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Astronomie

Mars, sous le manteau
 

En étudiant une dizaine de tremblements de terre martiens, l’équipe internationale de la mission InSight (Interior Exploration using Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transport) de la NASA (National Aeronautics and Space Administration) a déterminé pour la première fois la structure interne profonde de la planète Rouge. Les scientifiques espèrent qu’elle constituera une clef pour comprendre pourquoi Mars, qui était habitable, est devenue une planète froide, désertique et dépourvue de champ magnétique. Grâce à l’analyse de la trajectoire des ondes sismiques, enregistrées par le sismomètre SEIS (Seismic Experiment for Interior Structure), ils ont découvert que le noyau était assez gros – 1 830 kilomètres de rayon – et moins dense que celui de la Terre. Concernant le manteau, la couche entourant le noyau, le flux de chaleur y est trois à cinq fois plus faible que celui de la Terre et les cinq cents premiers kilomètres voient leur température augmenter fortement. Enfin, les discontinuités de la propagation des ondes observées à 20 ou 35 kilomètres de profondeur laissent penser que la croûte est épaisse de 20 ou 35 kilomètres. Des précisions sont attendues grâce à la prolongation de la mission InSight jusqu’en décembre 2022. MARINE CYGLER

Pour en savoir plus
: actualité de l'institut de physique du globe de Paris

Astronomie

Le spectrographe WEAVE commence à observer le ciel
 

WEAVE (William Herschel Telescope Enhanced Area Velocity Explorer), un tout nouvel instrument de spectroscopie astronomique, devrait commencer à étudier la lumière émise par les objets célestes à la fin de l’année 2021. Comme il est le fruit d’une collaboration internationale, ses divers éléments, conçus et fabriqués dans différentes régions du monde, ont été assemblés au cours de la dernière année à l’observatoire Roque de los Muchachos dans les îles Canaries. Le spectrographe a été installé ensuite cet été sur le télescope William-Herschel, qu’il devrait utiliser 70 % du temps. Il pourra observer près de mille objets astronomiques simultanément grâce au déploiement d’autant de fibres optiques sur un champ de vue de deux degrés de diamètre, soit presque quatre fois le diamètre apparent du Soleil. Il représente une avancée considérable pour l’étude du ciel de l’hémisphère nord et dans le domaine de la spectroscopie dite multi-objet. Ses objectifs : l’étude des naines blanches dans l’environnement du Soleil, de la structure et de l’évolution de notre Galaxie, des amas de galaxies ou encore de la structure de l’Univers à grande échelle. M. C.

Pour en savoir plus : communiqué de presse de l'Observatoire de Paris-PSL

Physique-technologie

Faire interagir la lumière avec la matière
 

Pour que les technologies fondées sur la physique quantique puissent voir le jour, il faudrait maîtriser la capacité de faire interagir la lumière avec la matière, autrement dit trouver une méthode pour faire interagir des photons avec des paires d’atomes. Des physiciens de l’EPFL (École polytechnique fédérale de Lausanne) y sont parvenus en envoyant de la lumière sur un gaz de Fermi, composé de paires d’atomes liés faiblement. Un photon est absorbé alors par une paire d’atomes qu’il transforme en une molécule liée chimiquement. Les hybrides paire-photon produits représentent un nouveau type de « particule » que les chercheurs ont appelé polariton de paire. Ils héritent de certaines propriétés des photons et de certaines propriétés du gaz. « Certaines propriétés très complexes du gaz sont traduites en propriétés optiques, qui peuvent être mesurées de manière directe, et même sans perturber le système », rapporte l’un des chercheurs. M. C.

Pour en savoir plus
: actualité de l'EPFL

Physique

La radioactivité deux alpha modélisée
 

Si nous savons que les noyaux des atomes radioactifs, instables, se désintègrent spontanément et se transforment en d’autres atomes plus stables en émettant des particules et de l’énergie, tous les modes de désintégration spontanée n’ont pas encore été identifiés. Grâce à une modélisation théorique s’appuyant sur un calcul quantique de haute performance, des physiciens viennent d’en proposer un nouveau dans lequel deux particules alpha sont émises simultanément par un noyau lourd dans des directions opposées. Le calcul a permis de déterminer d’une part les chemins qui caractérisent les émissions deux alpha du polonium 212 (212Po) et du radium 224 (224Ra), et d’identifier d’autre part de nombreux noyaux candidats pour la radioactivité deux alpha. Maintenant, il reste à détecter expérimentalement – ce qui semble à la portée des détecteurs de particules alpha utilisés aujourd’hui – ce mode de désintégration. M. C.

