Revue des sciences novembre 2017

• Sapiens de Yuval Harari
• Une conscience artificielle ?

Pour la Science

• La différenciation cellulaire dans le temps avant les multicellulaires

La Recherche

• L'intelligence artificielle (encore)

Physique, espace, nanos

• Lockheed Martin à la conquête de Mars
• Produire de l'oxygène et du carburant sur Mars avec un plasma de CO2
• Les données démontrent l'intrication de 16 millions d'atomes
• Un métamatériau rend stationnaire l'onde lumineuse

Climat, écologie, énergie

• La savane apparue il y a 8 millions d'années à cause de l'explosion d'une supernova proche
• Glaciation et sécheresse auraient poussé les hommes hors d'Afrique
• Cléopâtre régnait sur une Egypte ruinée par le climat
• La gestion des sols pourrait fortement réduire le CO2
• Mieux que les routes solaires, les routes chauffantes
• Une peinture qui rafraîchit au soleil
• Néom, la nouvelle ville futuriste d'Arabie Saoudite

Biologie, préhistoire, cerveau

• Les P-bodies stockent les ARNm
• Décoder le cerveau en direct
• Les pleurs des bébés déclenchent l'envie des mères de leur parler
• Les différentes couleurs de peau viennent d'Afrique

Santé

• Des cellules souches contre le mal de dos et le vieillissement
• Des champignons hallucinogènes contre la dépression
• Produire un composé du cannabis avec des levures modifiées

Techno

• Clips, l'appareil photo de Google qui prend tout seul des photos

<- Revue des sciences précédente | Revue des sciences suivante ->

En dehors de l'Intelligence Artificielle qui est encore en vedette, et a fait l'objet d'un billet séparé, il n'y a pas de grandes nouvelles mais plusieurs intéressantes quand même, comme le plan de Lockheed Martin pour aller sur Mars, plus réaliste que celui d'Elon Musk, ainsi que l'idée d'y produire de l'oxygène et du carburant avec un plasma de CO2 (ce qu'on pourrait faire sur Terre aussi). On nous confirme que la gestion des sols pourrait fortement réduire le CO2 et les prévisions s'améliorent avec les politiques adoptées. Par ailleurs, une étude, qui devra être confirmée, montre que les pleurs des bébés déclenchent l'envie des mères de leur parler, ce qui pourrait être le canal principal de transmission du langage. Sinon, on apprend que la savane serait apparue il y a 8 millions d'années à cause de l'explosion d'une supernova proche et que c'est la glaciation, synonyme de sécheresse, qui aurait poussé les hommes hors d'Afrique. La génétique montre que les différentes couleurs de peau viennent bien toutes d'Afrique, qui est vraiment notre berceau, y compris pour les peaux claires. On est surpris aussi d'apprendre que Cléopâtre régnait sur une Egypte ruinée par le climat à cause d'une éruption volcanique en -43. Du côté médical, les cellules souches mésenchymateuses se révèlent un traitement anti-vieillissement étonnamment efficace. On reparle de l'utilisation des champignons hallucinogènes contre la dépression mais la production d'un composé anti-épileptique du cannabis avec des levures modifiées annonce sans doute la production ainsi d'autres composants des drogues ou substances thérapeutiques naturelles.

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

- Economie et social

Dettes des Etats : 63 000 milliards de dollars

Le poids de la dette mondiale représente désormais 324% du PIB mondial (192 000 milliards). Il semble impossible qu'il n'y ait pas un krach de la dette dès que les taux vont remonter (ce qui semble proche bien que l'inflation reste faible malgré la reprise) mais il ne faut voir là aucune fin du capitalisme espéré depuis si longtemps, seulement une remise des compteurs à zéro qui peut quand même créer de grands troubles. On vient tout juste de se remettre de la dernière crise avec un CAC 40 qui est passé pour la première fois au-delà des 5.500 points depuis 2008 mais il paraît que le taux de plus-value serait le plus bas en France par rapport aux autre pays européens, ce qui fait craindre que les conditions de travail continuent à se dégrader et les bas salaires à baisser...

Difficile de savoir où l'on en est sur le climat avec des études contradictoires (notamment sur les émanations du dégel des sols, qui se voulaient rassurantes et ne le sont plus), du moins elles ne sont pas toutes catastrophiques, ce qui est déjà ça. Ainsi, le pic de consommation d'essence serait ramené de 2040 à 2030 grâce aux progrès techniques et aux mesures des Etats qui accélèrent le passage à l'électrique. On n'est donc pas aussi inactifs qu'on avait pu croire, juste un peu lents à l'allumage. Cependant, pour l'ONU, cela reste très insuffisant, il faudrait investir plus dans la technologie car le CO2 continue à battre des records et le réchauffement devrait faire des millions de mort. Il y a urgence comme pour la disparition des insectes volants (sans doute à cause des néonicotinoïdes) et la perte rapide de biodiversité. En tout cas, la gestion des sols pourrait fortement réduire le CO2 avec, notamment, le biochar qui peut de plus remplacer les engrais lorsqu'on y ajoute des éléments nutritifs de la biomasse comme du fumier liquide. Hélas, tout au contraire, la perte des surfaces boisées mondiales a bondi de 51% en 2016, ce qui s'explique surtout par les nombreux incendies ayant sévi dans le monde l'an dernier, en partie à cause d'El Niño. Les récents brasiers en Californie et au Portugal devraient hisser 2017 vers un nouveau record de forêts détruites. A Fort McMurray, au Canada, les flammes ont ravagé en mai plus de 600.000 hectares !

Il faut noter, que si Tesla est confronté aux limitations des batteries pour des semi-remorques électriques qui ne seraient rentables que groupés en convois, Daimler sort le premier poids lourd électrique, avec une autonomie de 350 km et 11 tonnes de charge utile, soit seulement deux de moins que son équivalent à moteur Diesel. Une des solutions pour soustraire les énergies renouvelables à l’intermittence serait l'éolien à haute altitude (2 ou 3 km), surtout si l'altitude peut s'adapter aux vents mais il y a aussi les éoliennes offshore qui sont moins intermittentes que les éoliennes terrestres et peuvent être regroupées, ayant la capacité de couvrir une bonne partie de la demande. Désormais, les projets démesurés comme Néom, la nouvelle ville futuriste d'Arabie Saoudite prétendent être autonomes en énergie (renouvelable).

On avait déjà parlé de la chute spectaculaire de la violence dans le monde, contrairement à ce qu'on s'imagine, ce qui est le sujet du livre de Steven Pinker, "La part d’ange en nous : histoire de la violence et de son déclin", qui vient de sortir en France (critiquable semble-t-il par de nombreux biais, voir Herman). Le fait qu'il montre que les viols à l’encontre des femmes ont chuté de 75% entre 1970 et 2010 éclaire le mouvement actuel contre le harcèlement des femmes et les violences qu'elles subissent comme le prolongement de ce mouvement inéluctable de sortie de la domination masculine originelle (continuation de la domestication de l'homme et de la baisse de testostérone dans un monde surpeuplé et pacifié).
 

- Sciences

Difficile d'en évaluer l'importance mais, conséquence de la détection de trous noirs par leurs ondes gravitationnelles, attestant de leur existence, des physiciens russes viennent de montrer que l'application courante de la relativité générale aux trous noirs les rendait instables, proposant une modification du champs scalaire gravitationnel en fonction du temps pour résoudre ce problème. D'autres ont montré que la téléportation quantique ne marchait plus aux abords d'un trou noir, selon la vitesse du système autour du trou noir. On a confirmation cependant qu'il y a bien des intrications en masse, les données démontrant l'intrication de 16 millions d'atomes. D'une certaine façon, ces théories physiques abstraites deviennent concrètes et perdent un peu de leur étrangeté. A son tour, la firme Lockheed Martin part à la conquête de Mars avec un orbiteur à partir duquel les astronautes pourront descendre sur Mars et remonter. Il serait en fait assez facile de produire de l'oxygène et du carburant sur Mars avec un plasma de CO2 mais la colonisation de Mars est une entreprise de longue haleine.

Ici bas, pour nos lointains ancêtres, la savane serait apparue il y a 8 millions d'années à cause de l'explosion d'une supernova proche. Il se pourrait aussi que ce soit glaciation et sécheresse qui ont poussé les hommes hors d'Afrique. En tout cas, nous venons tous de là, l'étude génétique montrant que les différentes couleurs de peau viennent d'Afrique, y compris les peaux claires. On voit de plus en plus l'importance du climat dans l'histoire, ainsi Cléopatre régnait sur une Egypte ruinée par un manque de crues du Nil à cause d'éruptions volcaniques massives réduisant la mousson.

En biologie on a appris que les P-bodies stockent les ARNm en forme de pelote dans la cellule, afin de pouvoir être utilisés en masse si besoin au lieu d'attendre leur lente transcription. Il semblerait aussi que la différenciation cellulaire soit passée d'une différenciation dans le  temps (une amibe qui change de forme) à une différenciation dans l'espace, positionnelle, pour les multicellulaires. On avait déjà parlé d'une nouvelle technique de correction d'une seule base fautive de l'ADN, technique qui peut désormais changer n'importe quelle base. Pour les changements plus complexes, au lieu d'utiliser un virus permettant à CRISPR/Cas9 de pénètrer dans la cellule, on pourrait tout aussi bien utiliser des nanoparticules d'or avec une enveloppe de polymères. Un traitement qui devrait devenir plus courant, c'est l'utilisation des cellules souches contre le mal de dos et le vieillissement, même pour chiens et chevaux, les cellules souches permettant notamment de soigner l'arthrose. A part ça, une étude tente de relier les anomalies de l'ADN non codant à des pathologies différentes selon les tissus, montrant par exemple que la schizophrénie implique l'intestin grêle en plus du cerveau et un même gène SNAP25, impliqué dans la neurotransmission, serait commun à la schizophrénie et au trouble bipolaire.

