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14 septembre 2015 1 14 /09 /septembre /2015 07:57

Science et vie N° 1166 – Novembre 2014

                                       Trous noirs

Un article d'Emmanuel Monnier

Nous avons tous entendus dire, sans que nul ne l'ait jamais vu, que les trous noirs aspiraient tout et que leur forte densité retenait même la lumière. Une nouvelle théorie, basée sur des calculs associant quantique et relativité, suggère qu'elle ressurgirait sous forme d'immenses ''fontaines blanches''.

L'incapacité de la lumière d'en sortir nous rendrait aveugle à la réalité de ce qui se passe au cœur des trous noirs, l'un après l'autre ils pourraient libérer la matière et la lumière qu'ils avaient engloutis.

Pour surprenant que cela puisse paraître les calculs de Carlo Rovelli, chercheur au Centre de physique théorique de l'université Aix-Marseille, donnent de la crédibilité à cette possibilité.

La relativité générale nous a décrit la genèse d'un trou noir : étoiles qui après avoir consommé leur énergie s'effondrèrent sur elles-mêmes, concentrant leur matière en une boule si petite que l'espace-temps se courbe autour d'elle.

La question posée par Rovelli est donc : Tout tombe dedans, mais pour aller où ? Densité et courbure de l'espace-temps devenues infinies vont-elles finir par annihiler la matière. Carlo Rovelli propose son explication, matière et lumière exploseraient, transformant le trou noir en trou blanc.

Ce prodige est interdit par la relativité générale, hors ici ce n'est plus elle qui a la parole mais sa rivale, la mécanique quantique, qui régit l'infiniment petit et qui est formelle : il n'est pas possible de concentrer la matière au-delà d'un certain point. Lorsque la masse de l'étoile initiale est réduite à un volume inférieur à celui d'une petite molécule, elle atteint la limite de Planck. Les théories de la gravitation quantique prédisent qu'alors apparaît ''l'étoile de Planck'', une force s'opposant à toute nouvelle compression, créant un mur quantique infranchissable contre lequel la ''boule'' rebondit comme un ballon. ''Facile de calculer comment une balle va remonter : il suffit de prendre l'inverse de sa chute'' explique Carlo.

Un peu comme si on repassait le film à l'envers.

L'idée est plaisante mais un astrophysicien ne peut s'en satisfaire, il a besoin d'en démontrer mathématiquement la véracité en réunissant l'effondrement et le rebond. ''À notre grande surprise nous nous sommes aperçu que c'était possible'' explique Rovelli, les équations de la mécanique quantique prennent un court instant et sur une région limitée le relais de la relativité générale. La métrique du trou noir devient alors celle d'un trou blanc ; le tour est joué !

Maintenant direz-vous : pourquoi n'a-t-on encore jamais surpris de trou blanc en plein jaillissement ? La question est justifiée et l'explication est simple : le temps à l'intérieur du trou noir et celui à l'extérieur sont différents. Une milliseconde d'un côté, plusieurs milliards de l'autre côté.

''Reste à décrire ce qui se passe au niveau microscopique en se basant sur une théorie de la gravitation quantique. Ce modèle n'y parvient pas encore'' précise Iosif Bena. La possibilité existe de détecter de telles explosions venues de mini-trous noirs, ceux-ci perdent constamment une partie de leur masse à cause du phénomène d'évaporation de Hawking. ''Le modèle de Carlo Rovelli implique que cette évaporation soit arrêtée par une explosion qui va en libérer la masse'' explique Aurélien Barrau. Laquelle libérerait un flot de photons dont l'énergie serait accessible aux instruments actuels.

Cela reste encore à prouver, mais quand je lève les yeux pour regarder l'Univers je me dis que je pourrais surprendre ce phénomène. S'il faut patienter quelques milliards d'années je suis d'accord.

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Publié par Lee Rony - dans J'ai lu Science
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11 septembre 2015 5 11 /09 /septembre /2015 07:41

   Science et Vie N° 1166 – Novembre 2014

De la vie sous la glace

                                                                          Boris Bellanger

John Priscu, professeur de microbiologie à l'université du Montana, revint en 1984 de l'Antarctique avec la certitude que ce continent ne pouvait être stérile. ''Pour moi cela n'avait pas de sens, il devait y avoir de la vie au cœur de cet enfer blanc !''

