La recherche Octobre 2016

Logiciels et scolarité (Gautier Carlou)

Depuis septembre 2016, en France, un investissement d'un milliard d'€ sur 3 ans est lancé, consacré au plan numérique de l'Éducation nationale. Pourtant l'OCDE notait en 2015 que les pays ayant investi dans les technologie de l'information et de la communication n'ont pas enregistré d'amélioration de leurs résultats aux évaluations Pisa de compréhension de l'écrit, de math et de science. Faut-il renoncer à ce projet ? Les neuroscientifiques pourraient changer la donne. La neuroéducation est une discipline en plein essor alliant neurosciences cognitives et sciences de l'éducation.

Au long de l'année scolaire 2016-2017 trois chercheurs et leurs équipes testèrent l'efficacité sur l'apprentissage de jeux éducatifs avec deux objectifs. Montrer l'impact de ces jeux sur les performances des élèves et valider des hypothèses scientifiques sur la façon dont le cerveau apprend. L'usage d'une tablette permet d'enregistrer de nombreux paramètres utiles.

Deux jeux sont testés, Graphogame, jeu d'origine finlandaise, et Elan, produit d'un partenariat entre l'équipe de Stanislas Dehaene, titulaire de la chaire de psychologie cognitive expérimentale au Collège de France et Manzalab, société parisienne éditrice de serious games. Tous deux se fondent sur l'analyse graphophonologique. L'enfant reçoit deux informations, un son élémentaire – le phonème – et la séquence de caractères associée – le graphème. La répétition de cette combinaison lui permet d'associer syllabes et mots entendus à des caractères écrits. Méthode efficace car fondée sur une réalité biologique.

Dès 2 mois un circuit cérébral spécialisé dans la compréhension du lexique, la syntaxe et la sémantique se forme dans l'hémisphère gauche. Avant la lecture ce réseau s'active selon des modalités auditives, l'enfant entend et interprète le sens. La lecture active ce réseau par une voie visuelle plutôt qu'auditive. Lorsque le cerveau apprend à lire, une région dévolue à la reconnaissance des visage de détourne de sa fonction première et se spécialise dans la reconnaissance des caractères écrits. Cette aire, surnommé ''la boîte aux lettres du cerveau'' par Stanialas Dehaene, cette aire est située à l'arrière du cerveau, dans la partie occipito-temporale de l'hémisphère gauche. Plus un lecteur est expérimenté plus cette région est activée ; apprendre à lire revient à ''recycler'' cette région, à la spécialiser dans la reconnaissances des graphèmes puis à la connecter aux régions dédiées aux traitement des phonèmes.

Les enfants ayant entraînés à l'usage de Graphogame présentent une activation accrue dans '' la boîte aux lettres du cerveau''. Les tablettes pourraient devenir des outils d'entraînement, d'automatisation vers une pédagogie différenciée, adaptée au rythme naturel de chaque enfant. Naturellement le cerveau généralise la reconnaissance en miroir, ainsi peut-il reconnaître un visage dans toutes les positions. En lecture il confond donc le p et le q, le b et le d. le cerveau doit apprendre à inhiber cet automatisme de généralisation en miroir. À la pensée automatique doit succéder la pensée algorithmique, logique, plus lente mais menant à la bonne réponse.

Pour Olivier houdé, l'intelligence tient dans notre capacité à remplacer les automatismes par une pensée algorithmique. dans le cerveau l'arbitre se trouve dans le cortex préfrontal.

Reste à montrer qu'un apprentissage sur tablette soit utilisable dans des tâches scolaires, et qu'il est stable dans le temps.

Pour bien apprendre cinq pistes se présentent.

- Inhiber les automatismes cérébraux pour progresser.

- Participer plutôt qu'apprendre passivement. La curiosité favorise la mémorisation.

- S'entraîner à être attentif, prendre conscience des distractions pour leur résister.

- Se tromper et recommencer. L'erreur est essentielle dans le processus d'apprentissage. Apprendre, puis vérifier afin de corriger les erreurs éventuelles.

