Revue des sciences juin 2018

Pour la Science

La Recherche

Climat, écologie, énergie

Biologie, préhistoire, cerveau

Santé

Techno

Une hypothèse séduisante pour l'histoire de notre planète et de la vie prétend que la tectonique des plaques serait plus récente que supposée jusqu'ici et aurait provoqué la "Terre boule de neige" puis favorisé l'explosion cambrienne, qui a pris 40 millions d'années et suit de peu la fin de cette glaciation généralisée, profitant de l'apport par la tectonique de nutriments dans les mers. Une hypothèse plus sensationnelle (mais beaucoup moins crédible) prétend que les pieuvres auraient intégré des gènes extraterrestres par des virus venus d'autres planètes ! Moins farfelue, mais à confirmer quand même, la possibilité dont on avait déjà parlé de transférer une mémoire entre deux organismes. Ce qui mérite le plus d'attention sans doute, c'est qu'on pourrait bientôt tous porter un casque pour la stimulation électrique du cerveau aussi bien que pour la lecture des pensées et le contrôle de nos appareils, de jeux ou de films, éventualité qui ne nous effleurait pas l'esprit mais devient de plus en plus probable. Le passage de la génétique à la programmation épigénétique n'avait pas non plus été anticipé et devrait être de grande conséquence. Sinon la réalité virtuelle pourrait être adoptée grâce aux vidéos familiales 3D. Enfin, l'ère des taxis volants se rapproche un peu plus avec la mise au point par la Nasa et Uber de la régulation du trafic aérien nécessaire.

Revues : Pour la Science
Brèves : Physique - Climat - Biologie - Santé - Technologie

- Economie et social

La Nasa et Uber étudiant par simulation la régulation du trafic aérien des taxis volants au-dessus des grands centres urbains, il semble bien que les "prédictions de l'an 2000" arrivent avec 20 ans de retard. C'est quand même très différent qu'imaginé. J'ai toujours trouvé qu'on prenait beaucoup trop au sérieux la  science-fiction. Je ne pense pas qu'elle soit utile pour nous sensibiliser sur nos choix politiques. On peut montrer au contraire qu'elle se trompe toujours, ne faisant que prolonger à l'extrême des tendances actuelles, sans tenir compte par définition de l'après-coup ni même de nombreux cycles, et bien sûr en ignorant les nouvelles découvertes à venir. La prospective est donc un art impossible mais il est désespérant de voir comme on préfère s'effrayer de fausses prédictions (fin du pétrole, fin du travail, fin de l'humanité, transhumanisme, immortalité, homme dieu!) toutes choses hors de la réalité, au lieu de se concentrer sur les véritables risques (réchauffement, effondrement de la biodiversité, bioterrorisme ou pandémie naturelle favorisée par la surpopulation, inégalités, etc). Notre problème actuel étant de réduire la consommation d'énergie fossile, il est certes difficile de se projeter dans un avenir pas si éloigné où l'énergie (solaire) deviendra quasi gratuite, posant de nouveaux problèmes.

Le présent n'est pas beaucoup plus prévisible. L'incertitude politique est toujours au plus haut. Je ne partage pas l'optimisme de certains, bien qu'une crise grave puisse être nécessaire pour rebattre les cartes et que les populistes qui croient au père noël pourraient bien la précipiter. Mais, il ne faut pas se leurrer, le résultat sera de renforcer les contraintes (de la mondialisation et des nouvelles technologies) pas de les supprimer, ne faisant qu'accélérer notre déclin relatif et notre adaptation forcée. L'évolution est toujours passée par d'immenses destructions laissant place aux nouveaux arrivants. Ce n'est pas quelque chose qu'on peut approuver, ni empêcher semble-t-il, hélas ! Ceci dit, les nouvelles sont toujours contradictoires et à l'issue incertaine : alors que la menace nucléaire se dissipe en Corée du Nord, le conflit avec l'Iran entre dans une phase dangereuse, et si le bulldozer Trump bouscule les règles, parfois positivement, il signe lui aussi le déclin des USA et du dollar - obligeant notamment par ses menaces de sanctions les autres pays à prendre leur indépendance monétaire. C'est un cadeau fait à la Chine, dont les européens pourraient profiter s'ils existaient et n'étaient pas repliés sur leurs nationalismes complètement anachroniques...

Malgré tout, de même que la décision de Trump de sortir de la COP21 a renforcé la détermination des autres acteurs (comme les grandes villes américaines), l'intérêt d'avoir mis des climato-sceptiques au pouvoir, comme le dirigeant de la Nasa, c'est qu'ils sont amenés à changer d'avis devant les faits et donnent ainsi une plus grande légitimité aux politiques climatiques - nouvel exemple de la ruse de la raison. Il faut dire que les prévisions sont toujours plus alarmantes et que, par exemple, à cause des dégagements de CO2 provoqués par sa chute, le fait que l'astéroïde qui a tué les dinosaures aurait provoqué un réchauffement de 5°C laisse entrevoir ce qui nous attend, sans phénomènes miraculeux invoqués par certains climatosceptiques pour nous en sauver.

Il y a de quoi s'inquiéter à voir que le gaz américain s'exporte de plus en plus et que jamais autant de pétrole brut n'a été extrait. Au contraire de ce que certains écologistes continuent à prétendre obstinément, on est loin d'en avoir fini avec le pétrole, la consommation étant repartie à la hausse avec la reprise de la croissance. Il est loin de manquer, il y en a bien trop avec au moins 50 ans de réserve prouvées (sans compter les prospections futures). De plus, l'effet de la chute des prix du pétrole (avant qu'il ne remonte) s'est fait sentir dans la recherche sur ses alternatives, comme les agrocarburants (même si je n'y suis pas favorable sauf peut-être avec le Sorghum). Notre influence sur ces phénomènes semble à peu près inexistante, nous réduisant à rester spectateurs du désastre, toutes nos déclarations solennelles et pétitions n'y faisant rien apparemment. Il faudrait absolument construire des stratégies plus effectives et moins utopiques. On peut se dire que la prise de conscience progresse à mesure que les conséquences s'en font sentir, mais l'inertie planétaire est forte et il n'est pas sûr qu'on puisse aller beaucoup plus vite. Le fait que la Californie impose l'installation de panneaux solaires sur ses nouveaux bâtiments pourrait se révéler contre-productif car bien plus coûteux que des centrales solaires et aggravant les périodes de surproduction en l'absence de capacités de stockage à la hauteur (qui devraient finir par arriver). Un gigantesque parc solaire au Mexique sera le plus grand d'Amérique et devrait produire 1.700 gigawatts-heure, correspondant aux besoins énergétiques d'environ 1,3 million de ménages. La décentralisation reste quand même un atout du solaire à ne pas négliger.

Dans les mauvaises nouvelles, il faut ajouter qu'un gaz destructeur de la couche d'ozone semble émis clandestinement, on ne sait où encore, et la forêt amazonienne péruvienne a perdu 1,97 million d'hectares entre 2001 et 2016, soit plus de 123.000 hectares chaque année. La situation est donc grave mais sans doute pas aussi désespérée qu'on peut être tenté de le croire (en tout cas loin d'une disparition de l'espèce qui n'est qu'un fantasme). A la suite du Giec, j'insiste depuis quelque temps sur le fait que la capture du CO2 sera décisive, elle devient d'ailleurs rentable, et on ne compte plus les méthodes pour produire des carburants avec du CO2, voire du plastique. Arrêter de détruire la forêt et agir sur le couvert végétal serait bien sûr le plus efficace, les plantes constituant l'essentiel de la biomasse (450 des 550 gigatonnes de carbone sont stockées dans les plantes bien qu'ayant diminuées de moitié depuis le néolithique). Comme on l'a déjà souligné, l'agriculture est la clé de notre avenir (nos gouvernants n'en ont pas assez conscience), d'où l'importance de l'agriculture régénératrice qui pourrait profiter aussi des nouveaux robots désherbants en troupeau pour réduire la pulvérisation de produits chimiques. Parmi ce que nous pourrions faire individuellement de plus positif, ce serait de devenir végétariens (ce que je ne suis pas) mais on peut compter plutôt sur la multiplication des start-ups qui proposent des alternatives à la viande (dont les éleveurs américains contestent l'appellation de viande). De quoi provoquer encore la déploration des nostalgiques du temps passé, quand nous étions dix fois moins nombreux sur Terre, mais la véritable viande ne disparaîtra pas même si on en mange moins souvent et que la souffrance animale sera de moins en moins tolérée. De plus, de nouveaux produits inimaginables aujourd'hui pourraient devenir une nourriture de base comme le lait de cafard, substance la plus nutritive de la planète !

