre environnement, comme tous les organismes, et que, plus précisément, nous avons été forgés par nos outils (la main s'adaptant à la taille des pierres et le cerveau à la complexification technique ou culturelle), ce dont témoigne avant même l'émergence d'Homo, l'évolution des australopithèques pour utiliser les premiers outils, évolutions mal comprises avant qu'on découvre qu'il taillaient déjà des pierres grossières, leur apportant un avantage décisif, notamment pour racler la viande des os. Bien plus près de nous, une étude génétique semble étonnamment établir que les Egyptiens seraient les ancêtres des sapiens sortis d'Afrique, qu'on puisse encore en trouver une trace génétique aujourd'hui laissant quand même dubitatif. Enfin, on a trouvé un des rares métis néandertaliens en Roumanie datés de 40 000 ans mais on ne sait pas si c'est dans un groupe sapiens ou néandertal.

Ce n'est pas nouveau mais j'ai entendu ce mois-ci un entretien radio d'Henri Laborit sur Hans Seyle et le stress que j'ai trouvé intéressant quand il aborde la différence entre stress cellulaire et stress psychologique, impliquant la mémoire, et qu'il refuse la notion de stress positif, distinguant choc et stress. Le sommeil renforçant la mémoire, il vaudrait d'ailleurs mieux ne pas trop dormir après un évènement traumatisant. Ce qui est très nouveau, par contre, c'est que le vieillissement pourrait être considéré désormais comme une maladie - alors qu'il y a une maladie (syndrome d'Highlander) qui arrête la croissance et le vieillissement et qui pourrait en détenir une des clefs ! La découverte de la protéine responsable du Parkinson donne l'espoir d'un traitement (c'est une des pires souffrances pendant des années) alors qu'on pourrait combattre l'Alzheimer et retrouver la mémoire avec quelques traitements et surtout une bonne hygiène de vie (alimentation, exercice, sommeil). Les régimes ne sont pas inutiles... sauf pour maigrir ! On met aussi pas mal d'espoir dans des systèmes un peu effrayants d'électroniques injectés directement dans le cerveau ou des nanoparticules dans le cerveau activées par magnétisme. Plus étonnant peut-être, il se confirme que le médicament le plus courant, l'aspirine détruit les cellules souches cancéreuses. Son effet anti-douleur devient la moindre de ses vertus alors qu'on pourrait désormais soigner inflammation et douleur avec l'électricité. Le fait que le système immunitaire soit intégré au système nerveux renforce la possibilité de le contrôler par l'esprit ou l'électricité. Signalons enfin, ces 40 programmes français dans le domaine de l'homme augmenté (DNA Therapeutics invente une molécule anti-cancer, l’équipe Paris Bettencourt utilise la technologie Crispr pour lutter contre la tuberculose, des étudiants bordelais transforment la bactérie E.coli en Elasti-coli, Diamlite veut révolutionner le diagnostic clinique avec ses nanodiamants fluorescents, OsseoMatrix crée des os sur mesure par impression 3D, l’AFM-Téléthon veut industrialiser des « gènes médicaments », l’ISSB veut créer des alternatives artificielles à l’ADN, le LNEC greffe des neurones à une souris, l’INM concocte une micro pompe pour lutter contre la surdité, le Lioad veut utiliser des vers marins pour reconstruire les os, Mensia Technologies permet de contrôler des commandes par la pensée, Feeligreen invente un patch connecté pour combattre les rides, Hemarina fabrique du sang artificiel à partir de vers marins, etc.). On peut ajouter que L'Oréal projette des patchs pour suivre l'état de la peau...
 

- Numérique

C'est un gros problème quand une société monopolistique comme Microsoft décide d'arrêter la maintenance de ses produits, obligeant la marine américaine à lui verser 9 millions de dollars pour continuer les mise à jour de sécurité de ses 100 000 ordinateurs fonctionnant encore sous Windows XP ! Moins grave, le Kinect serait bientôt abandonné par Microsoft au profit d'HoloLens (qui intéresse la NASA) ? En tout cas, avec Fove la réalité virtuelle se commande avec le regard, apportant un bien plus grand réalisme et réduisant le mal au coeur. A part ça, les machines qui nous écoutent en permanence se multiplient, ce qui pose la question : un robot qui écoute des violences domestiques, doit-il appeler la police ? On peut comparer cette nouvelle transparence numérique au moment où les océans sont devenus transparents, provoquant l'apparition des yeux et la course aux armements et aux défenses entre prédateurs et proies. Nous ne décidons pas de notre milieu, c'est lui qui nous façonne. De même l'écriture numérique a profondément changé nos façons d'écrire et on n'a rien vu encore. Avec Brain-to-text, un ordinateur peut lire dans les pensées, du moins les mots auxquels on pense ! Pour comprendre le texte, par contre, c'est une autre histoire. On est encore loin de la compréhension du langage, ce qui n'empêche pas Skype de proposer la traduction instantanée en 6 langues ! Des progrès substantiels ont quand même été faits en liant mémoire sémantique (base de connaissance) et "mémoire épisodique" pour comprendre un texte. Sinon le contrôle par la pensée est mis à toutes les sauces comme ce Mind Control TV de la BBC qui teste une télévision contrôlée par la pensée...

Des imprimantes 3D de toutes sortes, y compris en couleur, continuent de se développer dans tous les domaines, qui vont de l'industrie (avec une imprimante 3D industrielle ultra-rapide à base d'infrarouge et de jet d'encre) à la construction, avec sans doute de grands impacts sur l'emploi mais la jungle libertarienne du numérique n'échappera pas à la régulation publique. Le Conseil National du Numérique vient de sortir un rapport #AmbitionNumérique (avec 15 recommandations mais rien de très original). Il propose quand même une agence de notation des plateformes Internet comme Google, Amazon, Facebook, Expedia, Microsoft ou Twitter, pour imposer aux géants du web une « bonne conduite ». L'idée fait débat mais témoigne de la contradiction entre ce qui est devenu un bien commun et sa privatisation par des entreprises. De même, la  législation française pourrait se durcir jusqu'à quasiment interdire les drones. On est donc loin des drones publicitaires qu'on nous promettait. Surtout, le modèle Uber est mis en cause non par le gouvernement français aux bottes des taxis mais par un tribunal californien qui assimile ses chauffeurs à des employés, ce qui devrait l'obliger à en assumer les charges. Du coup, d'autres modèles pourraient émerger comme Lazooz, une application de transport collaboratif avec une monnaie dédiée, les coupons Zooz. Le plus inattendu, cependant, c'est le projet de Google "Free Ride" de taxis autonomes gratuits, payés par la publicité (pour aller dans un magasin par exemple). Elon Musk aussi envisage que son train grande vitesse (hyperloop) puisse être gratuit en dehors des heures de pointe !

Des formes "imaginées" par un
algorithme de Google dans une photo de paysage Google
Research

 



Pour la Science no 453, l'ère des méduses


Pour la Science

- L'ère annoncée des méduses, p28

Depuis quelques années, les méduses pullulent. Rien ne semble enrayer l'essor de ces animaux d'aspect pourtant si fragile et rudimentaire.

Les méduses sont des animaux très simples constitués de deux feuillets, l'ectoderme et l'endoderme, limitant une masse gélatineuse dans laquelle sont insérés leurs deux uniques organes : l'estomac et les gonades . Cela résume assez bien la vie d'une méduse : manger pour se reproduire.

Vivant en pleine eau, les méduses mangent du plancton et leur régime alimentaire est varié. Elles attrapent aussi bien les œufs de tous les organismes marins que des larves et des adultes de crustacés ou de mollusques, voire des alevins de poissons. En étirant au maximum leurs tentacules très élastiques, elles augmentent considérablement le volume d'eau prospecté. Et comme elles n'ont pas de satiété, elles sont capables d'avaler leur propre poids en nourriture en une journée. Elles exercent ainsi une prédation énorme sur le petit zooplancton (des animaux de quelques millimètres), mais aussi sur l'échelon supérieur des poissons. Par leur pullulation, elles deviennent le point central de l'écosystème pélagique marin en modifiant la composition du zooplancton et en diminuant l'ensemble de la production marine. Dès lors, on les considère comme l'un des acteurs principaux des changements de la biodiversité marine.

Dès que la température des eaux se réchauffe, au début du printemps, les méduses P. noctiluca mâles émettent dans l'eau des spermatozoïdes, lesquels fertilisent les femelles qui les avalent. Entre midi et 14 heures, les femelles pondent les œufs fécondés (de taille 0,3 millimètre, parmi les plus gros des méduses) et les évacuent par la bouche. Ces œufs éclosent, libérant une larve ciliée, la planula, dont la croissance aboutit en quelques jours à une petite méduse ou éphyrule.

Les auteurs parlent de "gélification des océans", phénomène inquiétant dont on avait déjà parlé qui est dû principalement à la surpêche, libérant des ressources pour les méduses (qui en retour, étant plus nombreuses, déciment les oeufs et petits poissons) mais il y a aussi le réchauffement climatique qui augmente la période de reproduction. Il faudrait y ajouter la pollution humaine mais il me semble que le problème principal est l'absence de prédateurs (à cause de leur caractère urticant et peu nourrissant). Ses principaux prédateurs, la tortue de mer et le thon rouge, sont aussi victimes de surpêche mais il y aurait aussi l’anémone de mer et le poisson-lune.

- Une tumeur déclenchée par pression mécanique, p11

Activation d'un gène tumoral dans le colon d'une souris par
pression mécanique

Afin de vérifier cette hypothèse in vivo, ils ont d’abord évalué la pression qu’exerce une tumeur en train de grandir sur les tissus voisins, en l’occurrence une tumeur du colon à un stade précoce déclenchée chez des souris modèles. Il s’agissait ensuite d’appliquer au colon de souris saines une pression mécanique équivalente et de vérifier si cette force déclenchait l’apparition d’une tumeur. Comment produire cette force ? À l’aide de vésicules magnétiques et d’un aimant. Les biophysiciens ont injecté par intraveineuse, près du colon, des vésicules lipidiques (des liposomes) chargées d’un fluide magnétique.

Les biophysiciens ont ensuite imité la pression mécanique qu’exerce une tumeur sur le colon en attirant les vésicules magnétiques à l’aide d’un aimant placé à une distance adéquate de la souris (distance déterminée à l’aide de mesures acoustiques de la pression exercée sur le colon). Après deux semaines sous cette contrainte, ils ont observé qu'une protéine responsable des jonctions entre cellules, la bêta-caténine, se comportait différemment dans la région du colon ciblée. Sous l’effet de la pression, une proportion plus importante de cette protéine s’était détachée des jonctions et relocalisée dans le noyau cellulaire.

La bêta-caténine est connue pour activer – lorsqu’elle est localisée dans le noyau – l’expression de gènes impliqués dans de nombreux cancers (certains de ces gènes déclenchent des divisions cellulaires anarchiques, d’autres perturbent l’adhésion des cellules à leurs voisines). Or au bout d’un mois, ces mêmes gènes étaient exprimés en quantité dans la région du colon sous contrainte, et celle-ci avait grossi tandis qu’apparaissaient des foyers d’anomalies dans les cryptes – premiers signes qu’une tumeur se forme. Des médecins ont diagnostiqué que certaines de ces tumeurs induites avaient toutes les caractéristiques pour devenir invasives.

C'est la confirmation de l'article du mois dernier sur le "rôle de la pression mécanique dans la différenciation des cellules".

- Écrire et se repentir, p24

Je signale cet article de Gilles Dowek car il reflète bien l'évolution des pratiques qui devrait être mieux connue (plus besoin de faire le plan avant, le texte se réorganise à mesure qu'il s'écrit, etc.) : "L'écriture au traitement de texte est générative et transformationnelle".

Pour ma part, le passage de l'écriture manuelle au traitement de texte a été un déchirement, perte de l'authenticité de l'expression immédiate et du contact avec le papier, mais je me suis vite rendu compte que les possibilités de correction et de réorganisation étaient un immense progrès sur une spontanéité complaisante et trompeuse. Avec internet, une nouvelle possibilité est apparue qui en choque certains et n'est que très peu exploitée, c'est la possibilité de corriger après publication, ce que je fais systématiquement dans les jours qui suivent, le fait même de publier permettant de changer de point de vue par rapport au temps de l'écriture, sans parler des fautes qu'on ne voit pas toujours à la première relecture ou lorsqu'on sature après plusieurs jours d'écriture.

- Transparence numérique : s'adapter ou disparaître, p46

La thèse de Daniel Dennett est qu'on peut comparer les effets de la transparence numérique avec la soudaine transparence du milieu aquatique développant la vision et la course entre prédateurs et proies.

Dans son livre In the Blink of an Eye (« En un clin d'œil ») paru en 2003, Andrew Parker soutenait que les carapaces et autres types de protection corporelle sont plus ou moins directement issus de la pression évolutive de l'explosion cambrienne et du processus de sélection qu'elle a entraîné. La soudaine transparence des mers a conduit à l'émergence de rétines qui, à leur tour, ont mené à la formation de griffes, mâchoires, coquilles et autres éléments anatomiques défensifs. Les systèmes nerveux ont eux aussi évolué, avec l'apparition de nouveaux comportements de prédation qui eux-mêmes ont conduit à de nouvelles méthodes d'évitement et de camouflage.

Dernier parallèle avec l'explosion cambrienne : nous devrions être bientôt témoins d'une diversification massive des « espèces » d'organisation. On peut en percevoir les premiers signes. Aux États-Unis, le label B Corp (Benefit Corporation) a été récemment créé. Ce statut permet aux entreprises de se fixer des objectifs extrafinanciers et de considérer, dans leur processus de décision, tant la rentabilité que des missions sociales et environnementales.

A noter que de simples planctons unicellulaires développent déjà des structures semblables à l'oeil.

- Soigner avec l'électricité, p54

La médecine bio-électronique propose de stimuler, grâce à des dispositifs implantés, les voies nerveuses qui régulent les réponses immunitaires.

L'inflammation est une arme à double tranchant : elle permet à l'organisme de se défendre contre une agression, mais elle peut aussi l'endommager. Avec mes collègues, j'ai travaillé sur des façons d'atténuer la douleur, les œdèmes et les lésions tissulaires qu'elle cause quand elle se dérègle. C'est notamment le cas dans les maladies auto-immunes, où le système immunitaire attaque l'organisme parent. Citons par exemple la polyarthrite rhumatoïde (une pathologie caractérisée par une inflammation des articulations) et les maladies inflammatoires chroniques de l'intestin.

À la fin des années 1990, nous avons découvert que les réflexes neurologiques (des réponses inconscientes à certains stimulus sensoriels) bloquent la production de TNF. J'ai alors conçu un appareil pour traiter l'inflammation avec de petits dispositifs électroniques implantés dans l'organisme, dont ils stimulent les nerfs.

En consultant la littérature scientifique, j'ai découvert que les principaux organes du système immunitaire (tels le thymus, la rate, le foie, les ganglions lymphatiques et les poumons) sont tous innervés par des connexions en provenance du cerveau.

J'ai nommé réflexe inflammatoire le circuit qui empêche la suractivité ou la sous-activité du système immunitaire.

Lorsque j'ai appliqué l'extrémité du stimulateur nerveux sur le nerf vague de rats anesthésiés, la production de TNF a cessé dans les organes. C'était la preuve qu'elle est bien régulée par des impulsions électriques provenant de ce nerf. Nous avons alors envisagé de traiter les états inflammatoires à l'aide d'un dispositif bio-électronique.

Le nerf vague envoie des signaux du cerveau vers la rate, le foie, le système gastro-intestinal, le cœur et d'autres organes. Ces signaux déclenchent la libération d'acétylcholine, un neurotransmetteur, par des cellules immunitaires appelées lymphocytes T. L'acétylcholine se fixe sur des récepteurs à la surface d'autres cellules immunitaires, les macrophages, qui, en temps normal, produisent des molécules inflammatoires telles que le TNF et l'IL-1. Cet amarrage provoque l'arrêt de la production en inhibant deux voies moléculaires, qui gouvernent respectivement l'activité des gènes codant le TNF et la libération d'IL-1 et d'autres molécules inflammatoires. Ainsi, une réponse immunitaire peut être contrôlée par le système nerveux.

Vient d'ailleurs de sortir un bandeau pour soulager la douleur par stimulation électrique mais la caféine et l'âge en réduiraient l’efficacité. De plus, les mécanismes de la douleur seraient différents selon le sexe, impliquant les microglies pour l'homme et les lymphocytes T pour les femmes.

 


La Recherche no 501, Les révolutions quantiques


Le dossier sur les révolutions quantiques, consacré principalement à l'informatique quantique, n'apporte pas grand chose de neuf et il est surtout très répétitif !

- Mais qui a fabriqué les premiers outils ?, p8
(les australopithèques ont évolué pour utiliser les premiers outils)

Des outils fabriqués 700 000 ans avant les plus anciennes pierres taillées connues à ce jour ont été découverts au Kenya. Et, à cette époque, le genre humain n'était pas né...

Normalement, je ne reviens pas sur des découvertes dont on a déjà parlé, sauf qu'on apprend que ces premières pierres taillées, très primitives, expliqueraient les caractéristiques évolutionnaires des australopithèques mal comprises jusqu'ici, confirmant de façon éclatante que l'homme est bien le produit de ses outils.