- Répartir les apprentissages sur des sessions courtes et régulières chaque jour. Mieux vaux un quart d'heure tous les jours que plusieurs heures en une fois.

La Recherche Octobre 2016

La survie des ABEILLES

Interview de Yves Le Conte par Bérénice Robert

L'Assemblée vota en juin 2016 l'interdiction des pesticides néonicotinoïdes à partir du 01 09 2018. Ce sont des éléments majeurs du déclin des colonies d'abeilles, mais pas le seul.

L'agriculture intensive diminue leur richesse alimentaire, et sa qualité or elles ont besoin de pollen nutritif venant de plantes différentes pour éviter les carences et renforcer leurs défenses immunitaires. Ces insecticides s'ils ne tuent pas directement les abeilles les empêche de rejoindre leur ruche en leur faisant perdre leur capacité à s'orienter. Ils altèrent également les capacités de reproduction des mâles.

Outre ce danger les abeilles sont confrontées à des maladies et des parasites mortels. Comme le varroa, un acarien apparu en France en 1982, arrivé d'Asie, il est un fléau dans le monde entier pour les abeilles mellifères. De son côté Nosema ceranae est un champignon infestant les cellules intestinales des abeilles et responsable de la nosémose, une maladie causant des diarrhées parfois mortelles. Les espèces d'abeilles peuvent se transmettre des virus entre elles, des domestiques aux sauvages.

Nouveau péril, le frelon asiatique, prédateur des abeilles quand il n'y a rien d'autre à manger, en automnes. Empêchant les abeilles de constituer leurs réserves pour passer l'hiver.

Sans parler des effets dus aux cocktails d'insecticides !

L'hémisphère Sud à moins de problème. L'Australie ignore le varroa, si celui-ci est présent en Amérique du Sud les apiculteurs élèves des abeilles dites africanisées qui savent gérer ce parasite. Les états-unis de leur côté ont perdu tant de colonies depuis 2006 qu'en mai 2015 le président Obama annonça la mise en place d'un plan national d'action pour sauver les insectes pollinisateurs.

Le monde serait différent si ceux-ci disparaissaient. 90% des espèces à fleurs survivent grâce leur action, 75% de la production de cultures alimentaires en dépendent. La majorité des arbres fruitiers, le maraîchage et les petits fruits, les semences et les cultures protéagineuses et oléagineuses.

Sans eux nous nous contenterions de céréales, des fruits et légumes n'ayant pas besoin de pollinisation pour se reproduire.

L'abondance et la diversité des pollinisateurs accroissent le rendement des cultures. La biodiversité serait touchée : 70% de la flore sauvage en milieu tempéré dépend des abeilles sauvages et domestiques.

Les abeilles pourront-elles survivre à ces stress et périls ? Pour le varroa, l'objectif et de sélectionner les abeilles résistantes. Ce parasite est un vrai tueur, une tueuse faudrait-il dire puisque seule la femelle est un parasite, elle peut également passer de l'une à l'autre, se nourrir de l'hémolymphe, le sang des invertébrés, transmettant aussi à son hôte de nombreux virus. Le pire étant celui des ailes déformées. Celui-ci ressemble à celui de la grippe, il évolue vite et présente des formes de virulences différentes. Pour se reproduire le varroa pénètre dans les alvéoles du couvain pour profiter de l'abeille impuissante et immobile afin de favoriser sa survie.

Il y a urgence. Les travaux de nombreux savants ont permis l'interdiction des pires insecticides, c'est un pas important dans la protection de ces insectes. Les apiculteurs travaillent à assurer la survie de leurs ruches mais l'espèce domestique n'est qu'une sur les 900 présentes en France.

Les adversaires sont nombreux, la partie est loin d'être gagnée.

La Recherche Octobre 2016

Entretien avec Judes Poirier par Marie-Laure Théodule

Quand le neurologue allemand Alois Alzheimer décrivit en 1906 la maladie à laquelle il a donné son nom, il ignorait que son nom traverserait le temps en portant peur et angoisse.

