Actualité scientifique

Février 2000

Les chercheurs américains du Centre national des données climatologiques (National Climate Data Center) ont observé que le réchauffement de la planète s'est accéléré au cours des 25 dernières années, avec une ampleur qui n'était pas attendue avant le 21ème siècle.
Thomas Karl, directeur du Centre, et son équipe a notamment étudié les années 1997 et 1998 au cours desquelles, pendant 16 mois consécutifs, les moyennes des tempétures ont atteint des records. Ce phénomène n'avait pas eu de précédent depuis le début du 19ème siècle (date du début de l'enregistrement systématique des températures). Il y a une chance sur vingt pour que cette série de hautes températures soit un événement unique. Elle représenterait le début d'une nouvelle tendance au réchauffement, qui irait en s'accélérant. Si une commission gouvernementale sur l'évolution du climat avait prévu en 1995 que le taux de réchauffement au 21ème siècle serait compris entre 1 et 3,5 degrés Celsius, Thomas Karl a observé que le réchauffement, au cours des 25 dernières années, avait déjà atteint une ampleur correspondant à 2 ou 3 degrés par siècle. Selon les chercheurs, cette accélération du réchauffement de la planète serait due à l'action de l'homme avec la production de gaz à effet de serre.

Selon les travaux de l'équipe de l'universitaire italien Vittorio Porciatti parus dans le mensuel "Nature Neuroscience" daté du mois de mars (voir référence en fin de texte), les jeux vidéo et les dessins animés pourraient déclencher des crises d'épilepsie chez les jeunes dont le cerveau est incapable de contrôler sa réponse à la stimulation de flashs lumineux ou d'images scientillantes à base de contrastes entre le noir et le blanc. Ces travaux font suite à une série de crises épileptiques observées en 1997 chez 685 Japonais qui avaient regardé "Pokemon" à la télévision, dessin truffé de flash lumineux.
On sait que chez les enfants de 4 à 14 ans, 0,5 à 0,8% sont atteints d'une épilepsie dite "photosensible", c'est-à-dire survenant lors de stimulations lumineuses intermittentes, due à un dysfonctionnement cérébral sous-jacent encore mal compris. Le problème résiderait dans la capacité du cerveau à interpréter des scènes à grandes variations de contrastes lumineux.
Dès lors, les chercheurs ont enregistré l'activité électrique du cerveau de 23 jeunes, dont 11 souffrent de cette forme d'épilepsie. Chez les sujets normaux, l'activité cérébrale s'accroît jusqu'à un certain point quand le contraste blanc-noir atteint 20%, puis son niveau retombe. Les scientifiques ont constaté que chez les sujet prédisposés, le cerveau continue à s'activer frénétiquement lorsqu'il est confronté à des contrastes beaucoup plus importants.
Cette réponse anormale aux stimulations visuelles intermittentes survient aux fréquences relativement basse (4-10 hertz) et se produit seulement avec les contrastes dans le noir et le blanc. Elle n'intervient jamais aux fréquences très élevées, ni avec les contrastes des couleurs. Ainsi, pour les chercheurs, le mécanisme de contrôle des contrastes manque ou est sérieusement atteint chez le petit nombre de gens atteint de cetet forme d'épilepsie liée à la lumière.

Selon les scientifiques, cette découverte sera utile aux concepteurs de jeux ou de dessins animés pour éviter de créer les situations susceptibles de déclencher les crises.

Une technique innovante permettant de faire produire à une algue de très grandes quantités d'hydrogène a été présentée ce lundi 21 février lors du Congrès de l'Association Américaine pour l'Avancement de la Science. Selon le chercheur Anastasios Melis de l'université de Californie à Berkeley, il s'agirait là d'une découverte "équivalente à celle du pétrole".
L'hydrogène -gaz considéré comme l'une des principales sources d'énergie  pour l'avenir- est produit à partir de gaz naturel, source d'énergie non renouvelable. Si les biologistes ont pu constater que des algues -comme par exemple la Chlamydomonas reihardtii- fournissaient un peu d'hydrogène, mais en quantité trop infinitésimales pour être utilisable. Mais aujourd'hui, les chercheurs ont trouvé qu'en plaçant cette algue dans un bain manquant de soufre, elle modifie son processus de photosynthèse et produit de l'hydrogène en grande quantité. Dans le procédé présenté, ces algues privées de soufre commencent à fournir de ce gaz 24 heures après le début du traitement. Pendant quatre jours, elles produisent ensuite quelque 3 millilitres d'hydrogène par litre de culture. Pour les garder en vie, du soufre est rajouté à l'eau : elles reprennent une photosynthèse normale. Deux à trois jours plus tard, le processus peut être recommencé en supprimant le soufre. L'hydrogène devient une énergie renouvelable !