Par rapport aux autres primates, les zones visuelles du cerveau des australopithèques tendaient à diminuer tandis que les zones motrices prenaient de l'importance. Leur cervelet, notamment, se développait. Leurs mains disposaient, en outre, de doigts plutôt courts par rapport à celles des singes, avec une dernière phalange du pouce capable de se plier. Ils pouvaient adopter deux postures manuelles leur permettant de tenir un objet : le maintien entre le pouce et la face latérale de l'index, ou la posture de pince à trois mors avec le pouce, l'index et le majeur. Grâce a ces traits, les australopithèques auraient pu être les artisans de Lomekwi. Cette découverte pourrait donc bien mettre fin à long débat au sein de la communauté des chercheurs. Cette dernière s'est longtemps demandée en effet si les caractères anatomiques des australopithèques étaient plutôt liés à des fonctions de locomotion (comme grimper aux arbres) ou à des fonctions manuelles.

- Cussac : les chercheurs au pays des merveilles, p90

Des bauges creusées par les ours en guise de sépulture, des gravures exceptionnelles inspirées du bestiaire du monde paléolithique... La grotte de Cussac (29 000 ans) représente une opportunité unique pour mieux connaître les groupes humains du Gravettien.

Le bestiaire de Cussac est nettement dominé par le bison (34 %), qui devance le mammouth (11 %), puis le cheval (8 %). Les autres espèces sont minoritaires et moins typiques (cervidés, bouquetin), voire anecdotiques (rhinocéros, carnivores, oiseaux). Un point commun, étonnant, à de nombreuses cavités ornées est le nombre d'animaux indéterminés (14 %), étrange, hybrides, incomplets, incompréhensibles, voire carrément monstrueux, gueules grandes ouvertes. Autre particularisme, l'omniprésence de représentation féminine ou sexuelle (8 %). Ces dernières, qui ne prête pas à discussion en matière d'interprétation, concerne très majoritairement le sexe féminin.

Certaines associations thématiques originales, comme le mammouth face a une figure féminine stylisée, sont récurrentes à Cussac et d'ailleurs attestées dans un autre site contemporain : la grotte de Pech-Merle, dans le Quercy voisin, constat qui confirme l'existence de conventions iconographiques fortes pour cette période du Gravettien.

Cussac a été ornée 7000 à 8000 ans après la grotte de Chauvet-Pont-d'Arc, en Ardèche, et à peu près autant de millénaires avant celle de Lascaux.

Ce qui est le plus nouveau, jamais trouvé, c'est le fait de déposer des corps à plusieurs centaines de mètres de l'entrée, sans les enterrer.

- Grothendieck, précurseur du théorème de Bell, p96

Entre 1950 et 1955, le mathématicien Alexandre Grothendieck a établi un théorème sur les espaces des fonctions. Sorti de l'oubli, il a des connexions inattendues avec l'informatique théorique.

Je n'y comprends absolument rien malgré les efforts méritoires de l'auteur de l'article mais il y a assez de romanesque dans le personnage, le destin de son petit livre rouge ou de ce résumé de 60 pages daté de 1953 et oublié pendant 15 ans, pour susciter un intérêt rêveur. Ce qui semble le plus mystérieux, c'est sa découverte en analyse fonctionnelle, pour des espaces de dimensions infinie (ou espaces de Banach) ramenées à des dimensions finies, d'une "constante de Grothendieck", notée kG dans la formule A < kG B, dont on ne connaît pas bien la valeur, comprise entre 1,66 et 1,7 et qui pourrait rendre compte des inégalités de Bell, de la différence entre état quantique et classique, comme entre ce qui n'est pas calculable et ce qui l'est !

Cette inégalité a une interprétation en informatique théorique. Elle exprime le fait qu'une expression qui n'est pas calculable est équivalente, une expression qui, elle, est calculable. Autrement dit, l'inégalité nous dit que quelque chose qui n'est pas calculable équivaut, à cette constante multiplicative près, à quelque chose que l'on peut calculer en temps polynomial.

- Le monde ARN reconstitué ?, p18

Selon l'hypothèse du « monde à ARN », les premiers organismes vivants étaient constitués essentiellement d'acide ribonucléique (ARN), qui servait à la fois de support au code génétique et de machinerie moléculaire nécessaire à sa réplication. L'équipe de Philipp Holliger, à l'université de Cambridge, en Grande-Bretagne, vient étayer cette théorie en montrant qu'il est possible de synthétiser de l'ARN capable de s'autorépliquer, dans les conditions qui ont vu la vie émerger.

En utilisant des petits ARN, et en les soumettant à des variations cycliques de la température, entre -9°C et +37°C, les biologistes ont synthétisé des brins beaucoup plus longs. À basse température les ARN courts s'apparient et forment des complexes intermoléculaire stables, permettant la création de brins plus longs. L'élévation de température permet à ces nouveaux brins de se disperser, les rendant ainsi disponibles pour le cycle suivant. Des centaines de nucléotides capables de s'autorépliquer ont été obtenus. Le fossé qui sépare les molécules inertes des systèmes chimiques capables de se reproduire a ainsi été franchi. Des systèmes qui pourraient être les "ancêtres" des premiers organismes vivants.

Il est amusant de voir que, ce qui apparaissait à peu près impossible, la synthèse spontanée d'ARN longs, se révèle finalement très facile mais aussi qu'on a cette confirmation alors même qu'on vient de découvrir qu'il n'y a peut-être pas eu besoin d'un monde ARN car il est tout-à-fait possible que, dès le début, tous les composants des cellules aient pu être présents (ADN, ARN, membrane), ce qui semblait encore plus improbable...

 



Brèves et liens


Physique


cosmologie, physique quantique, nanotechnologies

- Les trous noirs n'auraient ni horizon, ni singularité

Ce ne seraient pas des trous noirs mais des pelotes (fuzzball) de cordes, cependant la lumière ne devrait pas s'en échapper, donc cela resterait des trous noirs mais sans horizon (ni "pare-feu") et sans singularité mais plutôt une étoile à cordes un peu comme les étoiles à neutrons.

Samir Mathur, un théoricien des cordes, prétend qu'une pelote constitue une description quantique plus vraisemblable qu'un trou noir. Sa théorie permet de résoudre le problème épineux de la conciliation des descriptions classiques et quantiques d'un trou noir - et, finalement, du reste de notre univers. Mais pour cela, on doit abandonner les notions admises jusqu'ici de singularité et d'horizon d'un trou noir, un sacrifice que beaucoup sont réticents à faire.

Une "pelote" ressemble moins à un trou noir tel qu'on se le représentait qu'à une étoile à neutrons, un état ​​extra-dense de la matière qui n'a ni horizon ni singularité. Les étoiles à neutrons doivent leur existence à la force de répulsion produite lorsque la matière est écrasée si étroitement que les électrons individuels sont forcés à occuper le même état quantique - chose expressément interdite par la mécanique quantique.

La théorie des cordes aurait un mécanisme semblable par lequel des champs sans masse fournissent une pression vers l'extérieur comme le font les électrons comprimés. Les cordes qui tombent sur la surface d'une pelote se combinent pour former de plus grandes cordes, plus complexes. Tout comme il est bien plus facile de faire vibrer une longue corde de guitare qu'une plus courte - en raison de sa tension inhérente - il est plus facile, lorsque les cordes se rejoignent pour en former de plus longues, qu'elles vibrent sur de plus grandes amplitudes. Cela fournirait une pression vers l'extérieur suffisante pour empêcher toute singularité. Ces vibrations "empêchent la formation d'un trou noir par une transition de phase vers un nouvel état de la matière". En calculant le nombre de micro-états dans des modèles simples de "Fuzzball", il serait possible de retrouver l'entropie calculée par Bekenstein - une première étape prometteuse...

- Des petits trous noirs absorbent beaucoup plus de matière qu'attendu

Figure 3

- 10 à 100 fois moins de petites galaxies dans l'univers lointain

Les nouvelles observations contredisent les estimations qui avaient été faites des galaxies à faible luminosité par rapport à celles qu'on pouvait déjà observer dans l'univers lointain. Est-ce que cela voudrait dire que nous habitons une zone plus peuplée ?

- Nouvelle théorie de l'espace menant à la "grande dislocation"

La viscosité cosmologique mesure la résistance d'un fluide à l'expansion ou la contraction.

La plupart des théories de l'énergie noire n'ont pas pris en compte la viscosité cosmique, malgré le fait qu'elle a un effet répulsif étonnamment similaire à celui de l'énergie noire. "Il est possible, mais peu probable, que la viscosité puisse expliquer toute l'accélération attribuée à l'énergie noire mais il est probable qu'une fraction significative de cette accélération soit due à cette cause plus prosaïque".

Le "Big Rip" (grand déchirement ou grande dislocation) découle d'une énergie noire qui devient plus forte au fil du temps. Dans ce cas, le taux d'expansion de l'univers devient si grand que dans 22 milliards d'années les objets matériels commencent à tomber en morceaux et les atomes individuels se disloquent en particules élémentaires déliés et en rayonnement.

La valeur clé impliquée dans ce scénario est le rapport entre la pression et la densité de l'énergie noire, ce qu'on appelle le paramètre de son équation d'état. Si cette valeur descend en dessous de -1 alors l'univers finira par être disloqué. Dans les modèles précédents la viscosité de l'univers ne pouvait pas évoluer au-delà de cette limite.

Dans la formulation Desconzi-Kephart-Scherrer, cependant, cette barrière n'existe pas. Au lieu de cela, elle fournit un moyen naturel pour ce paramètre de tomber en dessous de -1.

"Dans les modèles précédents de viscosité, le Big Rip n'était pas possible. Dans ce nouveau modèle, la viscosité entraîne effectivement l'univers vers cette extrémité".

- La gravité facteur de décohérence

Gravitational time dilation causes decoherence of composite quantum systems.

Les calculs de Pikovski montrent que les molécules placées dans une superposition devraient également subir cette différence de temps provoquée par la gravité et qui pourrait perturber leur état quantique. Cela arrive parce que les liaisons entre atomes dans une molécule agissent comme des ressorts et vibrent constamment. Si une molécule est dans une superposition de deux états qui sont à différentes distances de la terre, chaque état se met à vibrer à un rythme différent, détruisant la superposition.

La décohérence se produit d'autant plus rapidement que d'autres particules sont ajoutés au système. Par exemple, faites l'expérience de tenter de placer 1 gramme de carbone - environ 10 23 atomes - dans une superposition de deux états. Si ils sont séparés verticalement d'1 micromètre, le champ gravitationnel de la Terre provoquera leur décohérence en une milliseconde.

Cela implique qu'il faudrait peut-être faire des expériences quantiques dans l'espace, ce que d'autres contestent, mais surtout que la gravité suffirait à faire perdre les superpositions quantiques, même en l'absence de mesures ou d'interactions, pour tous les objets macroscopiques (comme un chat).

- L'hyperintrication augmente l'information portée par un photon

hyperentanglement-image--CWWong-2015
Il s'agit d'intriquer non seulement la polarisation du photon, comme d'habitude, mais d'y joindre l'intrication de l'énergie et du spin, multipliant ainsi l'information qu'un photon peut transporter.

- Transformer des supraconducteurs en isolants topologiques

Les flèches rouges indiquent atomes
magnétiques, tels que le fer, qui forment une structure
régulière sur la surface du métal supraconducteur. La zone de
supraconducteur topologique est entouré par les Etats de pointe
unidirectionnels. Image: Aalto Univ.Les surfaces supraconductrices pourraient devenir isolants topologiques supraconducteurs lorsque des atomes de fer sont déposées sur la surface selon un motif régulier. C'est du moins ce qui a été déduit des derniers modèles mathématiques et physiques.

Les isolants topologiques différent des supraconducteurs normaux en ce que le courant se déplace uniquement sur les bords et de façon unidirectionnelle. Ce courant contient des particules exotiques appelés fermions de Majorana.

- Supprimer les forces de frottement par la disposition des atomes

La surface
ondulée représente un réseau optique. Les boules représentent
des ions. Les ressorts qui relient les ions représentent les
forces de Coulomb qui s’exercent entre eux. Lorsque l’espacement
entre les ions correspond à celui du réseau optique, le
frottement est maximal (schéma a). Lorsque l’espacement entre
les ions ne correspond plus à celui du réseau optique, le
frottement disparaît et les ions glissent doucement le long de
la surface (schéma b). © MIT

Fondamentalement, le frottement résulte notamment de l’interaction entre les atomes de surface. Pour mieux comprendre quels sont les mécanismes en jeu, des physiciens du Massachusetts Institute of Technology (MIT) ont développé une technique expérimentale qui leur permet de simuler le frottement à l’échelle nanométrique. Ils ont ainsi pu observer le comportement individuel des atomes à l’interface. En modifiant la disposition de ces atomes, ils sont parvenus à régler l’intensité du frottement entre les deux surfaces jusqu’à le faire disparaître.

La surface ondulée représente un réseau optique. Les boules représentent des ions. Les ressorts qui relient les ions représentent les forces de Coulomb qui s’exercent entre eux. Lorsque l’espacement entre les ions correspond à celui du réseau optique, le frottement est maximal (schéma a). Lorsque l’espacement entre les ions ne correspond plus à celui du réseau optique, le frottement disparaît et les ions glissent doucement le long de la surface.

« Nous sommes désormais capables de régler, à volonté, l’intensité du frottement entre ces deux surfaces, en jouant simplement sur la distance qui sépare les ions dans le cristal ».

- Contrôler des nanoaimants avec la chaleur

Schematic, cutaway view of the geometry used to generate
currents of spin from currents of heat. Pulses of laser light
heat the left side of the sample and create an intense current
of heat passing through the [Co,Ni] ferromagnet. This current of
heat creates a separation of electron spins that then diffuse
through the Cu heat sink and affect the magnetization of a
second ferromagnetic layer, CoFeB, causing the magnetization to
tilt and then precess. The total thickness of the sample is
approximately 100 nm.

"Un courant de chaleur traversant un matériau magnétique crée une séparation des spins d'électrons qui produit un courant de dipôles magnétiques que nous utilisons pour manipuler l'orientation d'une seconde couche magnétique.

Le signe et l'ampleur du courant de spin généré par la chaleur peuvent être contrôlés par la composition de la couche ferromagnétique et l'épaisseur du dissipateur thermique".

- Faire monter de l'eau dans un tuyau sans énergie

Le principe de base consiste dans une maille de cuivre traitée avec une solution alcaline pour créer des poches microscopiques à sa surface, ce qui la rend hydrophobe ou superhydrophobe, et qui a été placée au fond d'un tube vertical en plastique, rempli d'eau, avec un angle droit en haut.

Le maillage superhydrophobe repousse l'eau mais ne la pousse pas vers le haut. Cela arrive quand une petite goutte d'eau est placée sous la maille et la repousse, faisant monter légèrement l'eau dans la colonne et déborder quand elle est pleine.

Ce dispositif anti-gravité ne peut soulever qu'une colonne d'eau d'un centimètre de hauteur, au maximum.

- Des matériaux qui s'autoréparent pour les avions

Airplane Wing

De petites éraflures sur une éolienne ou une aile d'avion peuvent passer inaperçues alors qu'elles peuvent causer de graves problèmes si elles ne sont pas traitées. Une substance incorporée dans les ailes d'avion leur permettrait de se réparer toutes seules, cicatrisant les petites anfractuosités comme le sang pour les plaies.

Cela fonctionne ainsi : de minuscules sphères remplies de liquide sont intégrées aux ailes des avions. Si l'aile est endommagée, les sphères à cet endroit se brisent et le liquide à l'intérieur (une substance à base de carbone) se répand pour combler la « blessure ». Ensuite, d'autres catalyseurs chimiques dans l'aile font durcir le liquide, remplissant la fissure ou autre dommage subi. Le même type de technologie à base de capsules est en cours d'élaboration pour réparer les fissures dans le béton.

- La Russie veut coloniser la Lune… avec des robots

Projet de base lunaire russe (crédit : Lavochkine)

Les Russes prévoient d’installer, à l’horizon 2037, une base lunaire entièrement robotisée pour exploiter les minéraux et notamment l’hélium 3, un isotope particulier de l’hélium (deux protons et un neutron) apparu aux premiers instants de l’univers et dont la fusion nucléaire satisferait potentiellement les besoins énergétiques de l’humanité.

Le choix de l’installer au pôle Sud s’explique par la possibilité d’y trouver de la glace d’eau dans des cratères ombragés afin d’en extraire l’hydrogène nécessaire à la fabrication de carburant pour les vaisseaux de retour. C’est également une région constamment éclairée par le soleil, un critère important puisque les installations seront équipées de panneaux solaires.

- Une Ariane 6 réutilisable

L’étage principal, celui qui fournit la première poussée pour s’extraire de la gravité terrestre, retombe inévitablement sur terre du fait de la gravité. C’est la partie la plus évidente à réutiliser. Ce premier étage de propulsion est composé d’un réservoir de combustible, qui représente 80% du volume et d’un moteur qui représente 80% de la valeur monétaire de l’étage. L’objectif est donc de récupérer ce moteur, soit 20% seulement de l’étage principal.

Le schéma de vol est simple : après un lancement vertical classique, les deux étages se séparent, l'étage supérieur poursuit sa lancée spatiale, tandis que le réservoir retombe dans la mer. Le moteur, doté d'un système d'empennage à la base, s’oriente grâce à ses appendices aérodynamiques et s’appuie sur des résidus de propulsion initiale pour se positionner sur une trajectoire balistique et se poser, tel un avion, sur une piste d'atterrissage. Après révision, il est ré-assemblé avec un nouveau réservoir et remis sur le pas de tir.

