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Astrophysique

Un accélérateur de rayons cosmiques ?

Constitués de particules chargées très rapides, les rayons cosmiques de haute énergie proviennent de l’espace et frappent l’atmosphère terrestre en se désagrégeant. À ce jour, tant leur source que leur mécanisme d’accélération demeurent énigmatiques. Des astrophysiciens ont imaginé utiliser les informations fournies par deux messagers : les rayons gamma et les neutrinos à haute énergie. Depuis plusieurs années, un dispositif de veille mobilise les radiotélescopes de H.E.S.S. (High Energy Stereoscopic System, en Namibie) et les deux observatoires de neutrinos IceCube (pôle Sud) et Antares (Astronomy with a Neutrino Telescope and Abyss Environmental Research, en Méditerranée). Le 22 septembre 2017, un neutrino à haute énergie est détecté par IceCube. Sa trajectoire pointe vers l’emplacement d’un blazar, ou noyau actif d’une galaxie lointaine. Baptisé TXS 0506+56, ce blazar est un émetteur connu de rayons gamma. Aussitôt, plusieurs laboratoires et observatoires se mobilisent pour traquer TXS 0506+56 à des fréquences allant des ondes radio aux rayons gamma à haute énergie. Au final, des fluctuations dans son flux gamma sont repérées dans les données recueillies par le satellite Fermi. L’analyse des données se poursuit, mais les scientifiques restent prudents avant d’affirmer avoir mis la main sur un accélérateur de rayons cosmiques. HUBERT DESRUES

Pour en savoir plus
: actualité de l'Irfu

Astronomie

Voyage au plus près du Soleil

Partie la plus externe de l’atmosphère du Soleil, la couronne s’étend sur plusieurs millions de kilomètres et se dilue dans l’espace. En son sein, la température dépasse le million de degrés, alors que la surface de l’étoile affiche 6 000 °C. Comment est-ce possible ? Une hypothèse suggère que la couronne serait chauffée par des ondes électromagnétiques produites en surface. Impossible de tester cette piste sans se rendre sur place. Ce sera l’une des missions de la sonde de la NASA (National Aeronautics and Space Administration) Parker Solar Probe, lancée le 12 août dernier. Elle atteindra la « banlieue » du Soleil en novembre 2018. Elle sera alors à 24 millions de kilomètres de l’étoile. Placée sur une orbite elliptique, elle survolera vingt-quatre fois le Soleil en sept ans et six fois Vénus, dont l’attraction servira de ralentisseur pour abaisser l’orbite de la sonde et la rapprocher du Soleil. À plusieurs reprises, elle passera près de l’orbite terrestre et enverra aux scientifiques les données recueillies au cours de son vol. Au final, ses trois derniers passages l’amèneront à 6 millions de kilomètres de la surface solaire. Cinq laboratoires français apportent leur expertise à la mission, essentiellement afin de développer et tester des instruments embarqués ou pour la lecture des images. La sonde étudiera également les phénomènes de formation des vents solaires. H. D.

Pour en savoir plus : communiqué de presse du CNRS

Physique

L’ytterbium, un espoir pour la cryptographie quantique

La sécurité des systèmes informatiques se positionne aujourd’hui comme un enjeu de société. Les propriétés de la physique quantique permettent d’établir des protocoles de cryptographie grâce auxquels il est impossible de copier ou intercepter les informations portées par des photons sans les faire disparaître. Or, si les signaux ne peuvent pas être copiés, il est difficile de les amplifier. Actuellement, on ne sait pas transmettre la cryptographie quantique sur plus de quelques centaines de kilomètres de fibre optique. Pour aller plus loin, la technologie aurait besoin de mémoires quantiques « capables de répéter le signal en capturant les photons et en les synchronisant entre eux afin de les diffuser toujours plus loin ». Il faudrait disposer d’un matériau qui puisse retenir l’information pendant environ une seconde, tout en l’isolant des perturbations environnementales. Une équipe de physiciens de l’université de Genève et du Centre national de la recherche scientifique (Chimie ParisTech) vient de mettre au point une mémoire utilisant l’ytterbium (Yb). Soumise à des champs magnétiques bien définis, cette terre rare entre dans un état qui la coupe des perturbations extérieures et permet de conserver le photon pour le synchroniser. Les chercheurs espèrent ainsi ouvrir la porte à la création d’un réseau quantique mondial. H. D.

