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Astrophysique

Rayons gamma et ondes gravitationnelles

Le 14 septembre 2015, lors de la découverte de la première onde gravitationnelle (Découverte n° 404, mai-juin 2016, p. 2), l’un des instruments du satellite européen INTEGRAL (International Gamma-Ray Astrophysics Laboratory) était actif. Conformément à sa mission, il a pu observer en direct les éventuels rayons électromagnétiques gamma émis par la fusion des deux trous noirs mesurée par l’instrument LIGO (Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory). Or, INTEGRAL n’a détecté aucune activité particulière dans le domaine gamma au passage de l’onde gravitationnelle. En théorie, l’attraction des trous noirs ne permet pas à la lumière, dont les rayons gamma font partie, de s’échapper et cette observation conforte ce scénario. Les fonctionnalités du satellite INTEGRAL pourraient être utiles lors d’autres détections d’ondes gravitationnelles issues de la fusion d’étoiles à neutrons ou d’explosions d’étoiles très massives. L’observation d’un double signal gravitationnel et gamma permettrait de vérifier la vitesse exacte de l’onde gravitationnelle qui, selon la relativité générale, devrait être strictement égale à la vitesse de la lumière. HUBERT DESRUES

Pour en savoir plus
: IRFU – CEA

Sciences de la Terre

La Lune aiderait-elle à maintenir le champ magnétique terrestre ?

La Terre est protégée des particules chargées et des radiations les plus dangereuses du rayonnement solaire par son champ magnétique. Ce dernier est produit par les mouvements tumultueux d’énormes masses d’alliage de fer liquide contenu dans le noyau externe de la planète, la géodynamo. L’énergie requise pour maintenir ce champ magnétique aurait nécessité que le noyau de la Terre se soit refroidi de 3 000 °C depuis 4,3 milliards d’années. De récents travaux ont montré que cette hypothèse n’était pas réaliste et une équipe du Laboratoire magmas et volcans de Clermont-Ferrand (Centre national de la recherche scientifique et université Blaise-Pascal) propose une autre explication. De par sa forme aplatie, son axe incliné qui oscille et les effets de marée dus à la proximité de la Lune, la Terre subit un forçage mécanique qui génère 3 700 milliards de watts en permanence, dont plus de 1 000 milliards seraient disponibles pour la géodynamo. Énergie largement suffisante pour produire et maintenir le champ magnétique terrestre. Étant donné que ni la vitesse de rotation de la Terre autour de son axe, ni l’inclinaison de cet axe, ni l’orbite de la Lune ne sont réguliers, il devient possible d’expliquer certains pics de chaleur enregistrés dans le noyau externe et à sa périphérie, et d’imaginer une corrélation avec certains épisodes volcaniques. H. D.

Pour en savoir plus : Communiqué de presse du CNRS

Physique

Tests de géant pour les bobines du tokamak japonais JT-60SA

Malgré les doutes et les oppositions, les recherches sur la production d’énergie par fusion thermonucléaire se poursuivent. Deux machines de type tokamak sont actuellement en construction : ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) à Cadarache en France et JT-60SA à Naka au Japon. La première bobine de champ magnétique toroïdal du JT-60SA, fabriquée en France par GE/Alstom à Belfort (territoire de Belfort), vient de subir une batterie de tests de validation opérationnelle sur le site du CEA (Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives) à Saclay (Essonne). En forme de D, d’une hauteur de 7 mètres pour 4,5 mètres de large, chacune des vingt bobines pèse 15 tonnes. La validation de ces dernières, dont la moitié sera fabriquée en France et l’autre en Italie, se déroule dans un cryostat géant où la température peut être abaissée à 4,5 kelvins (–268 °C) grâce à un système de réfrigération par hélium. Le cryostat est relié à une alimentation électrique de 25 700 ampères. Les tests se poursuivront à Saclay jusqu’en 2017 pour un démarrage du tokamak prévu en 2019. H. D.