Actuellement, le second étage sert à positionner le satellite sur une orbite de transfert géostationnaire. Lui-même demeure en orbite où il devient un énième déchet spatial. « Il pourrait refonctionner, remarque François Auque mais il manque d’ergols ». L’idée est donc de le laisser, une fois sa mission terminée, sur une orbite de parking, attendant qu’un nouveau lanceur vienne lui fournir un nouveau satellite à lancer et des ergols pour le monter en orbite géostationnaire, libérer le satellite puis, avec le carburant restant, redescendre sur son orbite de parking où il attend la mission suivante.

- Le Darpa veut lancer des satellites depuis un simple avion

- Des nano-satellites pour suivre des capteurs au sol

Ces petits satellites orbiteront à seulement 600 km. Cette altitude basse permet de capter de plus faibles puissances et d'utiliser une liaison de satellite même pour des capteurs jetables.

La connexion est plus conçue pour être fiable que rapide. L'armée américaine devrait utiliser ces capteurs Terran pour suivre les véhicules et les troupes avec des transmissions de dizaines de kilo-octets par seconde. Mais des capteurs de plus faible puissance pourraient envoyer des données à environ un dixième de cette vitesse.

En plus d'aider aux opérations de secours et de suivi des conteneurs maritimes, des bateaux ou des avions, ces capteurs pourraient être utilisés pour la surveillance de l'environnement. Les agriculteurs aussi pourraient placer des capteurs dans les champs ou même autour du cou des vaches.

- Détecter les astéroïdes avec des télescopes imprimés en 3D

Ce dispositif d'observation "open source" dont les plans devraient être mis en ligne d'ici quelques mois est le fruit d'une collaboration entre une agence spatiale et sa communauté des logiciels et du hardware libre. "Ce télescope ne coûte que 300 euros à construire".

Outre le fait que la majeure partie de sa structure est imprimable en 3D ("Il faut aussi un peu de découpe au laser, ainsi que quelques éléments de hardware accessible dans n'importe quel magasin de bricolage"), il présente également la particularité d'être étroitement lié à un smartphone qui se fixe dans sa structure. Le projet est en effet construit autour d'un Nokia Lumia 1020 équipé d'un capteur CCD de 41 Megapixel permettant des temps de pose de plusieurs secondes. C'est le téléphone qui se charge d'enregistrer les images, mais aussi de lui envoyer un certain nombre de commandes. Naturellement, on retrouve dans le dispositif une pièce maîtresse de l'électronique open source : la carte Arduino, alimentée par batterie 12 Volts.

Reste que l'Ultrascope explorer, aussi performant qu'il soit, n'est pas encore assez puissant pour repérer des astéroïdes de petite taille qui fileraient vers la Terre.

Le 30 juin était la journée des astéroïdes mais le risque d'impact avec un astéroïde de grande taille serait en fait infime et facilement détectable, alors que les plus petits sont beaucoup moins dangereux.

On peut admettre qu'il soit inutile de dépenser trop d'argent pour cela ou de s'occuper des astéroïdes de moins de 20m mais, de là à prétendre qu'on ne devrait pas s'en inquiéter du tout, il y a une marge, ne pouvant se fier aux statistiques qui nous assurent qu'il ne devrait pas y avoir d'autres astéroïdes dans le siècle à venir car ce ne sont que des probabilités et rien n'empêche malgré tout que cela se produise dans les années qui viennent. On n'est pas dans un calcul assurentiel, c'est plutôt ce qui nous est devenu possible qui devient obligatoire, nous faisant endosser la responsabilité de ce qui ne dépendait pas de nous avant.

- Le vitrimère (un plastique-verre) récompensé

Le vitrimère est souple (plus ou moins selon la formule de
départ), incassable et il polymérise comme un plastique. Une
fois l'objet refroidi, on peut le chauffer puis le déformer ou
l'étirer, voire le souder, comme on le ferait avec du verre. Ses
applications potentielles sont nombreuses. Il peut servir à
réaliser des objets à la forme adaptable, des matériaux de
structure qui ne génèrent pas de criques (ce qu'apprécieraient
les constructeurs d'avions par exemple) ou des revêtements
plastiques qui pourraient se réparer par chauffage. © Cyril
Frésillon, CNRS Photothèque/ESPCILe vitrimère est façonnable, de manière réversible et à volonté, à haute température. Et de façon surprenante, ce matériau conserve également certaines propriétés propres aux résines organiques ou aux caoutchoucs : il est léger, insoluble et difficilement cassable. Peu coûteux et facile à fabriquer, il pourrait intervenir dans de nombreuses applications industrielles, notamment dans l'automobile, l'aéronautique, le bâtiment, l'électronique et les loisirs.

 

Climat


climat, énergies, écologie

- Les réserves d'eau douce souterraine de la Planète s'épuisent

En exploitant les
données des deux satellites Grace sur la période 2003-2013, des
chercheurs ont établi une carte des tendances des volumes d’eau
souterraine disponible pour les 37 plus grands systèmes
aquifères dans le monde. 21 sont considérés en voie
d’épuisement, car ayant dépassé les limites de durabilité. 13
sont classés « en détresse », car « surutilisés » et situés dans
des régions souffrant de pénurie d’eau. © UC Irvine, Nasa,
JPL-Caltech

21 des 37 grands systèmes aquifères sont en voie d’épuisement. Parmi eux, 13 sont jugés dans un état très critique, « en détresse ». Les scientifiques s’alarment de la situation qui, conjuguée au changement climatique et la croissance démographique, menace plusieurs régions de graves pénuries d’eau et de crises socio-économiques et politiques…

C’est le bassin d’eau souterraine d’Arabie qui est le plus menacé selon leurs recherches sur la période 2003-2013. Une source aquifère dont dépendent pas moins de 60 millions de personnes rappelle la Nasa dans son communiqué. En second, vient celui de l’Indus, situé dans le nord-ouest de l’Inde et au Pakistan. Le troisième plus vulnérable est le bassin de Murzuk-Djado, en Afrique du Nord.

- La sixième extinction de masse en cours

Les espèces disparaissent jusqu'à 100 fois plus rapidement que le taux normal.

Une population humaine en nombre croissant, la consommation par habitant et l'inégalité économique, ont altéré ou détruit les habitats naturels. La longue liste des impacts humains comprend: le défrichage des terres pour l'agriculture, l'exploitation forestière ou l'habitat, l'introduction d'espèces envahissantes, les émissions de carbone responsables du changement climatique et de l'acidification des océans, les toxines qui modifient en empoisonnent les écosystèmes...

L'extinction menace 41% des espèces d'amphibiens et 26% des mammifères.

Voir aussi Futura-Sciences et Sciences et Avenir. Ceci dit, il n'y a pas de nouvelle espèce mise sur la liste rouge cette année...

- Le réchauffement climatique avait affecté les dinosaures avant l'astéroïde

Le climat terrestre avait connu des fluctuations extrêmement violentes au cours des six derniers millions d’années du Crétacé. Ces bouleversements ont perturbé l’écologie et mis en danger de nombreuses espèces, à commencer par les reptiles géants du Crétacé.

Ils ont découvert que la température moyenne sur le continent est passée par des hausses et des baisses pouvant atteindre 20°C en quelques dizaines de milliers d’années – un clin d’œil à l’échelle géologique.

L'astéroïde est venu conclure un processus déjà largement amorcé : à savoir, une période d’instabilité climatique qui a modifié l’écologie et a commencé à entraîner un renouvellement des espèces – donc aussi une vague d’extinctions. C’est ce que confirment les découvertes de Songliao. L’analyse des sédiments révèle à la fois l’amplitude des fluctuations de température et les causes de ces fluctuations. En particulier, les chercheurs ont identifié deux épisodes majeurs de réchauffement, survenus respectivement il y a 68 et 66,3 millions d’années. Ils correspondent à des éruptions dans le Deccan, région volcanique de l’Inde actuelle. Le deuxième épisode a été marqué par un doublement rapide de la teneur en CO2 de l’atmosphère. L’effet de serre résultant a fait monter la température moyenne annuelle dans la région à 22,3°C (elle est de 5°C aujourd’hui). Ce réchauffement a été suivi par un refroidissement dû à l’accumulation de poussière, de suie et d’aérosols.

Ce qui est intéressant, c'est que le renouvellement des espèces avait commencé avant, favorisant les animaux à sang chaud et température homéostatique qui ont pu remplacer les dinosaures moins bien régulés, ce qu'un événement ponctuel n'aurait pas pu provoquer.

- La prétendue "pause" dans le réchauffement n'était due qu'à un changement de thermomètre

La température des eaux de surface des océans était traditionnellement mesurée à partir de bateaux. Avec la montée en puissance de la science climatique et des investissements effectués dans le secteur, les océans ont été appareillés de milliers de bouées mesurant en continu les températures de l’air et de l’eau. Ainsi, le seul réseau Argo, géré par le CNRS et l’Ifremer, comptait 3550 bouées en 2013. Or, plusieurs études ont montré que les températures mesurées par les bouées sont en moyenne plus basses que celles des bateaux.

Les bouées ont en effet des résultats en moyenne inférieurs de 0,12°C à ceux des bateaux. Les mesures prises sur les bateaux ont également été révisées, certains navires continuant à utiliser la bonne vieille méthode du prélèvement par seau pour prendre la température de l’eau. Enfin, la NOAA a refait ses calculs en prenant en compte les stations terrestres de mesure les plus récentes. Ce sont ces corrections qui gommeraient la réalité d’un plateau des températures qui n’aurait donc jamais existé.

Voir aussi Futura-Sciences.

- L'influence de l'oxygène sur le climat

L'atmosphère contient actuellement environ 21% d'oxygène mais ce pourcentage a varié entre 10 et 35% au cours des 541 derniers millions d'années.

Dans les périodes où les niveaux d'oxygène ont diminué, la baisse résultante de la densité atmosphérique conduit à une évaporation de surface accrue, qui à son tour conduit à l'augmentation des précipitations et à des températures plus chaudes.

- Le cycle du carbone profond précisé

Major fluxes of carbon

 

- Modélisation de l'effet sur le climat des tourbillons géants océaniques

A three-dimensional spatial structure of mixing in an idealized ocean simulation, computed using Lagrangian particle statistics.

Les tourbillons déplacent chaleur, carbone et autres substances biogéochimiques, de la surface de l'océan jusqu'aux grandes profondeurs et, par conséquent, stockent carbone et chaleur hors de l'atmosphère. Ces flux et mélanges régulent le climat mondial et la répartition des ressources marines.

"C'est un processus très lent, mais au cours des 1000 prochaines années, une grande partie des émissions de carbone des combustibles fossiles finira dans l'océan profond; cela grâce aux tourbillons océaniques".

- Des ours blancs mangent des dauphins

C'est parce que des dauphins s'aventurent plus au nord, sans doute à cause du réchauffement de l'eau, se trouvant ensuite coincés sous la glace, ce dont l'ours profite comme avec les phoques.

Le plus étonnant, c'est que l'ours recouvre de glace la viande qu'il ne peut manger pour qu'elle se conserve !

Voir aussi Futura-Sciences.

- Capturer le CO2 des cimenteries avec des membranes

Feu aktuelle teknologier kan i bli tatt bruk ved fullskala
CO2 håndtering i Norge. Illustrasjon: Thinkstock

Une cimenterie norvégienne a testé positivement des membranes pour capturer le CO2, technique plus propre que le traitement chimique avec des amines qui reste le plus efficient.

L'industrie du ciment est l'une des sources les plus importantes dans le monde des émissions de carbone, ce qui représente environ cinq pour cent des émissions mondiales. Deux tiers de ces émissions de CO 2 sont libérés pendant le processus chimique de combustion du calcaire pour la production de ciment.

La technologie amine est probablement le seul choix réaliste pour une installation de grande envergure qui doit être achevée d'ici 2020.

Les technologies de membrane présente des avantages évidents. Le gaz de combustion peut être nettoyé sans l'utilisation de produits chimiques. Il faut également moins d'espace que pour l'absorbeur utilisé dans la technologie amine.

Il se compose, en gros, d'une membrane de polyvinylamine, pellicule ultra mince placée sur un support poreux, ce qui en fait une membrane composite.

Le procédé de séparation est appelée transport facilité. Par l'utilisation de groupes amine dans la structure du polymère de la membrane, le CO2 est converti en bicarbonate. Le bicarbonate passe rapidement à travers la membrane, tandis que les autres substances contenues dans les gaz de combustion sont retenues.

"Nous utilisons donc un « agent » qui aide à convertir le gaz que nous voulons supprimer. En termes simplifiés, c'est le même processus qui se produit dans nos poumons lorsque nous respirons, où une enzyme convertit CO2 en bicarbonate".

- La Chine est le premier émetteur de CO2

- Découplage entre CO2 et croissance en Chine grâce aux renouvelables

Les émissions de CO2 n'auraient pas augmenté en Chine en 2014 par rapport à 2013 malgré une croissance de 3%. Il se confirme donc que 2013 a été un pic de pollution qui a entamée sa décroissance.

La Chine a le plus grand programme au monde d'installation d'éoliennes, de centrales solaires et hydroélectriques, et l'année dernière pour la première fois, elle a réduit la combustion de charbon. Les autres principaux investisseurs dans les énergies renouvelables en 2014 étaient les États-Unis, le Japon, le Royaume-Uni et l'Allemagne.

Cependant, la Chine ne prévoit d'atteindre le pic de ses émissions de CO2 qu'autour de 2030, même si elle espère y parvenir avant. Volonté de ne pas se donner des objectifs contraignats ?

- Zéphyr, le cerf-volant photovoltaïque

A mi-chemin entre le cerf-volant et le ballon, Zéphyr sera bientôt capable de fournir en quelques heures de l'électricité à partir de l'énergie solaire à une zone sinistrée, n'importe où sur la planète.

Il s'agit de développer un kit énergétique qui déploie une voile de 15m² couverte de petits panneaux photovoltaïques. Un câble achemine l'électricité jusqu'à un caisson au sol. Cette voile est gonflée à l'hydrogène par électrolyse. Une demi-journée après sa livraison, Zéphyr est prêt à emploi. Dans les airs, la voile de Zéphyr offre une grande surface de réception aux rayons du soleil.

Imaginé pour apporter de l'électricité dans les camps de réfugiés ou dans les zones touchées par une catastrophe naturelle, un Zéphyr pourrait ainsi produire 3 MWh (mégawatts par heures) ce qui permettrait d'alimenter un hôpital de fortune, d'éclairer 15 tentes et de déployer un réseau de télécommunication dans un campement.

- Stocker l'énergie dans les panneaux photovoltaïques avec des polarons

Inspirée par les structures nanométriques permettant à la photosynthèse naturelle de séparer les charges électriques, l'auto- assemblage de polymères semi-conducteurs avec des fullerènes crée des cascades de transfert d'électrons photoinduits qui conduisent à des polarisations exceptionnellement durables, pendant des jours voire des semaines dans une solution aqueuse.

Voir aussi Futura-Sciences.

- Transformer l'énergie solaire en hydrogène

Les matériaux 2D comme le graphène sont les plus performants pour convertir l'énergie solaire en hydrogène mais difficiles à produire en grandes surfaces. Le diséléniure de tungstène serait l'un des plus efficaces de ces matériaux 2D. Pour en obtenir des films de grande taille, il a été d'abord mélangé avec un solvant, obtenant ainsi une encre liquide.

Cette encre de diséléniure de tungstène a été injectée ensuite à la frontière de deux liquides qui ne se mélangent pas – comme l’eau et l’huile. Grâce à cet effet, ils ont pu utiliser l’interface entre les deux fluides comme « rouleau à pâtisserie » pour former un film 2D homogène et de haute qualité, bien moins cher qu’un panneau solaire traditionnel. A ce simple stade d’étude de faisabilité, la conversion du soleil en hydrogène n'est que de 1% mais pourrait s'améliorer.

Par ailleurs, le stockage de l'hydrogène dans l'hydrure de magnésium a été amélioré.

- Des trains indiens avec des panneaux solaires

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Les panneaux ne servent qu'à l'éclairage pas aux motrices diesel.

- Des vitrages solaires

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Dans le cadre du projet financé par l'UE intitulé HARWIN ("Harvesting solar energy with multifunctional glass-polymer windows"), les scientifiques développent de nouveaux matériaux pour des fenêtres pour tout usage. Les solutions améliorées réduiront le poids du vitrage, la conductivité thermique et la consommation énergétique.

Les composants des matériaux composites en verre à polymère permettront une meilleure luminosité. Les matériaux à changement de phase intelligents seront en mesure de stocker de grandes quantités d'énergie. Les nouveaux matériaux permettront de réguler l'humidité, de réduire la conduction thermique et d'assurer une bonne isolation thermique. Le défi est d'associer ces caractéristiques fonctionnelles dans la nouvelle vitre avec une transparence suffisante.

Voir aussi Techno-Science.

- ecoROTR, un bouclier qui fait produire 3% de plus d'énergie à une éolienne

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Le dôme dévie le vent du centre vers l'extérieur où sa force sur les pâles est plus grande.

