Actualité scientifique

Mai 2000

Selon les travaux d'une équipe britannico-canadienne publiés dans la revue Nature du 25 mai 2000 (voir référence en fin de texte), "les limites d'exposition actuelles pour les équipements à micro-ondes doivent être reconsidérées" ("We show here that prolonged exposure to low-intensity microwave fields can induce heat-shock responses in the soil nematode Caenorhabditis elegans. This effect appears to be non-thermal, suggesting that current exposure limits set for microwave equipment may need to be reconsidered".)
Ayant irradié un groupe de vers Caernorhabditis elegans pendant18 heures de microondes de 750 Mhz (fréquence inférieure à celle des téléphones mobiles) à 0,5 watt, les chercheurs ont constaté que ces vers produisait des "heat shock proteins", macromolécules aidant d'autres protéines à adopter ou à conserver leur bonne forme (celle qui permet de jouer leur rôle biologique) par le repliement de leur longue chaînes moléculaires Ces heat shock proteins sont habituellement produites  par toutes sortes d'organismes lorsqu'ils sont soumis à des stress thermiques pour se protéger de la chaleur : dans le cas du Caernorhabditis elegans, il suffit que sa température s'élève au dessus de 27°C pour les fabriquer. Mais ici, les scientifiques ont démontré que celles-ci étaient produites dès que l'animal irradié par les micro-ondes dépasse une température de 24°C.  Production bizarre puisque les expérimentateurs ont vérifié que les micro-ondes ne chauffaient pas les vers au-delà de 25°C. Trois hypothèses sont dès lors avancées pour expliquer le phénomène :

• les micro-ondes auraient coupé des "liaisons chimiques faibles", qui maintiennent la forme des protéines,
• l'irradiation aurait déclenché la production de formes d'oxygène particulièrement réactives,
• les micro-ondes auraient interféré avec les signaux cellulaires commandant la production des heat shock proteins

Reste aujourd'hui à déterminer si l'une de ces hypothèse est la bonne et si l'on peut, à partir de là estimer ou non que les téléphones portables sont nuisibles pour la santé de l'homme. A ce jour, aucune étude n'a démontré une quelquoque nocivité pour l'homme de manière indubitable (cf la chronique du 18 février 2000 : Téléphones portables : effets sur le cerveau ?. Mais compte tenu du peu de certitudes actuelles sur le sujet, certains spécialistes recommandent aux parents de ne pas laisser leurs enfants abuser de leur portable. La profondeur de pénétration du rayonnement occupe chez eux les deux tiers du volume de la boîte crânienne (au lieu d'un quart chez l'adulte). Rappelons que les téléphones mobiles émettent et reçoivent des ondes électromagnétiques dans deux gammes de fréquence, autour de 900 et 1800 MHz. Ces micro-ondes, analogues à celles employées dans les fours, provoquent une agitation des molécules d'eau et entraînent une augmentation de la température. Mais si la puissance d'un appareil de cuisson est de l'ordre de 1000 watts, celle des téléphones mobiles est quelque 500 fois plus faible. Lors d'une communicaton, une bonne moitié des ondes est absorbée au niveau de la tête. Les tissus humains absorbent en effet les micro-ondes : pour s'en rendre compte, placez-vous devant votre télévision allumée et appelez sur votre portable. L'image sera perturbée, sauf si vous intercalez votre main entre le téléphone et l'écran.

Société américaine basée à Bothell  dans l'état de Washington, Microvision a inventé un procédé optique révolutionnaire qui permet de projeter une image directement sur la rétine. Le procédé, baptisé Retinal Scaning Display, RSD (affichage par balayage rétinien), laisse présager de nombreuse applications, qu'il s'agisse du domaine militaire, industriel, médical ou de grande consommation. Adieu lourds écrans électroniques traditionnels : nous entrons dans l'ère de l'image, sans écran, vue directement du fond de l'oeil.
Monté dans un casque, des lunettes ou dans un appareil portable (style téléphone cellulaire), le système (grand comme un mouchoir de poche) comprend une source lumineuse, des scanners et un système optique. Des diodes à rayons laser de très faible intensité (inoffensif pour l'oeil) génèrent des points lumineux combinés en rangées par des scanners à microbalayage horizontal et vertical, formant une image monochromatique ou en couleur. L'image est "peinte" directement sur la rétine, à travers la pupille et apparaît superposée au champ de vision naturel, comme suspendue et flottante dans l'air à près d'un mètre devant soi.. D'après Microvision, elle est supérieure en qualité par rapport à celle obtenue à partir de tubes cathodiques, d'écrans à cristaux liquides ou écrans plats.