Les levures modifiées pour produire des substances thérapeutiques naturelles se révèlent très pratiques et se généralisent, y compris pour obtenir un composé du cannabis servant d'anti-épileptique mais on peut s'attendre du coup à la production ainsi des autres drogues. L'imagerie cérébrale confirme d'ailleurs l'intérêt des champignons hallucinogènes contre la dépression. On arrive de plus en plus à décoder le cerveau en direct et la neuro-imagerie par ultrasons ultrasensibles permet même de suivre l'activité cérébrale de bébés tant que leur fontanelle ne s'est pas refermée. Des chercheurs prétendent avoir localisé dans le cerveau un "instinct maternel" mais ce qui est intéressant n'est pas une plus grande sensibilité supposée, c'est le fait que les pleurs des bébés déclenchent l'envie des mères de leur parler, ce qui pourrait être un canal très primitif de transmission du langage maternel, inscrit biologiquement. Cependant, il y a de l'appris dans l'instinct qui se forme par la pratique et modifie rapidement le cerveau...

La mise à disposition sur YouTube de la lecture intégrale du livre Sapiens de Yuval Harari (2 fois 8 heures !) m'a donné l'occasion de l'entendre (on peut également l'avoir lu par Sollers). Je recommande absolument la partie sur la préhistoire qui rassemble à peu près tout ce dont on a rendu compte ici (sauf la baisse de testostérone, primordiale mais connue depuis peu) et qui est très bien racontée. Comme je déplorais depuis longtemps "l'oubli du récit", j'avais été très agréablement surpris du succès rencontré par un livre faisant du langage narratif la clef de notre révolution cognitive autour de 70 000 ans. A première vue, il disait la même chose que moi, je ne m'étais donc pas donné le peine de le lire mais en fait, ce que nous disons est assez différent sur le fond, pas sur les faits, et il faudra que je fasse un article à ce sujet car il évacue les causalités matérielles au profit d'un auto-développement purement arbitraire (tout comme égalité et liberté seraient arbitraires).

Il reste très important de montrer en quoi la narration est effectivement constitutive de notre conscience humaine (voir plus bas) en faisant exister un monde commun, faisant exister ce qui n'est pas présent et donc aussi ce qui est pure fiction comme une personnalité morale constituant l'entreprise ou une religion qui peut lier des inconnus. Sauf, qu'introduire l'après-coup de la sélection par le résultat introduit des causalités très matérielles là où il ne voit qu'illusion rétrospective et arbitraire du signe, comme si le langage et l'idéologie n'avaient aucun rapport avec l'infrastructure et le monde dont ils parlent, simples mèmes qui se reproduisent pour de mystérieuses raisons. Surtout, ce que manque cet idéalisme post-moderne, c'est le fait que l'évolution technique a sa propre logique que les divers récits ne font qu'habiller. Ce n'est pas le développement de l'Esprit ou de l'Humanité ni de ses contradictions internes mais une évolution matérielle largement indépendante de nous qui sélectionne ce qui marche et ne serait pas si différente dans les grandes lignes pour d'autres êtres parlants sur d'autres planètes.
 

- Numérique

Intel sort une puce quantique supraconductrice de 17 qubits au moment où IBM vient de montrer qu'un ordinateur classique pouvait simuler un ordinateur quantique de 56 qubits grâce à une compression des données (le temps de traitement est cependant beaucoup plus long) ! Une nouvelle pratique qui pourrait avoir beaucoup d'avenir, c'est le fait que des sites (ou des pirates) peuvent utiliser notre processeur pour générer des Bitcoins ou autre crypto-monnaie, ce qui serait une alternative à la publicité pour rémunérer les sites.  Pour empêcher cependant que cette technologie consomme toujours plus d'électricité pour valider les transactions par "proof of work", il faudrait passer à ce qu'on appelle "proof of stake" consistant à payer pour une transaction et récupérer l'argent quand elle est validée. C'est une procédure qui pourrait cependant être détournée par les plus riches. On ne souligne pas assez que la blockchain devrait supprimer beaucoup d'emplois en automatisant les contrats et en se passant d'intermédiaires (la première vente d'une maison par blockchain a déjà eu lieu). Il n'y a pas que l'IA !

Visages imaginaires reconstitués par IA

J'ai été amené à faire une synthèse sur l’ère de l’intelligence artificielle dans un billet séparé à cause de son actualité chargée (exploits d'AlphaGo Zero, la perspective d'IA qui programment d'autres IA, etc.), mais il y a depuis d'autres nouvelles. Ainsi, alors même qu'on était persuadés ne jamais pouvoir comprendre comment raisonnait une intelligence artificielle résultant d'un apprentissage automatique, DeepXplore a trouvé comment y arriver en testant ses limites, sorte de reverse engineering qui soumet à l'IA des situations confuses pour voir comment elle y réagit. Il faut comprendre que l'apprentissage (le deep learning) sert à faire des prédictions. Avec un gadget comme Clips, l'appareil photo de Google qui prend tout seul des photos, on va se rendre compte comme l'intelligence artificielle s'introduit dans notre quotidien mais cela va surtout donner une importance stratégique à la fiabilité des données.

On peut ajouter qu'un article de Stanislas Dehaene et consorts dans Science, prétend définir ce qu'est la conscience et comment la donner à une machine, même s'il admet que ce n'est pas pour tout de suite. Pour sa part, Jean-Claude Heudin conteste qu'on sache même de quoi on parle ! C'est effectivement tout le problème. Ce réductionnisme qui cherche la conscience dans le cerveau fait l'impasse sur sa formation et tout ce qui la constitue de l'extérieur, notamment sur ce que nous, nous appelons conscience, qu'Alain confondait avec la conscience morale mais qui est surtout une conscience sociale, identification narcissique et discours intérieur, récit de soi permettant de se situer et de planifier notre avenir. Il y a bien un niveau animal de conscience et de réflexion qui consiste à rechercher des informations complémentaires et comparer différentes évaluations quand une réaction automatique inconsciente n'est pas possible, mais cela ne suffit pas à faire une personne consciente ni une conscience durable (conscience de soi et de sa place dans un monde commun). Notre conscience humaine sous le regard des autres est essentiellement un produit du langage, la continuité d'un récit sans cesse reconstruit, un bavardage continuel dont on ne voit pas encore comment on pourrait l'implanter dans un appareil. Il faudrait d'abord comprendre le langage, ce qui est encore loin d'être le cas...

Visualisation d'un réseau de neurone

Pour la Science no 481, 40 ans de découvertes

- Récepteur Toll, une nouvelle vision de l'immunité

La présence d'un microbe pourrait être détectée par les lésions qu'il cause, et ce sont les lésions subies ou provoquées par les cellules cancéreuses qui permettraient au système inné de les détecter et de les combattre.

- L'interférence à ARN, du nématode au médicament

Les ARN double brin provoquaient des contractions musculaires chez les vers, anomalies qui avaient déjà été décrites lorsque la fonction du gène Unc-22 était inhibée. En revanche, les ARN simple brin ne produisaient pas d'effet physiologique détectable. Seuls les ARN double brin apparaissaient donc capables d'inactiver la fonction du gène.

L'expérience a été reproduite sur d'autres gènes. À chaque fois, l'effet était spécifique du gène ciblé et s'accompagnait de la disparition de l'ARN messager (l'intermédiaire de fabrication des protéines) correspondant. Fait étonnant, non seulement de faibles quantités d'ARN double brin suffisaient pour inhiber les gènes, mais les ARN double brin semblaient passer d'un tissu à l'autre : l'expression du gène ciblé s'éteignait parfois dans un tissu qui n'avait jamais été en contact avec les ARN double brin. Ce phénomène déconcertant a été nommé interférence à ARN. Il n'était pas sans rappeler des observations décrites auparavant chez les plantes où l'introduction d'un gène surnuméraire provoquait fréquemment son extinction (et non la production de la protéine qu'il codait), mais aussi, plus surprenant encore, celle du gène endogène…

Les ARN double brin injectés dans les vers ou ceux provenant de l'expression aberrante du gène surnuméraire chez les plantes sont reconnus par une enzyme nommée Dicer qui les découpe en courts fragments appelés ARN interférents. Par la suite, les deux brins se séparent et s'associent à des protéines pour cliver l'ARN messager cible.

Une fonction majeure de l'interférence à ARN est de limiter les effets des séquences génétiques exogènes. Des mécanismes apparentés à l'interférence à ARN sont néanmoins aussi impliqués dans la régulation de gènes endogènes. Les microARN, notamment, sont de petits fragments d'ARN capables de bloquer la traduction de nombreux ARN messagers en limitant leur reconnaissance par les ribosomes – les structures qui gèrent cette traduction. Les microARN orchestrent ainsi divers aspects de la différenciation et du maintien de l'identité cellulaire.

D'une manière générale, la découverte de l'interférence à ARN a révélé l'importance des molécules d'ARN dans la régulation de l'activité des gènes.