Les chercheurs estiment qu'une simple petite mare à usage commercial pourrait fournir assez d'hydrogène pour alimenter une douzaine de voiture pendant une semaine. A l'avenir, des installations industrielles et commerciales pourraient utiliser ce procédé.

Selon deux astrophysiciens américains, William Ward et Robin Canup (Southwest Research Institute de Boulder au Colorado), qui publient une étude ce 17 février dans la revue Nature (voir reference en fin de texte), la Lune serait le résultat d'une collision tangentielle survenue il y a 4,5 milliards d'année entre notre Terre et un autre corps du système solaire, au moins de la taille de Mars.

Cratère lunaire Tycho Photo : Marc Sylvestre

Cette collision aurait entraîné la projection dans l'espace de lambeaux brûlants arrachés au manteau terrestre et la condensation d'une partie de ces débris aurait donné naissance à la Lune. Si ce scénario avait déjà été évoqué, il présentait  cependant une importante lacune car il ne proposait aucune explication sur le fait que, contrairement aux satellites naturels des autres planètes, qui évoluent sur des plans équatoriaux, l'orbite de la Lune est inclinée de presque 10 degrés par rapport à l'équateur terrestre.

Pour les deux scientifiques américain, qui pensent avoir trouvé la clé de ce mystère, cette trajectoire serait le fruit d'une interaction gravitationnelle entre la Lune naissante et le disque formé par le reste des débris provenant de la gigantesque collision, disque disparu depuis. 

Des chercheurs du Laboratoires de systèmes biomécaniques et cognitifs de l'Insitut de mécanique des fluides de Strasbourg (labo mixte CNRS) ont mis au point un mannequin qui, pour la première fois, simule de manière réaliste les structures anatomiques et leurs particularités biomécaniques. Objectif : mieux comprendre les mécanismes de lésions et les limites de tolérance au choc de la tête. Rappelons en effet que les blessures crânio-encéphaliques forment une part importante des lésions consécutives aux accident du travail ou de la circulation, ces derniers étant en constante progression. D'où la nécessité d'optimiser la protection de la tête vis-à-vis des chocs, ce qui implique notamment une bonne connaissance du comportement de la "structure" à protéger.
Pour cela, l'équipe de chercheurs dirigée par Rémy Willinger a réalisé une modélisation mathématique et physique de la tête qui, contrairement aux modèles antérieurement utilisés, conçoit la tête humaine comme une structure composée de plusieurs massses déformables.
En effet, si dans les normes en vigueur, la tête est vue comme une structure constituée d'une seule masse indéformable, tous les spécialistes s'accordent à dire qu'il s'agit d'une structure complexe, composée de plusieurs masses déformables. Les modèles courants, tous fondés sur l'hypothèse d'homogénéité et d'isotropie (propriétés physiques constantes dans toutes les directions) de la matière cérébrale ne semblent donc guère réalistes : propriétés des matériaux trop simplifées, géométries non valables et manque de validation par l'expérience.

En premier lieu, les chercheurs ont procédé à une analyse vibratoire de la tête et proposé un modèle aux éléments finis en trois dimensions (MEF 3D). Ce modèle, intégrant l'ensemble des connaissances actuelles, reproduit une géométrie très proche de l'anatomie de la tête  (modèle géométrique obtenu par digitalisation d'un crâne in vitro) et introduit des matériaux aux propriétés non linéaires, plus réalistes. Le modèle permet, en particulier, de reproduire le champ de contraintes intracérébrales et de simuler la fracture du crâne.

Prototype physique de la tête de mannequin

Modèle aux éléments finis. Insertion du cerveau dans de la tête de mannequin

Photos : © Laboratoire des systèmes biomécaniques et cognitifs de l'Insitut de mécanique des fluides de Strasbourg

L'analyse biomécanique a été réalisée sur sept éléments distincts de l'espace intercrânien : hémisphères cérébraux, tronc cérébral, cervelet, tente du cervelet, faulx cérébrale, liquide céphalorachidien et crâne. Les propriétés mécaniques de l'espace sub-arachnoïdien* sont également incluses dans le modèle.