- Une petite éolienne portable avec une imprimante 3D

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- Des moteurs animés par l’évaporation

Chaque ruban est incrusté de spores bactériennes qui réagissent en fonction de l'humidité de l'air. Joe Turner Lin

Deux moteurs, l’un produisant de l’électricité et l’autre actionnant un petit véhicule ont été conçus pour fonctionner avec l’énergie de l’évaporation.

Une innovation qui pourrait aboutir à des centrales électriques flottantes de grande taille, à la manière des fermes d’éoliennes en mer.

Les moteurs sont actionnés par des sortes de muscles artificiels qui se contractent ou s’allongent selon le degré d’humidité, d’où le nom du projet : HYDRAs (hygroscopy driven artificial muscles). Ils sont composés d’un ruban de polymère incrusté de spores bactériennes, déposées en ligne de chaque côté. A l'intérieur des spores, l'eau est enfermée dans des cavités nanométriques et en fonction de l'humidité, de grandes variations de pression sont induites. Quand l’air est sec autour des spores leur taille diminue et le ruban se plisse. A l’inverse dès qu’elles se remplissent d’eau, dans l’air humide, les spores grossissent et le ruban s’allonge. En assemblant plusieurs rubans fonctionnant de concert, comme les fibres d’un muscle, il est possible de générer du mouvement qui sera exploité pour fournir de l’énergie électrique ou cinétique.

Voir aussi Futura-Sciences.

- Des piles à eau

Pile H2OVenue du Japon, la Nopopo, acronyme de No Pollution Power, cache une barre de carbone entourée d’une poudre à base de magnésium. Quelques gouttes d’eau, de soda ou même de bière déposées par l’entremise d’une pipette et la poudre se consomme, générant 1,5 volt de puissance.

De la poudre aux yeux, à première vue. D’abord parce que l’eau ne parvient ni à recharger les accus, ni à redonner vie à une batterie à plat. En faisant boire ou prendre un bain à ces piles, on les active tout simplement.

Elles peuvent tout de même se targuer de vrais gains écologiques. Grâce à une durée d’autonomie rallongée d’abord : le premier bain leur offre 9 heures. Les trois suivants, respectivement 5 heures, 3 heures et 1 heure. Soit un total de 18 heures d’utilisation, près de 30 % de plus qu’une pile traditionnelle. Elles ont surtout la capacité de se conserver au moins vingt ans au sec dans les placards avant l’activation.

- Des électrodes en fer-nickel améliorent l'électrolyse

Dispositif décomposition de l'eau

- Une batterie papier en origami alimentée... par des bactéries

S’inspirant de la technique de pliage origami, cette
batterie en papier est alimentée grâce à un métabolisme
microbien produit à partir d’une goutte d’eau usée. Elle délivre
quelques microwatts qui peuvent alimenter un biocapteur. ©
Université de Binghamton

En combinant la technique de pliage de l’origami avec les principes de la pile microbienne, un ingénieur de l’université de Binghamton (États-Unis) a créé une batterie en papier capable d’alimenter un biocapteur grâce à des bactéries présentes dans une goutte d’eau usée. Cette technologie pourrait être employée pour des outils de diagnostic médical dans des zones reculées, où les sources d’énergie sont rares.

Cette batterie, qui, une fois pliée fait la taille d’une boîte d’allumettes, peut délivrer les quelques microwatts nécessaires à alimenter un biocapteur, lui-même réalisé à base de papier.

Cette batterie origami utilise une cathode alimentée par de l’oxygène qui est fabriquée à partir d’une feuille de papier ordinaire recouverte de nickel liquide pulvérisé sur l’une de ses faces. L’anode, quant à elle, est créée par sérigraphie avec une peinture à base de carbone en délimitant une zone hydrophile avec de la cire. Selon l’université de Binghamton, le coût de fabrication d’une telle batterie n’excède pas quelques centimes.

- Des flacons avec un anti-adhésif laissant couler jusqu'à la dernière goutte

Ketchup
slides out of a bottle that's been coated with LiquiGlide.
Courtesy of the Varanasi Research Group

Il sera utilisé d'abord pour une mayonnaise norvégienne mais devrait se généraliser, minimisant les pertes de produit.

- La culture sous-marine

A 8 mètres de profondeur, trois cloches en plastique fixées au fond de l'eau offrent autant de bulles d'air dans lesquelles sont installés des bacs de terreau classiques. L'évaporation maintient un taux d'humidité de 80 à 90% sous les cloches, la condensation fournit l'eau douce nécessaire aux plantes, qui régénèrent elles-mêmes l'air de leur bulle grâce à la photosynthèse.

"Cultiver sous l'eau apporte surtout une stabilité thermique. La mer conserve la température, sans grande différence entre le jour et la nuit", explique Gianni Fontanesi, responsable de la gestion du projet. A cette profondeur (8 m), 60% de la lumière de la surface arrive encore aux plantes, "ce qui est largement suffisant", et elles sont protégées de tous les insectes et parasites.

- Des nanoparticules pour l'assainissement du sol et de l'eau

Le projet NANOREM s'appuie sur l'utilisation de nanoparticules à haute réactivité pour améliorer l'assainissement des sols et de l'eau. Aucun effet toxicologique n'a été trouvé pour les nanoparticules candidates (NanoFer 25S, Carbo-Fer, Fe-Oxide, Fe-Zéolites et Bionanomagnetite) testées sur une variété d'organismes dont les vers de terre, les crustacés, les algues vertes et les bactéries.

- Les sacs poubelles sont d'excellents échangeurs de chaleur

The same plastic as in
garbage bags makes an efficient heat exchanger in power plants
by creating microchannels. Courtesy of Joshua Pearce

On pourrait les utiliser dans les centrales électriques mais aussi dans les maisons pour récupérer la chaleur.

- Une maison de jardin pour habiter ou pour abriter d'autres espèces

Cherhant à résoudre la crise du logement de Los Angeles et la perte d'habitat pour de nombreuses espèces, le professeur Dana Cuff, ses élèves et d'autres professeurs ont créé un logement léger, abordable, respectueux de l'environnement pour les personnes, les oiseaux, les abeilles et autres espèces.

BI (h) OME est conçu pour la cohabitation multi-espèces. Bien que ce soit légèrement plus petit qu'un garage pour deux voitures - il y a assez de place pour accueillir une ou deux personnes - la maison comporte aussi de multiples recoins intéressants pour le jardin, les lézards, les souris, les abeilles, les oiseaux et les chauves-souris, tous de bons colocataires pour les humains.

La maison imperméable à l'eau, est construite avec des bâches en plastique sur un cadre de tuyaux de conduits électriques. Elle peut être assemblée à la main par deux personnes. Le sol et les parois avant et arrière de la maison sont construites en bois, avec des ouvertures pour la lumière et la ventilation. A l'extérieur, les murs sont tapissés de feuilles en plastique.

La maison est destinée à contenir une cuisine compacte, avec un système de collecte des eaux grises pour les plantes; des toilettes compostables; et, au lieu des bâches en plastique utilisées dans le prototype, on pourrait y mettre des cellules solaires.

Rendu de logement accessoire

 

Biologie


évolution, génétique, éthologie, anthropologie, neurologie

- Une membrane synthétique qui pousse comme si elle était vivante

Croissance autonome pour ces membranes artificielles. Michael Hardy, UC San Diego

"Les membranes que nous avons créées, bien que complètement synthétiques, imitent quelques éléments des organismes vivants plus complexes, comme la capacité à adapter leur composition en réponse aux signaux environnementaux. Beaucoup d'autres scientifiques ont exploité la capacité des lipides à s'auto-assembler en structures bicouches avec des propriétés qui rappellent des membranes cellulaires, mais jusqu'à maintenant, personne n'a été en mesure d'imiter la capacité de la nature à assurer la formation de blocs membranaires persistants". En clair, la membrane développée par les chercheurs synthétise automatiquement les éléments nécessaires pour continuer à croître toute seule.

Afin d'obtenir cette capacité, les scientifiques ont étudié les voies biochimiques utilisées par les cellules vivantes pour synthétiser de nouvelles protéines de membranes. Ils ont ensuite identifié un catalyseur unique qui reproduit les messages circulant via ce réseau de voies biochimiques et entraîne la croissance de la membrane artificielle. "Nos résultats démontrent que des membranes lipidiques complexes capables d'auto-synthèse peuvent émerger de simples blocs de construction chimiques".

- Modifier une bactérie pour en améliorer le rendement

Engineered bacteria use both glucose and acetate, instead of just glucose, as raw material to make isobutyl acetate, which can be used in chemical manufacturing and as fuel.Originellement cette bactérie E. coli transformait le glucose en deux isobutanol (via le pyruvate) et en acétyl-coenzyme A, un constituant utile pour la fabrication de produits biochimiques (protéines, graisses, alcools, etc.) mais le rendement carbone théorique de cette voie est au maximum de 67%. En modifiant la bactérie pour produire avec l'acétyl- CoA du isobutyl acetate (base pour des solvants et carburants), le rendement carbone atteindrait 75%, démonstration qu'on peut optimiser les processus naturels.


- Les pores de la membrane du noyau en 3D

Configuration d'un pore nucléaire. UZH

Pour la première fois, des images haute résolution des pores situés sur la membrane du noyau des cellules ont pu être obtenues à l’aide microscopes électroniques haute performance.

- Un seul gène à l'origine des multicellulaires

La mutation d'un seul gène, ACE2, qui contrôle la séparation des cellules filles après division, serait suffisante pour transformer la levure de bière unicellulaire en organisme multicellulaire primitif. Cela suggère que ce saut évolutif, qui date peut-être de 2,1 milliards d'années, n'était pas aussi difficile qu'il le semblait.

Il se serait d'ailleurs produit une vingtaine de fois de façons indépendantes, permettant notamment d'échapper aux prédateurs d'unicellulaires.


- Un nouveau cousin du tricératop

This is an artistic life reconstruction of the new horned dinosaur Regaliceratops peterhewsi in the palaeoenvironment of the Late Cretaceous of Alberta, Canada. © Art by Julius T. Csotonyi / Courtesy of Royal Tyrrell Museum, Drumheller, Alberta.

Cet animal dont seul le crâne (moins la mandibule) a été découvert, a été baptisé Regaliceratops peterhewsi, la première partie de son nom signifiant grosso modo "face royale à cornes", notamment à cause de son imposante collerette ornée de dentelures osseuses sur son pourtour, formant les pointes d'une sorte de couronne.

- Des os de dinosaures renfermeraient des restes de globules rouges

"Notre étude nous aide à nous convaincre que la préservation de fossiles de tissus mous pourrait être bien plus répandue chez les dinosaures que ce nous pensions. Des restes fossilisés de tissus mous avaient été trouvés précédemment dans de rares fossiles excellemment conservés. Cependant, ce qui est particulièrement passionnant dans notre travail, c’est que nous avons découvert des structures similaires à celles de globules rouges et de fibres de collagène dans des fossiles dont la qualité de conservation est mauvaise".

- L'invasion des hannetons

Après avoir mangés les feuilles des arbres, les hannetons s'en prennent désormais à leurs racines. ©JOSEPH MEYER / OFFICE NATIONAL DES FORETS / AFP

De mémoire de forestier, l'ampleur du phénomène est sans précédent : après quatre ans sous terre, des centaines de millions de hannetons - des insectes coléoptères nocturnes - se sont envolés pour grignoter les feuilles des arbres de forêts alsaciennes.

"Au total, je pense qu'un chêne sur deux a eu ses feuilles au moins en partie mangées, et peut-être 10% ont été presque complètement défeuillés", observe Joseph Meyer, cheville ouvrière de l'ONF dans la zone touchée. Il y a eu selon lui de 40.000 à 200.000 hannetons par hectare. Etant donnée l'étendue de la zone infestée, les hannetons ont donc été plusieurs centaines de millions au total. "On a arrêté de compter", plaisante Frédéric Guerin, porte-parole de l'ONF pour la région, "c'est d'une ampleur exceptionnelle aussi bien du point de vue de l'étendue géographique, que de l'intensité du phénomène". D'autres forêts françaises au sol sableux, comme celle de Fontainebleau, peuvent aussi connaître de fortes présences de hannetons, mais "il n'y a aucune trace de phénomènes similaires", dit-il, ni aucune explication des raisons de cette prolifération.


- Les pieuvres sont atteintes de démence en fin de vie

On sait que les pieuvres sont très intelligentes bien qu'avec un petit cerveau de la taille d'une noix et très différent du nôtre. Ce que je ne savais pas, c'est qu'à la fin de leur vie qui ne dure que 4 ans, leur vieillissement se traduit pas des accès de démence.
- Une lapine qui chasse un serpent étouffant ses petits

C'est assez étonnant, je n'imaginais pas qu'une lapine puisse être si agressive envers un serpent.

- Des ours qui font de l'escalade

 

- Les rats rêvent aux endroits où ils voudraient aller

Lorsqu'on montre aux rats un régal de nourriture au bout d'un couloir où ils ne peuvent pas accéder puis qu'ils font une sieste, les neurones correspondant à cet endroit s'allument quand ils dorment - comme s'ils rêvaient de courir dans le couloir pour saisir l'objet de leur désir.

Cela montre que les rêves des rats peuvent être façonnés par leurs objectifs. "Il ne s'agit pas seulement d'une activité de base; elle dépend des désirs des animaux".

Le travail est parti de l'idée que l'hippocampe nous aide à imaginer l'avenir de même qu'il code nos souvenirs du passé.

C'est, bien sûr, la confirmation de Freud pour qui le rêve est la réalisation d'un désir (ce qui était contesté dernièrement).

- Des loups qui vivent au sein de groupes de babouins

Cela ne ressemble pas du tout à une domestication, d'autant qu'on ne voit pas bien l'intérêt pour ces groupes impressionnants, qui font jusqu'à 800 singes, de cette cohabitation qui se révèle par contre très bénéfique pour les loups, triplant presque leurs prises de rongeurs en se cachant dans le troupeau. Tout au plus peut-on penser que cette promiscuité a pu déboucher ensuite sur la domestication mais celle-ci a été assez tardive (-40 000 ans), par des hommes qui n'ont plus rien des singes maîtrisant notamment le langage narratif. Ce qui est intéressant, c'est le comportement pacifique du loup.

Voir aussi Futura-Sciences.

- Le rire des chimpanzés

"Depuis 40 ans, les chercheurs pensaient que les sourires des chimpanzés étaient des rictus forcés. La preuve avancée était qu’ils ne relevaient pas leur lèvre supérieure lorsqu’ils riaient. Nos analyses montrent qu’ils le font".

Je pensais que c'était acquis depuis longtemps mais on a bien la confirmation que le rire n'est pas le propre de l'homme. Il paraît que même les souris et les rats peuvent rire ("Les souris gloussent, les chauve-souris chantes", Karen Shanor et Jagmeet Kanwal)

- Le chimpanzé dévisage, le bonobo cherche le regard

Le regard du chimpanzé sur ses congénères diffère de celui du bonobo. ©Suzi Eszterhas / Minden Pictures / Biosphoto / AFP

Lorsqu'on leur présente l’image d’un autre singe, les bonobos cherchent le contact oculaire et le maintiennent durablement, alors que le regard des chimpanzés glisse très vite vers la bouche et les parties génitales.

Des recherches précédentes avaient déjà observé que les espèces dotées des systèmes sociaux les plus despotiques et les moins tolérants -comme les macaques rhésus- montraient un niveau moins élevé de contact oculaire entre individus, comparées aux espèces dotées de systèmes sociaux plus tolérants et égalitaristes, comme les humains. En clair, despotes et démocrates ne regardent pas autrui de la même façon et cela se traduit très concrètement dans leurs coups d'œil. En revanche, tous les tyrans, qu'ils soient humains ou chimpanzés peuvent regarder l'autre fixement et longuement pour lui faire baisser les yeux dans un rapport de domination... "Chez les humains, le contact oculaire est lié au degré d’affiliation entre individus et reflète les relations interpersonnelles ainsi que le tempérament d’un individu".

- Il y a 400 000 ans, la pollution intérieure se voit dans le tartre des dents

Déjà en ce temps là, le feu et la cuisson polluaient leur atmosphère, ce qui semble indiquer qu'on pourrait s'y être adapté ? Des fibres végétales semblent aussi prouver que les hommes préhistoriques se nettoyaient les dents avec des plantes.

Des irritants respiratoires, y compris des traces de charbon de bois - pollution de l'environnement d'origine humaine - trouvés dans le tartre dentaire, pourraient avoir résulté de l'inhalation de fumées des feux en intérieur utilisés pour rôtir la viande sur une base quotidienne. Cette première preuve directe de la pollution environnementale par inhalation peut bien avoir eu un effet néfaste sur la santé de ces premiers humains.

- Les Egyptiens seraient les ancêtres des sapiens sortis d'Afrique

« C’est via l’Egypte et le Sinaï que H. sapiens est sorti d’Afrique, entre -100 000 ans et -50 000 ans, tranche aujourd’hui le généticien Luca Pagani. © Betty Lafon, Sciences et Avenir

"C’est via l’Egypte et le Sinaï que H. sapiens est sorti d’Afrique, entre -100 000 ans et -50 000 ans", tranche aujourd’hui le généticien Luca Pagani, de l’université de Cambridge (Royaume-Uni) dans l’American Journal of Human Genetics. Son équipe a analysé les génomes de 100 Égyptiens et 125 Éthiopiens d’aujourd’hui… « Résultat : il y a une plus grande proximité génétique des génomes égyptiens avec ceux des Européens et des Asiatiques, souligne le chercheur. Cela conforte l’idée que l’Égypte aurait été comme le dernier “arrêt” de nos ancêtres avant qu’ils ne se déploient partout dans le monde » Il semble donc que "le passage nord" (voir notre carte) ait été la voie majeure empruntée par les ancêtres pour se déployer hors de leur berceau africain.