- Le ver, l'escargot et l'amibe, p118 (l'origine de la différenciation cellulaire)

Ou comment la lutte contre un ver parasite de l'homme a révolutionné notre vision de l'origine des animaux…

Chez C. owczarzaki (une amibe qui s'attaque au parasite), la différenciation cellulaire est successive – les stades se suivent –, tandis que chez les métazoaires, elle est simultanée – plusieurs types cellulaires coexistent en même temps dans l'organisme. Étant donné que l'ancêtre commun de C. owczarzaki et des métazoaires était unicellulaire, on peut faire l'hypothèse que d'un point de vue évolutif, la différenciation cellulaire a d'abord été successive avant de devenir simultanée. Autrement dit, la régulation de la différenciation est passée de temporelle à spatiale.

C'est maintenant que l'observation de la différence de la voie Notch décrite ci-dessus prend tout son sel. En effet, chez les métazoaires, cette voie est dite juxtacrine, c'est-à-dire qu'elle joue entre deux cellules en contact. Notch est une protéine transmembranaire, mais Delta aussi. Donc l'activation de la voie Notch d'une cellule est réalisée par une voisine. Chez C. owczarzaki, dans l'agrégat pluricellulaire, les cellules ne se touchent pas. La voie Notch est présente, mais elle est activée par des signaux de l'environnement. On voit donc que le passage successif/simultané s'est réalisé par complication d'un environnement qui intègre les autres cellules de l'organisme pluricellulaire.

- La plasticité est l'essence du cerveau, p64

Alain Prochiantz minimise trop la révolution qu'a été la découverte de la production de nouveaux neurones, ce qui était très difficile à admettre à l'époque.

Outre la neurogenèse adulte, il existe plusieurs « couches » de plasticité qui s’ajoutent les unes aux autres et dont les mécanismes ont été précisés ces dernières années : la plasticité à l’échelle du génome avec les rétrotransposons, celle de l’épigénome avec les modifications de l’ADN qui ne touchent pas sa séquence, mais changent son profil d’expression, celle des synapses avec les mécanismes de renforcement et de diminution des connexions en fonction des stimuli extérieurs et, enfin, celle, morphologique, des réseaux de neurones.

L’idée d’un système nerveux pas entièrement plastique ouvre aussi des voies à une meilleure compréhension de celui-ci, voire d’Homo sapiens. La plasticité est l’essence du système nerveux : si vous coupez le cerveau d’un poisson, il repousse. Chez l’humain, des mécanismes se mettent en place pour bloquer cette plasticité. Cela permet de stocker ce que l’on a appris.

La Recherche no 529, L'intelligence artificielle

On retiendra du dossier le fait que "l'apprentissage statistique supervisé" ou deep learning sert à la prédiction en environnement complexe et incertain. "Mais prédire n'est pas comprendre !", ce n'est donc qu'une partie de la cognition, sans ce qui est spécifiquement humain (la raison, le langage, voir plus haut).

Au terme de cet apprentissage dit « supervisé », on fournit au réseau de neurones profond une nouvelle donnée d'entrée X inconnue, c'est-à-dire une nouvelle image de scanner. Lors de cette seconde étape, il est en mesure de prédire avec précision la sortie Y - le type de tumeur ou sa localisation.

Par ailleurs, les algorithmes d'apprentissage profond peuvent être dupés facilement, comme l'a montré l'équipe de Ian Goodfellow, chercheur en intelligence artificielle à l'université de Montréal. Après avoir changé quelques propriétés dans des images, des clichés qui apparaissent à l'oeil humain comme un chien devenaient des autruches pour la machine ! « Le problème est tellement grave et généralisé qu'il pose de sérieux problèmes de sécurité informatique sur les technologies utilisant l'apprentissage profond ».

L'énigme majeure des réseaux de neurones profonds reste de comprendre pourquoi ils sont si efficaces pour résoudre des problèmes aussi variés que la reconnaissance des images, la prévision météorologique, l'analyse des électroencéphalogrammes, la chimie quantique, la cosmologie, ou même la physique des particules. En fait, cette apparente diversité ne fait que cacher des propriétés mathématiques analogues d'un problème à l'autre.

"Pourquoi nous captons aujourd'hui un rayonnement émis quelques centaines de milliers d'années après le Big Bang" ?

Réponse d'Alain Riazuelo :

Le Big Bang ne s'est pas déroulé en un point précis. Auquel cas, nous ne recevrions son écho lumineux qu'en un instant donné, dépendant de la distance nous séparant de ce point. Il faut voir le Big Bang comme un phénomène qui s'est produit partout en même temps. Nous recevons donc son écho lumineux à tout instant, mais en provenance de régions différentes, à mesure que le temps passe. Cela nous offre une sorte d'image en volume de l'Univers tel qu'il était au moment où ce rayonnement a été émis. Ainsi, si l'on imagine pouvoir observer en continu le fond diffus cosmologique sur plusieurs milliards d'années, son aspect serait variable au cours du temps, à mesure qu'il nous révélerait des régions de plus en plus lointaines de l'Univers.

- Adolescentes jihadistes

Les jeunes filles radicalisées sont une nouveauté dans l'univers jihadiste. Souvent bonnes élèves, issues des classes moyennes et converties, elles renversent les idéaux féministes de leurs aînées en adhérant à ce régime violemment répressif. Leurs motivations ? Un mélange de désirs plus ou moins ambivalents, dont le trait d'union est l'aspiration à devenir adulte avant l'âge, parfois accompagnée d'une vision naïvement romantique.

Pourquoi est-ce l'islam qui est privilégié dans le jihadisme des jeunes femmes et des adolescentes ? D'abord en raison du vide de l'extrémisme violent sur le marché des idéologies.

L'islam, dans sa version jihadiste, satisfait à deux besoins contradictoires au sein de la nouvelle jeunesse de classe moyenne européenne : il porte en lui une vision anti-impérialiste d'un côté, une vision hyper-patriarcale de l'autre. Ceux qui veulent en découdre avec l'ordre mondial dominé par les États-Unis y trouvent des ressources idéologiques, et ceux qui souffrent d'un malaise d'identité et ont besoin d'une transcendance absolue y découvrent une source inépuisable de sacralisation répressive. Les jeunes femmes, aux prises avec un post-féminisme désenchanté vis-à-vis d'une existence où elles doivent gagner leur vie tout en assurant les affaires domestiques, y trouvent les ressorts d'une vie nouvelle.

On y trouve des victimes de violence familiale qui cherchent à oublier en changeant de monde ; on y trouve celles qui veulent se mesurer aux hommes en assumant un rôle au sein d'une nouvelle communauté musulmane (la « néo-umma ») revisitée ; on y trouve celles qui cherchent le héros dans un romantisme échevelé ; on y trouve aussi celles qui entendent rompre avec un monde sans espérance, pour se constituer un horizon de sens à partir de l'appropriation du religieux sous une forme d'autant plus riche de sens qu'il est plus radical et plus répressif. Il y a ainsi des traits qui recoupent ceux des hommes, mais il existe aussi des caractéristiques tout à fait distinctes.

- La production de médicaments avec la levure

Grâce à la génomique et à la bio-informatique, nous avons assemblé une trentaine d'enzymes provenant d'une grande variété d'organismes. Cela nous a permis d'élaborer des anticancéreux et des antidouleurs dans de la levure de boulanger. Ce mode de production rend réaliste la production à grande échelle de ces médicaments inspirés des plantes.

Notre attention se porte maintenant sur le rendement - notre souche initiale d'opioïde synthétique ne produisait que 0,3 microgramme par litre de culture, soit un million de fois moins que ce qui est nécessaire pour une production commerciale. Mais les progrès déjà effectués laissent espérer que, dans le futur, la question de la continuité des chaînes d'approvisionnement ne se posera plus. Pourquoi ne pas rêver aussi à la conception de médicaments traitant de nouveaux types de cancer, d'autres maladies du coeur, des maladies neurodégénératives, etc.

Brèves et liens

Physique

cosmologie, physique quantique, nanotechnologies

- L'énergie noire serait variable ?

La mesure des Oscillations Acoustiques Baryoniques (BAO) à plusieurs époques cosmiques avec une grande précision en 2016 suggère que la nature de l'énergie sombre ne soit pas l'énergie du vide, mais une sorte de champ dynamique.

- On a retrouvé la moitié de la matière manquante

Deux équipes distinctes ont trouvé la matière manquante - faite de particules appelées baryons et non de matière noire - reliant les galaxies à travers des filaments de gaz chaud et diffus.

Les deux équipes ont trouvé la preuve de l'existence de filaments de gaz entre les galaxies. Le groupe de Tanimura a trouvé qu'ils étaient presque trois fois plus denses que la moyenne de la matière normale dans l'univers, et le groupe de Graaf a trouvé qu'ils étaient six fois plus denses - confirmation en tout cas que le gaz dans ces régions est assez dense pour former des filaments.

- Les astéroïdes binaires formés par le contraste lumière/ombre

Parmi les géocroiseurs, comme dans la Ceinture principale entre Mars et Jupiter, 15 % des astéroïdes sont composés de deux corps en gravitation l'un autour de l'autre. Selon une série de simulations numériques, ces couples se formeraient à cause d'un effet lié à la lumière du Soleil : l'effet Yorp.

En chauffant la surface d'un astéroïde, les différences de températures entre la partie éclairée et celle dans l'ombre induisent une différence entre les forces qu'exercent le flux de photons ré-émis par les différentes régions de la surface de l'astéroïde.

