Brèves

Astrophysique

Un amas aux limites de l’Univers

Selon une théorie généralement acceptée, l’Univers se serait structuré hiérarchiquement. Les étoiles se seraient formées en premier, puis les galaxies et enfin les amas de galaxies – « les plus grandes accumulations de matière soudées par la gravitation ». Or une équipe internationale pilotée par le CEA (Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives) a détecté un amas de sept galaxies âgé de 11,5 milliards d’années, constitué alors que l’Univers n’avait que 2,5 milliards d’années. Habituellement, les galaxies appartenant à des amas connus ne produisent plus d’étoiles. Ici, les galaxies forment plusieurs centaines d’étoiles par an. Les astrophysiciens se trouvent face à un cas atypique d’amas qui se serait formé très tôt après le Big Bang, vraisemblablement dans une région particulièrement riche en matière concentrée. Une telle découverte, qui va à l’encontre des modèles théoriques, fait office de laboratoire pour les chercheurs afin de tenter de mieux comprendre l’histoire de l’Univers. Les plus grands télescopes du monde ont participé à cette étude : NOEMA (Northern Extended Millimeter Array, France), JVLA (The Karl G. Jansky Very Large Array, Nouveau-Mexique), l’observatoire de rayons X Chandra (États-Unis), ALMA (Atacama Large Millimeter Array, Chili), VLT (Very Large Telescope, Chili) et le télescope spatial Hubble (États-Unis, Europe). HUBERT DESRUES

Pour en savoir plus : Actualités & communiqués du CEA

Astronomie

La formation des lunes de Mars

Longtemps, les astronomes ont pensé que Phobos et Déimos, les deux petits satellites naturels de Mars, pouvaient être des astéroïdes capturés par la planète. Deux études menées indépendamment confirmeraient plutôt qu’ils se seraient formés suite à un impact géant subi par Mars. Selon la première étude, reposant sur plusieurs simulations numériques, pilotée par une équipe belgo-franco-japonaise, Phobos et Déimos seraient nés d’une collision entre la planète et un corps trois fois plus petit. Le choc aurait eu lieu 100 à 800 millions d’années après le début de la formation de Mars. En quelques milliers d’années, une grosse lune et d’autres plus petites se seraient agrégées par gravitation. Au fil du temps, les phénomènes de marée auraient précipité ensuite sur Mars les satellites les plus proches, dont la grosse lune, ne laissant subsister que Phobos et Déimos. Dans l’autre étude, en s’appuyant sur la signature lumineuse des deux satellites, des chercheurs du CNRS (Centre national de la recherche scientifique) et de l’université d’Aix-Marseille avancent que les deux lunes se seraient formées loin de la planète, dans les poussières externes d’un nuage de débris issu d’une collision. L’hypothèse de l’impact expliquerait pourquoi l’hémisphère nord de Mars a une altitude plus basse que celui du sud. Le choc se serait produit sur la partie septentrionale de la planète. H. D.

Pour en savoir plus : communiqué de presse du CNRS

Climatologie

Sols gelés et réchauffement climatique

Une équipe de chercheurs français issus du Laboratoire de glaciologie et géophysique de l’environnement (Grenoble), du Laboratoire environnements et paléoenvironnements océaniques (Bordeaux) et du Laboratoire des sciences du climat et de l’environnement (Essonne) s’est interrogée sur le rôle du dégazage des sols gelés dans l’augmentation du taux de dioxyde de carbone (CO₂) atmosphérique. Par l’observation de carottes marines et glaciaires et en tenant compte du rapport entre les isotopes 13C et 12C du CO₂, ils ont constaté qu’au cours de la dernière déglaciation, entre –17 500 et –6 000 ans, le dégel des sols avait entraîné un important apport de CO₂ vers l’atmosphère. Jusqu’ici, on pensait que les forêts ayant remplacé les steppes et toundras glaciaires au cours de la déglaciation avaient absorbé une grande partie du CO₂ atmosphérique. C’était sans compter l’apport de carbone provenant des sols gelés qui a continué à alimenter l’atmosphère en CO₂. Aujourd’hui, entre 1 000 et 1 500 milliards de tonnes de carbone sont piégées dans les sols gelés. Les simulations réalisées pour la fin du XXI^e siècle montrent que le forçage radiatif engendré par les émissions de CO₂ issues des activités humaines pourrait provoquer un apport supplémentaire dans l’atmosphère de 40 à 80 milliards de tonnes de carbone provenant des sols gelés. H. D.