Pour en savoir plus
: communiqué de presse du CNRS

Physique

La physique du tricot

Trois chercheurs du Centre national de la recherche scientifique se sont penchés sur la géométrie et les propriétés mécaniques du tricot. Malgré l’intérêt que l’industrie porte à ce genre d’étoffe, il n’existait pas de modèle permettant de simuler à la fois les déformations d’un tricot à l’échelle de la maille et à celle de l’étoffe. Les chercheurs ont étudié les propriétés d’un fil de Nylon unique tricoté au point de jersey. C’est en effet le plus simple échantillon de tricot possible, car les mailles du jersey sont totalement symétriques et l’élasticité du fil de Nylon peut être négligée. Les scientifiques ont non seulement étudié le tricot sous un angle théorique en bâtissant un modèle basé sur la topologie des mailles du tricot, mais ils ont mis aussi la main à la pâte pour étudier un échantillon tricoté à la machine à tricoter afin de vérifier la solidité de leur modèle face à l’expérience physique. Après avoir validé leur modèle théorique pour un tel tricot, ils ont pu l’étendre à tout tricot créé à partir d’un motif se répétant périodiquement. Ce modèle a permis ensuite d’étudier la dynamique de répartition de l’énergie lorsque des tensions trop élevées sont appliquées sur le tricot. Les chercheurs ont pu déterminer que les déchirures se propagent par craquèlements comme lors de séismes, avec dissipation de l’énergie le long de failles. ÉLISE SCHUBERT

Pour en savoir plus : actualité de l'ENS

Médecine

Bactérie versus probiotique

Pourquoi assistons-nous depuis quelques décennies à de véritables épidémies d’obésité et de diabète ? Dans les deux cas, l’alimentation est soupçonnée, sans toutefois beaucoup plus de précision. Une étude préclinique in vivo réalisée par une équipe de chercheurs de plusieurs laboratoires français s’est intéressée à une bactérie intestinale, Bilophila wadsworthia, qui prolifère dans le microbiote des individus ayant un régime alimentaire riche en graisses. Or cette multiplication s’accompagne de troubles telles l’altération de la tolérance glycémique, la diminution de la sensibilité à l’insuline ou l’augmentation des lipides sanguins et hépatiques. Elle entraîne aussi une inflammation intestinale et un dysfonctionnement de la barrière intestinale. Avec B. wadsworthia, les chercheurs pensent disposer d’une hypothèse sérieuse pour expliquer la prévalence de nombreuses pathologies du métabolisme. Les scientifiques se sont intéressés ensuite à une bactérie probiotique, Lactobacillus rhamnosus. Cette dernière agit en limitant la multiplication de B. wadsworthia et protège la barrière intestinale de ses effets. Elle possède aussi une action favorable sur la régulation du glucose. Il reste à confirmer ces résultats chez l’Homme, ce qui ouvrirait la voie à l’utilisation de souches probiotiques pour une action préventive et thérapeutique de pathologies comme l’obésité ou le diabète. H. D.

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

Médecine

Immunité, à chacun sa réponse

Tout au long de la vie, le système immunitaire s’efforce de nous défendre contre les agents pathogènes de tout ordre – virus, bactéries et autres. Dans l’arsenal dont il dispose, la réponse humorale désigne la réaction immunitaire induite notamment par un vaccin. Elle participe à la protection à long terme contre les infections et diffère d’une personne à l’autre. Une équipe constituée de chercheurs de l’École polytechnique fédérale de Lausanne et de l’Institut Pasteur a voulu comprendre ce qui pouvait expliquer cette variabilité. Ils ont examiné la réponse humorale de mille personnes en bonne santé. L’observation a porté sur des maladies comme la rougeole, les oreillons, la rubéole ou la mononucléose infectieuse due au virus d’Epstein-Barr. Au final, l’âge et le sexe se révèlent être des facteurs déterminants. Les personnes âgées et les femmes étant les mieux armées contre la plupart des maladies par le simple fait qu’elles possèdent plus d’anticorps. Concernant les facteurs génétiques, il apparaît que la réponse contre certaines maladies dépend de variations dans la région des gènes codant pour les antigènes des leucocytes humains (HLA) impliqués dans la reconnaissance des « envahisseurs ». Cette étude se situe dans le cadre des efforts réalisés aujourd’hui pour une médecine plus individualisée. H. D.