Au final, un couple apparaît capable d'entraîner la rotation d'un petit corps céleste sur lui-même. C'est le fameux effet Yorp (Yarkovsky-O'Keefe-Radzievskii-Paddack, du nom des scientifiques l'ayant décrit).

- Lockheed Martin à la conquête de Mars

Mars base camp, sorte d'avant-poste en orbite autour de Mars, a été présenté lors du sommet Humains vers Mars qui s'était tenu à Washington en mars 2016. Depuis cet orbiteur, il serait possible de réaliser une multitude d'activités et d'observations. Ainsi l'équipage pourra diriger quasiment en temps réel les robots martiens alors que, depuis la Terre, le délai varie de 3 à 21 minutes. Les astronautes pourraient repérer des sites d'atterrissage possibles, récolter des échantillons sur Mars et s'aventurer à proximité de Deimos et Phobos, les deux satellites naturels de Mars. Enfin, cet avant-poste servira de point de départ pour les premiers humains qui fouleront le sol martien.

Lors du 68e congrès international d'astronautique qui vient de se tenir dans la ville d'Adélaïde, en Australie, la société a présenté une nouvelle mouture de l'architecture de son projet, avec l'ajout d'un système de transport capable de réaliser jusqu'à six allers-retours entre la surface de Mars et l'orbite. À chaque rotation, quatre astronautes pourraient descendre sur Mars et y séjourner deux ou trois semaines. Ce MADV (Mars Ascent/Descent Vehicle) atterrira et décollera à la verticale.

- Produire de l'oxygène et du carburant sur Mars avec un plasma de CO2

La création d'un plasma de dioxyde de carbone - constitués d'ions obtenus en faisant passer un courant électrique à travers un gaz - pourrait séparer plus facilement sur Mars que sur Terre l'oxygène du dioxyde de carbone.

En effet, la pression atmosphérique plus faible sur Mars permettrait de créer des plasmas sans pompes à vide ou compresseurs nécessaires sur Terre. De plus, la température d'environ -60°C est juste ce qu'il faut pour permettre au plasma de rompre plus facilement l'une des liaisons chimiques qui maintient le carbone et l'oxygène étroitement liés, tout en empêchant la reformation du dioxyde de carbone.

Pour l'instant, c'est en grande partie théorique, mais un tel système ne nécessitant que 150 à 200 watts pendant 4 heures chaque jour de Mars de 25 heures pourrait produire de 8 à 16 kilogrammes d'oxygène. «La Station spatiale internationale consomme actuellement de l'ordre de 2 à 5 kilogrammes d'oxygène par jour, ce qui suffirait à une petite communauté ».

Voir aussi Futura-Sciences. On pourrait utiliser cette technique sur Terre aussi pour valoriser le CO2.

- Un réacteur solaire pour produire de l'eau et de l'oxygène à partir de roches lunaires

Ce réacteur solaire peut extraire de l'eau (700g/heure) d'une roche lunaire avec de l'hydrogène et obtenir par électrolyse de l'hydrogène (réutilisé) et de l'oxygène (2,5g d'oxygène en 4 heures). La roche est un oxyde de fer (FeTiO3) appelé ilménite qui se trouve dans les zones « sombres » de la Lune

- Un trou sur la Lune pour abriter une base spatiale

Des chercheurs de l'Agence d'exploration spatiale japonaise (Jaxa) ont repéré une immense cavité souterraine de 50 km de long sur la Lune. Selon eux, ce trou pourrait un jour servir d'abri pour une base spatiale.

Elle est supposée être un ancien tunnel de lave volcanique vieux de 3,5 milliards d'années. Large de 100 mètres, mais long de 50 kilomètres, la cavité lunaire est suffisamment grande pour abriter une ville de la taille de Philadelphie.

Cet immense tunnel pourrait protéger des astronautes des fortes variations de température et de dangereuses radiations auxquelles ils seraient exposés à la surface lunaire.

Voir aussi Futura-Sciences.

- Les données démontrent l'intrication de 16 millions d'atomes

Les chercheurs se sont penchés sur les caractéristiques de la lumière réémise par le cristal, analysant ses propriétés statistiques et les probabilités qui les accompagnent, en traquant deux indices majeurs: que la lumière soit réémise dans une seule direction plutôt que de rayonner à partir du cristal, et que l'émission soit constituée d'un photon unique. C'est ainsi qu'ils ont pu démontrer l'intrication de 16 millions d'atomes, là où les observations précédentes plafonnaient à quelques milliers.

- Un métamatériau rend stationnaire l'onde lumineuse

Un nouveau guide d'onde à indice de réfraction zéro crée des ondes stationnaires infinies faciles à manipuler et qui a permis d'observer un phénomène physique habituellement inobservable - une onde de lumière stationnaire.

En 2015 avait été créé le premier métamatériau sur puce avec un indice de réfraction de zéro, ce qui signifie que la phase de la lumière pouvait s'étirer indéfiniment.

Lorsqu'une longueur d'onde de la lumière traverse un matériau, ses pics et creux sont resserrés ou étirés, selon les propriétés du matériau. Le degré de réduction de la longueur d'onde est mesuré par un rapport appelé indice de réfraction - plus l'indice est élevé, plus la longueur d'onde est compressée.

Lorsque l'indice de réfraction est réduit à zéro, la lumière ne se comporte plus comme une onde en mouvement, voyageant à travers l'espace dans une série de crêtes et de creux, ce qu'on appelle ses phases. Au lieu de cela, l'onde est étirée infiniment, créant une phase constante. La phase oscille seulement comme une variable de temps, pas d'espace.

C'est passionnant pour la photonique intégrée, car la plupart des dispositifs optiques utilisent des interactions entre deux ou plusieurs ondes qui doivent se propager synchroniquement lorsqu'elles se déplacent dans le circuit. Si la longueur d'onde est infiniment longue, l'appariement des phases de longueurs d'onde ne sont plus un problème, puisque les champs optiques sont les mêmes partout.

Habituellement, une longueur d'onde de la lumière est trop petite et oscille trop rapidement pour mesurer quoi que ce soit en dehors d'une moyenne. La seule façon de voir réellement une longueur d'onde est de combiner deux ondes pour créer des'interférences.

En émettant des faisceaux lumineux dans des directions opposées à travers le dispositif, on crée une onde stationnaire. Chacune des ondes oscillent toujours rapidement mais en oscillant à la même fréquence dans des directions opposées, elles s'annulent mutuellement en certains points et s'additionnent en d'autres, créant un motif alternant lumière et ombre. Et, avec ce métamatériau à indice zéro, la longueur d'onde a pu être assez étirée pour être visible.

C'est peut-être la première fois qu'a été vue une onde stationnaire avec des longueurs d'onde infiniment longues.

- La nature ondulatoire de la chaleur influence sa propagation

Tout comme la lumière et le son, la chaleur possède une nature ondulatoire, dont l'influence réelle reste pourtant mal connue.

À l'échelle du nanomètre, la chaleur est représentée par les vibrations des atomes. Ces excitations collectives, appelées phonons, forment des paquets d'onde modélisés comme des quasi-particules. Ils se propagent en ligne droite sur de petites distances, puis se diffusent lorsqu'ils rencontrent un obstacle.

Ils se sont servis de membranes de silicium de 145 nanomètres d'épaisseur, perforées de réseaux de trous. Si les trous sont bien réguliers et alignés, des interférences doivent en théorie apparaître et ralentir la propagation de la chaleur. Les scientifiques ont alors constaté qu'effectivement, la chaleur se propageait plus rapidement au sein des réseaux désordonnés, avec une différence de vitesse qui atteint jusqu'à 20 % à 4 kelvins. Les interférences, et donc la nature ondulatoire des phonons, ont bien un impact fort sur le transport thermique.

- Des polymères conducteurs qui se déforment avec un champ électrique

Les chercheurs de l'Institut des sciences moléculaires montrent pour la première fois, qu'il est possible de générer le mouvement d'un objet à base d'un polymère conducteur en utilisant une approche originale appelée " électrochimie bipolaire ". Les objets sont placés dans un champ électrique, qui va conduire à leur polarisation. Ils montrent alors une différence de charge aux extrémités : l'une présente un excès, l'autre un déficit. Cette polarisation est suffisamment importante pour que des réactions chimiques opposées puissent avoir lieu à chaque extrémité, puisque chacune présente maintenant des caractéristiques antagonistes. Ainsi, à une extrémité l'objet va se réduire et à l'autre s'oxyder simultanément, conduisant à la déformation asymétrique de sa structure et par conséquent provoquant son mouvement. L'amplitude de cette déformation réversible peut être contrôlée par la différence de potentiel appliquée entre les deux électrodes.

- Des réseaux métallo-organiques poreux même à l'état liquide

La porosité exceptionnelle d'un type de MOF à base de zinc étaient de manière inattendue conservées en phase liquide (l'état liquide n'est pas celui qui favorise la porosité). Puis, après refroidissement et solidification, le verre obtenu adopte une structure désordonnée, non-cristalline, qui conserve également les mêmes propriétés en termes de porosité. Ces résultats permettent une mise en forme et une utilisation de ces matériaux bien plus efficaces que sous forme de poudre.

Des écrans tactiles en graphène sur nanofils d'argent seraient bien plus résistants, et des supercondensateurs en graphène doublent de capacité avec un sel huileux.