En marge de cette chronique,  signalons qu'IBM a déjà présenté son "wearable computer"  (ordinateur vraiment portable, à la manière d'un baladeur) en février dernier à Bangkok. En appliquant devant l'oeil un minuscule écran en forme de lunette, on restitue une image équivalente à celle d'un écran d'ordinateur classique de 800x600 pixels.

Selon une étude parue dans le journal Nature Genetics du mois de juin, le génome humain ne comporterait qu'entre 28000 et 34000 gènes, soit trois à quatre fois moins de ce que l'on imaginait jusqu'à présent. Pour parvenir à cette conclusion, l'équipe menée par Jean Weissenbach, directeur du Génoscope (le Centre national de séquençage situé à Evry dans l'Essonne), a recherché les similitudes existantes entre le génome de l'homme et celui  du Tetraodon nigroviridis, poisson originaire du Sud-est asiatique. Utilisant une procédure informatique issue d'une collaboration de la société française Gene-IT et de l'Institut national de la recherche en informatique et en automatique (INRIA), le Génoscope a réussi à repérer les deux tiers des gènes communs aux deux espèces. La comparaison des 170 000 séquences d'ADN connues du Tétraodon (30%) avec les 42% du génome humain décryptés (à l'époque des travaux) conduit le professeur Weissenbach à  déclarer que l'homme possède entre 28000 et 34000 gènes.
Cette estimation concorde par ailleurs avec celle avancée de 40 000 gènes, extrapolation obtenue à partir du décryptage complet des chromosomes 21 et 22 réalisé récemment. Elle est également voisine de celle avancée par Brent Ewing and Philip Green de l'université de Washington (entre 34700 et 33 630), estimation obtenue par une autre méthode, ces travaux étant également publié dans la revue Nature Genetics et s'appliquant à un ver.

Ce résultat, s'il est confirmé (d'autres études aboutissant à un nombre de gènes très supérieur), montre qu'il n'est pas nécessaire de disposer d'un grand nombre de gènes pour atteindre la complexité de fonctionnement d'un mammifère. Il montre également qu'il faudra trois à quatre fois moins de temps que prévu pour déterminer les fonctions de nos gènes ( phase appelée "post-génome") et les protéines qu'ils codent. Une nouvelle pas forcément intéressante pour les spéculateurs. Le secteur biotechnologie affichait une belle plongée ce matin au Nasdaq : moins de gènes = moins d'applications génétiques et donc de brevets les protégeant, donc moins d'argent à la clé...

In vivo, in vitro, in silico : croiser les expériences de laboratoire avec les "expériences" numériques (grâce à la puissance croissante des microprocesseurs) permet de répondre à de nombreuses questions concernant le monde moléculaire, dès lors que la précision des expériences est adaptée au processus considéré.
Le plus connu des acides nucléiques, la double hélice d’ADN, siège de l’information génétique, fournit un bon exemple de ce que la simulation moléculaire peut accomplir. Pour commencer, elle permet un niveau de contrôle souvent inaccessible à l’expérimentateur. Ainsi, bien que les bases d’ADN, adénine (A), thymine (T), guanine (G) et cytosine (C) interagissent dans l’eau en s’empilant, les simulations de dynamique moléculaire permettent de contrer ses interactions et d’étudier la formation des paires A-T et G-C, appariées par liaisons hydrogène comme au sein de la double hélice. Il est alors possible de calculer leur énergie libre d’appariement, une grandeur inaccessible expérimentalement.

Ces résultats ont un intérêt biologique puisque, dans son environnement naturel, l’ADN est en interaction permanente avec des protéines, également capables de lui imposer des déformations. De telles déformations sont même indispensables pour assurer la lecture de l’information génétique, sa duplication et son empaquetage au sein de la cellule. La protéine RecA, par exemple, joue un rôle important dans le processus de recombinaison qui permet d’intervertir des segments dans un génome. Son action, qui implique l’échange de brins entre deux doubles hélices ayant des séquences homologues, provoque l’étirement de ces hélices par un facteur 1,5. C'est la connaissance de la forme ADN-S qui a permis de proposer un mécanisme pour l’échange des brins qui est en accord avec la somme des informations expérimentales.