Pour en savoir plus : actualité de l'EPFL

Médecine

Quand membre fantôme et prothèse se rejoignent

Les personnes amputées d’un membre continuent à le ressentir bien qu’il soit physiquement absent. En général, ce membre fantôme est perçu comme nettement plus petit que le membre perdu. Ce phénomène pose plusieurs problèmes aux individus équipés d’une prothèse. Ils voient leur prothèse, mais peinent à se l’approprier mentalement. Depuis 2014, il est possible de redonner la sensation du toucher à une personne munie d’une main artificielle. Des capteurs sont installés au bout des doigts et reliés aux nerfs du moignon. Des chercheurs de l’École polytechnique fédérale de Lausanne ont été plus loin en équipant deux patients, amputés d’une main et appareillés, de lunettes de réalité virtuelle. Pendant l’expérience, l’index de la prothèse s’allumait dans les lunettes de manière synchronisée avec la sensation de toucher. Le couplage signal lumineux/toucher artificiel a procuré aux deux patients la sensation que leur membre fantôme s’était étendu dans le membre prothétique. La sensation a perduré pendant quelque dix minutes. L’expérience a déclenché à la fois l’appropriation et l’extension du membre fantôme. Une première pleine de promesses pour les personnes porteuses d’une prothèse de main. H. D.

Pour en savoir plus : actualité de l'EPFL

Biologie

La gestion de l’énergie chez les microalgues

Dans les cellules des végétaux et des algues, les chloroplastes, où a lieu la photosynthèse, sont les principaux producteurs d’énergie. Y sont synthétisés aussi les éléments pour le stockage de cette énergie. Il est capital que cette dernière circule entre les divers organites de la cellule et soit disponible à tout moment. En effet, les réactions se produisant dans le chloroplaste lors de la photosynthèse sont fortement dépendantes de l’ensoleillement et de l’apport en nutriments. Des chercheurs de plusieurs laboratoires français ont étudié la microalgue Chlamydomonas, et plus particulièrement la communication entre le chloroplaste et le peroxysome, organite de la cellule où se déroulent de nombreuses réactions d’oxydation. Ils ont mis au jour que ce dialogue s’établit en impliquant un acide organique synthétisé dans le chloroplaste et une molécule produite par le peroxysome. Cette interaction régule à la baisse la photosynthèse lorsque les conditions environnementales sont rudes. En l’absence de cette communication, la photosynthèse fonctionne à plein régime et le chloroplaste fabrique plus de produits de stockage d’énergie. Ainsi, production et stockage d’énergie dans la cellule de l’algue s’ajustent aux conditions environnementales. H. D.

Pour en savoir plus : communiqué de presse du CEA

Sciences de la Terre

Atmosphère, atmosphère…

Quelle était la composition de l’atmosphère terrestre il y a 1,4 milliard d’années ? Grâce à des sédiments extraits d’un lac asséché de l’Ontario, une équipe de chercheurs de l’université McGill (Canada) apporte maints éléments de réponse. « Nous venons d’établir hors de tout doute que l’atmosphère était bien différente il y a 1,4 milliard d’années » affirme le responsable de l’étude. À cette époque, la Terre n’était peuplée que de micro-organismes fabriquant de l’oxygène et du carbone organique par transformation du dioxyde de carbone. Mais cette productivité restait trop faible pour promouvoir une vie macroscopique complexe. Cette étude éclaire d’un jour nouveau une longue période, entre –800 millions et –2 milliards d’années, pendant laquelle il ne s’est pas passé grand-chose sur Terre. En effet, les causes de cette monotonie marquée par une faible production de carbone organique étaient ignorées. On comprend dorénavant que cette pauvreté découle d’une faible productivité primaire des « habitants » de l’époque. Plusieurs universités d’Amérique du Nord ont travaillé sur cette étude, notamment l’université d’État de Louisiane dont un laboratoire dispose d’une technique particulière de spectrométrie de masse pour déceler la présence d’isotopes rares de l’oxygène dans le type de sédiments analysé. H. D.

