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Astronomie

Première détection d’un anneau autour d’une planète naine

Au-delà de Neptune s’étend une vaste zone du système solaire appelée ceinture de Kuiper. Elle est peuplée essentiellement de corps de petite taille, restes de la formation du système solaire. Parmi eux, quelques planètes naines comme Pluton ou Hauméa. Le 27 janvier 2017, l’occultation d’une étoile par Hauméa permettait d’affiner les caractéristiques de la petite planète. De forme ellipsoïdale, avec l’un de ses axes mesurant 2 320 kilomètres, elle s’affirme comme une concurrente de Pluton dont le diamètre est de 2 375 km. Ô surprise, les astronomes ont découvert autour de la planète naine un anneau dense. D’un rayon de 2 290 km, celui-là orbite dans le plan de l’équateur et semble coïncider avec le plan orbital d’Hi’iaka, le satellite principal d’Hauméa. Certes, un anneau dense avait bien été décelé en 2013 autour de l’astéroïde Chariklo, petit objet de 260 km de diamètre situé entre Saturne et Uranus, mais l’anneau d’Hauméa constitue une première pour une planète naine. Les astronomes pensent que ce type de formation pourrait être fréquent autour de corps de glace situés au-delà de Neptune. Toutefois, l’origine de ces anneaux suscite quelques interrogations. La présence de deux satellites et de nombreux « débris » autour d’Hauméa suggèrent fortement une origine collisionnelle. HUBERT DESRUES

Pour en savoir plus
: communiqué de presse de l'observatoire de Paris

Physique

Ondes gravitationnelles, nouvel outil d’exploration astronomique

Le 17 août 2017 à 14 heures 41 minutes 4 secondes heure de Paris, l’astronomie est entrée dans une ère nouvelle en acquérant un outil supplémentaire. À cette heure, les capteurs des deux observatoires LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory aux États-Unis) et Virgo (en Italie) détectaient le passage d’une onde gravitationnelle correspondant à la fusion de deux étoiles à neutrons. 1,7 seconde plus tard, le satellite Fermi captait un sursaut gamma court dans la même région du ciel. La preuve que ces sursauts ont pour origine la fusion de deux étoiles à neutrons, attendue depuis des décennies, tombait enfin. 10 heures 52 minutes après l’événement, le télescope Swope détectait depuis le Chili un nouveau point lumineux dans la même direction au sein de la galaxie NGC4993. Phénomène confirmé immédiatement par d’autres observatoires. En réalité, les astronomes observent pour la première fois la signature lumineuse d’une kilonova, l’éjection d’une fraction de la matière brûlante des deux astres qui ont fusionné. Pour les scientifiques, c’est le lieu supposé, mais jamais observé, où peuvent se former les éléments lourds de l’Univers comme l’or et le plomb. Pendant cette traque, les astronomes qui ont pu étudier des ondes gravitationnelles et électromagnétiques produites par le même événement ont acquis la preuve que les premières voyagent aussi à la vitesse de la lumière. De plus, ils disposent maintenant d’éléments pour mesurer la vitesse d’expansion de l’Univers d’une nouvelle manière. H. D.

Pour en savoir plus : dossier de presse du CNRS

Médecine

Aspects positifs et négatifs des irradiations à faible dose

Plusieurs études épidémiologiques ont révélé que l’exposition à de faibles doses d’irradiation (inférieures à 0,1 gray), comme lors d’examens médicaux sous rayons X, pouvait être associée à l’augmentation des cas de maladies du sang. Une étude récente, associant des chercheurs de plusieurs laboratoires français, montre qu’une irradiation à faible dose des cellules de la moelle osseuse produisant des cellules sanguines, dites cellules souches hématopoïétiques (CSH), peut entraîner une diminution de leur nombre et de leur fonctionnalité. Peut s’ensuivre un manque de cellules sanguines ou un risque de leucémie. Or cette même équipe a utilisé ce processus d’irradiation pour mettre au point un nouveau protocole de greffe de moelle osseuse. Actuellement, lorsqu’une autogreffe de moelle osseuse est pratiquée sur un patient, des CSH lui sont prélevées, puis l’on procède à une myéloablation, ou destruction de la moelle osseuse par médicaments, avant de réimplanter les CSH prélevées qui ont été génétiquement modifiées. Au cours de ce processus, la myéloablation n’est pas sans risques. En s’appuyant sur leurs résultats, les chercheurs ont montré qu’une très faible irradiation facilite la prise de la greffe autologue sans myéloablation. Ces résultats soulignent à la fois les aspects délétères et bénéfiques d’une irradiation à faible dose. H. D.