Si c'est au niveau le plus fin que se situe la chimie proprement dite (la compréhension d'une réaction chimique nécessite un suivi indépendant des électrons et des noyaux atomiques et exige l'emploi de la mécanique quantique), il s'avère que la mécanique classique de Newton permet de comprendre les changements de conformation moléculaire. Ceci permet d'aborder la simulation de systèmes beaucoup plus grands -contenant souvent des dizaines de milliers d'atomes-, de simuler la dynamique sur plusieurs échelles de temps. La physico-chimie in silico des macromolécules biologiques a de beaux jours devant elle...

D'où vient le décalage observé entre la faible production de diatomées* en surface de l'Océan Austral et la grande richesse en opale des dépôts sédimentaires en Antarctique? Des équipes du Centre national de la recherche scientifique (CNRS) donnent enfin la solution de ce paradoxe : dans un article paru ce11 mai dans Nature (voir référence en fin de texte) : leurs travaux révèlent que la production de diatomées par l'Océan Austral avait été jusqu'à présent sous-évaluée (mesures obtenues par des capteurs de la couleur de la mer, embarqués sur des satellites)et qu'à l'inverse, les accumulations d'opale dans les sédiments avaient été, elles, largement sur-évaluées (ceci étant montré grâce à des techniques isotopiques). Au total, la préservation de l'opale sédimentée depuis la couche de surface n'est finalement pas plus importante dans l'Océan Austral que dans le reste de l'océan.En effet, de violents courants de fond entraînent bien loin de son point de chute le matériel sédimenté depuis la couche de surface, le redistribuant et l'accumulant au cours des millénaires dans les vallées et dépressions topographiques.
Cette découverte a d'importantes conséquences pour la reconstitution des climats qui, au cours des âges, ont largement évolué passant de périodes glaciaires à des périodes interglaciaires, chaudes. En effet, l'opale déposée dans les sédiments depuis des millions d'années est souvent utilisée comme un traceur de la production photosynthétique de la couche de surface, autrement dit de la pompe biologique de gaz carbonique. Un des points clefs de cette reconstitution est de bien connaître la préservation du matériel biogène sédimenté. A l'âge glaciaire, la teneur en gaz carbonique de l'atmosphère (reconstituée d'après les carottes prélevées dans la calotte glaciaire antarctique) était de 40% inférieure au niveau actuel. Or les sédiments antarctiques datant de cette époque révèlent des dépôts d'opale plus importants qu'à présent. On peut donc penser qu'à taux de préservation égal de l'opale, la pompe biologique de gaz carbonique devait, à cette époque, être plus active qu'actuellement.
*Algues planctoniques dont la carapace est constituée de verre organique, l'opale

La biologie de l'océan serait-elle un facteur plus important que pré-supposé pour le contrôle du climat de la planète Terre ? Il s'agit d'une hypothèse qu'il importe de vérifier si nous voulons mieux comprendre les interactions climat-océan dans le présent, et dans le futur…

Dans un article qui paraîtra demain 11 mai dans la revue Nature (voir références en fin de texte), une équipe internationale (dont fait partie notamment le français Pierre Drossart du CNRS) montre que les nuages convectifs présents dans l'atmosphère de Jupiter sont associés à des zones atmosphériques très humides. Il y a donc dans l'atmosphère jovienne une liaison directe entre la circulation de la vapeur d'eau et l'activité nuageuse.

De nouvelles données 
Dans leur article, les chercheurs rapportent qu'ils ont obtenu en même temps -grâce au spectro-imageur NIMS- des images de Jupiter dans l'infrarouge et des spectres qui identifient par leur signature les composants atmosphériques tels que le méthane, l'ammoniaque ou la vapeur d'eau. Pour la première fois, les données ainsi recueillies montrent que les nuages convectifs (voir plus haut) sont associés à des zones atmosphériques très humides, et très localisées.
Ce "chaînon manquant" démontre qu'il existe une liaison entre circulation de vapeur d'eau et activité nuageuse. Bien qu'attendue dans les modèles météorologiques simples de l'atmosphère, cette relation, n'avait jamais pu jusqu'à présent être mise en évidence directement.

Si ces observations ne résolvent pas le problème de la quantité d'eau profonde sur Jupiter, qui reste inaccessible aux observations, elles permettent de relier les phénomènes météorologiques visibles dans des couches plus profondes de l'atmosphère jovienne. Les données de NIMS dans le proche infrarouge sondent l'atmosphère jusqu'à un niveau de pression de 5 bars, alors que les observations dans le visible ne donnent des informations que sur les nuages se situant à des pressions de 3 bars.
En poursuivant de telles études sur l'atmosphère de Jupiter, on espère comprendre les liens exacts entre la circulation météorologique globale de cette planète et l'activité convective. 
A suivre...