Pour en savoir plus : communiqué de presse de l'université Paris-Saclay

Technologie-neurosciences

Mini-cerveaux au labo
 

Après avoir créé des organoïdes cérébraux avec une activité similaire à celle observée dans le cerveau, des chercheurs de l’UCLA (University of California, Los Angeles, aux États-Unis) sont parvenus aussi à produire des mini-cerveaux présentant une activité électrique pathologique. Ils ont réussi en effet à concevoir des structures en trois dimensions cultivées à partir de cellules souches embryonnaires provenant de personnes atteintes du syndrome de Rett, qui se manifeste entre autres par des crises d’épilepsie. Une prouesse au vu de la complexité du cerveau, dont il a fallu répliquer non seulement l’organisation spatiale, mais aussi les grandes oscillations électriques coordonnées. Les neurobiologistes ont même testé une molécule expérimentale sur ces organoïdes cérébraux. Leurs travaux constituent une preuve de concept mettant en évidence qu’il est possible ainsi d’étudier et de tester des médicaments pour des maladies neurologiques ne pouvant être étudiées à partir de cultures cellulaires. M. C.

Pour en savoir plus
: actualité de l'UCLA

Informatique-sciences du numérique

Neurones ioniques artificiels
 

Pour surpasser le cerveau humain, l’intelligence artificielle a besoin d’une quantité d’énergie des dizaines de milliers de fois supérieure à celle de notre organe. Comment obtenir des systèmes électroniques plus économes en énergie ? En imitant le cerveau. Des scientifiques du CNRS (Centre national de la recherche scientifique) et de l’École normale supérieure ont conçu, du moins théoriquement, des neurones artificiels se servant d’ions comme vecteurs de l’information, et non d’électrons comme c’est le cas aujourd’hui. De fait, dans le cerveau, des flux d’ions sont à l’origine d’un courant électrique, lui-même producteur des potentiels d’action qui, quant à eux, permettent aux neurones de communiquer entre eux. Le neurone artificiel modélisé est constitué de fentes en graphène très fines qui contiennent une couche de molécules d’eau. Sous l’effet d’un champ électrique, les ions de cette couche d’eau se regroupent en grappes. Assemblées, ces dernières reproduisent le mécanisme physique de l’émission des potentiels d’action, et donc la transmission d’information. M. C.

Pour en savoir plus : communiqué de presse du CNRS

Médecine

Un zoo in vitro
 

Quelles sont les espèces animales domestiques ou sauvages susceptibles d’être infectées par le SARS-CoV-2 (coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère) ? Le savoir est essentiel pour limiter la circulation du coronavirus à l’origine de la pandémie de la Covid-19 (maladie à coronavirus 2019), car plusieurs cas de transmission du SARS-CoV-2 entre l’Homme et l’animal ont été répertoriés. Par exemple, il y a eu une transmission du virus entre des gardiens et des tigres et lions du zoo du Bronx à New York. Aussi une collection unique des cellules tapissant les voies respiratoires de divers animaux, prélevées sur des individus morts puis cultivées in vitro, a été constituée par une équipe de l’Université de Berne en Suisse. Cette biobanque cellulaire, qui contient aujourd’hui des cellules provenant de douze espèces animales différentes – macaque rhésus, chat, furet, chien, lapin, porc, bovin, chèvre, lama, chameau et deux espèces de chauves-souris néotropicales –, permet de déterminer la sensibilité au coronavirus sans mener d’expérience directe sur des animaux. Les chercheurs ont constaté déjà que le SARS-CoV-2 infectait les cellules des voies respiratoires du singe et du chat, et propose de surveiller le virus en particulier chez ces deux espèces et leurs proches apparentées, qui sont des réservoirs potentiels de rétrotransmission du SARS-CoV-2. Il s’agit d’éviter ainsi l’apparition de nouveaux variants du SARS-CoV-2 pour lesquels la vaccination ne serait pas efficace. M. C.

Pour en savoir plus : communiqué de presse de l'Université de Berne

Médecine

Diagnostiquer le syndrome métabolique
 

Le syndrome métabolique est une association de perturbations biologiques liées à la présence d’un excès de graisse à l’intérieur du ventre. S’il demeure longtemps asymptomatique, il accroît le risque de maladies cardiovasculaires, de diabète, de maladies hépatiques ou encore de troubles gynécologiques. Les médecins peinent encore à le diagnostiquer, car les signes physiologiques avant-coureurs sont variés et peu inquiétants pris indépendamment : grand tour de taille, hyperglycémie, tension artérielle élevée, excès de triglycérides dans le sang, taux de cholestérol HDL (high-density lipoproteins, « lipoprotéines de haute densité ») bas. Le syndrome métabolique est déclaré lorsqu’une personne présente au moins trois d’entre eux. S’il touche déjà 20 % de Français, sa prévalence risque d’augmenter encore avec le vieillissement de la population et la sédentarité. Il est donc capital de développer des outils diagnostiques. En analysant des milliers de signaux à partir d’échantillons sanguins de 123 hommes âgés de la cohorte NuAge (Étude longitudinale québécoise sur la nutrition comme déterminant d’un vieillissement réussi), des scientifiques ont mis en évidence une signature singulière de 26 métabolites, fiable pour un futur diagnostic. M. C.