Pour en savoir plus
: Actualités CEA Sciences

Physique

Comprendre la transition vitreuse

« Comment interagissent et comment s’auto-organisent un très grand nombre de degrés de liberté en présence de contraintes, de frustration et de désordre ? » Non, la question ne concerne pas les seuls phénomènes sociologiques, mais aussi toute la physique des matériaux, au premier rang desquels le verre, qui nous est très familier. Solide amorphe, le verre est un matériau dans lequel les atomes ne respectent aucun ordre à moyenne et grande distance, et se trouvent dans des configurations d’énergie diversifiées et complexes, formant des systèmes bloqués loin de l’équilibre. Pendant la phase de transition conduisant, par refroidissement, de l’état liquide à vitreux, le milieu devient tellement visqueux que les atomes, molécules et ions n’ont plus assez de mobilité pour atteindre l’ordre parfait d’un état cristallin. Pour comprendre le phénomène de la transition du verre de l’état liquide à vitreux, un groupe de treize physiciens théoriciens, dont cinq Français, vient de recevoir un financement de la fondation américaine Simons. La levée de ce problème anime la physique statistique depuis de nombreuses années. Elle concerne une multitude de domaines comme la physique des matériaux, les mathématiques, l’informatique, les télécommunications ou l’étude des mouvements de foule. H. D.

Pour en savoir plus : Actualités CEA Sciences

Énergie

Recharge rapide des véhicules électriques

L’essor de la voiture électrique est limité aujourd’hui par l’autonomie du véhicule et la durée de recharge. Si des systèmes de recharge rapide étaient utilisés, c’est le réseau électrique qui ne suivrait plus. Il faudrait fournir en effet à chaque véhicule une puissance d’entrée de 4,5 mégawatts pour assurer une recharge comparable à celle d’un moteur thermique : une minute trente pour un plein de carburant permettant une autonomie de 800 kilomètres. Inenvisageable pour des milliers de véhicules en même temps ! Les chercheurs du Laboratoire d’électronique industrielle de l’École polytechnique de Lausanne viennent de proposer une solution : le stockage intermédiaire. Dans les stations de recharge, une batterie lithium-fer de grande capacité, de la taille d’un conteneur, est maintenue en charge en permanence par une liaison au réseau basse ou moyenne tension. Quand un véhicule requiert une charge rapide, seul le stockage intermédiaire est sollicité, le réseau étant épargné. Le démonstrateur en service prouve qu’il suffit de un quart d’heure pour transmettre à une voiture électrique standard les 20 à 30 kilowattheures pour une recharge complète. Les simulations montrent qu’une station qui assurerait la recharge rapide de 200 véhicules par jour n’aurait besoin que de 2,2 mégawattheures. H. D.

Pour en savoir plus
: Actualités EPFL

Énergie

Robotique et démantèlement nucléaire

Le démantèlement des installations nucléaires devient un enjeu d’avenir. Pour ses propres besoins, le Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA) développe des méthodes et outils adaptés à des milieux de forte radioactivité. Aujourd’hui, 22 installations sont en cours de démantèlement au CEA. Conçu pour être piloté à distance par deux téléopérateurs sur écrans vidéo et simulateurs 3D, le robot MAESTRO regroupe en une seule machine les capacités et les outils de plusieurs robots, et apporte ses propres capacités. Actuellement en action sur le chantier de déconstruction de l’usine d’extraction du plutonium (UP1) à Marcoule (Gard), MAESTRO doit y effectuer, entre autres, les découpes laser des cuves de dissolution des combustibles irradiés. Particulièrement radioactives, de grande dimension (4 mètres de hauteur par 2 de diamètre), massives (4,6 tonnes), de forte épaisseur, peu accessibles à l’abri de murs de béton de plus de 1 mètre d’épaisseur, la découpe de ces cuves constitue un véritable défi technologique. Pour ce chantier, l’utilisation de lasers a été préférée à tout autre procédé thermique, dans la mesure où elle produit moins d’émission d’aérosol et de déchets radioactifs par fonte d’une partie du métal des pièces découpées. H. D.