- Faire des matériaux poreux à partir de nanoparticules

Deux formes de nanoparticules sont utilisées : une avec un noyau de magnétite et une avec un noyau d'or. Pour former des matériaux poreux, des structures en forme de treillis, les nanoparticules s'auto-assemblent sur une couche de solvant flottant sur un autre liquide dans lequel les particules sont insolubles. Selon le type de liquide utilisé, les nano-particules s'assemblent en différentes structures. Et en changeant à la fois le liquide et la composition des nanoparticules on obtient une grande variété de matériaux nanoporeux pouvant servir à toutes sortes de filtres, la taille des pores étant fonction de la taille des nanoparticules.

Climat

climat, énergies, écologie

- La savane apparue il y a 8 millions d'années à cause de l'explosion d'une supernova proche

Une étoile proche ayant explosé il y a 8 millions d'années pourrait avoir déclenché des éclairs plus fréquents sur Terre en ionisant l'air avec les rayons cosmiques. Les feux de forêt déclenchés par cette foudre pourraient expliquer l'émergence des savanes d'Afrique de l'Est - qui, de l'avis de nombreux chercheurs, ont fourni une toile de fond vitale pour l'évolution précoce des hominidés.

- Glaciation et sécheresse auraient poussé les hommes hors d'Afrique

Nos ancêtres ont peut-être quitté l'Afrique pour échapper à des climats arides. C'est ce que suggère la reconstitution du climat en Afrique de l'Est ces 200 000 dernières années.

Entre 130 000 et 80 000 ans, l'Afrique du Nord-Est était chaude et humide. À cette époque, les humains se répandaient dans toute l'Afrique, ce qui a conduit certains à suggérer que le Sahara verdoyant facilitait l'émigration vers l'Europe et l'Asie.

Mais entre 75 000 et 55 000 ans, le climat est devenu sec et froid - et les études génétiques suggèrent que c'est à ce moment que la principale migration hors de l'Afrique s'est produite Donc, au lieu d'un climat favorable qui facilite la sortie de l'Afrique, ce serait plutôt un climat difficile qui a rendu la migration nécessaire.

- Cléopatre régnait sur une Egypte ruinée par le climat

Ainsi, une puissante éruption volcanique survenue en 44 av.J.C aurait induit des modifications climatiques et, de fait, entraîné un changement de débit du cours du Nil aux conséquences catastrophiques. Celui-ci aurait alors insuffisamment inondé ses rives nourricières dont dépendait la prospérité de l'Egypte. Il n'y aurait ainsi pas eu de récolte dès l'année 43 av. J.C, et donc pas de quoi nourrir la population de l'Egypte, ni remplir les greniers des temples, encore moins prélever les impôts...

- Les éruptions volcaniques peuvent déclencher El Niño

L'éruption du Pinatubo en 1991 a produit un refroidissement du continent africain (la plus grande étendue terrestre de la zone intertropicale). Ce phénomène a perturbé la mousson africaine (baisse de la pluviométrie) qui a généré à son tour une onde atmosphérique se propageant vers l'est jusqu'à l'océan Pacifique. Le courant d'eau chaude dans le Pacifique qui en a résulté est à l'origine du déclenchement d'El Niño après l'éruption.

- Le stockage du CO2 dans les basaltes moins efficace à cause des bactéries

Ainsi, ces chercheurs ont pu mettre en évidence la prolifération de bactéries chimiolithoautotrophes (utilisant le CO2) et ferroxydantes ainsi que de bactéries dégradant les composés aromatiques complexes. À leur tour, ces activités microbiennes ont influencé le devenir du CO2 injecté, une partie du carbone ayant été convertie en biomasse moins stable dans le temps que les carbonates solides. Elles ont également modifié l'état redox de l'aquifère en oxydant le fer notamment ainsi que la disponibilité des éléments nécessaires à la carbonatation, avec de probables conséquences sur les réactions de dissolution des silicates et de précipitation des carbonates et donc l'efficacité du stockage minéral dès lors amoindrie.

- La gestion des sols pourrait fortement réduire le CO2

Une meilleure gestion des sols et notamment des forêts, combinée à une agriculture mieux pensée, pourrait avoir un impact majeur contre le changement climatique, estime une étude parue lundi dans les Comptes rendus de l'Académie nationale américaine des sciences (PNAS).

Les émissions de gaz à effet de serre pourraient être considérablement réduites, selon cette vaste étude, qui estime cette diminution à près de 11,3 milliards de tonnes de CO2 par an d'ici 2030, soit l'équivalent de l'actuelle combustion de pétrole dans le monde.

L'étude montre que les trois meilleures mesures pour accroître le nombre et la taille des arbres --la reforestation, éviter le déboisement et une meilleure gestion forestière-- pourraient retirer à moindre coût sept milliards de tonnes de CO2 par an de l'atmosphère d'ici 2030, ce qui équivaut à enlever de la route 1,5 milliard de voitures.

Selon l'étude, les cinq pays où les massifs forestiers pourraient réduire le plus les émissions de CO2 sont le Brésil, l'Indonésie, la Chine, la Russie et l'Inde.

Une importante part (42%) du plus grand potentiel de reforestation pour lutter contre le changement climatique dépend d'une réduction des pâturages pour l'élevage.

Celle-ci insiste également sur la nécessaire préservation des zones marécageuses qui ne représentent que 4 à 6% de la surface du globe mais absorbent et contiennent la plus grande concentration de CO2 à l'hectare, soit le quart de la totalité.

Elles pourraient mieux être préservées ce qui permettrait de réduire potentiellement de 14% les émissions carboniques.

- Les monocultures sont moins productives

Des chercheurs français démontrent que les rendements des cultures sont plus élevés quand différentes plantes sont mélangées et qu’elles possèdent un patrimoine génétique diversifié. L’exact contraire de ce que fait l’agriculture depuis 60 ans.

Les polycultures ont eu en moyenne un rendement meilleur que les monocultures, surtout en condition de sécheresse. En irrigation, les parcelles en plantes mélangées ont présenté un rendement supérieur de 200 grammes par m², soit 2 tonnes par hectare. En situation de sécheresse, la différence est de 8 tonnes par hectare ! La biodiversité génétique apporte un second enseignement. Les parcelles contenant dix génotypes différents pour une seule espèce, au lieu d'un seul, ont présenté une meilleure stabilité de rendement d'une année sur l'autre.

"Dans les parcelles en polycultures, les plantes n'extraient pas l'eau et les nutriments à la même profondeur dans le sol, leurs racines étant extrêmement différentes. Il y a donc une meilleure exploitation de la ressource disponible" .

- Doubler l'énergie houlomotrice par ordinateur

Ce convertisseur d'énergie houlomotrice est une bouée océanique d'une tonne avec des moteurs, des capteurs et un ordinateur de bord.

Son nouveau système de contrôle est capable de doubler la puissance absorbée en appliquant une théorie de contrôle classique.

"Les capteurs de l'appareil mesurent la position, la vitesse et la pression sur la coque de la bouée, auxquels réagissent les moteurs afin qu'il entre en résonance avec la fréquence des vagues, ce qui maximise la quantité de puissance qui peut être absorbée".

- Une batterie prometteuse qui "respire"

Les chercheurs du MIT ont mis au point une batterie qui stocke de l’électricité en inspirant et en expirant de l’oxygène. Ils promettent un stockage aussi efficace et environ cinq fois moins coûteux qu’avec les systèmes existants.

La densité d'énergie a été estimée entre 30 et 145 Wh/L, une valeur incomparablement supérieure à celle des STEP.

C'est une batterie à flux dont l'anode est une solution de polysulfure contenant des ions lithium ou sodium. La cathode est faite d'une solution saline oxygénée. En intégrant de l'air pendant la décharge, la cathode crée des ions hydroxyde alors que pendant la recharge, l'oxygène est relâché et des ions hydrogène sont libérés, renvoyant les électrons vers l'anode.

- Des supercondensateurs pliables avec du papier recouvert de nanoparticules d'or

Les chercheurs ont commencé par tremper des feuilles de papier dans une solution contenant un agent tensioactif aminé conçu pour lier les nanoparticules d'or au papier. Ensuite, ils ont trempé le papier dans une solution contenant des nanoparticules d'or. Comme les fibres sont poreuses, les tensioactifs et nanoparticules entrent dans les fibres et y deviennent fortement attachés, créant un revêtement uniforme.

En répétant les étapes de trempage, des couches alternées de matériaux de stockage d'énergie tels que l'oxyde de manganèse ont été ajoutés.

- Un supercondensateur flexible imprimé 3D

L'imprimante étale du silicone, de la colle et des pâtes d'électrolyte gélifiée comme des couches de gâteau, pour obtenir ce qui ressemble à un bracelet de festival. A l'intérieur, en sandwich, il y a un supercondensateur qui stocke l'énergie sans réactions chimiques.

- Une batterie rechargée en 6 minutes pour 320 km d'autonomie

Toshiba a dévoilé une nouvelle version de sa technologie de batterie lithium-ion Super Charge ion Battery qui pourrait offrir jusqu'à 320 kilomètres d'autonomie à une voiture avec un temps de charge de seulement six minutes grâce à une nouvelle anode en oxyde de niobium-titane (NbTi). Sa commercialisation est prévue en 2019.

- Mieux que les routes solaires, les routes chauffantes

Power Road: une route permettant de valoriser la chaleur du soleil naturellement captée par le bitume. L'objectif et de plus facilement déneiger la chaussée, voire de chauffer logements, commerces et équipements municipaux environnants.