Pour en savoir plus : communiqué de presse du Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives

Évolution

Les insectes communiquent depuis très longtemps
 

Les insectes étaient déjà capables d’émettre des signaux de communication variés – acoustiques ou visuels –, à l’instar de nombreux insectes actuels, il y a environ 310 millions d’années. Cela repousse de plusieurs dizaines de millions d’années la date d’apparition de la communication chez les insectes admise communément. Voilà la conclusion d’une équipe de l’Institut de systématique, évolution, biodiversité après avoir mis au jour des fossiles de titanoptères dans le terril carbonifère d’Avion (Pas-de-Calais). Or ces titanoptères, qui vivaient là pendant le Carbonifère, présentaient des zones spécialisées sur leurs ailes, assimilées à des organes acoustiques comme les appareils de chant des grillons et des sauterelles. En outre, examens d’imagerie et expérimentations ont montré que ces mêmes zones pouvaient réfléchir la lumière dans des directions privilégiées, produisant des flashs, comme le font de nombreux insectes modernes tels que les papillons Morpho aux ailes iridescentes. M. C.

Pour en savoir plus : alerte presse du Muséum national d'histoire naturelle

Biologie

À quoi sert l’appendice ?
 

La fonction de l’appendice, cette structure anatomique de quelques centimètres située dans l’abdomen et suspendue au côlon, reste un mystère. Mais des chercheurs de l’Inserm (Institut national de la santé et de la recherche médicale) et du Muséum national d’histoire naturelle ont découvert que les espèces de mammifères qui en étaient dotées avaient une espérance de vie plus grande que celles qui en étaient dépourvues. D’ailleurs, l’appendice serait apparu au moins seize fois au cours de l’histoire évolutive des mammifères, indice qu’en posséder un confèrerait donc un avantage sélectif. Pour expliquer cette corrélation avec la longévité, les scientifiques ont émis l’hypothèse que l’appendice aiderait à lutter contre les infections. De fait, grâce à sa forme en doigt de gant, il favoriserait la constitution d’un sanctuaire bactérien, qui permettrait de diminuer la mortalité par diarrhée infectieuse en favorisant la recolonisation rapide des espèces bactériennes essentielles à l’hôte. M. C.

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

Climatologie

Les vagues, un rôle méconnu dans la submersion marine
 

Une étude internationale coordonnée par l’IRD (Institut de recherche pour le développement) a révélé que les épisodes de submersion marine ont augmenté non seulement de près de 50 % à l’échelle mondiale entre 1993 et 2015, mais qu’ils risquent de se multiplier à un rythme plus rapide que l’élévation moyenne du niveau de la mer. L’accélération de ce phénomène, calculé en nombre d’heures de submersion, sera perceptible dès 2050. Une conclusion découlant de la compilation de données satellitaires et de modèles numériques. Il faut savoir que la submersion marine s’explique par l’élévation globale du niveau de la mer, mais aussi par le déferlement des vagues sur les côtes. Mal connu et peu pris en compte dans les prévisions climatiques, l’effet du déferlement des vagues est pourtant majeur. Les scientifiques ont identifié les zones les plus exposées actuelles – le golfe du Mexique, le Sud de la Méditerranée, l’Afrique de l’Ouest, Madagascar ou encore la mer Baltique – et futures – la zone intertropicale, le Nord-Ouest des États-Unis, la Scandinavie et l’extrême Est de la Russie. M. C.

Pour en savoir plus
: actualité de l'IRD

Chimie

Traquer la fraude aux coraux protégés
 

Certains coraux précieux utilisés en bijouterie sont inscrits à l’annexe 3 de la CITES (Convention on International Trade in Endangered Species of Wild Fauna and Flora). C’est le cas notamment des espèces du Pacifique, dont Corallium japonicum prisé pour sa couleur rouge. Le corail rouge de Méditerranée Corallium rubrum est, quant à lui, en libre circulation. Comment le distinguer des espèces soumises aux règles strictes de commerce international de la CITES ? En étudiant les bijoux par spectrométrie, répondent des chercheurs du CNRS (Centre national de la recherche scientifique) qui ont mis au point une méthode non destructive – à l’exception de la réalisation d’un cratère de 40 micromètres (1 µm = 10–6 m) de diamètre, invisible à l’œil nu – pour l’identification de coraux précieux relevant, ou non, de la CITES. De fait, les chercheurs montrent, en analysant la composition chimique des squelettes des coraux, l’existence de différences de concentration en baryum et en plomb entre les deux espèces. Cela serait lié aux différences de composition des eaux (mer Méditerranée vs océan Pacifique). M. C.

Pour en savoir plus
: actualité de l'Institut national des sciences de l'Univers du CNRS