Mettre en cause notre égoïsme fait partie des solutions imaginaires alors qu'on a affaire à des processus matériels et systémiques mais comme la neuroimagerie montre bien que les personnes égoïstes ne se projettent pas dans un futur jugé trop lointain pour les concerner - ce qui apparaît dans le manque d'activité du cortex ventromédian préfrontal - on va imaginer qu'il suffirait de stimuler cette zone pour devenir plus altruiste et soucieux des générations futures !

«Nous pourrions imaginer un entrainement psychologique qui ferait travailler cette zone cérébrale avec des exercices de projection, propose Tobias Brosch, notamment grâce à la réalité virtuelle, qui rendrait visible à tout un chacun le monde de demain, rapprochant l’être humain des conséquences de ses actes».

 

- Sciences

Rien de très marquant dans les sciences, en dehors peut-être d'un théorème de complétude des preuves circulaires, d'une jeune mathématicienne-informaticienne, dont on a du mal à évaluer la portée. De même, il est difficile de mesurer l'importance de la pression au coeur du proton, qui se révèle considérable. Un grand physicien français que je ne connaissais pas, Pierre Binétruy, vient de mourir, un article de Futura-Sciences rend compte de ses nombreux travaux et du colloque qui vient d'avoir lieu pour lui rendre hommage. Un nouveau film de science-fiction fait l'hypothèse, plausible, d'hommes génétiquement modifiés pour coloniser Titan, par contre utiliser des gènes de tardigrades pour se protéger des rayons cosmiques est bien plus spéculatif. Il y a sinon des projets fous de terraformation de Mars pour la rendre habitable, ce qui commencerait par des bombes nucléaires pour modifier le climat et créer une atmosphère... A noter que, ce qu'on appelle l'EM drive, dont on avait parlé et qui était supposé pouvoir propulser un engin spatial avec des micro-ondes piégées dans une cavité conique, fonctionnerait en fait grâce au champ magnétique terrestre et ne pourrait donc être utilisé dans l'espace.

L'hypothèse la plus novatrice, à prendre avec des pincettes comme toute nouveauté, prétend que ce serait la tectonique des plaques qui aurait provoqué la Terre boule de neige. Cela implique en effet que cette tectonique aurait commencé peu avant cette glaciation généralisée et que l'explosion cambrienne (qui a pris 40 millions d'années) ayant suivi le dégel aurait pu profiter de l'apport de nutriments dans les mers grâce à l'érosion entraînée par cette tectonique. Ce qui pourrait faire les gros titres, si on n'avait tant de mal à y croire, c'est qu'il y aurait des gènes extraterrestres dans les pieuvres ! Ce n'est pas complètement impossible, des virus venant d'autres planètes pouvant avoir transmis de nouveaux gènes, mais cela reste très improbable, témoignant surtout de la singularité des pieuvres et de leur intelligence. Il n'y a pas trace pour nous de gènes extraterrestre pour rendre compte de notre intelligence (voir le cours d'Alain Prochiantz sur la différence entre le singe et l'homme) se développant sur des millions d'années sous la pression de l'environnement (non par auto-développement spontané), mais, comme on pouvait le supposer étant donnée l'importance prise par la technique et la culture, notre gros cerveau serait lié à nos capacités cognitives plus que sociales, contrairement aux autres espèces sociales.

Ce qui mériterait plus d'attention que les fantasmes à la mode, c'est que depuis décembre 2016 au moins, la stimulation cérébrale a commencé à être étudiée sérieusement et gagne en crédibilité. Si l'on en croit les recherches les plus récentes, cela devrait mener à une généralisation de son usage dans toutes sortes d'applications qui vont de la stimulation du nerf vague pour réduire l'inflammation, (en modulant l'axe neuroendocrinien immunitaire grâce à l'association de la bio-électronique avec les neurosciences) au réveil d'un ancien comateux (devenu capable de rire et pleurer) [cependant, le fait qu'un homme dans le coma depuis des dizaines d'années ait été réveillé par la stimulation de ce nerf vague et soit mort rapidement ensuite d'une infection n'est sûrement pas sans relation, comme on l'a prétendu, si le système immunitaire en a été déprimé ?]. De même, la stimulation magnétique transcrânienne (TMS) du cortex préfrontal ventro-médian pourrait réduire les addictions à l'alcool ou la cocaïne ou encore traiter l'obésité [on pourrait s'en servir pour rendre les gens moins égoïste, si l'on en croit ce qu'on en a vu plus haut ?] Il n'est donc pas impossible qu'on se retrouve tous avec un casque sur la tête, soit pour lire dans nos pensées afin de regarder des films modifiés par notre esprit (pour l'instant juste en fonction de notre attention mesurée avec un casque EEG rudimentaire), soit pour modifier notre humeur ou augmenter notre concentration [dans le genre robotisation du corps, on pourrait déjà s'équiper d'implants télécommandés pour une érection à la demande !]. Plus étonnant, la stimulation profonde contre les TOC provoquerait une amélioration du diabète, ce qui est surprenant mais instructif pour de futures recherches [on apprend aussi que la vitamine D protègerait du diabète et de l'inflammation, un composé permettant d'en augmenter l'effet].

La Kétamine est reconnue depuis peu comme le traitement d'urgence le plus efficace et immédiat contre les tendances suicidaires, son effet se révèle malheureusement d'assez courte durée, restant donc complémentaire des antidépresseurs dont l'effet se fait sentir à plus long terme. Par ailleurs, il semble que le facteur de transcription Elk-1 soit impliqué dans la dépression au niveau de l'hippocampe (responsable de l'adaptation au stress), constituant une nouvelle cible possible. Une nouvelle incontestablement très importante si elle est vérifiée - mais dont on avait déjà parlé en février alors que l'étude vient seulement d'être publiée - montre que la mémoire pourrait être stockée dans l'ARN et transférée entre deux organismes (aplysie ou escargot de mer). Du coup, des apprentissages pourraient même être transmis par cannibalisme ! Ce qui s'annonce bien plus important encore pour la santé, c'est le passage de la génétique à la programmation épigénétique, de nombreuses maladies résultant d'une mauvaise régulation épigénétique - sur laquelle on peut d'ailleurs agir par des méthodes plus naturelles (alimentation, exercice, stress, environnement). Pour sa part, le marché des traitements géniques tente de s'introduire par le biais du rajeunissement des chiens, en avant-garde du rajeunissement humain.

Enfin, on aurait trouvé un médicament contre le rhume, supprimant une enzyme humaine dont le virus a besoin pour construire sa capside (sa coque externe). Ce n'est pas forcément une si bonne nouvelle si les rhinovirus s'attaquent en priorité aux cellules cancéreuses dont les défenses sont affaiblies. Notre corps fait pour résister aux infections s'affaiblit quand on n'est plus jamais malade et retourne ses défenses contre lui-même dans toutes sortes de maladies auto-immunes...
 

- Numérique

Virtual Room

Les expériences de réalité virtuelle commencent à produire des utilisateurs enthousiastes annonçant le décollage imminent de la technologie ? Cela pourrait s'accélérer avec la retransmission de manifestations sportives ou bien grâce aux vidéos familiales avec des caméras 3D 180° visibles sur des casques de réalité virtuelle permettant de revivre mieux les moments passés ensemble. De son côté, la blockchain s'impose de plus en plus avec déjà des systèmes dédiés aux cryptomonnaies du chinois Bitmain alors que le constructeur HTC lance un smartphone dédié au chiffrement blockchain. C'est particulièrement utile là où les infrastructures manquent ou que les Etats sont défaillants. Ainsi, "la Blockchain fluidifiera les échanges économiques entre pays africains". D'autres étudient l'application de la blockchain à l'internet des objets mais les petites cryptomonnaies sont très vulnérables, détournées par des opérateurs assez puissants pour détenir plus de 50% de la puissance dédiée et donc des votes, ce qui leur permet de modifier les blocs à leur guise (ils auraient volé ainsi 20 millions de dollars).