Pour en savoir plus
 : communiqué de presse du CEA

Physique

La recherche d’une nouvelle physique

Chaque seconde, le Grand Collisionneur de hadrons du CERN (Organisation européenne pour la recherche nucléaire) produit plusieurs centaines de millions de collisions de protons. Or, l’expérience LHCb (Large Hadron Collider beauty experiment) installée près de l’anneau n’en enregistre qu’environ 2 000. Les physiciens, aujourd’hui à la recherche d’éléments pour explorer la matière au-delà du Modèle standard, pensent que la réponse à leurs questions se situe quelque part dans les événements perdus. Après cinq ans de développements, une collaboration internationale de scientifiques impliqués dans le projet LHCb propose d’adjoindre à leur outil un nouveau détecteur, un trajectographe à fibres scintillantes. Dix mille kilomètres de fibres scintillantes sont disposés en maillage sur trois panneaux de 5 mètres par 6 installés derrière un aimant à la sortie du point de collision de l’accélérateur. Les informations recueillies par ce dispositif doivent permettre de reconstituer la trajectoire des particules les ayant produites, ouvrant ainsi une lucarne d’observation sur ce qui s’est passé il y a 14 milliards d’années, juste après le Big Bang, avant que l’antimatière laisse place à la matière. Les physiciens espèrent que ce détecteur baptisé SciFi leur apportera des réponses non seulement sur l’antimatière, mais aussi sur la nature de la matière noire. H. D.

Pour en savoir plus : actualité de l'EPFL

Informatique

Des plastiques numériques pour stocker des données

La masse des données informatiques stockées ne cessant de croître, il devient nécessaire de trouver des supports de stockage plus performants. Les recherches s’orientent entre autres vers de nouvelles matières tels les polymères. Ces plastiques composés de grandes molécules peuvent stocker des bits, unités d’information constituées de 0 et de 1, sous une forme physique cent fois plus petite que ceux des disques durs actuels. Mais, la recherche se heurtait à la difficulté de lire les informations enregistrées. Des chercheurs de l’Institut Charles-Sadron de Strasbourg et de l’Institut de chimie radicalaire d’Aix-Marseille Université viennent de démontrer qu’il est possible de lire de longues séquences d’information à l’échelle moléculaire grâce à un spectromètre de masse, instrument très courant chez les chimistes et simple d’utilisation. Ils ont employé des molécules synthétiques optimisées pour le séquençage par spectrométrie de masse. Ils ont pu stocker ainsi jusqu’à 8 octets, l’équivalent d’un mot de huit lettres. Un record mondial à l’heure actuelle ! Ces travaux, qui demandent encore de nombreux développements, ouvrent une voie vers une solution à nos problèmes de stockage de données numériques. H. D.

Pour en savoir plus
 : communiqué de presse du CNRS

Physiologie

Comprendre l’appétence au sucre

Le foie est un régulateur central du métabolisme. Il assure le contrôle de différents types de comportements alimentaires, parmi lesquels l’appétence au sucre et à l’alcool. Au cours de ce processus, FGF21 (Fibroblast Growth Factor 21), une hormone hépatique, intervient pour contrôler cette appétence. Les équipes de Toxalim (Toulouse) et de l’Institut Cochin (Paris) collaborent depuis plusieurs années pour comprendre de quelle manière l’expression de cette hormone est régulée. Elles ont montré que le gène codant pour FGF21 est activé dans deux situations opposées : par un jeûne ou un apport en glucose. Dans cette régulation, deux facteurs de transcription entrent en jeu pour adapter le métabolisme du foie. Or celui intervenant quand l’organisme doit faire face à un apport important de sucre ne peut influer sur la production de FGF21 si l’autre facteur de transcription est absent. Ainsi, si le facteur de transcription qui doit faire face à un apport de sucre intervient seul, le taux sanguin de FGF21 reste insuffisant et l’appétence au sucre augmente. Si les deux entrent en jeu, le taux de FGF21 augmente et l’appétence au sucre diminue. Sachant qu’il existe de nombreuses molécules pour activer le facteur de transcription sollicité en cas de jeûne, il devient possible d’imaginer de nouvelles thérapies contre l’obésité et le diabète. H. D.