En deuxième lieu, l'analyse biomécanique a été transposée au modèle physique pour la réalisation du MEF 3D, ce dernier étant très proche de l'anatomie humaine. Il permet d'intégrer le choc de manière réaliste et de simuler le mouvement actif cerveau-crâne. La dernière partie des travaux a été  d'une part consacrée à la compréhension des mécanismes de lésions, en fonction des caractéristiques du choc et, d'autre part, à l'évaluation des limites de tolérance crânio-cérébrale.
Le MEF 3D est aujourd'hui opérationnel pour la reconstruction numérique et expérimentale d'accidents réels. Il s'agira de déterminer les limites de la tolérance de la matière cérébrale et des critères expérimentaux de lésions, avec pour objectif final l'élaboration d'outils prédictifs de lésions, l'estimation de l'agressivité d'un choc et la détermination des limites de tolérance de la matière cérébrale. A terme, il doit permettre d'évaluer et d'optimiser les systèmes de protection de la tête sur la base de critères biomécaniques.

*L'arachnoïde est une membrane très fine qui enveloppe le cerveau et la moelle épinière des mammifères.

Selon un constat dressé lors du premier colloque national des écoles doctorales organisé les 10 et 11 février à Marseille par les trois universités d'Aix-Marseille, près de 20% des 11000 docteurs d'université diplômés chaque année éprouvent des difficultés à trouver un emploi, du moins auprès des entreprises.
Après leurs thèses, 3000 docteurs trouvent un emploi dans les universités et organismes de recherche publics, 2000 vont travailler dans le secteur privé, 2000 effectuent un stage post-doctoral à l'étranger et 2000 étudiants étrangers regagnent leur pays. Ainsi, bien que titulaires du plus haut diplôme de l'enseignement supérieur, les 2000 docteurs restants recherchent un emploi ou sont contraints de se reconvertir sans pouvoir valoriser leur spécialité.
Selon André Nieoullon, directeur de l'école doctorale des sciences de la vie et de la santé à Marseille et organisateur de ce colloque, "les docteurs qui ont une connaissance de haut niveau ne valorisent pas leur image dans les entreprises françaises, qui connaissent mieux les ingénieurs. Pourtant, ces derniers, qui ont une formation technologique, et les docteurs, qui ont une formation plus théoriques mais sont capables d'animer des équipes et de gérer des budgets, sont complémentaires (...). Il faudrait encore favoriser, voire généraliser les stages en entreprises".
Selon le ministère de l'éducation nationale, sur les 11000 doctorats d'université délivrés chaque année,  25% concernent la physique et les sciences de l'ingénieur, 19% la biologie et la santé, 18% les sciences de l'homme, 16% les sciences de la société, 10% la chimie, 8% les mathématiques et 4% les sciences de la Terre.

Mais que font les entreprises ? Pourquoi connaissent-elles mieux les ingénieurs ? Est-ce de la faute aux universitaires ou est-ce aussi un manque de clairvoyance de la part des entreprises privées. Le concours national de création d'entreprises de technologies innovantes (dont la deuxième édition vient d'être lancée le 2 février par le ministère chargé de la Recherche et de la Technologie) a pourtant démontré  (s'il en était encore besoin) la formidable part d'invention et de création existant chez les jeunes universitaires. Rappelons en effet qu'une très forte part des 244 lauréats primés l'année dernière sont de jeunes docteurs d'universités.
A méditer, lorsque l'on sait qu'une forte quantité de chercheurs doit partir en retraite dans un avenir proche et que l'on constate une forte diminution des inscriptions en université dans les filières scientifiques...

Les deux picosatellites en orbite autour de la Terre (vue d'artiste) © Aerospace Corporation

Deux picosatellites, réalisés par les ingénieurs d'Aerospace Corporation, ont été lancés avec succès dans l'espace, en orbite basse, le 26 janvier dernier depuis la base Vandenberg (base de l'armée américaine située en Californie). Le lancement de ces deux satellites -les plus petits au monde puisqu'ils mesurent 10 cm de longueur sur 7cm de largeur et 2,5 cm d'épaisseur et pèsent moins de 200 g- s'est effectué par une fusée composée en partie d'un ancien missile balistique. Ils étaient installés dans un satellite mère, OPAL (Orbiting Picosat Automated Launcher), construit par des étudiants de l'université de Stanford (School's Space Systems Development Laboratory).

Les deux satellites ont été déployés dimanche dernier et le contact a été établi le 7 février : ils ont émis et reçu des messages, ce qui était l'objectif de cette mission. Ces engins expérimentaux ont pour but, d'une part de vérifier le système microélectronique (MEMS) de commande radio-fréquence  (conçu par le Rockwell Science Center ) et, d'autre part, de valider le concept de constellations de nanosatellites (communiquants et communiquant entre eux) qui opéreront dans le futur. Une technologie révolutionnaire pour les futurs systèmes de communication : faible puissance nécessaire, robustesse à toute épreuve, tolérance aux radiations, faible coût de fabrication. Une autre mission est planifiée pour la mi-juin.