On s'extasie sur Google Duplex, prenant tout seul des rendez-vous ou réservant un restaurant en passant un appel téléphonique et en étant capable de tenir une conversation avec un naturel étonnant. Pouvoir se faire passer pour un humain risque d'être utilisé cependant pour toutes sortes d'arnaques ou simplement le harcèlement téléphonique publicitaire (c'est déjà le cas avec des humains!). De plus, les services disponibles sont encore très restreints. Les progrès de l'Intelligence Artificielle sont continus mais pas si rapides que certains le prétendent, se heurtant à de nombreux obstacles et restant très spécialisée. Il y a beaucoup d'illusions à ce sujet et de purs fantasmes pour se faire peur (il y a de véritables risques dans l'utilisation de l'IA, notamment dans la surveillance, mais c'est tout autre chose). De même, les accidents des voitures autonomes ont beau être rares, il est illusoire de compter sur leur disparition tant il y a de problèmes, surtout par temps perturbé. Leur utilisation sera limité sans doute assez longtemps aux autoroutes. Par contre, des bateaux autonomes imprimés 3D pourraient se multiplier très rapidement.
 

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Pour la Science no 488, les sursauts radio rapides


Pour la Science

Je n'ai pas reçu le Pour la Science avant le 2 du mois, et les abonnés papier comme moi n'ont plus accès à la version numérique, mais j'ai trouvé intéressant l'article sur l'inflammation.

- La grande débâcle de l’Arctique

La banquise de l’océan Arctique fond à des vitesses record, et elle pourrait disparaître en été dès 2040. Or les glaces boréales contribuent à la stabilité du climat de tout l’hémisphère Nord. Sans elles, les épisodes climatiques extrêmes qui frappent l’Europe, l’Amérique du Nord et l’Asie risquent donc de s’intensifier.

En fait, l’Arctique change exactement comme les scientifiques l’avaient anticipé, mais encore plus rapidement que l’indiquaient les prédictions passées les plus alarmistes. Le continent blanc semble s’être transformé en glaçon posé sur une gazinière. En seulement trois ans, plus d’une dizaine de records climatiques vieux de plusieurs décennies ont été battus. C’est le cas pour la réduction de la superficie des banquises estivale et hivernale, mais aussi pour d’autres paramètres tels que le réchauffement de l’air ou le dégel du sol.

La fin annoncée de l’Arctique pourrait n’être qu’un problème écologique parmi tant d’autres, loin de nos préoccupations quotidiennes. Mais sa régression annonce probablement des difficultés pour les habitants du monde entier. La dernière fois que l’Arctique a été légèrement plus chaud qu’aujourd’hui, il y a environ 125 000 ans, le niveau des océans était 4 à 6 mètres plus haut.

Ces changements, peut-être irréversibles, risquent d'avoir des répercussions sur l'ensemble des organismes vivants de la planète. Ces impacts sont-ils encore évitables ? Oui et non. La machine thermique que constitue la Terre réagit à l'augmentation des concentrations en gaz à effet de serre avec un certain retard, en partie à cause des océans qui stockent une partie de ces gaz et mettent du temps à les relâcher. C'est inertie, ajoutée à la très longue durée de vie du dioxyde de carbone dans l'atmosphère, fait que les changements futurs sont déjà ancrés dans le système climatique sans être pour autant visibles. Toutefois, l'ampleur et le rythme de ses changements pourront être réduits si les gouvernements prennent des mesures rapides pour ralentir les émissions, et si par ailleurs on parvient à développer des méthodes pour extraire le carbone de l'atmosphère en grande quantité. Les progrès sur ces deux fronts sont rapides, mais sans doute trop maigres et trop tardifs pour préserver la Terre et l'Arctique tels que nous les avons connus. Préparons nous à l'inattendu.

- Contrôler les inflammasomes de l'inflammation, ce tueur silencieux

Des médicaments capables de bloquer l’assemblage de l’inflammasome ou d’induire sa dispersion entraveraient la production même des protéines inflammatoires et réduiraient ainsi les lésions tissulaires d’une façon totalement nouvelle. De tels médicaments, seuls ou en combinaison avec ceux existants, aideraient à combattre l’inflammation, qui résiste encore souvent aux traitements actuels.

La réaction inflammatoire est l’un des mécanismes de la branche dite innée du système immunitaire, la première ligne de défense contre les microbes qui envahissent l’organisme. Des cellules de la famille des globules blancs, des macrophages, ou des cellules apparentées migrent vers le site d’invasion, où elles sécrètent des protéines déclenchant le gonflement des tissus et une production de chaleur qui immobilisent et affaiblissent les microbes ; ces sécrétions recrutent aussi davantage de cellules immunitaires dans la zone touchée. Le pus qui suinte des plaies infectées est composé de tels globules blancs.

Un inflammasome particulier détecté dans de nombreuses cellules différentes, nommé NLRP3, serait responsable de la plupart des inflammations dues à des dépôts, qu'il s'agisse d'amiante dans les poumons, de cristaux d'acide urique dans les articulations (goutte), et même de cholestérol (athérosclérose) et des agrégats de la protéine bêta-amyloïde dans la maladie d'Alzheimer.

La véritable surprise fut la découverte que l'absorption d'aliments peut déclencher une réaction inflammatoire. Plus précisément, une prise excessive de nourriture en un seul repas entraîne un épisode inflammatoire aigu qui finit par se résorber tout seul ; et la consommation régulière de quantités telles de calories que l'organisme doit les stocker sous forme de graisse provoque quant à elle une inflammation chronique.

Certains nutriments tels que les acides gras saturés (présents dans la viande et le fromage, ou produits par l'organisme à partir d'un excès de glucides) agissent, quand ils abondent, comme des signaux de dangers et activent directement l'inflammasome NLRP3.

Si l'inflammation due à la suralimentation touche nombre d'organes, c'est dans le foie que l'on a observé la réaction la plus forte.

Les effets anti-inflammatoires du jeûne et de l'exercice physique sont bien connus. Nous avons observé que des molécules interagissent avec des récepteurs particuliers amorçant une série de réactions biochimiques dans les cellules, laquelle désactive les gènes impliqués dans le déclenchement de la production des inflammasomes.

Un encadré sur la mélatonine insiste sur son caractère antiinflammatoire. Il faut souligner comme la mode actuelle de considérer que la maladie d'Alzheimer n'existe pas est infondée, réaction de découragement des soignants sans doute mais le rôle de prédispositions génétiques (que ce soit BMI1 ou APOE4 ou PM20D1) va toujours dans le même sens d'augmenter l'inflammation et la production de protéines ß-amyloïdes et tau.

- Dans l'hippocampe des rats, les nouvelles synapses effacent les anciennes

Toute nouvelle information ou tout nouvel apprentissage est d’abord stocké dans les hippocampes, des régions centrales du cerveau, plaques tournantes de la mémorisation, qui communiquent avec diverses zones du cortex où seront ensuite « envoyés » les souvenirs à très long terme. Les hippocampes sont une des rares aires cérébrales où des neurones et des synapses apparaissent encore à l’âge adulte. En outre, ils sont le siège d’une intense « plasticité » : des connexions se font jour, d’autres dis- paraissent, via deux mécanismes cellulaires, à savoir la potentialisation à long terme, ou LTP, qui renforce la synapse, et la dépression à long terme, ou LTD, qui l’affaiblit.

30 minutes après la LTP, les synapses des épines dendritiques grossissent ; leur bouton présynaptique augmente de volume et recèle davantage de vésicules de neurotransmetteurs, tandis que la densité des récepteurs postsynaptiques augmente.

Plus intéressant : par unité de longueur de dendrite, le nombre d’épines et l’aire totale des synapses restent constants après la LTP, ce qui suggère que certaines synapses diminuent de volume ou des épines disparaissent à d’autres endroits, probablement par un phénomène compensatoire de LTD, avec certainement une perte de données.

- L’imposture du transhumanisme

Ça va pas la tête ! Cerveau, immortalité et intelligence artificielle, l’imposture du transhumanismeLe transhumanisme s’appuie sur les avancées de l’intelligence artificielle et de la biologie pour promettre l’abolition de la vieillesse, des maladies et de la mort et l’apparition d'une nouvelle humanité. Or, comme le dénoncent les chercheurs Danièle Tritsch et Jean Mariani dans un livre intitulé Ça va pas la tête !, publié aux éditions Belin, au plan scientifique, le transhumanisme est une coquille vide.

Comprendre le fonctionnement du cerveau, pour le préserver, augmenter ses performances, le réparer et le guérir constitue un projet enthousiasmant pour les générations à venir, même si personne ne peut affirmer que nous atteindrons un jour une connaissance totale de cet organe qui fonde chacun d’entre nous comme un individu singulier et unique. Ce projet prendra beaucoup plus de temps que ne le pense le citoyen abreuvé de pseudo-révolutions successives en neurosciences, et trompé par les transhumanistes.