Le professeur Judes Poirier profita d'être dans une famille à la longévité exceptionnelle pour entamer des recherches sur cette affection. En 1993 il découvrit qu'un gène peut favoriser l'apparition de la maladie, puis, en 2014, qu'un autre retarde l'arrivée des premiers symptômes. Les deux sont liés à la circulation et à la production de cholestérol dans le cerveau. Un régulateur pourrait faire office de retardateur.

En avril 2016 l'OMS signalait 47,5 millions de cas de démence sénile dans le monde, dont 33 millions de malades d'Alzheimer. Chiffre qui devrait doubler tous les 20 ans. En France plus de 900 000 personnes en sont atteintes engendrant des coûts de plus de 5 milliards d'€. Elle semble pourtant ralentir en Europe de L'Ouest et du Nord, et en Amérique du Nord alors qu'elle progresse en Asie, sauf la zone Pacifique, l'Amérique du Sud et l'Afrique. En Chine par exemple il est notable que la maladie suit obésité et diabète.

70% des risques sont génétiques, 30%, environnementaux. Les premiers s'expriment sous deux formes. La première, dite familiale, ou héréditaire, parce qu'il suffit d'être porteur d'un des trois gènes identifiés dans les années 1990 pour développer la maladie. Dans ce cas celle-ci se révèle entre 35 et 55 ans, elle progresse rapidement. Mais elle est ne concerne que 1 à 2 % des malades. La seconde est plus fréquente, marquée par une vingtaine de gènes. Sans oublier les risques liés au mode de vie : l'hypertension, le diabète, le cholestérol, l'obésité et l'apnée du sommeil.

Judes Poirier orientait ses recherches vers des gènes reconfigurant les connections entre les neurones et la création de nouvelles synapses. Il tomba, avec surprise, sur un gène codant une protéine facilitant le transport du cholestérol, l'ApoE.

Celui-ci existe sous trois formes dans la population : l'ApoE2, ou gène des centenaires protégeant de la maladie mais présent chez 2% de la population ; l'ApoE3, 80% ; l'ApoE4, 18%, qui multiplie le risque chez ceux qui le portent.

Un autre gène est impliqué : HMCGR, lui aussi montre un lien entre la maladie d'Alzheimer et l'équilibre en cholestérol du cerveau. Le cholestérol est indispensable à nos neurones, il intervient dans la communication entre neurones en favorisant le développement des synapses et la fabrication de la gaine de myéline entourant les axones. Notre cerveau convient un quart du cholestérol de notre organisme alors qu'il représente 2,1% de son poids. Une forme particulière de HMCGR joue un rôle protecteur contre la maladie en permettant une meilleure absorption du cholestérol.

Un médicament, le probucol, simule la synthèse et la sécrétion de l'ApoE, protéine indispensable au transport du cholestérol, en favorisant sa capture par le foie qui l'élimine. La prise de ce remède favorisant l'accroissement de l'ApoE diminue les marqueurs de la maladie, les protéines bêta-amyloïdes et la protéine Tau.

Dans la cerveau, la maladie d'Alzheimer se caractérise par 2 types de dégénérescence : l'accumulation de plaques, autour des axones, due à une mauvaise élimination de la protéine bêta-amyloïdes, et la prolifération de la protéine Tau à l'intérieur des neurones.

Ceux qui voient infectieuse la maladie d'Alzheimer se trompent, affirme le Pr Poirier. Il conduit des recherches sur un panel de personnes de plus de 60 ans sans trouble cognitifs mais dont l'un des parents développa cette affection dans le but d'étalonner des traitements préventifs peu onéreux.

Quelques comportements semblent permettre de ralentir le déclin cognitif : l'exercice physique, l'entraînement mental, la socialisation et une alimentation de type méditerranéen.

Science & vie HS Spécial Extra Terrestres 2016

Et si contacter les Aliens était une très mauvaise idée ?