Sous l'effet du soleil, les températures des routes - qui recouvrent 1,2% de la superficie de la France métropolitaine, à savoir 6.500 kilomètres carrés - peuvent atteindre 60°C en surface et 40°C à dix centimètres de profondeur. Cette chaleur est aujourd'hui inexploitée, et en milieu urbain elle contribue gravement, via le phénomène des îlots de chaleur, au réchauffement climatique et à la pollution. L'innovation mise au point après 4 ans de recherches par Eurovia permet d'en capter plus de 10%, affirme l'entreprise, grâce à un système de tubes placés juste sous la route dans lesquels circule un fluide caloporteur. Cette chaleur peut ensuite être stockée via un dispositif de géothermie couplé à l'installation, et être restituée au moment du besoin, notamment en hiver, par une pompe à chaleur.

Des passages piétons en 3D pour ralentir les voitures

- Une peinture qui rafraîchit au soleil

Cette peinture de haute technologie se refroidit lorsqu'elle est exposée à la lumière du soleil.

La technologie est basée sur le principe contre-intuitif du refroidissement par laser, pouvant atteindre -150°C. Cela fonctionne parce que les molécules dans ces matériaux absorbent des photons d'une fréquence tout en ré-émettant spontanément des photons de fréquence plus élevée, qui transportent donc plus d'énergie. Puisque l'énergie diminue, la température du matériau est réduite.

La peinture est composée de deux couches: une couche externe qui filtre certains rayons du soleil et une couche interne qui fait la conversion chaleur-lumière, se refroidissant en dessous de la température ambiante.

L'effet est plus prononcé sur les toits métalliques que sur le béton. Les simulations montrent qu'une pièce à l'étage supérieur se trouvera jusqu'à 10°C plus froide.

La nouvelle peinture n'est pas bon marché, coûtant environ 300$ pour couvrir 100 mètres carrés. Les premiers adeptes seront de grands bâtiments commerciaux comme les centres commerciaux et les stades.

- Dessaler l'eau de mer avec du bleu de Prusse ?

Un analogue du bleu de Prusse aiderait à piéger le sel sous forme cristalline. La technique serait moins coûteuse que l'osmose inverse.

- Une structure en forme de pieuvre pour servir de support au corail

- Néom, la nouvelle ville futuriste d'Arabie Saoudite

Le prince héritier de l'Arabie saoudite Mohammed ben Salmane Al Saoud a annoncé la construction d'une ville futuriste au nord-ouest du pays, sur les bords de la mer Rouge. Baptisée Neom, cette mégapole promet d'embrasser les dernières technologies en matière d'énergies renouvelables, d'architectures et de transports. Un projet pharaonique à 500 milliards de dollars.

Ses promoteurs qui promettent des bâtiments et des infrastructures qui resteront immaculés grâce à l'absence de pollution atmosphérique, un air pur et frais ou encore le plus grand jardin au cœur d'une métropole. Cette ville du futur entend aussi révolutionner l'alimentation de ses citoyens grâce à l'agriculture verticale, le développement de cultures en zones arides et en eau de mer ainsi que l'utilisation de serres photovoltaïques.

La mégapole s'appuiera massivement sur les énergies renouvelables, avec des fermes éoliennes et photovoltaïques et des systèmes de stockage d'énergie à grande échelle. Il est également question d'un programme de dessalement de l'eau de mer. Les transports occuperont évidemment une place centrale dans ce projet. Et comme on peut s'y attendre, il s'agira de solutions autonomes et écologiques. Bien qu'aucun détail n'ait encore été divulgué à ce sujet, les voitures et transports en commun autonomes et les drones taxis sont cités en bonne place.

Plusieurs secteurs-clés sont ciblés, notamment les biotechnologies. « Le monde se tournera vers Neom pour la prochaine génération de thérapie génique, la génomique, la recherche sur les cellules souches, la nano-biologie et la bio-ingénierie ».

Biologie

évolution, génétique, éthologie, anthropologie, neurologie

- La phosphorylation à l'origine de la vie dans les microgouttelettes de la surface

La phosphorylation est essentielle pour la vie. Les molécules phosphorylées jouent diverses fonctions dans les cellules, métaboliques (ATP), structurelles (phospholipides), et informationnelles (ARN et ADN). Dans la nature, la phosphorylation des sucres par condensation est thermodynamiquement et cinétiquement défavorable dans l'eau. Ainsi, une question clé de la chimie prébiotique concernant l'origine de la vie est: «Comment le phosphore a-t-il été incorporé dans le monde biologique?» Nous montrons ici que les phosphates de sucre et un ribonucléoside se forment spontanément dans les microgouttelettes.

Les microgouttes résolvent le problème de la phosphorylation d'une manière relativement élégante grâce à leur forme. Il s'avère que l'eau est surtout un problème lorsque le phosphate flotte à l'intérieur d'un océan primitif plutôt qu'à sa surface.

Les microgouttelettes se trouvent principalement à la surface et répondent parfaitement au besoin de la vie de se former dans et autour de l'eau, mais avec une surface suffisante pour que la phosphorylation et d'autres réactions se produisent.

- Les P-bodies stockent les ARNm

Les P-bodies sont des gouttelettes d'ARN et de protéines qui condensent au sein des cytoplasmes eucaryotes et servent à la régulation des ARNm, et plus largement au contrôle fin de l'expression des protéines dans la cellule.

L'étude a d'abord révélé que les P-bodies concentrent activement plusieurs milliers d'ARNm et un peu plus d'une centaine de protéines liant ces ARNm.

Les ARNm concentrés dans les P-bodies ne sont pas en cours de dégradation, mais bel et bien stockés, intacts, pour un usage ultérieur. A l'échelle de la cellule, même si ces ARNm sont abondants, ils sont très peu traduits en protéines. Ainsi, les P-bodies peuvent constituer un stock d'ARNm facilement mobilisable et finement contrôlable en cas de besoin.

Enfin, de façon plus large, l'identité des ARN stockés dans les P-bodies révèle un niveau supérieur de régulation de l'expression des gènes. Alors que les ARNm exclus des P-bodies codent plutôt des fonctions dites de ménage (housekeeping), c'est-à-dire des fonctions de base de la cellule, ceux concentrés dans les gouttelettes codent des fonctions régulatrices. Cette répartition dichotomique est observée pour une grande variété de fonctions cellulaires: division cellulaire, synthèse des protéines, dégradation des protéines, etc. Ceci suggère que les P-bodies constituent un réservoir d'ARNm que la cellule peut utiliser rapidement pour adapter la production de protéines à ses besoins immédiats. Une analyse plus poussée montre même que les ARN codant pour les différentes protéines d'un même complexe protéique ont tendance à être collectivement concentrés dans les P-bodies, ou collectivement exclus. Enfin, les ARNm codant les protéines des P-bodies sont eux-mêmes enrichis dans les P-bodies, évoquant l'existence d'une boucle de contrôle dans laquelle les P-bodies limiteraient la traduction de leurs propres protéines. Tous ces résultats mettent en évidence l'existence de régulons, c'est-à-dire de groupes d'ARNm codant pour des protéines impliquées dans la même fonction, ou vouées à interagir ensemble, dont la traduction peut être contrôlée de façon coordonnée.

Leur fonction de réservoir permet à la cellule de répondre rapidement à des variations d'environnement ou des situations de stress. Ces minuscules gouttelettes pourraient donc être essentielles à l'adaptabilité et la survie cellulaire.

- Une femelle poisson qui se transforme en mâle

Quand un kobudai femelle atteint une certaine taille et un certain âge, elle peut subir une transformation remarquable - devenant un mâle.

Le kobudai femelle devient encore plus gros que le mâle après sa transformation.

- Un gros dinosaure herbivore avec des dents coupantes

Ce Matheronodon provincialis devait, selon les estimations des chercheurs, mesurer jusqu’à 5 mètres de long et sa dent en forme de couperet mesurait 5 cm d’épaisseur pour près de 6,4 cm de hauteur, lui permettant probablement de manger les feuilles des palmiers, très coriaces et fibreuses.

- Les couleurs d'un dinosaure à plume, le Sinosauropteryx

Les scientifiques déduisent que le Sinosauropteryx devait passer plus de temps sous une lumière directe qu’à l’ombre. Sa robe, en effet, correspond à une forme de camouflage appelée contre-illumination (ou loi de Thayer), encore utilisée par de nombreux mammifères, reptiles, oiseaux et même poissons. Dans la journée, la lumière du Soleil éclaire la surface supérieure du corps, laissant le reste dans l'ombre. La contre-illumination contrebalance les effets de l’ombrage et aplanit les formes du corps lorsqu’elles sont vues de côté : un avantage vis-à-vis des prédateurs comme des proies potentielles.

- Les canards auraient survécus à la fin des dinosaures

Ce seraient les ancêtres des canards vivants autour du pôle sud qui auraient survécu (car ils vivaient dans l'eau, mangeaient des poissons et étaient dans une région plus froide) ?

- Les oiseaux deviennent agressifs quand un rival chante mieux que lui

Des chansons complexes font intervenir l'oiseau. En répondant avec des chansons plus complexes la réaction était l'utilisation d'un éventail encore plus grand de «syllabes» et un chant plus long.

Voir aussi Sciences et Avenir.