 


La Recherche no 536, comment l'homme va évoluer


La Recherche aussi est sortie trop tard pour que j'en rende compte...

- Démonstration d'un théorème de complétude des preuves circulaires

Il est difficile pour nous d'évaluer l'importance de cette démonstration reliant la théorie mathématique de la démonstration et les algorithmes informatiques, il faut faire confiance pour cela au jury du prix de La Recherche.

Jusqu'ici, il existait un écart qui semblait irréductible entre la théorie de la démonstration en logique mathématique et les logiques infinitaires telles qu'on les utilise en informatique. D'un côté, la théorie de la démonstration s'intéresse aux arguments finitaires par nature. Une démonstration logique est une suite finie de symboles, dont l'objectif est de convaincre du bien-fondé d'un résultat. D'un autre côté, les logiques infinitaires s'intéressent à des propriétés temporelles de nature infinie. De telles logiques sont utilisées pour la spécification et la vérification des programmes de tous les jours : par exemple, s'assurer qu'un ascenseur n'ouvrira jamais ses portes entre deux étages, etc. « Le travail remarquable qu'a mené Amina Doumane fait le pont entre ces deux disciplines, souligne Paul-André Melliès, de l'université Paris-Diderot, en s'appuyant sur une notion nouvelle et en plein développement de démonstration logique infinitaire, qui permet de raisonner de manière inductive et co-inductive à la fois. »

Le résultat qu'a obtenu l'informaticienne est baptisé « théorème de complétude ». Ce dernier dit que, si une formule est vraie, alors elle est prouvable.

Sur le plan de la logique, il existe deux manières d'obtenir des preuves : les preuves usuelles et les preuves infinitaires. Les preuves usuelles sont celles que l'on utilise habituellement lorsque l'on cherche à démontrer un résultat mathématique : on part d'axiomes, qui sont triviaux, et on les compose entre eux pour arriver au résultat final.

Mais il existe un autre type de preuve, qui ne consiste pas à partir des axiomes, mais du résultat que l'on veut prouver. Par exemple, si l'on cherche à prouver que la formule est vraie, on commence par supposer qu'elle est vraie, et on considère cela comme un axiome. Ce qui peut sembler être une erreur de raisonnement logique - ce que l'on appelle, en philosophie, un argument circulaire - peut, dans certains cas, aboutir à un raisonnement licite sur le plan logique. « De telles preuves sont qualifiées de circulaires, ou d'infinitaires car, si on les déroule, elles sont de longueur infinie, détaille Amina Doumane qui a puisé son inspiration dans la théorie des automates cellulaires. Ensuite, pour obtenir la preuve constructive du théorème, j'ai décomposé toute formule en sous-formules intermédiaires et j'ai prouvé chacune (chaque lemme) grâce à des preuves infinitaires. Puis j'ai appliqué à chacune de ces preuves un algorithme - que j'avais mis au point durant ma thèse - qui transforme une preuve infinitaire en preuve usuelle. »

 



Brèves et liens


Physique


cosmologie, physique quantique, nanotechnologies

- Observation du trou noir supermassif de notre galaxie

Hustle and Bustle at Center of Milky Way

L'observatoire spatial Herschel a fait des observations détaillées de gaz étonnamment chauds qui peuvent être en orbite ou tomber vers le trou noir supermassif qui se cache au centre de notre galaxie, la Voie Lactée.

Le trou noir a une masse environ quatre millions de fois supérieure à celle de notre soleil et se trouve à environ 26 000 années-lumière de notre système solaire.

La plus grande surprise a été le gaz chaud dans la région centrale la plus intérieure de la galaxie. Au moins en partie, il y fait 1 000 degrés Celsius.

À l'aide d'observations dans le proche infrarouge, d'autres astronomes ont détecté plus près du trou noir que l'observation précédente, un nuage de gaz qui tombe en spirale vers le trou noir.

- La Nasa prévoit d'envoyer un mini-hélicoptère sur Mars

Sobrement baptisé "The Mars Helicopter", cet appareil au fuselage à peine plus gros qu'une balle de baseball pèse moins de 1,8 kilo.

Il a vocation à voyager depuis la Terre avec le rover Mars 2020, un robot sur roues qui doit étudier l'habitabilité de la planète, chercher des signes d'une vie ancienne et évaluer les ressources naturelles et les dangers pour de futurs explorateurs humains. Il sera piloté depuis la Terre, avec un décalage de quelques minutes.

Le lancement est prévu pour juillet 2020, pour une arrivée en février 2021.

Voir aussi Futura-Sciences. Par ailleurs, sur le site exoplanets.nasa.gouv, il est possible de visiter plusieurs des exoplanètes les plus emblématiques via des visualisations interactives.

- Au nord de la Californie un tremblement de terre pire que le Big one

- Dans la supraconductivité à haute température les électrons dansent

"Notre compréhension unificatrice est que si deux électrons se repoussent toujours l'un l'autre, il peut malgré tout y avoir une force d'attraction. Cela devient une sorte de danse.Les paires d'électrons dans un supraconducteurs à haute température se déplacent un peu comme deux partenaires de danse qui tournent en se déplaçant ensemble sur la piste de danse".

- Les cristaux temporels, pas si rares

Dans un cristal temporel, l'état quantique des atomes oscille périodiquement. Dans une direction puis dans une autre, à l'image du pendule d’une horloge. Une sorte de structure qui se répète dans l'espace... et dans le temps. Trouvant ainsi son état de repos. D'où leur nom.

L'existence de ce drôle d'état de la matière avait été prédite en 2012. Et en 2016, des chercheurs avaient révélé avoir réussi à créer un tel cristal temporel. « Une sorte de gelée qui tremble sans s'arrêter ».

Aujourd'hui, des chercheurs de l'université de Yale (États-Unis) annoncent avoir repéré la signature d'un cristal temporel au cœur de cristaux de phosphate de monoammonium (NH4H2PO4). Grâce à des impulsions radio, ils ont obtenu la rotation périodique des spins des noyaux de phosphore au cœur du cristal.

Parallèlement, des chercheurs indiens ont détecté la même signature dans un liquide, après avoir soumis des molécules en forme d'étoile à une série d'impulsions radio. De quoi ajouter encore un peu plus de mystère à cet état exotique de la matière — qui pourrait bien servir dans les futures mémoires des ordinateurs quantiques — et à la façon dont il se forme.

Ces cristaux temporels utilisés dans des ordinateurs quantiques pourraient résister plus longtemps à la décohérence.

- L'impression 3D nanométrique

μRobotex nanofactory est capable de construire des microstructures dans une grande chambre à vide et de fixer des composants sur des pointes de fibres optiques avec une précision nanométrique.

"Pour la première fois, nous avons pu réaliser des motifs et des assemblages avec moins de deux nanomètres de précision, ce qui est un résultat très important pour la communauté robotique et optique".

Au-delà de la démonstration amusante et visuellement très parlante de la nano-maison, cette technologie de pointe permet de fabriquer des capteurs dans le domaine de l'optique tels que des micro-résonateurs intégrés, des cristaux photoniques sur fibre optique, des filtres ou des miroirs.

Voir aussi Futura-Sciences.
 

Climat


climat, énergies, écologie

- La tectonique des plaques aurait provoqué la Terre boule de neige

Les géologues placent habituellement le début de la tectonique des plaques à environ 3 milliards d'années, alors que la nouvelle hypothèse situe le processus dans une ère beaucoup plus récente connue sous le nom de Néoprotérozoïque, entre 542 millions à 1 milliard d'années.

En particulier, les formations rocheuses, les pierres gemmes et les signatures chimiques connues pour être associées à la tectonique des plaques ne datent que de cette période; et les modèles informatiques suggèrent que la Terre ne s'était pas refroidie à la température requise pour une tectonique des plaques. De plus, la période précédant le Néoprotérozoïque montre un manque d'activité géologique - une caractéristique qui lui a valu le surnom de «milliard ennuyeux», ce qui pourrait indiquer qu'il n'y avait qu'un seul continent et une seule couverture lithosphérique plutôt que les multiples plaques mobiles d'aujourd'hui.

Le fait que la Terre boule de neige se situe dans cette période d'apparition des signes d'une tectonique des plaques a mené les chercheurs à penser que cela pourrait être lié, et que ce changement climatique drastique pourrait bien être une conséquence de la transition vers la tectonique des plaques.