(Olivier Lapirot)

L'ignorance des intentions d'éventuels extraterrestres amène une partie de la communauté scientifique à prôner la prudence et à cesser d'envoyer des messages pouvant mettre l'humanité en danger.

La question de la dangerosité de signaler notre présence à des extraterrestres se pose depuis l'envoi du premier message. Des messages étant en préparation, elle se repose avec d'autant plus d'acuité. En 1974 c'est le prix Nobel de physique Martin Ryle qui s'inquiète de l'envoi du message d'Arecibo. Il proteste et réclame la suspension de toute tentative de contact avec des civilisations étrangères tant qu'un accord international ne sera pas signé. Des extraterrestres, apprenant notre existence, pourraient avoir envie de nous envahir, pour nous coloniser ou exploiter nos ressources naturelle. Voire, de nous exterminer ! Aucun texte n'a été paraphé mais aucun message n'a été envoyé jusqu'en 1999. cette année là Cosmic Call est envoyé en direction des quatre étoiles distantes de quelques dizaines d'A.L seulement. Initiative privée du radioastronome russe Alexandr Zaitsev qui fut suivi par d'autres qui eurent autant de réactions négatives.

Au sein du Seti l'idée fait son chemin de ne plus se contenter de chercher un signe mais d'en envoyer un, il se transformerait donc en Meti (Messaging to Extraterrestrial Intelligence) ou Active Seti. L'unanimité n'est pourtant pas de mise, une trentaine de membres du Seti ont écrit une lettre ouverte demandant un débat international sur la question et affirmant que ''nous ne savons rien de la réaction d'une intelligence extraterrestre à un message venu de la Terre, rien de ses intentions ni de ses capacités. Et il est impossible de prédire si elle sera affable ou hostile.''

L'astrophysicien Stephen Hawking s'est plusieurs fois exprimé en faveur de la prudence, soulignant que ''nous ne savons pas grand-chose à propos des extraterrestres mais nous connaissons les humains. Si vous regardez l'histoire, le contact entre les humains et des organismes moins intelligents ont souvent été désastreux pour ces derniers. Les rencontres entre civilisations se sont mal terminées pour les moins avancées technologiquement. Une civilisation lisant un de nos messages pourrait avoir des milliards d'années d'avance sur nous. Elle serait largement plus puissante et pourrait ne pas nous accorder plus d'importance qu'une bactérie n'en a pour nous.'' Argument que les partisans de la ommunication retournent : si une civilisation est plus ancienne elle aura, selon eux, acquis une certaine sagesse et surmonté les ''problèmes de jeunesse'' que nous connaissons sur Terre, comme les guerres, les risques environnementaux, la course énergétique. Et pourrait nous aider à trouver des solutions.

Mais il serait déjà trop tard, une civilisation plus avancée que nous de seulement 2 ou 3 siècles serait capable de détecter les fuites vers l'espace de nos émissions radio et TV. S'ils existent, les extraterrestres nous ont probablement déjà repérés !

Pour faire avancer le débat des chercheurs ont listé les scénarios possibles d'une rencontre. Ceux qui se terminent mal, pour nous, sont les plus nombreux, d'abord par la possibilité d'une attaque, d'une annexions, d'une mise en esclavage ou d'être éradiqué, mais aussi pour le risque d'une contamination ou d'une invasion par des espèces inconnues et virulentes.

Rien que les auteurs de science-fiction n'aient défini cent fois !

Les opinions continuent à s'exprimer, à s'affronter, réfléchir à une position commune semble une bonne idée puisque nous partageons la même planète et devront faire avec son avenir.

Cela aura-t-il la moindre importance ? J'en doute, parler dans le vide, et pas dans l'espace, est une habitude des homo sapiens qui imaginent que de leurs actions dépend leur destinée. Ce qu'ils attendent n'arrivent jamais. Discuter de ce qui arriverait si... ou si c'était le contraire, n'est que bavardage destiné à se rassurer en se ''préparant'' au futur. Ni nous ni moi ne verrons de contact.