Pour en savoir plus : nouvelle de l'université McGill

Biologie

L’écorce force les arbres à filer droit

Comment les arbres peuvent-ils pousser droit ? La verticale est une position difficile à tenir. Comment procèdent-ils pour contrer l’effet de la gravité ? Des chercheurs du laboratoire Ecofog (Écologie des forêts de Guyane) et du Laboratoire de mécanique et génie civil de Montpellier viennent de mettre en lumière le rôle moteur de l’écorce dans cette prouesse. Les scientifiques ont forcé des espèces tropicales, comme le cacao rivière, à pousser incliné. Aussitôt libérées de leurs contraintes, les plantes se redressaient en formant une courbure vers la verticale. Dans l’écorce, les fibres sont organisées comme un treillis qui contraint la plante et engendre des forces orientées le long de la tige. En cas d’inclinaison de la plante, ces forces deviennent asymétriques et permettent au végétal de se redresser. Pour prouver la fonction motrice de l’écorce, celle-là a été ôtée de certains sujets qui ont été incapables de se redresser. Chez cinq des neuf espèces d’arbres étudiées, les chercheurs ont montré qu’en orientant la poussée du bois, l’écorce et son treillis de fibres forcent la plante vers la verticalité. H. D.

Pour en savoir plus : communiqué de presse du CNRS

Biologie

La complexité de l’anémone de mer

Le génome de l’anémone de mer a été séquencé en 2007. Contre toute attente, il s’est révélé très similaire au génome humain, tant par le nombre de gènes que par l’organisation. Aussi ce petit invertébré marin est-il devenu un modèle pour comprendre les interactions qui se produisent entre les gènes, non seulement chez l’Homme mais également dans l’ensemble du monde animal. En outre, la branche évolutive de l’anémone s’étant séparée de celle de la plupart des autres animaux il y a plus de 600 millions d’années, son étude peut apporter de nombreuses informations sur l’évolution du règne animal. Une équipe constituée de chercheurs de l’Institut Pasteur et du Centre national de la recherche scientifique s’est attachée à examiner l’anémone de mer, cellule par cellule. Ainsi, plus d’une centaine de types cellulaires différents ont été identifiés et regroupés en huit familles, telles les cellules musculaires, digestives, neuronales... Dans le système nerveux, une trentaine de types de neurones différents ont été répertoriés. Pour un animal en apparence très simple, nous nous trouvons face à un système nerveux et sensoriel d’une grande complexité. Ces travaux constituent une avancée dans la connaissance des règles qui permettent aux cellules de se diversifier pour remplir des fonctions différentes. H. D.

Pour en savoir plus
: communiqué de presse du CNRS

Biodiversité

Biodiversité végétale et fonctionnement des écosystèmes

Faut-il le rappeler, la survie de toutes les espèces animales, dont l’Homme, dépend des écosystèmes qui leur fournissent quantité de services, comme leur nourriture. La stabilité de ces écosystèmes au cours du temps constitue donc un paramètre essentiel. Pour la première fois, une équipe de chercheurs argentins, espagnols et français a étudié l’importance de la biodiversité végétale dans le fonctionnement des écosystèmes terrestres à l’échelle mondiale. À partir de données obtenues par plusieurs satellites sur quatorze ans, couplées aux observations effectuées sur cent vingt-trois sites de terrain répartis sur la planète, les scientifiques ont établi deux types de relations entre biodiversité végétale et stabilité des écosystèmes. Dans le contexte actuel de changement climatique, ils ont constaté qu’en zone de faible aridité, la stabilité dépend de la diversité fonctionnelle des plantes, c’est-à-dire de la diversité de tailles, formes ou encore de la physiologie des feuilles. En zone de forte aridité, la stabilité est assurée par le nombre d’espèces présentes. Il apparaît donc que face au phénomène d’aridité croissante rencontré, la biodiversité des plantes est un facteur essentiel à préserver. H. D.

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