L'article énumère 22 façons dont l'activité des plaques tectoniques pourrait avoir provoqué un refroidissement global ayant provoqué le recouvrement de glace de toute la Terre, d'un pôle à l'autre. Cela comprend aussi bien les éruptions volcaniques refroidissant la planète en libérant du soufre dans l'atmosphère; le déplacement des plaques modifiant l'axe de rotation de la planète; et surtout l'augmentation de l'altération des roches extrayant le CO2 - un gaz à effet de serre - de l'atmosphère pour le fixer dans des roches.

Il y a malgré tout des signes de possible tectonique plus tôt, responsable d'un dégagement d'oxygène et d'un refroidissement déjà. De plus, ce serait une nouvelle phase de volcanisme qui aurait sans doute fait fondre la glace par émissions massives de CO2 et noircissement de la glace (le soufre reste moins longtemps dans l'atmosphère que le CO2) si ce n'est pas plutôt un dégagement de méthane...

- L'astéroïde qui a tué les dinosaures a provoqué un réchauffement de 5°C

L'impact de l'astéroïde qui a anéanti les dinosaures a fait grimper les températures de 5°C. La Terre est restée aussi chaude pendant 100 000 ans.

C'est beaucoup plus chaud que prévu, ce qui pourrait signifier que nous sous-estimons à quel point la planète se réchauffera au cours des prochains siècles.

L'astéroïde qui a mis fin au règne des dinosaures il y a environ 66 millions d'années s'est effectivement écrasé sur des roches riches en carbonates, libérant d'immenses quantités de dioxyde de carbone dans l'atmosphère. Il a également déclenché de vastes feux de forêt, ajoutant encore plus de CO2.

Il y a eu d'innombrables autres périodes dans l'histoire de la Terre où l'augmentation des niveaux de CO2 a réchauffé la planète, mais cela s'est généralement produit sur plusieurs milliers d'années.

"Le réchauffement se serait probablement produit plus rapidement que le réchauffement aujourd'hui", explique MacLeod. "C'est une expérience naturelle beaucoup plus proche de ce que nous faisons aujourd'hui".

Donc, si les niveaux de CO2 n'ont pas monté à beaucoup plus que 1000 ppm alors que les températures ont vraiment augmenté de 5°C, cela signifie que le CO2 provoque plus de réchauffement que les estimations actuelles les plus probables.

Voir aussi Futura-Sciences. Tout cela est à confirmer (et la vie aurait repris assez rapidement... du moins en 30 000 ans!), mais c'est à prendre en compte contre ceux qui imaginent un mécanisme régulateur ou de dissipation de la chaleur à partir d'un certain seuil. Il est sûr que ce n'est pas une bonne nouvelle. Une autre étude évalue que le climat de la Terre va augmenter de quatre degrés d'ici 2084 alors que les émissions continuent à augmenter avec la croissance...

- Projections plus précises du réchauffement dans certaines régions

Les régions où les écarts sont notables sont marquées d’un « x » sur la carte ci-dessus. Ainsi, dans ses projections, le GIEC aurait surestimé le réchauffement (rouge) dans de vastes zones du Pacifique, de l’Atlantique Nord et de l’océan Indien, et l’aurait sous-estimé (bleu) dans l’Atlantique Sud et la partie de l’océan Indien baignant le sud de l’Australie. De plus, le réchauffement prévu aurait été sous-estimé dans le nord-ouest du Canada et en Asie centrale; selon une analyse en fonction des saisons, cet écart s’explique principalement par une sous-évaluation du réchauffement pendant l’hiver. (Le rouge foncé indique une surestimation de 3 degrés et le bleu foncé, une sous-estimation de 3 degrés, si la concentration de CO2 est multipliée par deux).

- Des champs magnétiques qui augmentent la conversion de chaleur en électricité

Pour être intéressant pour des applications à grande échelle, le ZT d’un matériau thermoélectrique – son efficacité – doit être d’au moins 3. Le ZT calculé par les chercheurs du Massachusetts Institute of Technology (MIT, États-Unis) pour le séléniure d’étain-plomb soumis à un champ magnétique de 30 teslas serait de 10 ! © Chelsea Turner, MIT

L'efficacité thermoélectrique d'un semi-métal topologique comme le séléniure d'étain-plomb devrait être de cinq fois supérieure à celle des matériaux thermoélectriques connus les plus puissants. À condition toutefois de l'exposer à un champ magnétique intense...

Chauffé à 230 °C et sous un champ magnétique de 30 teslas, ce matériau serait capable de transformer 18% de la chaleur en électricité contre 8% seulement pour les matériaux plus classiques. Mais pour trouver des applications pratiques, il faudrait que ce matériau fasse preuve d'autant d'efficacité dès 1 ou 2 teslas.

Pour cela, les scientifiques du MIT assurent qu'il suffit d'avoir recours à des matériaux d'une plus grande pureté. Ils ont donc bon espoir que d'autres puissent présenter des propriétés thermoélectriques très intéressantes dès l'application d'un champ magnétique de seulement 3 teslas.

- Bientôt des réfrigérateurs solaires thermoacoustiques

La thermoacoustique permet de convertir la chaleur perdue ou les vibrations mécaniques en d'autres formes d'énergie utiles. Pour les réfrigérateurs, les ondes sonores augmentent les différences de température entre chaud et froid. Le mouvement de vibration rend les zones froides plus froides et les chaudes plus chaudes.

Les chercheurs ont développé un modèle théorique démontrant qu'une barre métallique mince peut présenter des vibrations mécaniques auto-entretenues si un gradient de température est appliqué périodiquement à des segments de la tige. Les solides se contractent lorsqu'ils refroidissent et se dilatent lorsqu'ils chauffent. Si le solide se contracte moins lorsqu'il est refroidi et se dilate davantage lorsqu'il est chauffé, le mouvement résultant augmentera avec le temps.

Par ailleurs, des différences de température extrêmes dans l'espace seraient parfaites pour générer de telles vibrations mécaniques converties ensuite en énergie électrique à bord d'engins spatiaux.

"Un appareil à l'état solide utiliserait le soleil comme source de chaleur et le rayonnement vers l'espace profond comme source froide. Ces systèmes pourraient fonctionner indéfiniment, étant donné qu'ils n'ont aucune partie en mouvement ni de liquide qui pourrait fuir".

 

Biologie


évolution, génétique, éthologie, anthropologie, neurologie

- La mémoire stockée dans l'ARN et transférée à un autre escargot de mer

transfert-souvenir-molusque

David Glanzman et ses collègues de l’université de Californie à Los Angeles ont conditionné un mollusque gastéropode, l’Aplysia californica, en stimulant sa queue, à déclencher un réflexe défensif. L’équipe a ensuite procédé à l’extraction de l’ARN de ces escargots entraînés et l’a injecté dans des animaux non entraînés. Ce dernier groupe a hérité d’une réponse sensibilisée similaire.

On parlait déjà en février de cette hypothèse d'une mémoire stockée dans les neurones par des ARN (et non dans les synapses) mais l'étude de Glanzman vient seulement d'être publiée. On avait vu en avril d'autres hypothèses impliquant notamment des métaux.

- L'explosion cambrienne a pris 40 millions d'années

L'explosion cambrienne a produit le plus grand et le plus diversifié groupe d'animaux que la Terre ait jamais connu: les euarthropodes. Euarthropoda comprend les insectes, les crustacés, les araignées, les trilobites, et une grande diversité d'autres formes animales vivantes et éteintes. Ils représentent plus de 80% de toutes les espèces animales de la planète.

L'origine des euarthropodes daterait d'il y a 550 millions d'années, correspondant à des estimations de datations moléculaires plus récentes, et leur diversification s'étalerait au cours des 40 millions d'années suivantes.

"Cela indique que l'explosion cambrienne, plutôt que d'être un événement soudain, s'est déroulée progressivement au cours des 40 millions d'années du Cambrien inférieur à moyen".

On a vu plus haut que la tectonique des plaques pourrait être plus récente qu'on ne le croyait (non sans raisons) et qu'elle aurait été à l'origine de la Terre boule de neige. Comme on sait que la tectonique des plaques apporte des nutriments nécessaires à la vie, l'histoire devient plus claire d'une évolution bloquée jusqu'au dégel (-635 millions d'années) correspondant avec le début de l'Édiacarien et le développement des premiers multicellulaires, juste avant "l'explosion" du Cambrien. Preuve que la vie dépend d'abord de ses conditions, et n'attend guère quand elles sont favorables.

- Des gènes extraterrestres dans les pieuvres ?