CORDIS : un site privilégié pour les chercheurs européens

Recherche et innovation/Europe
Mardi 9 mai 2000

CORDIS, service d'information sur la Recherche et le Développement de la Commission européenne, propose un accès rapide et simple aux programmes de recherche et de développement (R&D) financés par l'Union européenne ainsi qu'à de nombreux résultats exploitables. Il s'inscrit dans le cadre de la  nouvelle initiative "eEurope"de la Commission qui vise à développer l'usage d'internet, notamment auprès des chercheurs, et à réaffirmer le rôle international de la recherche communautaire.
Face au succès croissant du service (125000 usagers mensuels, près de 3 millions de pages visitées au mois de janvier 2000), une nouvelle architecture vient d'être adoptée offrant, à travers une série de "planètes", une vision d'ensemble des informations disponibles et des possibilités de participation.
Véritable portail sur l'innovation, il donne aux entreprises et aux chercheurs de 35 pays un accès direct aux 15 milliards d'euros que consacre l'Europe à l'innovation et à la recherche. Il propose notamment l'accès à de nombreuses bases de données, offre des informations sur la diffusion et l'exploitation de résultats de recherche et permet de rechercher des partenaires.
La navigation, prévue en cinq langues (anglais, allemand, espagnol, français et italien), s'organise selon trois grandes rubriques :

• Trouver : utilisateurs réguliers qui veulent accéder directement à des informations spécifiques
• Explorer : utilisateurs moins expérimentés qui veulent consulter les différentes opportunités offertes par CORDIS
• Aujourd'hui : dernières informations sur l'innovation et la R&D en Europe

Ce site, dont l'objectif est de faciliter la mise en place d'un véritable espace européen de la recherche est une véritable mine d'or. Impossible ici de détailler l'ensemble des services proposés (voir à ce sujet l'article plus complet que j'ai écrit dans notre rubrique "Science").
Dans le cadre de la prochaine présidence française du conseil de l'Union européenne (1er juillet 2000), notre pays bénéficiera d'un site à l'intérieur de CORDIS. Celui-ci mettra notamment en valeur les priorités affichées en matière de recherche et d'innovation, donnera un calendrier des principales manifestations R&D au cours de cette présidence. Il présentera, par ailleurs, le potentiel français en matière de recherche et de technologie. A suivre...

Michael Archer, directeur de l'Australian Museum, souhaite ressusciter par clonage l'espèce éteinte des tigres de Tasmanie (coût estimé de l'opération : 48 millions de dollars).
Les scientifiques ont en effet extrait, d'après eux, sufisamment d'ADN des organes d'une jeune Tigresse de Tasmanie (dont le nom scientifique est thylacine) conservée dans l'alcool depuis 1986 pour mener à bien l'opération. Des tissus provenant du coeur, du foie, de muscle et de moelle épinière prélevés en avril contenaient en effet un ADN de haute qualité. "La préparation contient suffisamment d'ADN pour que nous pensions qu'elle contient de nombreuses copies de presque tous les gènes du Tigre de Tasmanie'', a expliqué le Docteur Don Coglan de l'unité de biologie de l'évolution du musée, et coordinateur du projet.
Le noyau des cellules pourrait être implanté dans l'ovule d'un autre animal, comme le diable ourson de Tasmanie. Avant de cloner l'animal, il sera cependant nécessaire de cataloguer l'ADN de l'animal disparu afin de conserver ses gènes pour l'éternité. Pour Don Colgan, "ce projet pourrait ouvrir la porte à d'autres projets du même genre, permettant de ressusciter d'autres espèces disparues".

La prochaine étape consiste désormais à reconstituer la structure génétique du thylacine. Mais il faudra attendre des avancées de la biologie génétique avant que les gènes ne puissent être utilisés pour produire un clone, en utilisant vraisemblablement comme hôte un marsupial australien.

Roger-Gérard Schwartzenberg, nouveau ministre de la Recherche depuis le 27 mars dernier, a présenté lors d'une conférence de presse donnée ce 4 mai dans les locaux de son ministère les dix orientations prioritaires qu'il entendait donner à la recherche française.
"La recherche, qui comptait pour 2,45% du produit intérieur brut en 1994, n'en constitue plus que 2,1% cette année", a notamment souligné le ministre. "Il s'agit de donner un nouvel élan à la recherche, en s'appuyant sur dix orientations prioritaires" :

• Rajeunir la recherche : ceci passe par la définition d'une véritable politique de l'emploi scientifique.
  Le ministre a notamment annoncé que l'Action Concertée Incitative "Jeunes Chercheurs" serait poursuivie, passant d'une enveloppe de 51,6 millions de francs en 1999, à 80 millions cette année.