L’autre hypothèse, soutenue jusqu’à présent par des archéologues, était que les migrants préhistoriques avaient suivi la "route sud", partant d’Éthiopie, empruntant les eaux peu profondes du détroit de Bab el Manded puis la péninsule Arabique pour gagner l’Asie notamment.

La fiabilité me semble faible mais l'hypothèse plausible. Ce qui me paraît le plus incroyable, c'est qu'il y ait une continuité des populations sur 100 000 ans, impliquant une certaine sédentarisation précoce ou plutôt territorialisation (avec une diversité d'habitats). J'ai tendance, sans beaucoup de preuves, à faire des sapiens sortis d'Afrique les porteurs (et descendants) du langage narratif (et des progrès du paléolithique supérieur qui suit). Par des méthodes linguistiques, la langue mère semblait ne pas pouvoir remonter au-delà de 70 000 ans. Donner comme date de la sortie d'Afrique 100 000 ans est donc un peu rapide et demande au moins confirmation. Si des dates aussi anciennes se confirmaient, cela voudrait dire qu'il a fallu beaucoup de temps pour que des groupes plus nombreux produisent un langage élaboré, une culture et des techniques complexes. Il a fallu cependant au moins 50 000 ans pour que tout cela débouche sur l'agriculture et une véritable sédentarisation.

Il est amusant de noter que les choses n'ont pas fondamentalement changé à notre époque bien qu'à un rythme très accéléré puisqu'on pourrait expliquer la réussite de la Silicon valley par sa concentration de startups, ce qui rend les échecs moins graves, et les échanges d'informations que cela produit (de même que les cafés dans les grandes villes auraient été un facteur du progressisme au XVIIIème, tout comme le café dans les entreprises favorise les échanges d'information). Il me semble malgré tout que cette réussite est très liée au numérique, depuis les laboratoires de recherche de Xerox à Palo Alto, créant une culture en avance qui devrait finir par se scléroser, en se croyant justement plus intelligents que les autres, laissant la place à une autre "capitale" de l'innovation, qu'on pourrait situer en Chine, en Inde, voire en Afrique au vu de la concentration de population requise.

- Nouveaux fossiles: une diversité humaine ancienne

Cette découverte recule de près de 20 000 ans la date de la présence de l'Homme moderne dans la région. En effet, elle révèle que ces premiers humains qui ont migré vers les côtes et les terres du sud-est asiatique, après être partis d'Afrique, ont parcouru l'Eurasie plus tôt que ce que l'on ne pensait, entre 44 000 à 63 000 ans.

Contrairement à la morphologie moderne du crâne, la mandibule, de petite taille, possède à la fois des traits morphologiques archaïques et modernes, comme la présence d'un menton protubérant et un corps alvéolaire d'une très grande robustesse. Cette mosaïque de caractères archaïques et modernes n'est pas rare dans le registre fossile humain, d'autres fossiles africains, européens comme les néandertaliens, et asiatiques présentent également cette combinaison de caractères.

Pour certains chercheurs, cette mosaïque de caractères montre que les Hommes modernes qui ont migré vers de nouvelles régions se sont mélangés aux populations archaïques déjà présentes localement. Cependant, une explication bien plus simple serait de dire que les premiers Homo sapiens modernes présentaient, à cette époque, une très grande diversité morphologique.

Voir aussi Futura-Sciences.

- Un métis néandertalien en Roumanie daté de 40 000 ans

Le jeune homme de Pestera cu Oase ("la caverne aux ossements") découvert dans une grotte des Carpates au sud-ouest de la Roumanie il y a 13 ans, et daté d'environ 40.000 ans, est bien un métis, fruit du croisement entre un Homo neanderthalensis et un Homo sapiens sapiens. Des chercheurs de l’université d’Harvard (États-Unis), de l'institut du Max-Planck (Allemagne) et de l’Académie des sciences chinoises estiment aujourd’hui "qu’il a hérité environ un dixième de son ADN et de gros morceaux de chromosomes d’un ancêtre néandertalien".

Le croisement remonterait à quatre à six générations, pas plus, avant la mort du jeune homme, il y a 40.000 ans environ selon les spécialistes.

On ne dit pas cependant si ce métis appartenait à un groupe de néandertaliens ou de sapiens, la survie n'étant pas la même selon que la mère était néandertalienne ou sapiens, de même que la transmission des gènes. La nouveauté est la preuve par l'ADN qui permet de dire que c'est la "première évidence directe d’un mélange récent", sinon on avait déjà parlé d'un crâne témoignant d'un croisement entre une Néandertal et un Sapiens, trouvé en Vénétie et daté de 35 000 ans (appartenant à un groupe néandertalien). On avait vu aussi un crâne de Sapiens croisé avec Neandertal en Israël, daté de 50 000 ans (appartenant à un groupe de sapiens). Un ouvrage sur le sujet, "Néandertal/Cro-Magnon - La Rencontre" sous la direction de Marcel Otte, est déjà un peu dépassé, datant de plus d'un an !

- Le nouvel homonculus

Homonculus

L'homonculus vient d’être mis à jour par une équipe de l’université Emory (Atlanta, États-Unis) après une étude d’imagerie médicale.

Sur la cartographie de Penfield chaque partie du cortex moteur correspond à une partie du corps. La surface du cortex n’est pas proportionnelle à la taille de la partie du corps à laquelle elles est alouée, mais à la complexité des mouvements que celle-ci peut effectuer. Ainsi, les surfaces occupées par la main — et surtout le pouce — ou la bouche présentent une taille disproportionnée par rapport aux jambes, par exemple.

 

- Le rôle primordial des oscillations du cerveau

L'activité du cerveau est rythmique: elle apparaît sous la forme de variations électriques périodiques, que l'on classe, selon leur longueur d'ondes, en plusieurs catégories. Les plus connues -alpha, beta, gamma, delta, thêta et mu- sont détectées en association avec différents types d'activités ou d'états cognitifs. Les ondes alpha, par exemple, sont liées à un état éveillé et détendu, les ondes beta à un état de concentration importante, etc. La parole, quant à elle, mobilise de manière synchronisée les ondes gamma et thêta.

En recourant à un important corpus de locuteurs de langue anglaise présentant une grande variété de rythmes de parole et d'accents, les chercheurs ont observé que ces oscillations couplées segmentaient la parole de manière intelligente: elles s'adaptaient au rythme du locuteur et pouvaient détecter correctement non seulement les frontières syllabiques, mais aussi l'identité des syllabes. Face à la parole émise, l'oscillation thêta peut ainsi suivre le rythme syllabique de manière flexible et synchroniser l'activité des ondes gamma, qui pourront à leur tour coder les phonèmes.

Les scientifiques ont observé que les personnes dyslexiques présentent une anomalie de l'activité des ondes gamma, celles qui opèrent le découpage phonémique. Le découpage syllabique n'étant pas affecté, les dyslexiques peuvent ne présenter aucun trouble de la compréhension; mais comme le format de leur représentations mentales ne correspondent pas au format phonémique universel, l'apprentissage du langage écrit, où il s'agit d'associer des phonèmes à des lettres, devient difficile.

Chez les personnes frappées d'autisme, d'autre part, les chercheurs ont identifié que c'est l'information de parole qui n'est pas découpée au bon endroit, ce qui enraie le décodage de la parole.

Par ailleurs, une étude sur les risques génétiques de l'autisme met en lumière le rôle déterminant de l'association de mutations proches.

- Des petits groupes de neurones dorment in vitro

L'état normal des neurones en culture est semblable au sommeil et présente, après 2 semaines d'activité dans un réseau, un EEG semblable à ce qu'on observe dans le cerveau des animaux. Ces réseaux constituent la plus petite unité du sommeil. Pour les conduire au sommeil profond, il suffirait d'ajouter à la boîte de Pétri le facteur de nécrose tumorale (TNF), protéine immunitaire qui aide à réguler le sommeil et que l'on trouve chez tous les animaux, des mouches aux humains. « TNF est surtout connu pour stabiliser les synapses afin de ne pas perdre ses vieux souvenirs et en retenir de nouveaux ».

Lorsque des neurones s'activent ils manifestent cette activité par la libération d'ATP, qui à son tour produit du TNF ainsi qu'une autre hormone immunitaire appelée interleukine-1. Leur combinaison déclenche la phase de sommeil.

Cette recherche confirme qu'après une journée d'efforts inhabituels, certaines parties du cerveau peuvent continuer à dormir le lendemain, donnant l'impression de n'être qu'à moitié réveillé.

"Cela oblige à voir le sommeil comme une propriété de petits réseaux alors que les gens voyaient jusqu'ici le sommeil comme un phénomène concernant le cerveau tout entier. En fait, des morceaux du cerveau oscillent entre sommeil et états de veille, en fonction de la quantité d'activité qu'ils ont pu avoir la veille. Et la raison en est que les synapses dépendent de l'activité - plus vous les utilisez, plus elles se renforcent. Lorsque le corps se repose, le sommeil stabilise le réseau de neurones et entre dans un autre mode de stimulation pour fixer nos souvenirs".

- Les fonctions du cerveaux sont plus distribuées que localisées

Image: Christine Daniloff / MITPlusieurs régions corticales travaillent ensemble simultanément pour traiter l'information sensorielle couplée avec des actions, malgré leurs fonctions spécialisés connexes.

"Il y a une nouvelle évidence en neurosciences que le traitement cortical est une combinaison d'un réseau de zones dynamiques qui échangent des informations plutôt qu'une mosaïque de modules".

Les chercheurs ont constaté un encodage des informations dans toutes les régions, mais à des degrés de force et de synchronisation variable.

Dans cette nouvelle étude, les chercheurs ont construit un réseau de 108 électrodes qui ont mesuré des pics de neurones dans 2694 sites à travers six régions corticales qui sont censés contrôler les fonctions spécifiques.

"Certaines zones peuvent traiter le mouvement plus que la couleur, certaines peuvent traiter la couleur plus que le mouvement, et parfois vous pouvez voir les informations aller d'un domaine à l'autre. Mais en général, l'information est distribuée partout dans le cortex".

"Même la prise de décision est plutôt une propriété émergente de nombreuses aires corticales".

- Le cerveau et les gènes travaillent en réseau

Les neuroscientifiques savent que, même au repos, le cerveau synchronise spontanément les différentes régions qui le composent pour former des réseaux fonctionnels. Le cerveau n'est donc pas constitué uniquement de petits modules spécialisés, mais de régions qui se coordonnent pour accomplir ses différentes tâches. Cependant, les chercheurs peinaient jusqu'alors à définir les mécanismes moléculaires qui sous-tendent cette connectivité fonctionnelle. Aujourd'hui, une équipe des universités de Genève (UNIGE) et Stanford est parvenue à établir une forte corrélation entre les réseaux cérébraux fonctionnels et l'expression génétique des cellules qui les composent. Grâce à des analyses croisées, les chercheurs ont pu identifier une série de 136 gènes fortement impliqués dans la connectivité des réseaux cérébraux, mais aussi dans la maladie d'Alzheimer et la schizophrénie.

- Avec Brain-to-text, un ordinateur peut lire dans les pensées

Cette image permet de suivre le procédé d’enregistrement des ondes cérébrales associées au langage et à la parole par électrocorticographie (ECoG). Les électrodes (cercles bleues) détectent l’activité cérébrale spécifique (zones bleues et jaunes) qui se produit à chaque mot. © CSL, KIT

En enregistrant les ondes cérébrales correspondant à la parole, on a réussi à lire et à restituer des phrases entières pensées en langage naturel. Même si l'expérience impose des électrodes intracrâniennes, cette avancée pourrait faire progresser les interfaces cerveau-machine de façon significative.

Pour cette expérience qui s’est déroulée aux États-Unis, les scientifiques ont travaillé avec sept personnes souffrant d’épilepsie et qui ont accepté de participer dans le cadre de leur traitement clinique. L’enregistrement des ondes cérébrales a été réalisé par électrocorticographie (ECoG). Des électrodes ont été implantées sous la voûte crânienne à la surface du cortex cérébral, au niveau de l’hémisphère gauche et, plus particulièrement, de certaines zones des lobes frontaux et temporaux. L’objectif était de capter les signaux à la sortie des aires responsables du langage. Chaque participant devait lire un texte à voix haute pendant que les signaux ECoG étaient enregistrés. En plus de l’activité électrique du cerveau, les scientifiques ont aussi enregistré la forme de l’onde acoustique du langage de chaque candidat.

Le Brain-to-text réalisé par le KIT fonctionne sur une base de données de mots encore très maigre, et le taux d’erreur est tout de même de 25 %. Le principal obstacle à court terme est cependant la nécessité d’utiliser des électrodes intracrâniennes pour capter le signal du cortex cérébral.

Voir aussi Sciences et Avenir.

- Le cerveau rétrécit avec l'âge mais la densité des cellules reste constante

9.4 Tesla MRI Brain Image 2Les images fournissent la première preuve que dans le vieillissement normal, la densité cellulaire est conservée dans tout le cerveau, et pas seulement dans des régions spécifiques, comme des études antérieures sur les tissus du cerveau humain l'avaient montré. Les résultats suggèrent également que le maintien de la densité des cellules du cerveau peut protéger contre les troubles cognitifs lorsque le cerveau se rétrécit progressivement dans le vieillissement normal. Ce seraient les neurones eux-mêmes qui rétrécissent tandis que le nombre de cellules reste la même chez les adultes normaux âgés.


- L'odorat se fait en 3D et permet de s'orienter dans l'espace

Une nouvelle étude montre que nous pouvons utiliser notre sens de l'odorat et pas seulement d'identifier des objets, mais à naviguer (iStockphoto)Comme les pigeons voyageurs, les humains ont un nez permettant de s'orienter car nos cerveaux sont câblés pour convertir les odeurs en information spatiale.

Nous pouvons trouver notre chemin juste en reniflant, les yeux bandés, vers un emplacement dont nous avons senti l'odeur une seule fois auparavant.

"L'olfaction est comme une toile de fond de notre monde dont nous pourrions ne pas être conscients mais que nous utilisons pour notre orientation".

De plus, chaque personne dispose d'un sens de l'odorat unique et des chercheurs israéliens ont mis au point une technique qui permet de visualiser l'empreinte olfactive de chaque individu.

- Un dossier intéressant sur la musique et le langage

On a constaté, par exemple, que certaines fonctions cérébrales particulières comme la syntaxe, contribuent tant à la musicalité qu’au langage. Lorsque nous parlons, nous utilisons la syntaxe pour ordonner les mots au sein de la phrase : en français, nous mettons d’habitude le sujet avant le verbe, puis le complément d’objet. Lorsque nous avons affaire à la musique, la syntaxe semble faire la même chose, en disposant les sons à l’intérieur de phrases musicales. L’idée est que musique et langage partagent cette fonction, mais l’utilisent de manière différente.

La prépondérance de l’hémisphère droit ne vaut que dans le cas de non-musiciens. Les musiciens, au contraire, reconnaissent avec une plus grande facilité les morceaux entendus grâce à l’oreille droite, ceux analysés donc par l’hémisphère gauche. Les auteurs en concluent que les fonctions analytiques – qui prévalent lors de l’écoute chez un musicien professionnel – s’exécutent à gauche alors que les expériences synthétiques, globalisantes, sont traitées à droite.

On peut donc supposer que l’hémisphère droit est spécialisé dans la reconnaissance des hauteurs et l’hémisphère gauche dans celui des rythmes. Selon les chercheurs, derrière cette latéralisation se cacherait un facteur important : la nécessité de choisir entre vitesse et précision du traitement des informations sonores provenant de notre entourage.

Tout le dossier est intéressant bien que trop axé sur l'individu. Ma théorie, là-dessus, c'est que la musique résulte du langage narratif, c'est-à-dire qui n'est plus phonétique et expressif (poétique) mais devient prosaïque, le phonème n'étant plus à interpréter en lui-même mais seulement son articulation en mots et en phrases, ce qui libère la dimension phonétique de la signification et l'ouvre à la pure expressivité dans un domaine détaché du langage et constituant un univers propre. Je crois qu'on peut en déduire des lois de composition où la répétition préserve la capacité de variation ou de rupture. Il me semble aussi évident que la musique (le rythme) a une fonction sociale, voire politique (ou militaire) comme le pensaient aussi bien Platon qu'Aristote, permettant d'unifier un groupe, une ambiance, de faciliter un travail collectif, de réduire l'angoisse, n'étant pas seulement un effet collatéral sans aucune utilité mais une création culturelle (avec ses normes qui changent selon les populations et l'époque). Pour Aristote, la musique est une des seules activité qui est sa propre fin, n'étant pas utile à autre chose, ce qu'on peut donc contester, par contre elle n'existe effectivement qu'en acte. C'est le même reproche qu'on peut faire aux tentatives comme celle de Francis Wolf de philosophie de la musique, d'en minorer apparemment cette dimension sociale pourtant si importante dans la succession des modes notamment et qui les charge de sens. Il n'y a pas de musique en soi.