Pour en savoir plus : actualité INSU-CNRS

Sciences de la Terre

Déformation des roches les plus profondes

Située au contact du noyau terrestre, la couche D’’, la plus profonde du manteau, se distingue par des comportements atypiques, notamment dans la propagation des ondes sismiques. Il était admis que cette couche était constituée d’un silicate de magnésium, la bridgmanite, caractérisée par une structure cristalline de type perovskite. Or, près du noyau, sous une pression dépassant 120 gigapascals (10⁹ Pa) et une température supérieure à 2 500 kelvins, la bridgmanite adopte une structure dite post-perovskite, plus dense, qui n’est stable et observable que sous ces conditions de pression et de température. Une observation inaccessible depuis la surface terrestre. Des chercheurs de l’Unité matériaux et transformations de l’université de Lille ont réalisé une modélisation numérique qui leur a permis de prédire les comportements mécaniques de la couche D’’. Comme dans tout le manteau terrestre, les mouvements de convection ne peuvent se transmettre ici que par propagation de défauts cristallins dans les minéraux. Contre toute attente, il apparaît que ces défauts glissent nettement plus facilement dans la post-perovskite. D’après les sismologues, cette description devrait permettre de mieux saisir l’origine des phénomènes de brassage de la base du manteau et la façon dont s’opèrent les transferts d’énergie. H. D.

Pour en savoir plus : communiqué de presse

Santé 

La flore intestinale « excédée » par le gras

La flore intestinale ou microbiote intervient de manière déterminante dans la digestion et la santé en général. Il est reconnu que le microbiote joue un rôle central dans certaines maladies comme le diabète de type 2 ou l’obésité. Une équipe de l’Unité de pathogénie microbienne moléculaire de l’Institut Pasteur s’est intéressée au comportement des bactéries intestinales en cas de régime alimentaire gras. Elle se proposait d’observer non pas le déséquilibre intestinal, mais son installation engendrée par un nouveau régime alimentaire. L’expérimentation a porté sur des souris qui avaient reçu une alimentation composée de 70 % de lipides. Au bout de un mois, certaines espèces microbiennes proliféraient dans le microbiote des souris, alors que d’autres déclinaient voire disparaissaient. Par ailleurs, les chercheurs ont constaté que les bactéries pouvaient se rapprocher de la paroi de l’intestin grêle, alors que des peptides antimicrobiens et un mucus sécrétés par l’épithélium intestinal les tiennent habituellement à distance. Autrement dit, un régime alimentaire gras modifie non seulement la flore intestinale, mais aussi l’intestin qui peut, à l’extrême, devenir perméable. Le rétablissement d’une alimentation équilibrée chez les souris a permis d’inverser le processus et de revenir à la normale en un mois. H. D.

Pour en savoir plus : communiqué de presse de l'Institut Pasteur

Santé

Contamination au mercure, quand les cheveux s’en mêlent

Déterminer l’origine, la date et la durée d’une contamination au mercure est désormais possible ! Le nœud du problème résidait dans la difficulté à identifier la forme moléculaire du métal. Des chercheurs français et américains ont réussi à démêler le problème : il suffit de passer nos cheveux au peigne fin. Ou plutôt de les soumettre à une nouvelle technique d’analyse de pointe, impliquant notamment le synchrotron européen ESRF (European Synchrotron Radiation Facility) implanté à Grenoble, une nanosonde à rayons X, un spectromètre et un multi-analyseur. Les chercheurs ont découvert que la signature moléculaire du mercure ainsi que la manière dont il se lie chimiquement à la fibre capillaire varient spécifiquement selon sa source (alimentation, amalgame dentaire, vaccin…). Par ailleurs, grâce à sa croissance rapide, le cheveu possède une formidable mémoire temporelle d’événements biologiques. Les résultats de ces analyses pourront servir à estimer un risque toxicologique ou encore traiter un empoisonnement. En effet, la contamination au mercure constitue un enjeu de santé publique majeur, en raison de ses effets délétères sur l’organisme. D’autres métaux toxiques pourront faire l’objet de tels examens poussés. Ces avancées pourraient avoir également des retombées en sciences médico-légales, des matériaux ou de l’environnement. GAËLLE COURTY