Calamar ancestral + virus -> pieuvre (?) © Steele et al. 2018, Progress in Biophysics and Molecular Biology

Il est bien délicat de faire état d'hypothèses aussi farfelues que des gènes extraterrestres transmis par des virus, l'hypothèse extraterrestre étant une façon d'éviter de comprendre leur invention, mais cela souligne au moins les étonnantes spécificités des pieuvres.

La question posée par cet article est de savoir si l'explosion cambrienne, qui a eu lieu il y a 500 millions d'années, est d'origine terrestre ou cosmique. Dans leur article, les auteurs suggèrent que des virus, des rétrovirus, ont joué un rôle dans cette explosion cambrienne qui a vu une diversification soudaine et sans précédent des espèces.

L'émergence des rétrovirus complexes a eu lieu juste avant l'explosion cambrienne. La panspermie pourrait expliquer tout cela : des comètes auraient apporté des rétrovirus ayant favorisé l'explosion cambrienne. Ces virus se seraient intégrés au génome d'espèces terrestres, introduisant du nouveau matériel génétique et conduisant à la diversification des espèces vivantes.

Mais la partie la plus controversée de l'article concerne les pieuvres, car les auteurs suggèrent que ces animaux ne peuvent avoir évolué que grâce à un coup de pouce extraterrestre... Les céphalopodes sont apparus à la fin du Cambrien et descendent d'un nautiloïde primitif. Les pieuvres (ou poulpes) possèdent un système nerveux complexe, des yeux sophistiqués et une capacité à se camoufler.

Les gènes nécessaires à ces transformations n'étaient pas présents chez l'ancêtre commun, d'après les auteurs, qui affirment : « Il est donc plausible de suggérer qu'ils semblent être empruntés à un "futur" lointain en termes d'évolution terrestre, ou plus vraisemblablement au cosmos en général ». Les auteurs estiment que « l'évolution du calmar au poulpe est compatible avec une série de gènes insérés par des virus extraterrestres ».

« La possibilité que des œufs de calmar et/ou de pieuvre cryoconservés soient arrivés dans des bolides glacés il y a plusieurs centaines de millions d'années, ne devrait pas être négligée ».

- L'ancêtre des lézards

Megachirella wachtleri

L'étude montre que les lézards habitent la planète depuis au moins 240 millions d'années, avant l'extinction du Permien-Trias, il y a quelque 252 millions d'années. Cette extinction massive avait emporté 90 à 95% des espèces dans les océans et 75% sur le continent. "Cette extinction aurait pu ouvrir la voie à la diversification des lignées préexistantes de reptiles qui avaient survécu à l'extinction".

- Le premier bec d'oiseau

Un bec avec des dents et une allure de grosse mouette : Ichthyornis dispar volait dans les cieux du Crétacé, il y a 100 à 66 millions d'années. Son étude révèle que cet oiseau là est peut-être le premier à avoir été doté d'un bec primitif et qu'il présente un intéressant mélange de caractères archaïques et modernes.

Ce bec était en corne, pointu et en forme de pince ; il prolongeait les mâchoires. Les dents n'étaient probablement pas visibles. Les chercheurs estiment qu'elles devaient être recouvertes d'un tissu ressemblant à une lèvre. Selon les chercheurs, l'animal se servait de son bec pour saisir des objets et ainsi pallier l'absence des pattes avant, transformées en ailes.

- L'oiseau survivant aux dinosaures était une perdrix incapable de voler

Représentation d’un oiseau qui aurait survécu après l’impact de l’astéroïde. © Phillip M. Krzeminski

L'ancêtre de tous les oiseaux actuels était semblable à une perdrix et n'a survécu à la la chute de l'astéroïdes ayant anéanti les dinosaures que parce qu'elle vivait au sol. En effet, la déforestation mondiale qui s'en est suivie a détruit les habitats de tous les oiseaux volants. Seuls ceux qui restaient à terre étaient capables de survivre

Voir aussi Futura-Sciences.

- Comparaison entre le cerveau reptilien et mammalien

original

Les neurones individuels peuvent être classés en mesurant les molécules d'ARN messager qu'ils contiennent (leur "transcriptome"). Cette étude a séquencé les transcriptomes des cellules de tortues et de lézards.

En utilisant ces profils d'expression génique, les scientifiques ont pu classer des milliers de neurones et les localiser dans le cerveau. L'image du cortex, uniforme jusque là, se transforme subitement en une juxtaposition de zones colorées, chaque zone contenant un ou plusieurs types de cellules caractéristiques.

Les auteurs pouvaient maintenant comparer directement les cartes moléculaires reptiliennes à celles des cerveaux de mammifères. Ces nouvelles cartes moléculaires montrent, par exemple, que les reptiles ont des types de neurones qui correspondent à ceux trouvés dans l'hippocampe des mammifères, une structure impliquée dans l'orientation spatiale et dans la formation des souvenirs. Chez les reptiles, l'hippocampe se trouve vers le centre du cerveau, mais contrairement à son équivalent mammifère replié, il ressemble à une seule feuille. "C'est comme si, chez les premiers mammifères, l'hippocampe ancestral avait été poussé par un néocortex de plus en plus dominant et obligé de se replier sur lui-même, pour acquérir sa signature architecturale mammalienne".

Le cortex reptilien non-hippocampe, en revanche, a révélé l'histoire complexe du néocortex des mammifères. Les neurones inhibiteurs, par exemple, expriment des ensembles similaires de gènes chez les reptiles et les mammifères, indiquant une ascendance commune. Les neurones excitateurs, cependant, diffèrent sensiblement entre ces deux groupes.

- Notre gros cerveau serait lié à nos capacités cognitives plus que sociales

Why so big?

Selon les chercheurs, la taille de notre cerveau est le résultat d'une combinaison de défis causés à 60% par un environnement difficile, à 30% par une nécessité de coopération face au dit environnement, et à 10% par une compétition entre plusieurs groupes d'individus. "Notre analyse suggère que la complexité sociale peut avoir eu un rôle plus limité que prévu dans l'expansion de la taille du cerveau humain", commentent les auteurs. Un rôle limité au point que l'effet des défis sociaux tels que la compétition entre groupes n'est pas d'augmenter la taille du cerveau, mais de la diminuer ! Car en coopérant, les individus peuvent compter sur les compétences de l'autre et ainsi économiser leurs propres ressources en conservant des cerveaux plus petits. "Les résultats sont intrigants car ils suggèrent que certains aspects de la complexité sociale sont plus susceptibles d'être des conséquences plutôt que des causes de notre grande taille du cerveau, et celui-ci est plus susceptible de provenir d'un cumul de défis environnementaux et culturels que de la compétence sociale".

Cela contredit une corrélation vérifiée entre gros cerveaux et compétences sociales des espèces mais avec la culture les deux se combinent dans la maîtrise technique.

Même si c'est la pression écologique qui favorise des cerveaux plus gros, le modèle suggère fortement qu'ils ne le font que dans des situations où chaque petite augmentation de la masse cérébrale contribue à fournir une récompense un peu plus grande. Par exemple, si un animal est assez intelligent pour casser des noix, devenir plus intelligent ne l'aiderait pas forcément à obtenir plus de noix, ainsi il n'y aurait aucune pression continue favorisant un plus gros cerveau.

Mais si, par exemple, chaque amélioration dans la fabrication et l'utilisation des armes aide les chasseurs à attraper plus de nourriture, cela peut conduire à des cerveaux toujours plus gros, explique González-Forero. De même pour la maîtrise du feu. Cela signifie que la culture humaine a pu jouer un rôle crucial en permettant aux jeunes de continuer à acquérir des compétences en apprenant des autres.

- Ce qui change avec les gros cerveaux

Analysant ces derniers, ils ont constaté que certaines zones particulières se sont développées plus que d'autres chez les personnes ayant une taille de cerveau globalement plus grande. Ces régions semblent être impliquées dans l'intégration de l'information.

Ces zones étendues sont les mêmes régions qui ont grandi relativement plus au long de notre évolution, et elles continuent à se développer dans nos vies, devenant relativement plus grandes dans les cerveaux adultes que dans les cerveaux des enfants.

L'équipe a également découvert que certaines régions du cerveau étaient plus petites que prévu chez les individus à cerveau plus gros - ceux impliqués dans le traitement des émotions, des mouvements et de la vision.

- Le gène NOTCH2NL responsable de notre gros cerveau ?