 

Santé


traitements, nutrition, hygiène

- Un drone qui attrape des moustiques pour les analyser et prévenir les épidémies

Des drones chasseurs de moustiques
pour prédire les épidémies

Avec son projet Premonition, Microsoft Research va se servir de drones pour capturer des moustiques et identifier les maladies infectieuses émergentes avant qu’elles ne se transforment en épidémies et menacent les humains, la faune ou le bétail. L’objectif est de développer un système de prévention plus réactif que celui utilisé aujourd'hui. Un programme ambitieux qui se donne cinq ans pour aboutir.

L’idée est d’aller capturer ces insectes directement dans leur environnement et en grande quantité afin de pouvoir analyser les pathogènes qu’ils transportent. Pour cela, l’équipe de Microsoft Research travaille sur un piège à moustiques robotisé qui sera installé sur un drone autonome ainsi que sur la plateforme informatique et logicielle qui sera nécessaire pour traiter les données.

Microsoft veut proposer une solution déployable à grande échelle et à bas coût. Cela suppose aussi de pouvoir analyser les moustiques capturés et de séquencer les virus qu’ils transportent pour ensuite les traiter informatiquement afin de séparer les virus connus des virus encore inconnus. L’analyse de cette très grande quantité de séquences va nécessiter une puissance de calcul conséquente et de nouveaux algorithmes sur lesquels travaille l’équipe de Microsoft Research.

Voir aussi Sciences et Avenir.

- VirScan détecte tous le anticorps de virus nous ayant infectés

Une seule goutte de sang pourrait suffire à retracer l'historique des infections subies par un individu. ©ALDEN CHADWICK/FLICKR/CREATIVE COMMONS

En analysant une seule goutte de sang, une nouvelle technologie bon marché permet de déterminer toutes les infections virales passées et présentes d'une personne.

Concrètement, ce test recherche dans le sang des anticorps contre les 206 espèces de virus connus pour avoir infecté les humains. Le système immunitaire accroît la production de nouveaux anticorps pour se défendre contre des virus rencontrés pour la première fois et continue à le faire pendant des années voire des décennies après la fin de l'infection de l'organisme par ces agents viraux.

Pour développer ce nouveau test, ses créateurs ont synthétisé plus de 93.000 morceaux d'ADN codant différents segments des protéines virales. Ils ont inséré ces fragments d'ADN dans des virus bactériophages, qui n'infectent que des bactéries. En tant que groupe, ces derniers contiennent tous les fragments de protéines trouvés dans plus de mille souches connues de virus humains. Dans le sang, les anticorps trouvent leurs cibles en reconnaissant les caractéristiques uniques connues appelées épitopes qui se trouvent dans des protéines sur la surface du virus.

- La fatigue chronique comme séquelle d'une infection

Il y a certainement plusieurs sortes de fatigues chroniques (ou d'intolérance à l'effort) mais le rituximab, un traitement contre le lymphome et l'arthrite rhumatoïde, soulagerait les 2/3 des patients, mettant en évidence que ce sont les anticorps produits lors d'une infection virale qui perturbaient l'irrigation des muscles.

- Un biocapteur nanomécanique ultrasensible

Ce biocapteur très compact, pouvant être intégré à un smartphone, peut analyser la composition chimique de substances et détecter des entités biologiques, tels que des marqueurs de maladies virales, apparaissant lorsque le système immunitaire réagit à des maladies, y compris le VIH, l'hépatite, l'herpès, et beaucoup d'autres. Le capteur permettra aux médecins d'identifier les marqueurs tumoraux, dont la présence dans le corps signale l'émergence et la croissance des tumeurs cancéreuses.

Il se compose de deux parties: une photonique (ou plasmonique) pour contrôler le signal optique, et une bande mince oscillante au-dessus du guide d'onde, reliée à une puce.

Ces oscillations permettent de déterminer la composition chimique de l'environnement dans lequel la puce est placée. En plaçant différents réactifs sur le système, on peut les faire réagir avec des substances spécifiques ou des entités biologiques. Si vous y placez les anticorps de certains virus, ils vont capturer les particules virales dans l'environnement analysé. Les oscillations se produisent à une amplitude inférieure ou supérieure en fonction du virus et l'onde électromagnétique qui passe à travers le guide d'ondes provoque des changements d'intensité du signal de lecture.

- Un laser 'tricorder' pour diagnostiquer le paludisme à travers la peau

La longueur d'onde du laser ne nuit pas au tissu humain, mais est absorbée par les cristaux qui sont produits par le parasite du paludisme. Lorsque les cristaux absorbent cette énergie, ils se réchauffent, ce qui produit une bulle. Un oscilloscope placé sur la peau à côté du laser détecte en 20 secondes ces bulles nanométriques quand elles commencent à éclater.


- Vacciner par laser

Mise
au point d'un vaccin au laser, sans piqûre... ni adjuvant ! « Actuellement, un vaccin est injecté avec une aiguille qui traverse le derme et libère la solution vaccinale dans l’hypoderme ou dans le muscle. On court-circuite donc le derme et son réseau très dense de cellules dendritiques. Ces cellules sont des sentinelles extrêmement performantes du système immunitaire : elles présentent les antigènes aux lymphocytes T immatures en vue de leur différenciation en lymphocytes T effecteurs, capables d’éliminer l’agent pathogène. Nous voulions donc cibler spécifiquement ces cellules dendritiques du derme afin de stimuler la réponse immunitaire », explique Bernard Malissen, co-auteur de ces travaux parus dans Journal of Immunology.

Pour cela les chercheurs ont développé un vaccin ciblé. Ils ont isolé un antigène présent à la surface de cellules de mélanome et l’ont couplé à une molécule appelée XCL1 qui se lie spécifiquement à un récepteur présent à la surface des cellules dendritiques du derme (XCR1).

Les chercheurs ont ensuite utilisé un appareil laser couramment utilisé chez l’Homme à des fins esthétiques et cosmétiques et qui génère des micropores dans la couche externe de l’épiderme. Ils ont exposé la peau de souris à ce rayon laser puis ont appliqué localement la solution vaccinale.

Voir aussi Sciences et Avenir.

- Une protéine qui bloque le VIH-1

- Un organe immunitaire synthétique produit des anticorps

Cet organe synthétique s'inspire des ganglions lymphatiques. Il est fait de gélatine renforcée par des nanoparticules de silicate et ensemencée avec des cellules, reproduisant la structure du tissu lymphoïde. Comme le véritable organe, il convertit les lymphocytes B - qui fabriquent des anticorps en réponse aux agents infectieux - dans des centres germinaux, qui sont des groupes de lymphocytes B s'activant et mutant leurs gènes d'anticorps face à une attaque. Ces centres germinaux sont un signe d'infection et ne sont pas présents dans les organes immunitaires sains. En les contrôlant, on pourrait régler la vitesse de prolifération des lymphocytes B et modifier les types d'anticorps produits.


- Un gène moteur de l'inflammation impliqué dans les maladies auto-immunes

17 des variantes génétiques de la sclérose en plaque affectent la voie NFkB, qui contrôle une foule de réponses immunitaires aux menaces environnementales, et les variantes associées à la SEP du gène NFkB augmentent sensiblement l'activité du gène.

L'étude illustre la complexité des maladies individuelles comme la SEP, où plusieurs variantes génétiques peuvent contribuer chacune à de petites augmentations du risque de maladie par le biais de différents mécanismes moléculaires. Ils montrent également comment les mêmes voies moléculaires, tels que NFkB, peuvent déclencher une variété de maladies auto-immunes avec des symptômes fondamentalement différents - tels que la SEP et la colite ulcérative.

"L'identification de ces gènes associés contribuant chacun pour une petite part seulement à la maladie mais qui ensemble produisent une augmentation importante de la fonction immunitaire pourrait permettre une approche plus précise des médicaments à utiliser pour traiter les patients".

- Le cerveau est connecté au système immunitaire

Élément majeur du système immunitaire, le système lymphatique constitue un vaste ensemble de vaisseaux qui drainent un liquide appelé lymphe vers des structures particulières (les organes lymphoïdes) et vers le cœur. © Inserm/Eichmann, Anne-Christine

Jusqu'à présent, les scientifiques étaient convaincus que le cerveau n'avait "aucun lien anatomique direct" avec le système immunitaire. La présence de vaisseaux lymphatiques avaient donc échappé à toutes les dissections réalisées jusqu'à présent. Et c'est la preuve qu'en 2015, il est encore possible de découvrir des structures anatomiques majeurs.

"Ils sont très bien cachés, car ils suivent un vaisseau sanguin majeur dans une zone difficile à visualiser au microscope".

Ce système a de nombreuses fonctions dont la principale est la circulation des cellules immunitaires dans tout le corps et l’activation de la réponse immunitaire lors d’une infection. Il contribue également à la circulation des hormones et des nutriments et permet le drainage des excès de liquide au niveau des tissus.

Cette découverte pourrait améliorer la compréhension de nombreuses maladies affectant le système nerveux central et le système immunitaire. Par exemple, la sclérose en plaques, cette maladie auto-immune qui affecte le système nerveux central, ou encore la maladie d’Alzheimer. "Cette dernière implique l'accumulation massive de protéines dans le cerveau, les protéines bêta-amyloïdes. Or nous pensons que l’accumulation de ces protéines pourrait provenir d’une mauvaise évacuation de ces dernières par les vaisseaux lymphatiques".

On avait déjà vu effectivement que le sommeil qui accélère le drainage du cerveau tout comme la prise de diurétiques pouvait protéger de l'Alzheimer.

- L'inflammation à l'origine de l’Alzheimer

Pathological events in Alzheimer disease and microglial priming.

Les deux dernières décennies de recherche sur la maladie d'Alzheimer ont privilégié l'hypothèse amyloïde; la neuro-inflammation associée était supposée en être juste une conséquence. Toutefois, de nouvelles données cliniques montrent que le système immunitaire contribue à sa pathogenèse.

Ces découvertes ont débouché sur de nouvelles cibles thérapeutiques potentielles comme la microglie et plusieurs cytokines, l'inflammation en cause concernant principalement le système immunitaire inné.

Les bas niveaux de testostérone seraient donc bien un facteur d'Alzheimer en favorisant l'inflammation. On pourrait sinon détecter la maladie 18 ans avant qu'elle ne se manifeste par de simples tests cognitifs.

- Comment combattre l'Alzheimer et retrouver la mémoire

  • éliminer les carbohydrates (glucides), le gluten et la nourriture industrielle pour manger plus de fruits et légumes ainsi que du poisson sauvage.
  • méditer 2 fois par jour et faire du yoga pour combattre le stress
  • dormir de 7 à 8 heures par nuit
  • prendre chaque jour de la mélatonine, de la methylcobalamine (B12), de la vitamine D3, de l'huile de poisson et la coenzyme Q10
  • améliorer l'hygiène orale avec une brosse à dent électrique
  • prendre un traitement hormonal
  • jeûner un minimum de 12 heures entre le dîner et le petit déjeuner avec un minimum de trois heures entre le dîner et le coucher
  • faire de l'exercice 30 minutes par jour

L'attention au gluten est récente (pour réduire les réactions allergiques et l'inflammation) sans doute un peu surestimée. Sinon, on avait effectivement déjà vu, parmi les remèdes accessibles, qu'il y avait un bon sommeil, les vitamines B, le jeûne, l’exercice, la vie intellectuelle et une alimentation saine (MIND) avec réduction des sucres mais aussi le café, la bière, le vin, l'huile d'olive, les diurétiques, la stimulation du cerveau...

A noter que, si le sommeil enforce la mémoire, il vaudrait mieux ne pas dormir assez après un traumatisme pour éviter de renforcer sa mémorisation, le stress post-traumatique et les flash-backs.

- Le cassis améliore l'humeur et protège le cerveau

Blackcurrants in a bowl

En fait, le cassis agirait comme les IMAO en inhibant les monoamines oxydases, ce qui expliquerait que l'attention et l'humeur sont améliorés alors que la fatigue mentale est réduite mais il y a aussi dans le cassis des antioxydants et des antiinflammatoires. Les bénéfices supposés contre les maladies neurodégénératives comme le Parkinson sont à confirmer.

- La protéine responsable du Parkinson identifiée

Agrégation de fibres de la protéine
alpha-synucléine (couleur or) dans des cellules neuronales. ©
L. BOUSSET et R. MELKI/NEUROPSI

Tout repose sur une protéine, l’alpha-synucléine, un suspect sur lequel pesait déjà de nombreux soupçons. Cette protéine, un assemblage de 140 acides aminés, est le constituant majeur des corps de Lewy, ces agrégats anomaux cérébraux qui "signent" la maladie de Parkinson.

Ils avaient postulé que deux principales d’entre elles correspondaient à des maladies distinctes : une forme fine en spaghetti, a priori plus agressive, et une autre plus plate, type linguine, d’évolution plus lente.

En association avec une équipe de Louvain (Belgique), les chercheurs ont injecté dans le cerveau de rats les deux formes distinctes. Un geste qui a alors induit le développement de deux maladies neurodégénératives différentes : une maladie de Parkinson dans le groupe spaghetti et une autre affection dite atrophie multi systématisée (AMS) survenant dans le groupe linguine. Un travail qui confirme la très grande hétérogénéité de cette maladie, les troubles étant souvent très différents d’un patient à l’autre.

- De l'électronique injectée directement dans le cerveau

Cette maille
souple de polymère conducteur peut être enroulée et injectée
dans le cerveau de souris. © Lieber Research Group, Harvard
UniversityLes chercheurs déposent une maille de « nanofils » pris en sandwich dans des couches de polymère organique. La première couche est alors dissoute, laissant la maille flexible ; ce maillage est enroulé de manière compacte pour entrer dans une aiguille de seringue de 100 µm de diamètre et administré par injection dans le crâne d’une souris.

Une fois injecté, le maillage se déroule et se mêle au tissu cérébral. Les nanofils sont reliés à un ordinateur pour réaliser des enregistrements et stimuler les cellules. Comme ces systèmes électroniques injectables sont extrêmement flexibles et que leur taille atteint une échelle subcellulaire, ils peuvent interagir avec les neurones.

Les résultats obtenus montrent que les composants électroniques peuvent être injectés dans des cavités biologiques de même que dans des tissus et des gels denses, avec un rendement du dispositif supérieur à 90 %. Cette électronique flexible injectée dans le cerveau de souris n'a entraîné ni rejet ni réaction immunitaire importante sur une période de cinq semaines. La maille pouvait créer un réseau avec des neurones sains et permettait de réaliser des enregistrements : les chercheurs ont ainsi pu suivre l’activité cérébrale de l’animal en causant peu de dommages aux tissus cérébraux environnants.

Les chercheurs imaginent de nombreuses applications biomédicales chez l’Homme et en neurosciences : « C’est vraiment passionnant : il y a beaucoup d’applications potentielles ». Ce nouveau système permettrait de nouvelles possibilités de traitement dans le cas de dommages cérébraux créés par un AVC ou par une maladie de Parkinson. Cette nouvelle stratégie pourrait aussi être utilisée pour suivre de manière continue le fonctionnement du cœur ou du cerveau.

Voir aussi cet article.

- Des nanoparticules dans le cerveau activées par magnétisme

What's this mouse brain thinking? <i>(Image: UCL
CABI/SPL)</i>20 milliards de nanoparticules ont été injectées dans un cerveau de souris. Soumises ensuite à un champ magnétique, les nanoparticules visées induisent un champ électrique. L'électroencéphalogramme a bien montré que la région entourée des nanoparticules s'allumait, stimulée par le champ électrique généré.

Très au-delà de la recherche actuelle, l'utilisation de ces nanoparticules peut ouvrir sur de nouvelles façons d'interagir avec les ordinateurs, prenant le problème à l'envers, en détectant le champ champ magnétique produit par le champ électrique du cerveau. L'état de notre cerveau servirait d'interface pour les ordinateurs, qui seraient capables en retour de stimuler directement des régions spécifiques du cerveau.

- Les astrocytes impliquées dans la dépression

La GFAP, une protéine spécifique aux astrocytes et dont l'expression est significativement réduite dans le cortex préfrontal de dépressifs suicidés, est normalement exprimée au sein de régions corticales n'étant pas impliquées dans la dépression, telle le cortex visuel. Toutefois, elle est réduite dans des régions sous-corticales qui sont intimement interconnectées avec le cortex préfrontal ou ayant été précédemment impliquées dans les troubles de l'humeur.

Au sein de ces régions sous-corticales, dans des échantillons cérébraux provenant de patients et de sujets sains, nous avons également observé des astrocytes plus complexes que les astrocytes corticaux.

D'autre part, ce seraient les astrocytes qui réguleraient l'appétit. Sinon, une étude prétend que se rappeler les bons souvenirs réduirait la dépression, ce dont je doute fort...

- Plus de malades mentaux chez les "créatifs"

La fragilité mentale des artistes est connue depuis toujours (on peut dire depuis le chamanisme, en tout cas depuis "L'homme de génie et la mélancolie" d'un pseudo-Aristote). C'est d'ailleurs ce qui justifiait la valorisation de la folie par les Surréalistes notamment. Ici, on relie des maladies mentales excitatrices et la participation à des activités artistiques, ce qui n'a rien à voir avec Van Gogh, Artaud, Hölderlin, Nerval, Camille Claudel, etc.