On arrive à décoder le chant de l'oiseau dans son cerveau 30 millisecondes avant qu'il ne chante grâce au premier « décodeur de signaux de communication complexes de l' activité neuronale » avec des électrodes qui mesurent l'activité électrique des neurones du noyau sensorimoteur (donc des organes du chant et non de sa représentation). La même chose avait été faite pour la parole humaine, détectée à partir de la phonation mais un nouveau système permet de composer de la musique par la pensée (il y a plusieurs vidéos qui expliquent bien comment ça marche).

On peut ajouter que grâce au deep learning, on arrive à représenter presque en direct ce qu'un cerveau voit et comment il traite l'information visuels :

"Vous pouvez voir comment le cerveau décompose une scène visuelle en morceaux, puis ré-assemble les morceaux pour une compréhension complète de la scène".

"Notre objectif est de faire progresser l'intelligence artificielle en utilisant des concepts inspirés par le cerveau, et nous voulons pour cela utiliser l'intelligence artificielle pour nous aider à comprendre le cerveau, meilleure stratégie pour faire progresser les deux domaines à la fois".

- Les plis du cortex grâce à des neurones moins collants

Beaucoup de grands mammifères, tels que les primates, les dauphins ou les chevaux, ont des plis dans leur cortex, mais ces plis sont très rares chez les petits animaux comme les souris (ci-dessus).

Les neurones plus collants chez les souris pourraient rendre la couche du cortex trop rigide pour se déformer en plis.

- Les dauphins confirment que la taille du cerveau reflète la complexité sociale

C'était déjà bien connu et on pourrait objecter que Néandertal avait un plus gros cerveau que nous mais vivait en petits groupes, sans parler des oiseaux les plus intelligents ou même les pieuvres, plutôt solitaires.

- Un Chimpanzé qui mange un nouveau-né

Quelques secondes après sa naissance, le bébé a été arraché à sa mère et mangé par un mâle du même groupe. Cela explique pourquoi les chimpanzés femelles ont tendance à se cacher pendant des semaines ou des mois lorsqu'elles ont leurs bébés...

- Les pleurs des bébés déclenchent l'envie des mères de leur parler

Les pleurs des bébés activent des régions spécifiques, liées aux mouvements et à la parole, du cerveau de leur mère, relève lundi une vaste étude qui conforte la réalité biologique de l'instinct maternel.

Une mère entendant son enfant pleurer aura tendance à toujours avoir le même comportement: le prendre dans les bras et lui parler pour le rassurer.

L'étude constate que ces pleurs activent chez la plupart des femmes une région cérébrale liée à l'intention de se déplacer et de parler, ainsi que des zones frontales du cerveau impliquées dans le langage et la capacité de parler et d'interpréter des sons.

"Ces résultats laissent penser que les réponses des mères aux pleurs de leur bébé sont bien programmées dans le cerveau et communes à l'ensemble des cultures", concluent les auteurs de l'étude.

Celle-ci complète d'autres travaux montrant que le cerveau des femmes et celui des hommes répondent différemment aux pleurs d'un bébé, précise l'étude.

Voir aussi Futura-Sciences. Ils parlent d'instinct maternel comme s'il y avait une automaticité alors qu'il faut rappeler qu'il y a toujours une grande variabilité des processus biologiques entre individus mais ce que je trouve le plus intéressant ici, c'est l'importance de la parole. On pourrait avoir là le vecteur principal de la transmission du langage. J'avais signalé l'hypothèse de l'invention du langage narratif par les femmes restés au foyer mais, plus important que son invention (si cela a un sens) est sa transmission. Le langage maternel est bien transmis par les mères (donc la culture, les mythes et la religion aussi), ce qui est assez vital pour être favorisé biologiquement.

- Il y a de l'appris dans l'instinct

Fort opportunément, l'optogénétique a permis de voir que l'instinct lui-même est appris (quoique très rapidement, on pourrait dire déclenché), modifiant les réponses du cerveau.

Ces résultats suggèrent que même si l'accouplement et le combat sont des comportements innés, le cerveau des souris doit apprendre à faire la différence entre mâles et femelles avant de pouvoir exprimer correctement ces deux comportements. « Il y a un élément appris dans ces comportements instinctifs. »

- Les différentes couleurs de peau viennent d'Afrique

La peau claire aussi a une origine africaine et même très archaïque puisque c'était la couleur de la peau de nos ancêtres quand ils ont perdu leurs poils et commencés à bronzer ! L'étude en tout cas est très intéressante mais n'éclaire pas la question de savoir si les Européens ont hérité leur peau blanche de Néandertal ou de façon indépendante comme semblent l'établir les anciennes études sur le sujet, mais qui est bien difficile à croire alors qu'un métissage avec Néandertal a bien eu lieu au Moyen-Orient juste avant la colonisation de l'Europe et que les populations qui en descendent ont la peau plus claire que leurs voisins africains ?

La région qui ressortait en premier se trouvait autour du gène SLC24A5. Un variant de ce gène est connu pour jouer un rôle dans la coloration claire de la peau de populations européennes et d'Asie du sud. Ce variant apparu il y a plus de 30.000 ans se retrouve dans des populations éthiopiennes et tanzaniennes qui ont des ancêtres en Asie du sud et dans le Moyen-Orient. Ceci suggère que le variant a été importé de ces régions.

Des mutations dans ou autour d'un autre gène (MFSD12), qui étaient associées à une pigmentation sombre, étaient fréquentes dans des populations sub-sahariennes, mais pas chez les San à la peau plus claire. Ces variants étaient aussi présents dans des populations indiennes et australo-mélanésiennes qui ont elles aussi une peau sombre : les mêmes variants se retrouvent hors d'Afrique ! Les personnes qui ont une peau sombre en Inde du sud, en Australie ou en Nouvelle-Guinée n'auraient pas évolué indépendamment : elles auraient pu hériter ces variants sombres de populations venues d'Afrique.

Chez les San, des variants génétiques de MFSD12, OCA2 et HERC2 étaient plus fréquents. Or les gènes OCA2 et HERC2 ont été liés aux variations de couleur de peau, des yeux, des cheveux chez les Européens. Dans OCA2, les chercheurs ont identifié un variant courant chez les européens et les San, qui donnerait une protéine plus courte et moins fonctionnelle. Ce gène éclaircirait donc à la fois la peau des Européens et des chasseurs-cueilleurs du Botswana.

Dans cette étude, la plupart des variations génétiques associées avec une peau claire ou foncée sont apparues il y a plus de 300.000 ans. Certaines auraient émergé il y a un million d'années, bien avant l'apparition de l'Homme moderne ! Or, la version ancienne de ces variants était souvent celle d'une peau claire.

Santé

traitements, nutrition, hygiène

- Des cellules souches contre le mal de dos et le vieillissement

Un traitement à base de cellules souches pourrait apporter un soulagement à des millions de personnes souffrant de douleurs lombaires chroniques.

Chaque dose injectée dans les disques endommagés entre les vertèbres, contient environ 6 millions de cellules. Appelées cellules souches mésenchymateuses, elles atténuent l'inflammation et sécrètent des facteurs qui aident à reconstruire les tissus endommagés. Dans des expériences sur des moutons, ces cellules ont complètement reconstruit des disques vertébraux endommagés.

Une seule injection de cellules a été suffisante pour aider la moitié des personnes traitées à ne plus ressentir de douleur au dos pendant deux ans. Certains participants n'ont plus de douleurs depuis trois ans.

L'entreprise extrait des cellules souches de la moelle osseuse de donneurs, puis les cultive en laboratoire pour en obtenir de grandes quantités et traiter avec de nombreuses personnes. Contrairement à de nombreuses cellules, les cellules souches mésenchymateuses ne sont pas reconnues par le système immunitaire du receveur.

Lorsqu'elles sont en place, les cellules renflent les disques vertébraux qui ont séché et craqué, en faisant s'emprisonner de l'eau dans les disques, "c'est presque comme regonfler un pneu".

Les cellules souches mésenchymateuses sont testées pour une douzaine de différentes pathologies, du cancer à la maladie cardiaque, et les essais cliniques dépassent toutes les espérances dans l'amélioration des fragilités dues au vieillissement.

- Une colle chirurgicale activée par la lumière pour refermer rapidement les plaies

MeTro se présente sous la forme d'un gel liquide, qui se solidifie en 60 secondes une fois exposé aux UV, remplissant la plaie et se conformant à sa forme. Il contient 3 composants aux fonctions distinctes : des protéines pour l'élasticité, des molécules sensibles à la lumière pour l'activation et des enzymes pour son élimination.

- Un implant médical capable de grandir avec l'enfant

L’utilisation d’implants médicaux chez les enfants est assez délicate, car leur taille, fixe, ne s’adapte pas à la croissance des organes…. Ce prototype d'implant de valve cardiaque est lui capable de s’adapter à la croissance du cœur, inspiré du design d’un « piège à doigts » chinois, dont la particularité est d’être tressé et extensible.

- Un manque de dissymétrie entre les yeux responsable de la dyslexie ?

Chez les personnes qui ne sont pas atteintes de dyslexie, les récepteurs de la lumière n'ont pas la même forme d'un oeil à l'autre : ils sont asymétriques. Le cerveau choisit donc le signal envoyé par l'un des deux yeux pour créer l'image que voit la personne.

Chez les dyslexiques en revanche, cette zone de l'oeil (les "centroïdes de la tache de Maxwell") est symétrique dans les deux yeux, selon cette étude. Cela pourrait être source de confusion pour le cerveau en créant des "images-miroirs" entre lesquelles il est incapable de choisir.