Meet NOTCH2NL, the human-specific genes that may have given us our big brains

Un ensemble de gènes qui ne sont présents que chez l'humain contrôlent des étapes clés du développement du cerveau, en particulier du cortex cérébral. Parmi ces gènes spécifiques, les chercheurs ont découvert que les gènes de la famille NOTCH2NL favorisent l'expansion des cellules souches corticales, qui produisent ainsi à leur tour plus de neurones. Ces gènes pourraient donc réguler la taille du cerveau spécifiquement chez l'humain.

Par ailleurs, trois gènes NOTCH2NL spécifiques à l'humain sont situés sur le premier chromosome, dans une région qui a déjà été associée à des maladies affectant la taille du cerveau comme la micro- ou macrocéphalie, la schizophrénie ou l'autisme.

- Philippines : des Hommes naviguaient peut-être déjà il y a 700.000 ans

Une datation d'os de rhinocéros aux Philippines, portant des traces de découpe associées à des outils devant appartenir à des représentants inconnus pour le moment du genre Homo, étonne les paléoanthropologues. Elle suggère que l'Homme se lançait déjà dans la navigation il y a 700.000 à 800.000 ans.

Or, les Philippines formaient un chapelet d'îles isolées du continent par de profonds bras de mer depuis environ 2,5 millions d'années. Faut-il en conclure qu'Homo possédait déjà des techniques, même rudimentaires, de navigation il y a 700.000 ans environ et peut-être plus ?

Le niveau des océans avait peut-être baissé suffisamment pour permettre à des représentants du genre Homo de traverser à pied sec de l'Indonésie aux Philippines ou peu s'en faut. Mais cela reste à prouver car il faudrait en fait postuler l'existence de langues de terre aujourd'hui disparues, à la suite d'un tsunami ou d'évènements tectoniques inconnus.

- Il y a 40 000 ans en Asie du Sud-Est le bois est préféré à la pierre

Carte de répartition du bambou et de l’industrie sur galet en Asie, dite Hoabinhienne. Un exemple de galet est présenté à droite de l’image. © Hubert Forestier

La technique de la pierre taillée que l'Homme moderne choisit de développer en Asie du sud-est a de quoi surprendre. Il semble en effet s'enliser dans une inertie technique, en se limitant à une industrie sur galets d'apparence archaïque (choppers, chopping tools, unifaces, etc.), alors qu'à la même époque — dès 40.000 ans environ, durant le Paléolithique supérieur —, il développe partout ailleurs dans le monde le débitage laminaire (lames, lamelles et pointes en silex).

« Ce qui est étonnant, c'est que quand on suit ces galets, on suit la répartition du bambou et de la forêt dense humide ».

Ce serait bien la première fois en Préhistoire paléolithique que l'on a affaire à des chasseurs-cueilleurs sans objets pointus. « Cela veut donc dire que la "pointe" est ailleurs, dans une autre sphère technique. Et si elle n'est pas dans le minéral, elle est dans le végétal ».

Outils, armes, vêtements, contenants, abris, aliments, etc. sont issus de la forêt. « Parmi les outils des groupes subactuels conservés dans des musées, on a quand même beaucoup de pointes en bambou, en matière ligneuse ».

Hommes-Fleurs d'Indonésie et exemples d'objets en matière végétale. © Hubert Forestier, 2008, EchoGéo

- Une arme de jet de 23 000 ans

La découverte des fragments d’une pointe en os associée à 11 barbelures en silex apporte un éclairage inédit sur la façon dont nos ancêtres chasseurs-cueilleurs concevaient leurs armes il y a 23 000 ans au cours du dernier maximum glaciaire, pic de froid intense de la dernière glaciation.

Le site des Prés de Laure fournit à ce jour le plus ancien témoignage d’une arme de chasse composite (une pointe de nature organique doublée de barbelures d’origine minérale) et ouvre des perspectives de discussion nouvelles sur l’origine, la composition et l’évolution des armes de chasse au cours de la Préhistoire. Quant au mode de projection employé, l’arc, le propulseur ou à la main, il s’agit d’une question qui reste à élucider.

- Les guerres du néolithique ont réduit la diversité génétique des mâles

A partir de 7 000 ans, quelque chose de bizarre semble s'être produit chez les hommes: au cours des deux millénaires suivants, des études récentes suggèrent que leur diversité génétique - en particulier la diversité de leurs chromosomes Y - s'est effondrée. L'effondrement était si extrême que c'était comme s'il n'y avait qu'un homme pour 17 femmes.

Après le début de l'agriculture et de l'élevage il y a environ 12 000 ans, les sociétés se sont organisées de plus en plus autour de groupes de parenté étendus, dont la plupart étaient des clans patrilinéaires.

Les simulations informatiques montrent que les guerres entre clans patrilinéaires ont radicalement réduit la diversité des chromosomes Y.

C'est un processus d'unification des races et non d'élimination d'autres espèces. Le fait que le chromosome Y soit un ancien X très dégénéré pourrait du coup venir du fait de pouvoir s'accoupler avec différents génomes ? En tout cas, la guerre est un accélérateur d'évolution (de sélection). Les guerres ne commencent pas avec l'agriculture mais les richesses stockées les favorisent en les rentabilisant, jusqu'à devoir organiser la société pour la guerre.

- Le chanvre a disparu d'Europe avec les premiers agriculteurs

Cette disparition du chanvre est curieuse, d'autant qu'il est indispensable pour les cordages. On avait vu en août 2016 que les nomades Yamnaya (cavaliers ancêtres des Scythes) qui reliaient l'Europe à l'Asie pratiquaient le commerce du cannabis et en avaient répandu l'usage à l'âge du bronze.

- L'indo-européen viendrait du sud des montagnes du Caucase (du nord de l'Iran).

Ce n'est pas une surprise mais infirme les autres hypothèses sur l'origine de l'indo-européen.

On a par ailleurs confirmation, s'il le fallait, que la communication des chimpanzés n'a rien d'un langage...

Carte topographique du Caucase.

 

Santé


traitements, nutrition, hygiène

- La programmation épigénétique

Programming synthetic molecular codes to turn genes 'on'Le programme, appelé Bi-PIP, est formé de deux composants: une enzyme histone-acétylante qui débloque l'expression d'un gène, un inhibiteur de la bromodomaine liée à l'enzyme histone acétyltransférase; et une molécule synthétique en épingle à cheveux qui reconnaît une séquence d'ADN spécifique.

L'association a permis d'émuler le processus naturel d'acétylation des histones et a bien conduit à l'activation d'un gène spécifique associé au système nerveux central à l'intérieur de cellules vivantes. Cependant, les chercheurs admettent que des travaux supplémentaires sont nécessaires pour améliorer la sélectivité des gènes ciblés. Ce travail s'ajoute à une bibliothèque de régulateurs génétiques qui pourraient former la base de l'épigénomique et de futures thérapies géniques pour traiter notamment les troubles neurodégénératifs.

- La mélatonine inhibe les neurones de l'éveil

 width=Les neurones dits à oréxine, situés dans l'hypothalamus latéral, sont connus pour jouer un rôle important dans le maintien de l'éveil.

La mélatonine, perfusée dans l'hypothalamus latéral de souris éveillées et actives, réduisait l'éveil et augmentait le sommeil. L'analyse du cerveau deux heures plus tard a permis de constater l'inhibition des neurones à oréxine.

L'Anses recommande cependant de ne pas consommer de mélatonine sous forme de compléments alimentaires "aux personnes souffrant de maladies inflammatoires ou auto-immunes, aux femmes enceintes et allaitantes, aux enfants, aux adolescents et aux personnes devant réaliser une activité nécessitant une vigilance soutenue et pouvant poser un problème de sécurité en cas de somnolence".

La mélatonine est connu depuis plusieurs années comme un anti-inflammatoire à large spectre, ou aidant, par son fort pouvoir antioxydant, à éliminer les radicaux libres, des molécules instables que produisent les cellules notamment en vieillissant, et qui déclenchent des réactions inflammatoires. (Pour la Science)

Le dernier paragraphe tiré de l'encadré de Pour la Science no 488, p62, rappelle que la mélatonine ne sert pas qu'à dormir (on en trouverait surtout dans les noix). Par ailleurs, les cellules gliales seraient essentielles dans l'endormissement mais, sans que nous en soyons conscients, nous nous réveillons une centaine de fois par nuit, habituellement durant une dizaine de secondes toutes les cinq minutes. Ces mini-éveils n'affectent pas la qualité globale du sommeil mais les fluctuations de l'activité électrique des neurones dépendraient beaucoup de la température. La tension a tendance à grimper quand il fait froid, elle est à l'inverse atténuée quand il fait chaud. Une tension cérébrale réduite des neurones activateurs de réveil constituerait aussi une explication plausible de certaines morts subites des nourrissons.