Il attendit trente ans avant d'en apporter la preuve.

Jusque-là les recherches de vie dans les profondeurs de la calotte glaciaire avaient vu se succéder annonces éclatantes et cruels démentis. Priscu lui-même y participant avant d'atteindre son but. Ainsi en 1999 il avait affirmé avoir trouvé des bactéries dans de la glace prélevée au-dessus du lac Vostok, enfoui sous 4km de glace, la suite avait prouvé qu'elle venait d'une contamination des échantillons par le fluide de forage.

Apprenant de cet échec il passa six années à mettre au point une technique de forage ultrapropre à base d'eau chaude stérilisée et en choisissant une cible plus facile que Vostok, le lac Whillans, lentille d'eau de 60 km2 et de moins de 10 m de profondeur.

4 jours suffirent pour percer les 800 m de glace dominant le lac Whillans, et quelques heures pour remonter des échantillons d'eau liquide et de sédiments des entrailles de l'Antarctique.

Les premières analyses démontrèrent que cette eau abritait bien de la vie, et même une vie abondante, 130 000 cellules par millilitre d'eau. Une densité équivalente à celle que l'on observe dans les grands fonds océaniques.

Cette fois les précautions semblent avoir été suffisantes pour ne pas connaître de désillusion dans le futur. Cette fois, confirme Jean-Robert Petit, du laboratoire de glaciologie et géophysique de l'environnement de Grenoble, le signal est net, il n'y a pas de contestation possible : la vie est bien là !

Une vie nombreuse et diverse, le séquençage génétique des micro-organismes découverts met en évidence près de 4000 espèces différentes de bactéries et d'archéobactéries proches de celles que l'on peut trouver dans les grands fonds. À 800 m sous la glace, comme au fond des océans, il est impossible de bénéficier de l'énergie du soleil. ''Dans cet écosystème sous-glaciaire, il faut des organismes qui occupent le rôle fondateur joué à la surface par des organismes photosynthétiques'' explique Brent Christner.

Quid de l'origine de cette vie ? Est-elle venue par le haut ou vint-elle de bactéries présentes dans les sédiments tapissant le fond du lac ?

La réponse viendra peut-être de l'exploration des autres lacs. Ils permettront de dresser un portrait de ces écosystèmes. La quête de la vie sous l'Antarctique ne fait que commencer.

Un jour cette technique pourrait être utilisé pour explorer les lunes de Jupiter à un milliard de kilomètres de la Terre. Non seulement le monde est petit mais l'Univers aussi.

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Publié par Lee Rony - dans J'ai lu Science
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7 septembre 2015 1 07 /09 /septembre /2015 07:34

Science et Vie N° 1166 – Novembre 2014

CRISPR/Cas9

La thérapie génique est une promesse faite il y a quelques années mais qui se heurtait à la difficulté de débusquer au cœur du génome d'un individu les gènes défectueux et de pratiquer une ''chirurgie réparatrice'' de l'ADN. C'est bien le meilleur moyen de guérir enfin les maladies génétiques mais aussi certains cancers, des maladies auto-immunes ou cardio-vasculaires, affections encore impossible à soigner par la thérapie génique d'aujourd'hui.

Depuis un an et demi pourtant cela semble possible et certaines réussites sont déjà enregistrées : des chercheurs ont rendu des cellules indestructibles face au sida et purent corriger les mutations en cause dans la mucoviscidose et la bêta-thalassémie, une anémie héréditaire, d'autres purent corriger la myopathie de Duchenne chez des embryons de souris atteints ou une maladie du foie chez le rat !

Tout cela grâce à un seul outil : CRISPR/Cas9. C'est lui qui permet de modifier à l'envi le génome d'un organisme avec précision et facilité.

Emmanuelle Charpentier précise : ''Il faut dire que ce qui freinait la thérapie génique, c'était l'absence de moyen précis et facile d'accès pour modifier le génome''. Il permet de scanner un génome entier pour y repérer une séquences d'ADN pour la sectionner. Il suffit ensuite de la remplacer. ''CRISPR/Cas9 démocratise la manipulation du génome. N'importe quel laboratoire peut l'utiliser et, en quelques jours, cibler ou modifier un nouveau gène'', continue Emmanuelle Charpentier, remarquée par l'Académie Nobel pour cette découverte.