Pour en savoir plus : Communiqué de presse du CEA

Préhistoire

L’histoire reconstituée de la grotte Chauvet-Pont d’Arc

La grotte Chauvet-Pont d’Arc (Ardèche), classée au patrimoine mondial de l’Unesco (Organisation des Nations unies pour l’éducation, la science et la culture), a fait l’objet d’un important programme international de datation. La question de l’ancienneté des peintures qui ornent ses parois étant toujours débattue, il était nécessaire d’avoir une idée précise de l’évolution historique de la cavité. Plus de 350 datations ont été réalisées à partir de différentes méthodes : carbone 14, uranium-thorium, thermoluminescence, datation cosmogénique par le chlore. La modélisation obtenue en intégrant ces datations aux données archéologiques et paléo-environnementales a permis de retracer l’histoire complète de la grotte Chauvet-Pont d’Arc. La cavité a été habitée une première fois par l’Homme pendant 3 500 ans il y a 37 000 ans, puis une seconde fois pendant 3 000 ans il y a 31 000 ans. Elle fut occupée par l’ours il y a 33 000 ans. Enfin, datation cruciale pour clore les controverses sur l’âge des peintures, l’art pariétal remonte à plus de 28 000 ans. La plupart des datations ont été effectuées en France, mais aussi dans plusieurs pays européens, aux États-Unis et en Nouvelle-Zélande. H. D.

Pour en savoir plus : Actualités CEA Sciences

Technologie

Top 10 mondial, trois organismes français bien présents

L’agence de presse canadienne Thomson-Reuters, spécialiste de l’information professionnelle, financière et juridique, vient de publier le classement des 25 institutions publiques qui contribuent le plus à faire progresser la science et la technologie dans le monde. Nos institutions françaises ne déméritent pas puisque le CEA (Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives) est en tête, le CNRS (Centre national de la recherche scientifique) en cinquième position et l’INSERM (Institut national de la santé et de la recherche médicale) à la dixième place. Le classement prend en compte dix critères. Parmi ceux-là, certains concernent le nombre de brevets déposés à l’OMPI (Organisation mondiale de la propriété intellectuelle, institution spécialisée des Nations unies), leur taux d’application, le pourcentage de dépôt de brevets couvrant à la fois l’Europe, les États-Unis et le Japon, et enfin leur taux de citation. Les autres critères sont orientés vers les publications effectuées par les institutions. La Fraunhofer allemande se classe deuxième, l’Agence des sciences et technologies du Japon troisième et le Health & Human Services américain quatrième. H. D.

Pour en savoir plus : Communiqué de presse de l'INSERM

Chimie

Origine de la vie, l’hypothèse cométaire marque des points

En 2012, une expérimentation réalisée sur une comète artificielle (Découverte n° 380, mai-juin 2012, p. 2) avait conclu que les premières structures moléculaires de la vie auraient pu se former dans le milieu interstellaire et cométaire. Mais le ribose, un sucre constituant clé du matériel génétique des organismes vivants, manquait à l’appel. Une expérience menée par l’Institut de chimie de Nice, une équipe du synchrotron SOLEIL (Essonne) et l’Institut d’astrophysique spatiale (Centre national de la recherche scientifique et université Paris-Sud) vient de livrer ses conclusions. Les scientifiques ont placé dans une chambre à vide un mélange d’eau (H2O), de méthanol (CH3OH) et d’ammoniac (NH3) porté à −200 °C, reproduisant un milieu cométaire. Cet ensemble a été soumis à des conditions interstellaires, irradié par des ultraviolets, puis réchauffé lentement comme si la comète s’approchait du Soleil. Après analyse, plusieurs sucres, dont du ribose, ont été trouvés dans les restes de la comète. Leurs compositions prouvent qu’ils se sont formés à partir de formaldéhyde, molécule présente dans l’espace et sur les comètes, constituée à partir d’eau et de méthanol. Reste à confirmer que ces composants de la vie, dont le ribose, sont bien présents sur de vraies comètes. H. D.

Pour en savoir plus : Communiqué de presse du CNRS

Biologie

Pourquoi notre masse musculaire diminue-t-elle avec l’âge ?