Les plus petits satellites au monde © Aerospace Corporation

Une véritable prouesse puisque repérer les deux picosatellites dans le ciel pour entrer en communication avec eux revenait à trouver une épingle dans une botte de foin.
Nous sommes entrés dans une ère nouvelle. Aujourd'hui, la dénomination des satellites se fait selon le poids : picosatellite pour moins d'un kilogramme ; nanosatellites pour des poids de 1 à 10 kg ; microsatellites, de 10 à 100 kg ; petits satellites ,de 100 à 1000 kg ; satellites standars,1000 kg et plus. La plus petite catégorie envisagée est le femtosatellite : moins de 100 g.

Des chercheurs du Centre national de la recherche scientifique (CNRS) et de l'Institut national de la recherche agronomique (INRA), en collaboration avec les fromageries Brun de Poligny (Jura), viennent de mettre au point un capteur à ultrasons permettant de contrôler le Comté, sans l'abîmer. Cette recherche menée depuis 1996 s'inscrit dans le cadre du programme "Aliment demain"  (1994-1997).des ministère chargé de la Recherche, et de l'Agriculture (devenu aujourd'hui programme Aliment -Qualité-Sécurité 1998-2001).
Jusqu'à présent, pour déceler les défauts du fromage, les artisans utilisaient un petit embout cylindrique de corne et d'inox en l'introduisant dans la pâte afin d'en prélever une carotte ou en l'utilisant pour tapoter la surface des meules afin de découvrir d'éventuelles cavités.
Le capteur à ultrason  réalisé par les scientifiques offre le double avantage de contrôler le fromage sans l'abîmer et de localiser les éventuelles anomalies de façon extrêmement précise les anomalies. Actuellement à l'état de prototype, il se présente sous la forme d'une table munie d'un émetteur et d'un récepteur. Au contact de la meule, il reproduit sur un oscilloscope un signal dont l'interprétation permet de déceler des fissures et de caractériser la texture de la pâte. L'affineur doit en effet  le plus souvent faire face aux "lainures" (sortes de lézardes), aux "cassures" ou à la présence de cavités de la taille d'une tête d'épingle, dépendant de nombreux facteurs comme la qualité du lait,  les processus de fabrication, les conditions de conservation... d'où l'importance d'être averti en temps réel lorqu'un défaut se forme.
Le capteur permet un contrôle régulier : on peut ainsi rectifier l'évolution d'une meule, la mettre dans une cave moins chauffée si besoin est, avant qu'elle ne se fissure.
Selon Bertrand Nongaillard, responsable de l'équipe Génie biologique et médicale au département d'opto-acousto-électonique de l'Institut d'électronique et de microélectronique du Nord (équipe rattachée au CNRS à l'université de Valenciennes), une miniaturisation des capteurs est rapidement envisageable en vue d'une industrialisation du procédé, qui pourrait également être adapté à différentes variétés de fromage.

Grâce à cette innovation, il est désormais possible d'isoler uniquement la partie défectueuse de la meule, sans sacrifier l'ensemble. Un avantage non négligeable, lorsque l'on sait que 20 à 25% des meules de Comté, en moyenne, subissent une déclassification  à cause d'une anomalie, et finissent le plus souvent sous forme de gruyère râpé ou de fromage fondu dans les rayons des supermarchés.

La foudre en boule, ce phénomène quelque peu mystérieux apparaissant parfois au cours d'un orage, ne serait rien d'autre que des boules de particules de silicium en feu... c'est du moins l'explication qu'en donnent John Abrahamson et James Diniss dans un article paru aujourd'hui dans la revue Nature (voir référence en fin de texte).
Rappelons que ces "boules de feu", que peu de témoins ont vues (mise à part les nombreux lecteurs d'un fameux album des aventures de Tintin), ont une taille allant de la balle de golf à celle d'un ballon de plage et procurent un éclairage aussi fort qu'une ampoule de 100 Watts. Elles se déplacent dans l'air pendant une dizaine de secondes en rebondissant sur le sol ou en écorchant les objets qu'elles frôlent, avant de se dissoudre brusquement ou d'exploser.
Pour les deux chimistes néo-zélandais, le phénomène s'explique par une réaction de la terre mouillée au contact d'un éclair. Quand la foudre frappe, elle pénètre dans le sol sur plusieurs millimètres et vaporise par ce choc des nanoparticules de silicium (qui emmagasinent de l'énergie chimique) naturellement présentes dans la terre. Ceci a pour effet d'éjecter ces dernières dans l'air, où elles s'agrègent en chaînes filamenteuses. Dès lors, les particules en suspensions s'oxydent et brûlent lentement dans l'air : l'énergie accumulée se dégage sous forme de chaleur et de lumière.