Et c'est dommage !

Science & Vie HS Spécial Extra Terrestres 2016

VOYAGES INTERSTELLAIRES

Pourra-t-on un jour aller sur une exoplanète (Alexandra Pihen)

La lune c'était hier, Mars c'est pour demain, ou après-demain, mais ensuite ? Comment dépasser le cadre étriqué de notre système solaire et prendre la direction de planètes lointaines pourtant à des distances les rendant, presque, inaccessibles. Ce qui n'empêche pas d'imaginer, qui sait de quoi l'avenir sera fait.

Si avenir il y a.

Pourquoi ne pas imaginer un jour que nos vacances pourraient se passer sur des plages extraordinaires d'une planète dans une autre galaxie, en rencontrant des êtres fascinants, et accueillants.

Dans la réalité c'est loin d'être possible. Il a fallu 40 ans à une sonde, Voyager 1, pour atteindre la frontière de notre système solaire. Cela n'empêche pas des scientifiques de s'attaquer au projet Breakthrough Starshot porté depuis le 12 avril 2016 par le multimilliardaire russe Yuri Milner qui a investis cent millions d'euros pour esquisser cette ambitions. De gigantesques voiles solaires, illuminées par un champ de rayons laser, serait propulsé à une vitesse de 60 000km/s. À cette vitesse le système stellaire le plus proche, Alpha du Centaure, 4,4 années-lumière, serait atteint en 20 ans, seulement.

L'idée de propulser une voile avec un laser solaire remonte à 1962 et naquit dans l'esprit de Robert L. Forward. Le principe n'est pas insensé, reste à viser la voile à une distance considérable, et, à ne pas perforer la voile avec le laser. De plus il ne s'agit là que de micro-sondes, de la taille d'un timbre poste, pour un vaisseau habité les contraintes seraient multipliées.

Reste à démontrer la faisabilité du projet, et à affronter les problèmes qui apparaîtront, rapidement. Sa qualité première est sa légèreté, les fusées que nous connaissons sont lourdes et demandent une énorme quantité d'énergie. L'énergie chimique pour rejoindre Proxima du Centaure demanderait une quantité de carburant supérieure au nombre d'atomes de l'univers.

La fusion thermonucléaire serait une solution, mais la meilleure serait l'antimatière. Combiner ces deux forces serait encore mieux. Mais ce n'est pas pour après-demain, il faudrait 1 milliard d'années à l'accélérateur du CERN pour en produire 1 gramme.

Non, la ''vraie'' solution c'est les ''trous de ver'', des tunnels spatio-temporels reliant 2 points de l'espace en le transperçant ou déformer localement l'espace-temps avec une bulle temporelle pouvant se déplacer plus vite que la lumière.

Outre la difficulté de la propulsion il y a celui de l'habitation, et des moyens de la supporter pour les voyageurs. Les astronautes subissent de nombreuses transformations physiologiques sous l'effet de l'impesanteur. Comme l'épaississement des artères équivalant en six mois d'un vieillissement de trente ans. Sans oublier les atrophies musculaires, les pertes visuelles dues à une hypertension intracrânienne ou encore la perte de densité minérale osseuse. Pour éviter ces désagrément il faudrait recréer une gravité artificielle au sein des habitacles.

N'oublions pas les contraintes psychologiques !

Supposons que l'on ait résolu ces problèmes, le décollage est impossible avant le XXII^è siècle, et encore.

Rêvons un peu, embarquons sur un vaisseau monde de 20 km de diamètre, 200 km long, et qu'importe si la puissance nécessaire à la propulsion de ce géant serait des centaines de milliers de fois supérieure à la puissance totale de notre civilisation.

Qui sait si une solution inédite ne va pas sortir d'un esprit ignorant la notion d'impossibilité. Ce qui est inaccessible aujourd'hui pourrait ne plus l'être... bientôt.