Les chercheurs ont examiné les génomes de 86.292 Islandais, en ont tiré les scores de risques génétiques établis pour la bipolarité et la schizophrénie puis ils ont rapproché ces données de la créativité des individus, définie - pour cette étude - par le fait d’appartenir à des sociétés artistiques (acteurs, danseurs, musiciens, écrivains…). Résultat : les risques génétiques de développer des troubles mentaux sont bien plus élevés chez les plus créatifs de la population !

Dean Keith Simonton, professeur de psychologie à l’université de Californie à Davis (Etats-Unis), qui a étudié le lien entre folie et génie, évoque alors un paradoxe : dans la population générale, les créatifs semblent en moyenne en meilleure santé mentale que les non créatifs. Mais parmi les créatifs, les plus inventifs semblent mentalement plus fragiles.

Voir aussi Futura-Sciences.

- Le risque d'autisme augmente avec l'âge et surtout l'écart d'âge des géniteurs

Le risque est ainsi près de 70% plus élevé quand le père atteint la cinquantaine. Et l’on suspecte une moindre qualité des spermatozoïdes d’en être la cause. Mais, surprise, ce risque s’avère également majoré quand les mères sont très jeunes, sans que l’on comprenne très bien les mécanismes en cause.

Enfin, dernier enseignement de cette vaste étude : plus la différence d’âge entre le père et la mère est importante, dans un sens comme dans l’autre, plus le risque augmente. Là encore, les chercheurs n’ont aucune idée des processus en jeu.

- Le mois de naissance prédispose à certaines maladies

Selon cette étude statistique, Les maladies cardiovasculaires touchent plutôt les personnes nées en mars-avril. Les troubles de la reproduction ou neurologiques sont plus fréquents chez les enfants nés en novembre. Les troubles respiratoires chez ceux d'octobre-novembre. Mais les enfants nés entre juillet et octobre ont un risque plus élevé de développer de l'asthme.

Le risque est relativement mineur lorsqu’il est comparé à des facteurs sur lesquels on peu agir comme le régime alimentaire ou l’exercice physique.

Voir aussi Futura-Sciences.

- En ville on attrape plus la grippe mais on a moins de crises cardiaques ou de diabète

On a plus de risque aussi dans les grandes villes de subir une agression mais moins de se suicider.

- Une protéine qui soignerait l'insuffisance cardiaque

Heart

Cette protéine, la vinculine, était connue mais son niveau baisserait avec l'âge et l'augmenter permettrait de rétablir la fonction cardiaque chez les personnes âgées.

- Une nouvelle méthode de traitement des AVC

La thrombectomie, ou thrombectomie mécanique, est une innovation thérapeutique dont l'efficacité sur la rémission des patients vient d'être confirmée par cinq études successives en l'espace de quelques mois. Pouvant être pratiquée jusqu'à 12 heures après le début des symptômes, cette technique consiste en l'introduction au niveau de l'artère fémorale d'un micro-tube contenant un petit filet en nickel-titane. Une fois parvenu près du caillot, le filet se déploie et agrippe le bouchon, permettant au chirurgien de l'extraire en tirant le tout jusqu'à l'extérieur. Bien que nécessitant un savoir-faire particulier, la thrombectomie est de plus en plus courante ces 10 dernières années.

- Des nanorobots apprennent à nager dans le sang

Une équipe de chercheurs de l'École polytechnique fédérale de Zurich et du Technion a testé avec succès un nanorobot-nageur guidé à l’aide d’un champ magnétique. Injecté dans le circuit sanguin, il pourrait aller diffuser un traitement médical de façon très ciblée.

Afin de lui conférer l’agilité nécessaire, les chercheurs ont créé un nanorobot de forme filaire mais articulé et constitué d'un segment en polymère suivi d'une alternance de nanofils métalliques (en nickel) et de polymères faisant office de charnières. Ils ont testé ce dispositif dans un liquide plus épais que du sang en le soumettant à un champ magnétique variable. Le nanorobot s’est alors mis à nager dans un mouvement ondulatoire, en forme de « s », et il pouvait être guidé en jouant sur le champ magnétique. Sa vitesse est équivalente à une fois la longueur de son corps par seconde.

- Des nanoparticules qui ciblent les cellules souches cancéreuses

La doxorubicine, un médicament anticancéreux, a été introduit dans des nanoparticules enrobées de chitosane, un polysaccharide naturel qui peut cibler spécifiquement les cellules souches cancéreuses. Une fois dans l'environnement acide de la tumeur, les nanoparticules se dissolvent et libérent le médicament.

- Couper les vivres aux cellules cancéreuses
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SR9243, un composé anti-cholestérol développé pour inhiber la synthèse de graisse aurait la capacité de couper l'approvisionnement en énergie des cellules cancéreuses qui consomment prioritairement du glucose (effet Warburg). Il se serait montré efficace contre les cancers colorectal, du poumon, de la prostate et dans une moindre mesure contre celui du pancréas ou des ovaires.

- L'aspirine détruit les cellules souches cancéreuses

Il était déjà recommandé de prendre de petites doses quotidiennes d'aspirine pour réduire l'inflammation, fluidifier le sang, prévenir des problèmes cardiaques et se protéger des cancers du colon ou de la prostate. Le cancer du sein est à ajouter à ces cibles mais, surtout, il a été montré que l'aspirine bloquait la croissance et la reproduction des cellules souches cancéreuses.

Par ailleurs, le tabac serait responsable de la moitié des décès pour 12 types de cancers. Il n'y a pas que le cancer du poumon car la nicotine inhibe la protéine p53 cruciale dans les mécanismes anti-cancer.

- L'écorce de magnolia contre les cancers de la tête et du cou

Le magnolia fournit de belles fleurs odorantes mais aussi
une écorce renfermant une molécule qui semble détruire les
cellules cancéreuses. © Marit & Toomas Hinnosaar, Flickr, cc
by 2.0

L'honokiol bloque le récepteur de l’EGF (epidermal growth factor). Une recherche précédente avait indiqué que ce récepteur de l’EGFR était surexprimé dans 90 % des cancers de la tête et du cou à cellules squameuses.

- On peut dépister les cancer de la tête et du cou dans la salive ou dans le sang

Extraction de l'ADN à
l'institut Gustave-Roussy. ©RAGUET / Phanie / AFP

"Nos tests indiquent que l'analyse génétique de la salive est le meilleur moyen de détecter des cancers dans la cavité buccale (langue, gencives, lèvres) tandis que l'ADN tumoral dans le sang paraît être plus efficace pour dépister des tumeurs situées dans la gorge comme le larynx, l'hypopharynx et l'oropharynx".

- Détection de microARNs marqueurs de cancers dans le sang

- Bientôt un marqueur sanguin pour le cancer du pancréas ?

- Le viagra augmente de 30% le risque de mélanomes

Haaretz newspaper reported that it would be used to treat
soldiers with sexual performance problems.

Le Viagra inhibe l'enzyme PDE5 dont la suppression à cause d'un défaut génétique du gène BRAF est à l'origine de mélanomes. De quoi redoubler de prudence même si l'étude exige confirmation.

- De la dopamine donnée à des mouches âgées restaure leur libido

- Un préservatif qui change de couleur à chaque MST

"S.T.Eye",
présenté lors du TeenTechAwards. © Teen Tech Awards

Inventé par des collégiens britanniques, le préservatif en latex "S.T.Eye" est capable de changer de couleur lorsqu'il détecte une infection sexuellement transmissible (IST) : vert pour le chlamydia, violet pour le papillomavirus, jaune pour l'herpès, ou encore bleu pour la syphilis.

Le principe de ce préservatif est simple : des anticorps présents dans le latex repèrent le corps étranger (chlamydia, papillomavirus etc.) et donnent une teinte fluorescente au préservatif.

- Un médicament contre la tension qui délivrerait de l'addiction

« Une des causes de la toxicomanie est le souvenir durable de déclencheurs comme les gens, les lieux, les images et les sons. La confrontation avec ces déclencheurs est connue comme étant la cause principale de rechute. L’isradipine semble avoir effacé du cerveau le souvenir de ces déclencheurs qui induisaient une consommation de cocaïne et d’alcool. »

Pour d'autres, l'addiction n'est pas une maladie mais résulte des processus d'apprentissage.

- Les poumons des fumeurs "en bonne santé" sont en mauvais état

La France compte près de 16 millions de fumeurs. La dépendance au tabac est très forte et aucune solution miracle n’existe pour le moment. Une mutation génétique pourrait expliquer pourquoi certaines personnes ont tendance à fumer davantage que les autres. © Tiffa Day, Flickr, CC by 2.0

Parmi les participants dont les poumons avaient été déclarés sains au test de capacité respiratoire, le scanner a déterminé que 42 % avaient de l'emphysème ou un épaississement de leurs voies respiratoires. Quelque 23 % souffraient d'un essoufflement marqué à l'effort comparativement à 3,7 % chez des personnes n'ayant jamais fumé. Plus généralement, les fumeurs et anciens fumeurs avaient une qualité de vie nettement moins bonne que ceux n'ayant jamais fumé.

Voir aussi Sciences et Avenir.

- Fumer du cannabis fait grossir sauf si on fume aussi du tabac

Spécifiquement chez les hommes qui consomment du cannabis, mais pas de tabac, plus la fréquence de consommation de cannabis augmentait, plus la prise de poids était importante. Et de façon très intéressante, chez les hommes qui fumaient aussi des cigarettes, l'effet était pratiquement inverse.

- Pourquoi les régimes ne marchent pas

Lorsque l'on fait un régime, des changements biologiques de trois types apparaissent: neurologiques, hormonaux et métaboliques. Commençons par la neurologie. "Lorsque vous faites un régime, vous devenez plus conscient de la nourriture autour de vous. Votre cerveau sur-réagit à la nourriture, notamment celle qui à l'air délicieuse. Elle semble encore plus appétissante, ce qui lui confère une valeur de récompense plus forte. Et devient de plus en plus irrésistible", détaille Traci Mann. Viennent également des changements hormonaux. "Quand vous perdez du gras, les niveaux hormonaux se modifient. Les hormones qui indiquent à votre cerveau la satiété diminuent. Alors que celles qui signalent la faim augmentent", précise la chercheuse. Enfin, des modifications métaboliques interviennent : "lors d'un régime, votre métabolisme ralentit. Votre corps utilise les calories de la façon la plus efficace possible. Ce qui peut sembler une bonne chose... si vous mouriez de faim. Votre corps s'habitue à survivre avec moins de calories. Donc il peut y avoir des 'restes', qui sont stockés sous forme de graisse".

- Régimes hyperprotéiques ou anabolisants augmentent le stress oxydatif du cerveau

La consommation de diètes hyperprotéiques et d'anabolisants androgéniques stéroïdes (Stanozolol) peut provoquer un dommage oxydatif cérébral dû à l'oxydation de lipides et de protéines.

Les résultats de ce travail suggèrent que ce stress oxydatif peut dériver en des maladies neurodégénératives comme l'Alzheimer ou le Parkinson, tout en reflétant que la pratique de sport de haute intensité réduit les effets nocifs des diètes riches en protéines et des anabolisants au niveau cérébral.

Le docteur Camiletti signale que la consommation d'anabolisants par de nombreux culturistes, ou simplement par des gens voulant augmenter leur masse musculaire ou améliorer leur aspect physique, "équivaut à dix fois la quantité thérapeutique prescrite pour des troubles comme l'hypogonadisme".

- Un jeûne light pour ralentir le vieillissement

C'est un régime hypocalorique (1/3 de la normale à base de soupe de légume et de camomille) de 5 jours par mois, plus facile à suivre qu'un véritable jeûne mais qui en aurait les bénéfices sur la régénération du système immunitaire.

Au bout de trois mois, les biomarqueurs liés au vieillissement, au diabète, au cancer et aux maladies cardiaques avaient diminué ainsi que la graisse corporelle

- La mélatonine contre l'obésité et le diabète

L'administration de mélatonine (une hormone naturelle que secrète le corps humain, mais qui peut également être synthétisée artificiellement) pendant six semaines contribue à réduire l'accumulation de graisse dans le foie non alcoolique.

Cette nouvelle découverte s'associe également à une amélioration de l'inflammation hépatique qui se manifeste par une diminution des transaminases en sérum (ALT), de l'histopathologie du foie et de la fonction mitochondriale chez des rats obèses traités à la mélatonine.

- Un patch pour délivrer automatiquement de l'insuline aux diabétiques

The new smart patch dangles from a crocodile clip

Ce patch contient des enzymes sensibles au sucre et qui délivrent l'insuline lorsque le niveau de glucose augmente, évitant ainsi les piqûres.

Voir aussi Sciences et Avenir et Futura-Sciences.

- Délivrer des médicaments avec une puce contrôlée par WiFi

Une version de implantable, sans fil contrôlé micropuce de Microchip Biotech. Lorsqu'un courant électrique est délivré à l'un des petits réservoirs de la puce, une seule dose de la thérapeutique est libérée dans le corps. Gracieuseté de micropuces BiotechCes puces sont constituées de centaines de réservoirs de la taille d'une tête d'épingle, chacun recouvert d'une membrane métallique, qui contiennent des doses minuscules de médicaments ou produits chimiques. Un courant électrique envoyé au dispositif supprime la membrane, libérant une dose unique. Le dispositif sans fil peut servir au traitement du diabète, de cancers, de la sclérose en plaques, de l'ostéoporose, etc.

- Un patient avec de nouveaux pancréas, reins, cuir chevelu et crâne

- Un gant pour aider à saisir des objets

Le dispositif pourrait aider les quelque 6,8 millions de personnes aux États-Unis qui ont des problèmes de mobilité de la main, que ce soit à cause d'une maladie dégénérative, d'un accident vasculaire cérébral, ou de la vieillesse.

"Le moteur vrombissait comme une ponceuse à bande, et sans aucune aide de ma part, mes doigts et le pouce se recroquevillaient dans un mouvement de préhension. C'était comme si la main de quelqu'un d'autre était en dessous de la mienne et déplaçait mes doigts pour moi".

Le gant est commandé par un bouton ou par commande vocale. L'étape suivante consiste à concevoir un gant qui pourrait se déclencher quand il détecte des signaux spécifiques des muscles du bras, de sorte que les patients pourraient le contrôler de manière plus intuitive.

- Encore une main bionique open source imprimée en 3D

- Une prothèse connectée qui reproduit la sensation du membre perdu

Avec sa nouvelle jambe artificielle lui restituant une partie des sensations liées à la marche, Wolfgang Rangger retrouve une partie des activités qu'il pratiquait avant son amputation et sa vie s'est sensiblement améliorée. © AFP Photo, Samuel Kubani

Ce résultat spectaculaire est le fruit d'une technique associant le déplacement de faisceaux de nerfs

- Un examen ophtalmologique avec un smartphone

Ce dispositif, "SVOne", coûte 4000$, avec son iPhone et un an de support. Il utilise la technique du "front d'onde aberrométrique" permettant à l'ophtalmologiste d'examiner les yeux d'un patient en cinq secondes en pointant la caméra de l'iPhone sur eux. Plus de 200 médecins utilisent déjà cette technologie à ce jour aux États-Unis et au Canada.

 

Technologie


biotechnologies, informatique, robotique

- Une nouvelle encre électronique pour vêtements

Cette encre conductrice et élastique est composée de particules d’argent, de caoutchouc fluoré et d’un solvant organique.

Un capteur d'activité musculaire a été imprimé avec sur un bandeau de poignet utilisé par les sportifs.


- Lier mémoire sémantique (base de connaissance) et "mémoire épisodique" pour comprendre un texte

L'approche de MetaMind combine deux formes de mémoire avec un réseau de neurones auquel a été soumis de grandes quantités de textes annotés. La première est une sorte de base de données de concepts et de faits; l'autre est de courte durée ou « épisodique ».

Ce « réseau de mémoire dynamique » permet de mieux tenir compte du contexte de la phrase.

- Contrôler un cafard avec un casque EEG

Le dispositif mis en place par un
étudiant chinois pour piloter un cafard par la pensée. ©Shanghai
Jiao Tong University

En effet, une fois le casque sur le crâne, l'étudiant n'a plus qu'à penser "va à gauche" ou "va à droite" pour que le dispositif reconnaisse le profil électromagnétique correspondant à chaque commande. L'ordinateur transmet alors l'impulsion électrique correspondant à l'antenne sans fil fixée sur le dos de l'animal (figure b), qui stimule alors l'antenne droite ou gauche.

Le seul intérêt est de renforcer l'étrangeté de la chose...

- Mind Control TV : la BBC teste une télévision contrôlée par la pensée

La chaîne britannique BBC a mis au point un prototype de
système de contrôle par la pensée pour remplacer la télécommande
du téléviseur. Muni d’un casque EEG, la personne concentre son
attention sur l’application et le programme qu’elle souhaite
visionner. © BBC

À l’aide d’un casque électroencéphalogramme à électrodes sèches (EEG), la chaîne britannique BBC a en effet testé avec succès une application de contrôle permettant de choisir le programme que l’on souhaite regarder en utilisant uniquement la pensée !

Par exemple, en mode concentration, l’application BBC iPlayer affiche une barre de progression sur le côté de l’interface qui symbolise le niveau de concentration. Lorsque celui-ci atteint un certain pourcentage, l’application s’ouvre et bascule sur une grille de programmes. La personne peut alors choisir parmi l’une des cinq émissions qui sont proposées. Chaque titre est mis en surbrillance durant dix secondes. Lorsque le programme souhaité est en surbrillance, il lui suffit de se concentrer dessus durant ce laps de temps pour le lancer.