La thèse des deux chercheurs ne reste ici qu'une théorie. Si ils ont en effet tenté de reproduire le phénomène en laboratoire, en exposant des échantillons de sol à une décharge électrique, ils n'ont pas obtenu de boules de feu. La décharge a bien provoqué une agrégation en chaîne de particules, qui ont brûlé dans un laps de temps correspondant à celui de la foudre en boule. Mais ces chaînes de particules n'ont pas pris la forme d'une sphère, qui serait imputable aux courants d'air.
Les boules de foudre n'ont, semble-t-il jamais été filmées et n'ont été que très rarement photographiées. Leurs étonnantes propriétés (elles peuvent notamment traverser les murs) ont souvent fait croire à un phénomène surnaturel. Divers chercheurs ont déjà imaginé toutes sortes d'explications : réactions électromagnétiques, nuclaires, antimatière, "fibres fractales", ilusions d'optique, mais aucune d'elles n'expliquait encore la courte durée de la foudre globulaire, ni sa capacité à traverser les murs et les fenêtres.

Environnement/OGM
Mardi 1er février 2000

Plus de 130 pays ont adopté, à Montréal dans la nuit du 29 janvier un accord sur la biosécurité, dont l'objectif est de se prémunir contre une éventuelle dissémination des gènes d'organismes génétiquement modifiés (OGM) à d'autres espèces, ou contre tout autre effet néfaste sur la faune, la flore et la diversité génétique. Cet accord qui va permettre d'encradrer le commerce des OGM, intervient après d'âpres discussions entre l'Union Européenne et le Groupe de Miami des exportateurs mené par les Etats-Unis et le Canada (ce Groupe avait été le principal responsable de l'échec des négociations tenues l'année dernière en Colombie sur ce même sujet).
L'accord s'applique aux semences ou autres produits destinés à être directement implantés dans l'environnement (poissons transgéniques, par exemple...), ainsi qu'à tous les produits agricoles non transformés, destinés à l'alimentation humaine ou animale (presque exclusivement du soja, du maïs, du colza et du coton -voir à ce sujet la chronique du mercredi 26 janvier : "OGM : 39, 9 millions d'hectares cultivés en 1999, dans 12 pays"). Ne sont pas concernés ici les produits transformés à base d'OGM, ni ceux en transit dans un pays, ni les OGM à usage pharmaceutique.

Les pays importateurs devront mettre en place des contrôles. Toute semence transgénique devra, dès sa première arrivée dans un pays, obtenir un accord préalable explicite du pays importateur. En ce qui concerne les produits agricoles de base, si un pays autorise un tel produit sur son marché, il doit en informer le Centre d'échanges de la biosécurité et rendre publiques des informations détaillées sur la nature de la modification génétique.
Un pays pourra s'opposer à l'importation de ce produit, mais la procédure d'accord préalable ne sera pas obligatoire. Tout pays ou groupe de pays qui a déjà un système de contrôle des importations (cas de l'Union Européenne) pourra le garder, même s'il est beaucoup plus strict que le protocole. Les pays pourront, par ailleurs, décider du refus d'un produit en cas d'incertitude scientifique (principe de précaution), la décision finale revenant aux politiques (et non aux experts). Les décisions pourront être revues en cas de nouvel élément scientifique. L'importateur peut aussi demander à l'exportateur de réaliser l'évaluation du risque.

En ce qui concerne l'identification des OGM, le protocole prévoit un étiquetage des livraisons "pouvant contenir" des OGM, sans imposer de livraisons séparées clairement étiquetées OGM ou non OGM. L'accord prévoit néanmoins des étiquetages spécifiques et une décision au plus tard deux ans après l'entrée en vigueur du protocole (des modalités plus poussées concernant l'étiquetage  pourraient être envisagées d'ici deux ans, le texte d'accord étant revu à ce moment-là).

La France doit accueillir, avant la fin de l'année, la première réunion du Comité intergouvernemental chargé de la mise en oeuvre de ce protocole. Notons que la valeur de ce texte par rapport aux règles commerciales de l'Organisation Mondiale du Commerce n'est abordée que dans son préambule, de façon contradictoire : d'un côté, il stipule que le protocole ne peut être interprété comme une modification des engagements internationaux comme l'OMC et, d'un autre, que ce protocole n'est subordonné à aucun autre accord international.... A suivre...