- Les migraines, un effet indésirable de l'adaptation au froid

Migraine, une maladie du froidTRPM8 fonctionne comme une sorte de thermomètre et est le principal responsable de nos sensations de froid et des réactions physiologiques protectrices qui en découlent.

En sortant de son berceau africain pour coloniser notamment des régions parfois glaciales, Homo sapiens aurait donc peu à peu évolué, et vu apparaître des variations plus ou moins importantes du gène TRPM8. L'enquête des chercheurs révèle que le variant génétique corrélé au risque de souffrir de migraines est devenu de plus en plus commun chez les humains habitants les régions les plus froides durant les 25 000 dernières années. De sorte que cette variation génétique se retrouve aujourd'hui chez 88 % des personnes ayant des ancêtres Finlandais contre seulement 5 % de ceux ayant des ascendants nigérians, expliquent les auteurs. Or des études épidémiologiques sur la migraine ont montré par le passé qu'il y avait davantage de migraineux chez les descendants d'Européens. Aussi les scientifiques suggèrent-ils que la capacité de certains humains à s'adapter aux climats les plus froids a en contrepartie augmenté leur risque de souffrir de ces violents maux de tête.

- Avaler une capsule pour un bilan des bactéries intestinales

La capsule intestinale

Le secret de cette capsule ? Elle contient des bactéries ! Des bactéries conçues pour détecter des molécules particulières. En effet, au cours des dix dernières années, la biologie de synthèse a fait de grands progrès dans l'ingénierie des bactéries afin qu’elles réagissent à des stimuli tels que des polluants environnementaux ou des marqueurs de maladie. Des bactéries peuvent ainsi être génétiquement manipulées pour produire des signaux lumineux lorsqu'elles détectent une molécule cible.

La nouveauté du MIT est d’emballer ces bactéries particulières dans une membrane semi-perméable (qui laisse passer les molécules) et d’insérer l’ensemble dans une capsule, cylindre de quelques centimètres, doté de circuits électroniques. Une fois arrivées dans le système digestif, les bactéries de la capsule repèrent la molécule cible et émettent un signal lumineux. Cette bioluminescence est captée par des phototransistors puis traduite par un "luminomètre" en signal électrique qui est lui-même transmis (sans fil) à un appareil externe comme un téléphone portable.

- Des implants télécommandés pour une érection à la demande

Un dispositif télécommandé à implanter dans la cavité pelvienne pour stimuler le nerf caverneux à l'envi, c'est ce que propose la startup suisse Comphya pour les patients atteints de dysfonction érectile et non répondeurs aux traitements médicamenteux.

Leur produit permet une stimulation du nerf pro-érectile par des patchs multi-électrodes implantés dans la cavité pelvienne et activés par télécommande. "Les électrodes sont placées sur le plancher pelvien (sur les nerfs pro-érectiles) et sont connectées (par câble) aux générateurs d'impulsions, qui seront placés par voie sous-cutanée", explique Rodrigo Araujo Fraga da Silva, pharmacien et co-fondateur de Comphya à Sciences et Avenir. "Le système sera activé par des contrôleurs sans fil, un pour le médecin, qui définira les paramètres dans un environnement ambulatoire, et un pour le patient, qui aura la fonction marche / arrêt", décrit-il, à un prix " compatible avec celui des thérapies d'aujourd'hui : les injections péniennes et les implants péniens".

 

Technologie


biotechnologies, informatique, robotique

- Un tableau noir numérique

- La photo 3D en réalité virtuelle

La caméra Mirage comporte deux capteurs de 13 mégapixels. Mais au lieu de prendre des images à 360° comme le font de nombreux appareils photo grand public, celui-ci se concentre sur la capture d'images et de vidéos à 180° en 3D. Il est destiné à fonctionner avec le casque Mirage Solo, de Google.

Il y a très peu de boutons sur l'appareil photo lui-même. Il n'y a intentionnellement aucun affichage, parce que la caméra va filmer ce qui se trouve devant elle.

Regarder ensuite les images et les vidéos prises était génial. Voir ma fille courir vers mon père et l'embrasser dans la cour ensoleillée de mes parents, avec un effet 3D, me faisait sentir presque comme si j'étais là.

C'est de la vidéo 3D plutôt que de la réalité virtuelle...

- Hydrogen One, un smartphone à écran holographique

Red, fabricant de caméras professionnelles pour le cinéma, lancera cet été aux États-Unis un smartphone à écran 5,7 pouces à effet 3D.

La technologie « 4 view » développée Red permet à l'écran de basculer de la 2D au mode « holographique » grâce aux deux caméras frontales. Red est avare de détails sur le procédé et a même interdit aux journalistes de publier des images de l'écran. Ce dernier serait équipé d'une sous-couche spéciale qui, lorsqu'elle est activée, peut orienter la lumière dans de multiples directions. Un algorithme se charge de combiner plusieurs angles de vue issus des deux caméras pour créer l'effet de profondeur.

- L'armée américaine essaye de détecter les fausses vidéos

Le ministère de la Défense finance un projet qui tentera de déterminer si la vidéo et l'audio artificiels de plus en plus réalistes générés par l'intelligence artificielle pourraient bientôt être impossibles à distinguer de la réalité - même pour un autre système d'IA.

- Des intelligences artificielles trouvent des solutions non prévues

Une IA sous la forme d’une créature virtuelle à 6 pattes à laquelle on demande de minimiser la quantité de contact avec ses pieds, prendra rapidement le parti de se mettre sur le dos et de se déplacer avec ses coudes (0% de contact), chose que son créateur n’avait pas prévu.

Il y a de nombreuses preuves de l’existence et de l’importance des imprévus dans l'évolution, bien au-delà du monde naturel, étant sans doute une propriété universelle de tous les systèmes évolutifs complexes.

- Les progrès des robots de Boston Dynamics

Boston Dynamics est axé sur le domaine militaire mais ses créations sont jugées trop bruyantes...

Voir aussi Futura-Sciences.

- Un robot qui apprend à vous habiller

- Nvidia propose un système d'apprentissage par imitation de nos gestes

Lorsque le robot observe une tâche, il génère une description lisible par un humain des différentes étapes nécessaires à sa réalisation. L'opérateur peut alors corriger les éventuelles erreurs dans l'interprétation du robot avant qu'il ne s'exécute.

- Le caddie qui vous suit

https://encrypted-tbn0.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcRnmSBe0ytTaZ02j3UZYMh5z4jz1K75AFr5LdgBrik8XQ8ckS-9kw

Ce TwinswHeel vous suit, pouvant servir de caddie ou contenir des outils, etc.

- Une moto équilibrée par un propulseur à gaz

La marque allemande travaille sur un étonnant système à gaz propulsé. En appliquant une force latérale, il est conçu pour rééquilibrer la moto lorsqu'elle amorce une glissade, aidant ainsi le conducteur à la redresser.

Si le capteur détecte un patinage latéral des roues excédant une valeur donnée, il déclenche la projection d'un gaz à travers une sorte d'échappement situé de part et d'autre de la moto sous les pieds du pilote. Cette poussée joue le rôle de contrepoids pour empêcher que le dérapage ne se termine en chute.

Le procédé rappelle celui des propulseurs servant aux engins spatiaux pour manœuvrer. Bosch explique que son dispositif est similaire au système employé dans les airbags des voitures.

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5 réflexions au sujet de « Revue des sciences juin 2018 »

  1. Liens entre votes populistes/perte d'autonomie au travail et le primat du maintien au pouvoir sur le profit :

    "lâcher du pouvoir aux salariés peut être plus efficace à court terme, mais à long terme, politiquement, c’est dangereux ; la stabilité de la domination serait menacée s’il y avait un pouvoir trop grand donné aux travailleurs."

    https://www.alternatives-economiques.fr/thomas-coutrot-lorganisation-capitaliste-travail-privilegie-pouvoir/00085030

  2. Plus de la moitié des Français (51%) seraient favorables à "une régulation et un encadrement du cannabis". C'est ce qu'a révélé une enquête de l'Ifop pour Terra Nova publiée le 11 juin 2018.

    Elle révèle une "opinion qui a évolué ces dernières années de la condamnation à l'ouverture, et se trouve aujourd'hui à un point de bascule"

    https://www.sciencesetavenir.fr/sante/les-francais-favorables-a-une-autorisation-du-cannabis-reglementee-par-l-etat_124868

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