Hélas, avec l’âge, nos muscles fondent ! Ce phénomène provient de nos cellules souches musculaires (CSM) qui peinent à se renouveler. En effet, lorsqu’un muscle doit être réparé ou régénéré, toutes les CSM sont mobilisées. Nombre d’entre elles se différencient et fusionnent avec les fibres musculaires pour les renforcer. Les autres, une minorité, entrent en sommeil afin de reconstituer le stock initial de CSM. Une expérimentation menée sur des sujets de moins de 30 ans et de 80 ans et plus a permis de mettre en évidence qu’avec l’âge, les CSM ont des difficultés à entrer en dormance. Le recoupement de plusieurs observations prouve que l’inhibition progressive, au fil des ans, du gène Sprouty1, connu pour son rôle dans le phénomène de mise en sommeil des cellules, en serait la cause. Ainsi, petit à petit, nos réserves de CSM s’épuisent et, avec elles, notre capacité à reconstituer notre masse musculaire. Pour lutter contre cette forme « commune » de vieillissement musculaire, les chercheurs s’orientent vers des molécules capables d’empêcher ou de limiter l’inhibition de Sprouty1. H. D.

Pour en savoir plus : Actualités de l'INSERM

Neurosciences

Le cerveau et la conscience

Depuis plusieurs siècles, l’Homme se demande si nous percevons le monde qui nous entoure de manière continue ou si notre cerveau recueille les informations sensorielles par paquets pendant de brefs instants. Des scientifiques de l’École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL, Suisse) et des universités d’Ulm (Allemagne) et de Zurich (Suisse) viennent de proposer un nouveau modèle sur la manière dont le cerveau traite l’information inconsciente, en travaillant essentiellement sur la perception visuelle. Ce nouveau modèle se déroule en deux temps. Au cours de la première phase, le cerveau traite les détails des objets, comme la couleur et la forme, et les analyse inconsciemment à une fréquence très élevée. Au cours de la seconde phase, le cerveau rend conscients simultanément tous les éléments pour former l’image qu’il présente à notre conscience. Les chercheurs ont calculé que le processus tout entier peut durer jusqu’à 400 millisecondes. Ce décalage relativement important permet au cerveau de nous « donner l’information la meilleure et la plus claire possible. Il n’a aucun avantage à nous faire connaître son traitement inconscient parce que cela serait extrêmement déconcertant » précise Michael Herzog de l’EPFL. Au final, cette étude suggère que la conscience n’intervient qu’au terme d’intervalles inconscients, environ toutes les 400 millisecondes. H. D.

Pour en savoir plus 
: Actualités EPFL

Physiologie

Paludisme, atteindre au cœur le parasite responsable

L’agent infectieux du paludisme, le Plasmodium, dont le cycle de vie se déroule en partie chez le moustique anophèle et en partie chez un mammifère, notamment l’Homme, envahit le foie et les cellules sanguines de son hôte. Des chercheurs du Laboratoire architecture et réactivité de l’ARN (acide ribonucléique) de Strasbourg (Bas-Rhin), en collaboration avec l’unité Infection et immunité paludéennes de l’Institut Pasteur de Paris, viennent de mettre en évidence une particularité de Plasmodium. Il apparaît que cet agent pathogène, une fois installé, puise chez son hôte des molécules clés, des ARN de transfert (ARNt). Généralement, chez les organismes dont les cellules contiennent un noyau renfermant le matériel génétique (eucaryotes), les ARNt interviennent dans la production de protéines. Pour sa part, Plasmodium dispose à sa surface d’une protéine nommée tRip, capable de transporter les ARNt extérieurs à l’intérieur de lui-même. Les biologistes ont constaté qu’en l’absence de tRip, Plasmodium n’importe plus d’ARNt et ralentit son développement. Sans savoir pour l’instant à quoi cette importation d’ARNt sert puisque Plasmodium dispose de ses propres ARNt, les chercheurs imaginent utiliser cette interaction hôte-agent pathogène pour acheminer des agents thérapeutiques au sein du parasite. H. D.

Pour en savoir plus
: Techno-Science.net