Pour en savoir plus : communiqué de presse de l'INRA

Médecine

Un modèle animal pour la recherche contre la maladie d’Alzheimer

Pour espérer soigner la maladie d’Alzheimer, les chercheurs auraient besoin d’étudier la phase qui précède les symptômes, vingt ans avant les premières pertes de mémoire. Or il n’existait jusqu’à présent aucun modèle in vitro ou animal permettant d’explorer cette période. Débutée en 2013, une étude réunissant des équipes du CEA (Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives), de l’INSERM (Institut national de la santé et de la recherche médicale), du CNRS (Centre national de la recherche scientifique) et des universités Paris-Sud et Paris-Descartes vient d’aboutir au développement de modèles rongeurs chez lesquels la maladie évolue comme chez l’humain. Ces animaux, baptisés AgenT, présentent notamment les stades très précoces de la maladie et les deux types de dégénérescence qui affectent les neurones des patients. Les chercheurs comptent utiliser ce modèle, bien évidemment pour étudier la phase précoce de la maladie et voir si son développement pourrait être réversible, mais aussi pour tester des médicaments et évaluer leur efficacité. Ils espèrent découvrir également des marqueurs sanguins au stade précoce, qui permettraient de poser un diagnostic le plus tôt possible. H. D.

Pour en savoir plus : communiqué de presse du CEA

Informatique

Conserver des données numériques pour l’éternité

Les données numériques stockées sur des supports physiques ont une durée de conservation limitée. Pour conjurer cette fatalité, l’entreprise américaine Twist Bioscience, avec l’appui de Microsoft Research et de l’université de Washington, a présenté un procédé d’enregistrement de l’information sous forme de brins d’ADN (acide désoxyribonucléique). Grâce à un procédé mis au point par l’entreprise, il est possible de produire à moindre coût des brins d’ADN artificiel pour enregistrer une information, puis la décoder avec un séquenceur. Cette technologie réduirait toute l’information du réseau Internet au volume d’une boîte à chaussures. Alors que tout stockage numérique repose sur l’encodage de l’information sous forme de 0 et de 1 enregistrés sur un support physique, l’ADN est constitué de très longues chaînes de quatre types de nucléotides, ATCG (adénine, thymine, cytosine et guanine) qui composent un code. Ce support de l’information résiste aux atteintes du temps et est lisible universellement. À titre de démonstration, deux morceaux de musique enregistrés au Montreux Jazz Festival et numérisés par l’École polytechnique fédérale de Lausanne ont été « gravés » dans l’ADN pour des milliers d’années. Physiquement, leur enregistrement occupe un volume invisible à l’œil nu. H. D.

Pour en savoir plus : actualité de l'EPFL

Biologie

Le flair d’un papillon ravageur

Chez les insectes, la perception d’odeurs est vitale pour survivre et se reproduire. Cette perception met en jeu des récepteurs, protéines membranaires qui transforment les signaux odorants en signaux électriques dans les neurones des antennes de l’insecte. Pour mieux comprendre le fonctionnement de ce système, une équipe franco-suédoise a étudié la noctuelle du coton, Spodoptera littoralis, un papillon ravageur qui sévit sur le pourtour de la Méditerranée. À ce jour, 19 grandes familles de récepteurs olfactifs ont été identifiées chez les papillons. Les chercheurs ont analysé les réponses individuelles à plusieurs molécules odorantes de 35 récepteurs olfactifs de S. littoralis, appartenant à ces grandes familles. Les chercheurs ont mis en évidence une relation entre l’appartenance à l’une de ces familles et le type de composés odorants reconnus par le récepteur. Ainsi, les récepteurs anciens dans l’évolution des papillons sont sensibles à des composés très répandus dans le monde vivant, alors que les familles de récepteurs apparus plus récemment sont spécifiques de phéromones ou de molécules émises par les plantes. En identifiant les récepteurs clefs, cette étude permet d’envisager des moyens de lutter contre les insectes ravageurs de cultures en lien avec l’olfaction. H. D.