Vous l'avez deviné, CRISPR est l'acronyme de ''clustered regularly interspaced short palindromic repeats'', il désigne de courtes séquences répétées présentes dans le génome de nombreuses bactéries. Découvertes en 1987 par des chercheurs japonais qui ne savent pas quoi en faire elle tombe dans l'oubli. Il faudra attendre qu'une entreprise agro-alimentaire danoise voulant améliorer ses ferments lactique comprenne qu'il s'agit d'un système de défense des bactéries contre les virus. Identiques entre elles les séquences CRISPR sont entrecoupées de morceaux d'ADN variables d'une bactérie à l'autre. En 2011 Emmanuelle Charpentier comprend le mécanisme et ouvre la voie à une véritable révolution. Avec une chercheuse américaine, Jennifer Doudna, elle découvre que les ADN viraux archivés par la bactérie sont recopiés sous forme de petites molécules, des ARN qui sont autant de sentinelles et qui, alliées à une grosse molécule, Cas9, ils forment des attelages efficaces. Quand un virus connu pénètre dans la bactérie l'ARN sentinelle le débusque et s'apparie à l'ADN viral complémentaire. Cas9 se charge de le découper.

''C’était la première fois qu'on observait une molécule 'découpeuse' guidée par un ARN.par la suite nous avons montré qu'il était possible en utilisant un ARN de notre choix de couper de façon précise n'importe quelle séquences d'ADN in vitro'' raconte la microbiologiste dont le travail est publié dans Nature en août 2012.

George Church, généticien à Harvard, sera le premier à utiliser ces ''ciseaux moléculaires'' dans des cellules humaines.

CRISPR/Cas9 offre également la possibilité d'agir simultanément sur plusieurs gènes en injectant différents ARN guides en même temps. Modifiée elle peut se fixer sur l'ADN sans le sectionner, stimuler ou réprimer l'expression du gène cible. Elle peut également rechercher des virus présent à l'état latent dans les cellules, dénicher et sectionner leur ADN. Des chercheurs de l'université de Philadelphie ont ainsi éradiqué le VIH de cellules infectées, CRISPR/Cas9 repèrent l'ADN viral au sein des chromosomes de l'hôte.

Les espoirs représentés par cette découverte sont immenses et si elles doit encore être améliorée, son efficacité et sa précision accrue. Les essais cliniques commenceront dans quelques années, le temps de s'assurer de l'innocuité de la protéine Cas9 mais la thérapie génique a fait un grand pas avec ce banal mécanisme bactérien.

État-unis oblige, il est vite question de transformer une découverte médicale en pognon, des ''investisseurs'' se sont déjà mis sur les rang pour l'exploiter, quitte à ''oublier'' Emmanuelle Charpentier qui en détient pourtant la propriété intellectuelle (un mot qui n'a pas de sens de l'autre côté de l'Atlantique!) et travaille avec l'entreprise CRISPR Therapeutics pour proposer au plus vite des thérapies fiables.

Des malades en profiteront, des financiers aussi, malheureusement !

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25 août 2015 2 25 /08 /août /2015 07:15

Science & vie 1167

Mammatocumulus

(Alexandra Pihen)

Le 23 décembre 2008 apparaît pour la première fois au large du Japon un colosse glacé perché au-dessus d'une masse orageuse monumentale à environ 13 km d'altitude et s'étalant sur plus de 700 km de longueur. Nicolas Ferlay, du laboratoire d'optique atmosphérique de Lille, fut le premier à le remarquer devant son ordinateur. Six années seront pourtant nécessaires pour confirmer l'existence du phénomène. C'est désormais chose faite, la grande famille des nuages vient de s'agrandir, la décision finale restant à l'organisation mondiale de météorologie.

L'intérêt serait de pouvoir observer à l’œil nu ce nuage mais sa situation, au-dessus de tous les autres, de nuit, rend la chose quasiment impossible. Pour faire le portrait du nouveau venu il fallut une constellation de satellites météorologiques, puis le radar de CloudSat qui permit de vérifier sa taille et sa position, quand u radar laser Caliop, il attesta la régularité des structures qui apparaissent au sommet, et qui se répètent sur des centaines de kilomètres. Ce qui à première vue, sur un écran d'ordinateur, ressemblant à des poils s'est avéré être des montagnes arrondies gigantesques, 20 km de large et 4 km de hauteur. Ces structures ressemblant à un autre nuages, bien plus petit, appelé mammatus, celui-ci fut donc nommé mammatocumulus. Sa température oscille entre -43°C et -68°C !

reste à démontrer l'influence du mammatocumulus sur le climat terrestre. Il pourrait engendrer des échanges de vapeur d'eau entre la troposphère et la stratosphère, celle-ci ayant une influence non négligeable sur le climat.