• Promouvoir l'interdisciplinarité et la mobilité des chercheurs : en accord avec le ministre de l'éducation nationale, Roger-Gérard Schwartzenberg compte développer l'an prochain les postes d'accueil de chercheurs dans l'enseignement supérieur (et les postes de chercheurs dans l'enseignement supérieur). L'aide aux laboratoires d'accueil sera augmentée.

• Améliorer l'évaluation : "Il serait souhaitable de créer, surtout pour l'évaluation stratégique des établissements, une structure nouvelle qui pourrait reprendre les missions du Comité national d'évaluation (CNE) et du Comité national d'évaluation de la recherche (CNER), en les fusionnant dans un Comité national d'évaluation des établissements d'enseignement supérieur et des organismes de recherche".

• Rapprocher enseignement supérieur et recherche : développement de structures communes (laboratoires mixtes, Instituts fédératifs de recherche...), effort financier pour la recherche universitaire dans les contrats quadriennaux Etat/universités et contrats de plan Etat/Région, mesures incitativres pour les personnels...

• Favoriser l'innovation et le transfert de technologie : "je poursuivrai et amplifierai la politique des incubateurs et des fonds d'amorçage (installation notamment d'un fonds d'amorçage "biotechnologie", d'un fonds consacré au multimédia, dynamisation de la création de fonds d'amorçage régionaux" (...) "enfin, j'installerai avant la fin de l'année les Centres nationaux de recherche technologique, qui associeront laboratoires publics et centre de recherche privée sur un site précis et une thématique définie"...

• Développer les sciences du vivant : "Les sciences du vivant restent notre première priorité" (poursuite de l'action engagée pour la génomique, en renforçant les génopoles, le secteur de la bioinformatique et continuité des réseaux de recherche technologique "Genhomme" et Génoplante" ; efforts vers l'après-séquençage; développement des technologies appliquées à la santé ; création de Centres d'innovation en technologies pour la santé ; fonds national Bio-Amorçage ; soutien de la création d'une fédération française des bio-incubateurs afin d'aider les entreprises émergentes de biotechnologies.

• Réussir le passage à la société de l'information : prévision de la signature (en liaison avec le ministère des finances et de l'industrie) d'un contrat quadriennal avec l'Institut national de recherche en informatique et en automatique (INRIA) , souhait de la création, par le CNRS, d'un Institut ou Départementdes sciences et technologies de l'information et de la communication ; augmentation des dotations du Fonds national de la science et du Fonds de la technologie en ces domaines...

• Réconcilier science et environnement : lancement prévu de trois réseaux de recherche et d'innovation technologique : Eau et environnement, Observation de la Terre et applications spatiales, Pollutions marines accidentelles et conséquences écologiques sur le littoral (ce dernier étant prévu par le Comité interministériel Aménagement du territoire, le 28 février dernier.

• Rapprocher science et société : attention accrue portée aux sciences humaines et sociales (SHS), proposition d'un élargissement du Conseil national de la science vers les SHS ; favorisation des approches puridisciplinaires; meilleure réponse à la demande d'éthique fortement exprimée par notre société.

• Dynamiser la recherche spatiale : année 2000 marquée par l'élaboration d'une stratégie spatiale européenne, préparée par la Commision et l'Agence Spatiale Européenne (ESA). "L'agence spatiale européenne doit évoluer et s'adapter, notamment en réduisant ses frais de fonctionnement".

Enfin, pour Roger-Gérard Schwartzenberg, la présidence française de l'Union européenne à partir du 1er juillet prochain doit être l'occasion de bâtir un espace européen de la recherche. Dans ce cadre, le ministre souhaite proposer cinq orientations principales à ses homologues européens : 

• promotion de l'innovation (mise en place d'un Fonds européen d'incitation pour la création d'incubateurs et de fonds d'amorçage, concours européen de création d'entreprises de technologie innovantes,
• création de réseaux de recherche technologiques européens,
• création d'une Académie européenne des sciences et des techniques
• lancement d'une Agence de diffusion scientifique et technique
• création de Maisons européennes de la science.