Pour en savoir plus : communiqué de presse de l'INRA

Climatologie

Éruptions volcaniques et événements El Niño

Il est admis que les volcans ont un impact sur le climat. En 2015, une équipe internationale mettait en évidence cette corrélation sur une période de 1 500 ans (Découverte n° 402, janvier-février 2016, p. 04). Une étude coordonnée par l’Institut de recherche pour le développement montre aujourd’hui que ces éruptions favorisent le déclenchement du courant El Niño dans les deux ans qui suivent. C’est ainsi que l’éruption du Pinatubo aux Philippines en 1991, en produisant un refroidissement de l’Afrique, a perturbé le régime de la mousson sur ce continent. Les anomalies de vent résultantes ont engendré des courants océaniques qui se sont propagés aussi bien dans l’Atlantique que vers l’est, jusqu’à l’océan Pacifique. Le courant d’eau chaude qui s’est déversé alors dans le Pacifique a amplifié les anomalies des vents au-dessus du Pacifique équatorial, conduisant au pic de l’événement El Niño de 1992. Les chercheurs ont pu démontrer que si un événement El Niño est attendu, l’éruption prolonge sa durée sans modifier son intensité. Si un événement El Niña (refroidissement des eaux équatoriales de surface du Pacifique) est prévu, l’éruption le raccourcit. Si aucun événement n’est attendu, l’éruption déclenche un événement El Niño. H. D.

Pour en savoir plus : communiqué de presse du CNRS

Climatologie

Vent, neige et ­calotte glaciaire antarctique

Dans le contexte de réchauffement climatique, le bilan de masse de la calotte glaciaire de l’Antarctique constitue une donnée pour prévoir la hausse ou la baisse du niveau des mers. Généralement, les scientifiques s’attendent à une augmentation des précipitations sur le continent entourant le pôle Sud. Des chercheurs français, suisses et britanniques ont observé un phénomène ignoré jusqu’ici, susceptible de compliquer les prévisions. En associant les données recueillies pendant un an par trois instruments différents installés sur la base française Dumont-d’Urville, ils ont constaté une réduction du cumul des précipitations qu’ils évaluent à 17 % pour l’ensemble du continent. En cause, les vents catabatiques qui dévalent les pentes. Dans les zones côtières, à proximité du sol, ils constituent une couche d’air de 300 mètres d’épaisseur saturée de neige soulevée. Immédiatement au-dessus, une autre couche d’air nettement plus sec sublime les flocons provenant de la couverture nuageuse. L’eau de ces derniers passe directement de l’état solide à l’état gazeux, réduisant les précipitations qui atteignent le sol, affectant ainsi le bilan de masse de la calotte glaciaire. Ce phénomène, qui ne pouvait être observé par les satellites, va être modélisé afin de savoir s’il pourrait s’accentuer sous l’effet du changement climatique. H. D.

Pour en savoir plus 
: actualité de l'EPFL

Neurosciences

Neuro-imagerie fonctionnelle chez le nouveau-né

Les nouveau-nés prématurés sont des patients délicats à examiner. Il est particulièrement difficile d’établir sur eux un diagnostic de troubles neurologiques. En utilisant une technique appelée neuro-imagerie fonctionnelle par ultrasons, des physiciens de l’unité Physique des ondes pour la médecine de l’INSERM (Institut national de la santé et de la recherche médicale) et des chercheurs de l’hôpital pédiatrique Robert-Debré ont développé un type d’examen simple à mettre en œuvre et non invasif. L’appareil à ultrasons, en apparence semblable aux échographes employés en ville dans les centres d’imagerie médicale, permet d’enregistrer l’activité cérébrale à 1 000 images par seconde sur une excellente profondeur. Il est possible, par exemple, de localiser le foyer d’une crise d’épilepsie en suivant la progression des flux sanguins. Les examens sont pratiqués dans le lit du bébé en plaçant une sonde échographique sur sa tête, au-dessus de la fontanelle. Aucune manipulation lourde n’est nécessaire, ni transport du patient, utilisation d’agent de contraste, ou émission de rayonnements ionisants. La technique d’imagerie par ultrasons a été inventée en 2009 par la même unité de l’INSERM. Avec cette nouvelle application, elle effectue son entrée dans l’univers des neurosciences cliniques. H. D.

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