 

La domestication des cochons, vaches, chevaux, chiens...

(Vincent Nouyrigat)

Depuis longtemps il apparaissait que les mammifères domestiqués affichaient sur leurs corps des stigmates incompréhensibles que les biologistes appellent ''syndrome de domestication''.

Regardez un épagneul et un loup, un cochon et un sanglier, une vache laitière et un aurochs... Les premiers majoritairement montrent des oreilles tombantes, ou réduites, un pelage couvert de taches blanches, une mâchoire et des dents raccourcies, parfois une queue recourbée et une morphologie juvénile, un cerveau plus petit et des cycles de reproduction plus fréquents.

Les animaux domestiqués seuls affichent la combinaison de ces traits atypiques dans la nature. Ces caractéristiques ne semblent pas liées entre elles et sont trop généralisées pour être le fruit de mutations génétiques aléatoires ou résultant d'une sélection par l'homo sapiens.

Le premier Darwin en 1868 aborda la question dans ''La Variation des animaux et des plantes sous l'effet de la domestication''.

Diverses hypothèses cherchaient à expliquer ces phénomènes, des études se concentrèrent sur le phénotype lié à la coloration d'un animal mais cela n'expliquait pas l'ensemble des traits domestiques.d'autres explication furent proposées, l'absence de prédateurs permettant une coloration du pelage plus visible, la réduction du stress qui aurait modifié l'expression des gènes. Ces traits venaient-ils d'un choix fait par nos ancêtres du Néolithique ? Rien ne vient étayer ces suppositions.

En 1959 Dmitri Beliaïev entrepris de domestiquer des renards, choisissant les plus dociles à partir de tests d'agressivité et de capacité à accepter la proximité de l'homme. En dix générations apparurent '' les traits de domestication''. Aujourd'hui ils se sont affirmés et les descendants de ces renards ont le comportement de n'importe quel chien.

L'origine de ces altérations viendraient du choix de nos ancêtres de choisir les spécimens les moins craintifs et les plus dociles pour en faire leurs compagnons. Attitude qui aurait eu des conséquences sur le développement embryonnaire de nos compagnons !

Pour comprendre ce phénomène il faut savoir qu'en cas de stress face à un danger la glande surrénale libère des catécholamines, molécules augmentant le métabolisme, ainsi l'animal a-t-il plus de chance de pouvoir fuir ou se battre. Les spécimens domestiqués présentent une glande surrénale petite et de faible activité, témoignage d'une déficience de la crête neurale, intégré au système nerveux primitif, qui participe au développement embryonnaire.

Choisir des animaux peu craintifs c'était sélectionner des animaux dotés d'une crête neurale déficiente dont les cellules participent à la formation des cellules de pigmentation ainsi que de nombreux tissus et cartilages. Les traits domestiques divers auraient donc une cause commune.

Tous les spécialistes ne sont pas d'accords sur cette proposition qui n'explique pas tout, elle reste néanmoins une avancée pour comprendre un phénomène curieux. Reste à comprendre notre besoin de domestication, notre envie (besoin?) de vivre en compagnie d'autres animaux, je ne suis pas le dernier dans ce cas.

Reste à faire un bilan global, nos compagnons ont profité de leur proximité avec nous, ils ont sûrement perdus aussi. La ''civilisation'' est à ce prix.

Et pour nous ?

Je crains que l'étude ne reste à faire mais que personne ne soit désireux de s'y risquer.

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Publié par Lee Rony - dans J'ai lu Science
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Bienvenue sur ce blog ! Vous y découvrirez mes goûts, et dégoûts parfois, dans un désordre qui me ressemble ; y partagerez mon état d'esprit au fil de son évolution, parfois noir, parfois seulement gris (c'est le moins pire que je puisse faire !) et si vous revenez c'est que vous avez trouvé ici quelque chose qui vous convenait et désirez en explorant mon domaine faire mieux connaissance avec les facettes les moins souriantes de votre personnalité.

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