"L'existence des délais entre l'image primaire et l'image miroir dans les hémisphères opposés (de l'ordre de 10 millisecondes) nous a permis de mettre au point une méthode pour effacer l'image miroir qui gêne tant les dyslexiques", grâce à l'utilisation d'une sorte de lampe stroboscopique à LED, a indiqué M. Ropars. Selon lui, certains des étudiants dyslexiques l'ont appelée la "lampe magique".

- La transfusion de sang de femme ayant été enceinte peut être fatale à un homme !

Peut-être juste un artefact statistique ? On avait déjà vu que la transfusion de sang de jeunes ou de femmes augmentait le risque de mortalité, peut-être par réaction immunitaire trop forte alors que le sang de jeunes rajeunit les vieux sinon ?

Les hommes qui recevaient du sang de femmes qui avaient été enceintes étaient ceux qui risquaient le plus de décéder : le taux de mortalité chez eux était de 101 décès pour 1.000 personnes-années, contre 80 avec du sang d'un donneur masculin et 78 avec du sang d'une femme qui n'avait jamais été enceinte. Cet effet n'existait pas chez les femmes transfusées.

- L'Alzheimer commence dans le sang ?

Il y a plusieurs façons dont le sang peut amener l'Alzheimer, soit par l'inflammation (entre 40 et 60 ans), soit par transfusions sanguines comme pour les prions, soit par le reste du corps, la barrière hémato-encéphalique s'affaiblissant avec l'âge. Même si l'essai est critiqué, le rôle du sang sort renforcé par l'efficacité apparente du traitement des patients avec du plasma de jeunes qui, sans doute réduit ses protéines inflammatoires.

Cependant, il a été montré que la transfusion de sang d'Alzheimers n'avait pas transmis la maladie. On peut l'expliquer par le fait que les plaques d'amyloïdes ne sont qu'un chaînon de la maladie, pouvant être éliminées si on a un bon drainage du cerveau et pas trop d'inflammation ? Si on se fie au modèle donné le mois dernier, l'essentiel serait d'abord l'excès de cholestérol, puis l'accumulation de bêta-amyloïdes, l'enchevêtrement des protéines tau qui attaquent les synapses et l'inflammation du cerveau qui tue les neurones.

Il faut ajouter que la transfusion de bactéries intestinales de vieilles souris à des jeunes montre que le microbiote se dégrade avec l'âge et participe au vieillissement comme à l'inflammation.

- La stimulation électrique transcrânienne de dépressifs peut les rendre fous de rage

Pour traiter la dépression, le courant est généralement appliqué au cortex préfrontal dorsolatéral gauche - une zone du cerveau impliquée dans la régulation des émotions mais deux patientes dépressives ont eu des accès de fureur inhabituels après avoir reçu une stimulation.

La raison de ce phénomène est un mystère. Le traitement pourrait provoquer une poussée de dopamine dans le cerveau pour certaines personnes, conduisant à l'excitation et à la colère, mais ceci est purement spéculatif

- Les tendances suicidaires dans le cerveau

Le concept de "mort" évoquait plus de honte et plus de tristesse dans le groupe qui pensait au suicide.

- Des champignons hallucinogènes contre la dépression

Des études d'imagerie cérébrale ont montré que la psilocybine cible des zones du cerveau hyperactives dans la dépression.

Chaque patient a reçu une dose de 10 mg et 25 mg de psilocybine, à sept jours d'intervalle. L'imagerie cérébrale a montré qu'après la prise du médicament, l'activité de ces régions du cerveau était réduite, notamment l'amygdale, qui joue un rôle dans le traitement du stress et de la peur. Les participants ont signalé une amélioration immédiate de l'humeur qui a duré jusqu'à cinq semaines.

Voir aussi Sciences et Avenir.

- Produire un composé du cannabis avec des levures modifiées

Un composé non-psychoactif trouvé dans les plantes de marijuana appelé cannabidivarin (CBDV) s'est montré prometteur dans le traitement des cas graves d'épilepsie . Cependant, traiter seulement 10% des personnes atteintes d'épilepsie nécessiterait environ 1500 tonnes de CBDV pur.

C'est pourquoi l'entreprise s'est tournée vers l'agriculture cellulaire, dans laquelle les cultures sont faites à partir de cultures cellulaires. Il a ajouté le morceau d'ADN de cannabis qui code pour CBDV dans l'ADN de levure, qui transforme la levure en plantes de production de CBDV. Cela permet une création rapide et à grande échelle de CBDV sans aucune préoccupation concernant la culture de la marijuana.

Chen a déclaré lors de la conférence New Harvest que Hyasynth Bio est également ouverte à l'entrée dans le domaine de la marijuana récréative. Et comme le Canada est sur le point de devenir le deuxième pays au monde à légaliser l'usage de la marijuana à l'échelle nationale , il pourrait y avoir une demande assez importante de THC produit par les levures.

Ce n'est pas vraiment une nouveauté mais une étude montre que la consommation de cannabis augmente l'activité sexuelle de 20% même si cela engendre un dysfonction érectile chez les gros consommateurs. La légalisation du cannabis dans certains Etats a augmenté la consommation mais uniquement dans la population adulte. Sinon, c'est l'alcool qui détruit notre jeunesse, bien plus gravement...

- Le cannabis peut augmenter le risque d'AVC chez les jeunes

Son équipe a donc décidé de réaliser une étude sur tous les sujets jeunes qui avaient eu un AVC et étaient pris en charge par l'unité neurovasculaire de Strasbourg. Les résultats, publiés en 2011 dans la revue Stroke, ont montré que, sur 48 jeunes, 13 étaient consommateurs de cannabis et 10 d'entre eux présentaient des anomalies des vaisseaux intracérébraux.

Concrètement, il s'agissait d'un effet de vasoconstriction, c'est-à-dire un rétrécissement de la lumière des vaisseaux. Avec une particularité peu commune : cette vasoconstriction était réversible 3 à 6 mois après l'arrêt de la consommation. Par exemple, le tabac, facteur de risque avéré, entraîne la formation de plaques d'athérome sur les vaisseaux de gros calibre (dépôt de lipides et de fibrose dans la paroi de l'artère). Cela peut aboutir à une obstruction de l'artère puis à une défaillance de la circulation sanguine appelée AVC ischémique. Le mécanisme est similaire mais cela n'est pas réversible.

Par ailleurs, respirer de l’oxygène à 100 % en caisson hyperbare semble relancer la formation de nouveaux neurones chez les victimes d’un accident vasculaire cérébral.

- Quelques minutes en faible gravité change le cerveau et les comportements

Quelques minutes en faible gravité suffisent à changer le cerveau de manière à affecter les astronautes et leur comportement dans l'espace. Les résultats suggèrent que des préparations spéciales peuvent être nécessaires pour les touristes de l'espace ou les astronautes en mission vers Mars .

Technologie

biotechnologies, informatique, robotique

- Des murs anti-bruit "origami" réglables

Ce mur anti-bruit origami est composé de cylindres fixés sur une feuille dont le pliage origami permet de régler finement les caractéristiques d’absorption du son pour atténuer le bruit de la circulation.

- Clips, l'appareil photo de Google qui prend tout seul des photos

Le Clips est un appareil photo miniature capable de décider de prendre une photo s'il estime que la scène vaut la peine d'être immortalisée. On peut le poser ou l'accrocher n'importe où chez soi et le laisser travailler. Selon Google, l'idée est de saisir des instants spontanés pour lesquels on n'a pas le temps de dégainer son smartphone.

L'appareil utilise l'apprentissage automatique pour reconnaître les visages familiers, identifier des scènes pertinentes et de bonnes conditions de prise de vue. Les photos sont envoyées au smartphone.

Sundar Pichai, le patron de Google, a d'ailleurs souligné que le mantra de son entreprise était désormais « AI first ».

- Ce robot-abeille vole, plonge, nage et bondit hors de l'eau

Ils le surnomment « RoboBee » (« robot-abeille ») mais il est déjà bien plus que cela. Ce micro-robot construit à l’échelle millimétrique (pas plus gros qu'une pièce d'un cent américain) peut voler, plonger, nager et bondir hors l’eau.

Pour s’arracher du liquide et bondir dans les airs, le robot a été armé d’une plaque électrolytique lui permettant de convertir l’eau en oxyhydrogène. Une solution astucieuse pour lui fournir un gaz combustible lui procurant l’énergie nécessaire à sa propulsion dans l'air. Et remplaçant le carburant que le Robobee, de part sa taille, ne peut pas stocker.

- Des bulldozers autonomes

- Des navires autonomes

Après des annonces discrètes survenues début 2016, Rolls Royce a révélé les grandes lignes d'un ambitieux plan technologique, avec en ligne de mire d'ici 2020, des navires autonomes sans équipage, ce qui permettrait une réduction de 22% de la consommation en carburant.

- Des motos volantes pour la police à Dubaï

L'engin en question, un hoverbike de conception russe à propulsion électrique, peut se déplacer à une vitesse de 70 km/h à une hauteur maximale de cinq mètres. Elle dispose d'une autonomie de 20 à 25 minutes.

Au-delà du côté spectaculaire de la démonstration, cette annonce s'apparente avant tout à un coup de communication qui a peu de chance de déboucher sur quelque chose de concret dans l'immédiat.

- Le robot à moto n'a pas encore gagné la course...

<- Revue des sciences précédente | Revue des sciences suivante ->