Pour en savoir plus : communiqué de presse du CNRS

Biologie

La grenade, une explosion de jeunesse

Plus nous avançons en âge, moins nos cellules parviennent à recycler leurs usines énergétiques internes. Appelées mitochondries, ces petits composants cellulaires se dégradent et entraînent l’affaiblissement de nombreux tissus dont les muscles. Une équipe de chercheurs suisses est parvenue à identifier une molécule naturelle, l’urolithine A, qui permet de rétablir le processus de recyclage des mitochondries. Chez le ver C. elegans, couramment utilisé dans la recherche sur le vieillissement, l’urolithine A permet de prolonger l’espérance de vie de 45 %. Chez le rat et la souris, des seniors âgés de 2 ans exposés à l’urolithine A acquièrent une endurance à la course 42 % plus élevée que leurs congénères témoins. Pour les chercheurs, l’efficacité de l’urolithine A chez des espèces aussi éloignées que le ver C. elegans et le rat montre qu’elle agit sur un mécanisme essentiel du vivant et permet d’espérer qu’elle ait des effets sur l’Homme. Comment en produire naturellement ? La grenade, ce fruit bien connu, contient des tanins ellagiques qui, lors de la digestion, vont donner d’abord l’acide ellagique puis de l’urolithine A. Hélas ! tous les individus ne possèdent pas dans leur flore intestinale les bactéries capables de réaliser cette transformation. Pour y remédier, la recherche s’oriente actuellement vers le développement d’extraits d’urolithine A à administrer directement. H. D.

Pour en savoir plus : actualité de l'EPFL

Médecine

Myopathie de Duchenne, une thérapie génique boostée

Une stratégie décuplant la réussite de la thérapie génique dans le traitement de la myopathie de Duchenne a été développée chez la souris. Cette pathologie se traduit par la dégénérescence des fibres musculaires, suite à des mutations génétiques affectant la synthèse d’une protéine de soutien, la dystrophine. La thérapie génique consiste à introduire une séquence thérapeutique véhiculée par un vecteur viral, aboutissant à la synthèse d’une dystrophine fonctionnelle. Toutefois, une perte conséquente du vecteur thérapeutique a été observée, probablement due à l’altération des cellules musculaires. Pour y remédier, des chercheurs du Centre de recherche en myologie (Paris) ont procédé au préalable à l’injection d’une molécule nommée PPMO (peptide-phosphorodiamidate morpholino), rétablissant temporairement une production normale de dystrophine. Le vecteur thérapeutique ainsi conservé, la thérapie génique a été dix fois plus performante. Cette stratégie devra être testée sur un modèle animal plus sévèrement atteint avant d’envisager des essais chez l’Homme. G. C.

Pour en savoir plus : actualité de l'INSERM

Biologie

Des molécules organiques détectées par Rosetta

La vie aurait-elle été apportée sur Terre par les comètes ? La question n’est pas nouvelle, mais à ce jour aucune réponse satisfaisante n’a été proposée. L’aventure de la mission européenne Rosetta, autour et sur la comète 67/Tchourioumov-Guérassimenko, offrait une occasion unique de dresser un inventaire le plus complet possible des éléments chimiques constituant le noyau du petit astre. Plusieurs molécules gazeuses ont été détectées dans l’atmosphère de la comète par l’instrument ROSINA (Rosetta Orbiter Spectrometer for Ion and Neutral Analysis) embarqué sur la sonde : hydrocarbures, alcools, aldéhydes et glycine. Un autre instrument, COSIMA (Cometary Secondary Ion Mass Analyzer), a collecté des particules solides éjectées depuis le noyau de la comète. Parmi elles, les chercheurs ont observé des macromolécules organiques si complexes qu’ils n’ont pas pu, pour l’instant, leur attribuer de formule chimique. Il pourrait s’agir d’un type de matière organique insoluble déjà trouvé dans les météorites carbonées. Comme elle contient plus d’hydrogène que dans les météorites, les scientifiques pensent qu’elle pourrait être plus primitive et remonter au tout début de la formation du système solaire. Ces macromolécules constitueraient donc un excellent matériau pour comprendre les premiers stades de notre système planétaire. H. D.

Pour en savoir plus : communiqué de presse du CNRS

Biologie

Les moustiques ont du souci à se faire !