- Un robot contrôlé par la pensée et à distance

En affichant la vidéo de son pilote, le robot lui a aussi
permis d'interagir directement avec les chercheurs.

Des chercheurs de l'Ecole polytechnique fédérale de Lausanne ont permis à des personnes handicapées de déplacer une machine à plusieurs centaines de kilomètres de distance.

Pour interagir avec lui depuis le reste de la Suisse, l’Italie ou l’Allemagne, ils n’ont eu qu’à se connecter sur Skype (le logiciel de tchat vidéo de Microsoft) et enfiler un bonnet truffé d’électrodes permettant d’analyser les signaux émis par leur cerveau.

D’un côté, le robot mobile filmait ses déplacements grâce à une webcam. De l’autre, les participants pensaient à une direction vers laquelle l’envoyer (tout droit, à gauche, à droite) ou à l’arrêter.

Voir aussi Futura-Sciences. On pourrait également tout simplement commander des prises électriques par la pensée.

- Thync : un mini casque connecté qui influe sur l’humeur

Thync est un étrange accessoire qui vient se fixer sur le front. À l’aide d’une application, il permet de changer à volonté l'humeur de son porteur.

Ce module est censé faire changer d’humeur son porteur avec un programme calmant ou énergisant en fonction de la situation. La session dure de 5 à 20 minutes, pour un effet a priori prolongé sur plusieurs heures. Pour ajuster cette séance à sa guise et en gérer ses effets, le module fonctionne avec une application dédiée.

Durant son fonctionnement, Thync vient stimuler le système nerveux par des impulsions électriques directement sur le crâne.

On en avait parlé en novembre, l'effet étant proche de la caféine disait-on.

- Des hologrammes laser qu'on peut toucher

Cette minuscule fée est un hologramme en trois dimensions
produit par une accélération laser-plasma. Si le procédé n’est
pas nouveau, la technologie mise au point par des chercheurs
japonais permet de toucher et ressentir l’objet virtuel sans
risque de brûlure. © Yoichi Ochiai, University of Tsukuba

En utilisant un système de projection laser femtoseconde, une équipe de chercheurs basée au Japon a créé des hologrammes en 3D que l’on peut toucher sans risque de brûlure et que les doigts ressentent comme un objet matériel.

Chaque voxel (pixel en trois dimensions) composant l’image est un plasma lumineux produit par un laser qui, focalisé par une lentille, surchauffe les molécules d’oxygène et d’azote dans un volume très petit. Pour que la pulsation laser ne soit pas dangereuse pour la peau, il faut que sa durée soit inférieure à deux secondes. Pour cela, ils ont donc accéléré la vitesse de la projection en passant à des lasers dits femtoseconde (une femtoseconde valant 10-15 seconde).

Le système se compose d’un modulateur spatial de lumière qui dirige les rayons laser à travers une série de lentilles, d’un miroir et d’un scanner galvanométrique pour contrôler avec précision la projection. Une caméra placée à hauteur de l’hologramme détecte les mouvements afin que l’image réagisse au toucher. Et, lorsqu’un doigt entre en contact avec l’hologramme, le plasma génère des ondes de choc qui produisent une sensation de toucher. Selon le professeur Yoichi Ochiai, qui dirige ce projet, l’effet ressenti serait proche de celui d’un contact avec du papier de verre.

- Un écran transparent

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Cet écran Samsung est destiné aux boutiques.

- Un ordinateur révolutionnaire... à gouttes d'eau

Voici le processeur fluidique mis au point par l’équipe de
l’université de Stanford. Sa structure est composée de barres de
métal miniatures qui sont disposées de manière à dessiner un
circuit logique. Celui-ci baigne dans de l’huile, le tout étant
emprisonné entre deux lames de verre. Des gouttelettes d’eau
magnétisées sont injectées dans cette structure. Elles sont
ensuite manipulées de façon synchrone grâce à un champ
magnétique qui permet aux gouttelettes de se déplacer en imitant
le comportement du code binaire. © Stanford UniversityLe processeur fonctionne à partir de gouttelettes d’eau magnétisées qui remplacent les bits de données. La vocation de cette machine n’est pas de concurrencer nos ordinateurs actuels mais de pouvoir manipuler et contrôler la matière physique avec la même précision que le sont les données informatiques. À la clé, des applications envisageables en biologie moléculaire à haut débit et en chimie.

Pour créer cet ordinateur à calcul fluidique, les chercheurs ont eu recours à un champ magnétique tournant qui fait office d’horloge pour synchroniser les gouttelettes d’eau. Le processeur en lui-même est composé de minuscules barres de fer disposées en rangées afin de dessiner des portes logiques physiques.

Celles-ci sont déposées sur une lame de verre puis recouvertes d’une couche d’huile et d’une autre lame de verre. Ensuite, des gouttelettes d’eau magnétisées à l’aide de nanoparticules sont injectées une par une dans cette structure.

Le processeur est ensuite installé au centre d’une série de bobines électromagnétiques. L’activation du champ magnétique permet de faire circuler les gouttelettes d’eau de manière synchronisée à travers ces portes physiques pour effectuer des opérations logiques. À chaque modification alternée ou continue du champ magnétique, la polarité des barres de métal s’inverse et les gouttelettes sont attirées dans une direction prédéterminée. Chaque alternance du champ électromagnétique équivaut à un cycle d’horloge et chaque gouttelette se déplace d'une étape de son parcours.

Les interactions entre les gouttelettes sont observées à l’aide d’une caméra. La présence et l’absence d’une gouttelette représentent les 0 et 1 d’un code binaire tandis que l’horloge assure la synchronisation des mouvements de sorte que le système peut « fonctionner pratiquement à l'infini sans aucune erreur ».

« Notre objectif est de concevoir une toute nouvelle catégorie d’ordinateurs qui peuvent manipuler et contrôler avec précision la matière physique. Imaginez si, lorsque vous exécutez une série de calculs, non seulement l’information mais aussi la matière physique soient manipulées de façon algorithmique. C’est ce que nous venons de faire à la méso-échelle ».

- Une puce soluble qui s'auto-détruit

Cette puce s'auto-détruit à distance, sous l'impulsion d'un signal radio. Scott White, University of Illinois

Des circuits à base de magnésium sont imprimés sur un support fin et flexible puis enchâssés dans de la cire renfermant des micro-bulles d'acide. Lorsqu'elle fond, cette cire libère l'acide qui dissout la puce électronique. Le dispositif de chauffage - une bobine à induction - est couplé à un récepteur radiofréquence. La destruction du circuit peut ainsi être déclenchée à l'aide d'un simple signal radio.

- Des transistors à couches minces biodégradables

Ils sont faits à base de nanofibrilles de cellulose (CNF), facilement dégradée par les champignons.

"Nous avons constaté que les transistors à base de nanofibrilles de cellulose ont des performances supérieures à celles des transistors conventionnels à base de silicium".

- La valise connectée arrive

Projet Blusmart

Avec une connexion au réseau téléphonique et une mini-balise, la valise se localise via GPS. Elle est ainsi en mesure d’envoyer elle-même un message sur le téléphone de son propriétaire dès son débarquement de l’avion ou sur le tapis roulant dans l’aéroport pour indiquer sa position.

- Une imprimante 3D industrielle ultra-rapide à base d'infrarouge et de jet d'encre

Le frittage laser, qui est à la fois coûteux et lent, a été remplacé par une lampe à infrarouge et une tête d'impression à jet d'encre qui dépose rapidement et avec précision une substance absorbant les radiations sur la poudre. Exposée ensuite à l'infrarouge la poudre fond couche par couche, comme avec le frittage laser mais de façon beaucoup plus rapide (100 fois), ce qui le rendrait compétitif avec le moulage par injection pour la fabrication de millions de petites pièces complexes en même temps.

- L'impression 3D couleur (sans colorants)

Sur cette image, trois pommes sont de vrais fruits, la
quatrième a été imprimée en 3D mais il est très difficile de la
reconnaître… © Fraunhofer Institute for Computer Graphics
Research

Leur procédé s'appuie sur une technique d’impression 3D récente ainsi que sur des algorithmes capables de calculer la couleur en se basant sur la diffusion de la lumière à travers plusieurs couches de matière. Il est alors possible de contrôler la couleur au niveau de chaque voxel (volumetric pixel, pixel en trois dimensions), exactement comme cela se fait avec l’impression 2D qui travaille pixel par pixel.

Depuis peu, une nouvelle technique a fait son apparition : le modelage à jets multiples (MJM). Elle s’inspire de l’impression à jet d’encre avec une tête d’impression pourvue d’un grand nombre de buses (une centaine environ) qui déposent des gouttelettes de résine ou de cire qui sont solidifiées par une lumière ultraviolette. L’intérêt de cette solution est qu’elle offre une résolution très fine qui reconstitue l’objet, voxel par voxel, chaque gouttelette mesurant seulement quelques microns.

Il a d’abord fallu résoudre le principal inconvénient de ce type d’impression. En effet, pour pouvoir réagir aux ultraviolets, les gouttelettes de résine ou de cire doivent être translucides. Ceci a donc un impact important sur leur apparence et le rendu de la couleur. Pour y remédier, le système de contrôle repose sur des algorithmes qui combinent des procédés issus de l’impression 2D et de l’imagerie couleur.

Le premier procédé est un équivalent en 3D de l’impression en demi-ton (en anglais half-toning) qui consiste à rendre les nuances d’une couleur en jouant sur la taille et l’espacement des points d’encre. Le second procédé est une méthode pour calculer la couleur d’une surface en tenant compte de la manière dont la lumière se diffuse sur plusieurs couches de voxels. Au final, l’impression parvient à restituer une large gamme de couleurs qui donnent des résultats bluffant, comme en témoignent les exemples d’impression. Des pommes imprimées en 3D avec cette technique sont placées à côté de vrais fruits et l’on ne distingue aucune différence !

- L'impression 3D en cellulose

Pour la première fois, des objets 3D en cellulose (mélangée à un gel), ont été imprimés et séchés, avec l'aide d'un bioprinter 3D. Des nanotubes de carbone ont été ajoutés pour y intégrer des circuits conducteurs. Ainsi, la cellulose et d'autres matières premières à base de bois pourraient rivaliser avec les plastiques et métaux dans la révolution en cours de l'impression 3D.
La cellulose est un produit renouvelable biodégradable et la production à base de bois a l'intérêt de fixer le dioxyde de carbone qui finirait sinon dans l'atmosphère.

- Imprimer des portes et même des maisons en celluloses

Modèle de bâtiment 3-D photographié
de l'intérieur. Gracieuseté de Johan Gunséus

Ce projet d'impression 3D à grande échelle, vise l'isolation, les portes, les murs et, in fine, des maisons complètes.

- Un robot qui construit une maison en brique en 2 jours

HadrianA partir d'un plan de structure, Hadrian, qui doit son nom en référence à l'empereur romain voyageur et constructeur Hadrien, analyse et calcule où doit se poser chaque brique de la maison. Ensuite, il met en place un programme adapté à chaque construction notamment en termes de coupe, découpe et de placement de chaque élément. Ensuite, grâce à des bras intelligents d'une portée de 28 mètres, les briques sont disposées dans un ordre bien précis. L'engin peut assembler jusqu'à 1.000 briques par heure et peut supporter, selon ces concepteurs, tous types de briques. Pour assurer leur bon placement, un laser traque chaque étape et numérise chaque pose de brique. Objectif : corriger si besoin leur installation. Ainsi, l'équipement garantit une exactitude se jouant aux alentours de 0,5 mm. Quant au mortier, il est déversé sur le chantier à l'aide d'un long tube.

Fastbrick vise aujourd'hui la réalisation de 150 maisons en Australie d'ici à la fin de l'année.

- Un pont imprimé en 3D à Amsterdam

Vue d'artiste d'un couple de machines réalisant l'impression d'un pont en 3D ©http://mx3d.com/

La machine développée à cette occasion est construite autour d'un bras robotisé de machine industrielle à 6 axes. On y trouve également une bobine de câble métallique (l'imprimante en accepte de plusieurs types allant de l'acier inoxydable en passant par l'aluminium, le bronze ou encore le cuivre) dont l'extrémité est amenée au contact d'une fine buse chauffante. Le métal se liquéfie alors instantanément avant de se solidifier de nouveau rapidement au contact de l'air.

Cette technique de soudure permet de faire naître des structures très finement ciselées et d'autoriser toutes les fantaisies esthétiques...

Voir aussi Futura-Sciences.

- Un test d'imprimante 3D personnelle qui en montre la difficulté...

- Robo-Mate, le petit exosquelette qui vous rend 10 fois plus fort

exosquelette Robo-Mate

exosquelette Robo-Mate

- Un mini robot origami guidé par magnétisme

Des chercheurs du MIT ont développé un étrange petit robot. Au contact de la chaleur, il se plie comme un origami et peut prendre des formes très diverses. Ce jouet de laboratoire est assez incroyable. Son moteur est en fait constitué de quatre bobines réagissant à un champ magnétique.

Son corps est constitué de PVC et de fines couches de papier coupées au laser. Il est capable de nager, de porter un poids, de marcher sur une surface inclinée et, chose plutôt surprenante, de s’autodétruire. En effet, une fois sa mission terminée, cet origami robotique peut plonger dans un bain d’acétone afin de se désintégrer presque totalement.

- Pepper, un robot de compagnie sensible aux émotions

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Destiné aux personnes âgées ou à l'accueil de clients, sa conversation reste basique tout comme la reconnaissance d'émotions mais il fait preuve de plus d'attention qu'un humain. Vendu moins de 1500€, il le serait à perte, espérant se rattraper sur les applications encore peu nombreuses qui détermineront le succès, ou non.

- Des robot polyvalents pour intervenir en cas de catastrophe

Après Fukushima, qui avait montré les limites des robots actuels, The DARPA Robotics Challenge a pour objectif de relancer le développement de robots capables de répondre aux catastrophes aussi bien industrielles que naturelles. Les robots doivent pouvoir fonctionner dans des environnements dégradés, dangereux et des habitats humains. Ils doivent pouvoir ouvrir les portes, tourner des vannes et raccorder un tuyau, ainsi qu'utiliser des outils manuels pour couper un panneau, etc.

Ces robots à tout faire devraient également pouvoir conduire un véhicule, enlever des débris et grimper à une échelle. Tout cela fait partie d'un scénario d'intervention en cas de catastrophe que les robots doivent remplir lors de la compétition.

Un exemple, ce robot de la NASA capable de conduire n'importe quelle voiture.

Le top pour les livraisons, pour les services de taxi sans chauffeur coûteux et pénible etc...

Notons la perspective de catastrophes qui serait effectivement une bonne raison pour accélérer notre entrée dans l'ère des robots.

- Un écran à l’arrière des camions pour améliorer la visibilité des autres conducteurs

écran camion Samsung

Pour tenter de diminuer le nombre d’accidents sur les voies à double sens, Samsung a eu l’idée de placer un écran à l’arrière de quelques camions en Argentine. Grâce à une caméra placée à l’avant, l’écran peut diffuser les images à l’arrière de la remorque, en temps réel, offrant ainsi aux autres conducteurs une visibilité parfaite sur les véhicules qui arrivent en face.

Un autre article sur le sujet.

- Le drone taxi, l’avenir du transport personnel ?

drone taxi

German Think Tank a dévoilé son idée du futur en mettant en scène une flotte de drones taxis personnel évoluant à Los Angeles.

- Un Jetpack commercialisé à 150 000$

Désormais aussi stable que maniable, il sera possible de virevolter à 6 mètres au dessus du sol et 7,6 mètres au dessus de l’eau.

Le problème, c'est que ça fait un bruit d'enfer (voir les vidéos).

- Bee-Plane, l'avion détachable

Dévoilé au salon du Bourget 2015, Bee-Plane est un projet collaboratif d'avion fait d'une structure volante qui viendrait se brancher sur un container transportant des passagers.

D'un côté une structure porteuse appelée "bee", pourvue d'ailes, de deux moteurs de type Europrop TP400 à huit pales ainsi que d'un train d'atterrissage fixé sous les ailes.

De l'autre, un container (appelé "basket") détachable, pouvant contenir soit des passagers (200 à 220 d'après les concepteurs du projet), soit du fret.

Avec une telle structure, l'équipe espère réduire de 30% le coût d'achats des avions ainsi que celui de l'heure de vol, tout en divisant par deux la consommation de carburant, les émissions de carbone ainsi que le bruit.

Représentation numérique de l'avion Bee-Plane à compartiment détachable ©Bee Plane

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4 réflexions au sujet de « Revue des sciences juillet 2015 »

  1. Intéressante cette présentation de Schreiber qui va loin dans l'étude des bio-sols, cinétiques étagées des échanges locaux bio-organiques, micro-structures de diffusion de l'eau et de la faune, échanges et stockages gazeux ou liquides, captation d'énergie solaire, spirales entropiques ou négentropiques des sols...

    C'est la première fois que je vois une présentation aussi chiadée des mécanismes agricoles qui nous évite les bucolismes approximatifs. Là, on a affaire à du travail d'horloger suisse :

    http://jeanzin.fr/2015/07/01/revue-des-sciences-juillet-2015/

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