Les moustiques sont les vecteurs de nombreuses maladies, parmi lesquelles le paludisme mais aussi, entre autres, la dengue et le Zika. Contre ces insectes ailés, les pesticides ont montré leurs limites en polluant durablement l’environnement. Une toxine efficace sur les moustiques Anopheles et Culex (responsables respectivement du paludisme et de la filariose) est utilisée dans plusieurs pays. Toutefois, elle reste impuissante face aux moustiques tigres (Aedes), vecteurs de la dengue, du Zika et du chikungunya. Cette toxine nommée BinAB est produite sous forme de nanocristaux par une bactérie (Bacillus sphaericus) quand ses ressources alimentaires diminuent. Attirés par les cristaux, les moustiques ingèrent la toxine qui, au terme d’un processus complexe, les tue avec une totale sûreté pour l’environnement. La bactérie y gagne un moustique à « manger ». Pour étendre le champ d’action de BinAB à d’autres espèces de moustiques, il fallait connaître sa structure afin de pouvoir la modifier. Or, mener une telle exploration sur des cristaux aussi petits posait problème. Une équipe de chercheurs du CNRS (Centre national de la recherche scientifique) et de l’université de Californie à Los Angeles est parvenue à résoudre la structure du cristal BinAB grâce à une méthode d’analyse innovante utilisant un laser à électrons libres. Les chercheurs espèrent maintenant mettre au point un insecticide agissant aussi bien sur les moustiques Anopheles, Culex qu’Aedes. H. D.

Pour en savoir plus : communiqué de presse du CNRS

Chimie

Recréer un parfum vieux comme le monde

L’encens, l’un des plus vieux parfums du monde, gardait ses secrets depuis plus de 6 000 ans. Une équipe de l’institut de chimie de Nice vient de déterminer les molécules qui lui confèrent son odeur très caractéristique. Les chercheurs ont utilisé une méthode d’analyse permettant d’isoler des
substances odorantes particulièrement ténues, d’à peine quelques parties par million. En partant de 3 kilogrammes d’huile essentielle d’encens, ils ont obtenu 1 milligramme de deux constituants odorants. En plus de techniques de laboratoire avancées, l’équipe a dû s’adjoindre la compétence de « nez », car seul l’odorat humain est capable de détecter ces constituants en infime quantité dans un parfum. Au final, dans ce milligramme d’échantillon purifié, deux acides ont été identifiés ((+)-trans- et (+)-cis-2-octylcyclopropane-1-carboxylique), nommés acides olibaniques (de l’oliban, autre nom de l’encens). Ces composés étaient découverts d’ailleurs pour la première fois dans la nature. Les chercheurs ont validé ensuite leur découverte en synthétisant des copies de ces composés parfaitement identiques à ceux mis au jour dans l’encens naturel. Ainsi, les parfumeurs disposent dorénavant de deux molécules qu’ils peuvent fabriquer et inclure dans leurs compositions. H. D.

Pour en savoir plus : communiqué de presse du CNRS

Archéologie 

Des muons pour sonder la grande pyramide de Gizeh

La pyramide de Khéops intrigue les archéologues. Comporte-t-elle des chambres, des passages inconnus ? Depuis 2015, une équipe menée par la Faculté des ingénieurs de l’université du Caire et par l’institut français Heritage Innovation Preservation Institute s’attache à déployer des techniques de pointe non invasives pour explorer le tombeau. Toutes mobilisent des détecteurs de muons. Le muon est une particule élémentaire formée dans la haute atmosphère par la collision entre des rayons cosmiques et les noyaux des atomes de l’atmosphère. Quelque 10 000 muons par mètre carré parviennent chaque minute sur Terre à la vitesse de la lumière. Ces particules interagissent faiblement avec la matière et peuvent traverser des structures solides comme des montagnes... ou des pyramides. En disposant des détecteurs à muons sous les zones que l’on souhaite sonder, une « image » permettant de distinguer les vides et les pleins est obtenue. Dans ces derniers, plus de muons ont été absorbés ou déviés que dans les vides traversés sans interaction. Trois types de détecteurs sont installés sur la pyramide de Khéops : des détecteurs chimiques argentiques, des scintillateurs électroniques pour une analyse en temps réel et des télescopes à muons développés par le CEA (Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives). H. D.

Pour en savoir plus : communiqué de presse