Brèves

Astrophysique

Le « Grand Finale » de C­assini

Le 15 septembre 2017, Cassini achevait sa mission autour de Saturne en plongeant dans l’atmosphère de la planète géante. Pendant cette phase surnommée « Grand Finale », la sonde spatiale a effectué plusieurs passages à basse altitude au-dessus des pôles magnétiques de Saturne. Comme toutes les planètes possédant un champ magnétique, Saturne génère des aurores polaires. Ces phénomènes lumineux sont produits par l’accélération de particules énergétiques, principalement des électrons, le long des lignes du champ magnétique. Ces électrons agissent aussi sur des ondes radio et créent un intense rayonnement radio. « Grand Finale » a permis de lever le voile sur les sources d’aurores radio prenant naissance à environ 180 000 kilomètres au-dessus de l’atmosphère de Saturne. Dans un premier temps, le mécanisme d’émission apparaît équivalent à celui identifié sur Terre et Jupiter. Mais de manière inattendue, les électrons impliqués semblent avoir été accélérés vers la planète au-delà de la région d’émission. Enfin, une observation simultanée avec le télescope spatial Hubble a mis en évidence une association partielle entre sources radio lointaines et aurores ultraviolettes. Ainsi, selon l’environnement magnétique, un même mécanisme peut produire des ondes radio aurorales très différentes. HUBERT DESRUES

Pour en savoir plus : communiqué du CNRS

Astrophysique

Les rayons X révèlent un Univers de filaments

La collaboration internationale XXL vient de publier une série de résultats obtenus à l’aide de l’observatoire spatial XMM-Newton de l’ESA (Agence spatiale européenne). En huit années, le télescope a passé deux mille heures à mesurer le rayonnement X issu d’amas de galaxies et de noyaux galactiques actifs (AGN). Au final, le sondage XXL a recueilli des informations sur 365 amas de galaxies et 26 000 AGN. Certains de ces objets sont si éloignés que leur lumière a été émise alors que l’Univers n’avait pas la moitié de son âge actuel. Le sondage XXL montre un Univers dans lequel la matière est distribuée sous forme d’un réseau de filaments façonnés par la gravité. Les amas de galaxies se positionnent à l’intersection des filaments. Le satellite Planck de l’ESA (se reporter à l’article de Stéphane Fay, Découverte n° 388, sept.-oct. 2013, p. 16-23) avait livré en 2015 une image de l’Univers précoce en étudiant le fond diffus cosmologique. Le sondage XXL fournit quant à lui une image d’un Univers plus âgé qui, comparée aux résultats de Planck, contribue à la compréhension de l’évolution de l’Univers. La version finale de l’analyse des données sera publiée en 2021. H. D.

Pour en savoir plus : fait marquant du CEA-IRFU

Physique

La course aux aimants à champ intense

Les aimants à haut champ, de plus de 18 teslas, trouvent de nombreux débouchés, aussi bien dans la recherche que l’industrie ou le domaine médical. Dans cette course à la performance, la France dispose, au Laboratoire national des champs magnétiques intenses (LNCMI) de Grenoble, d’un outil de recherche et développement de tout premier plan. La première campagne de test de l’aimant NOUGAT (Nouvelle génération d’aimant supraconducteur pour la production de teslas) vient de délivrer un champ de 20,8 T. Une étape vers les 30 T attendus. Pour obtenir de hauts champs avec le moins d’énergie possible, il faut utiliser des matériaux et techniques de nouvelle génération. NOUGAT est un aimant hybride constitué d’un insert supraconducteur développé par le CEA-IRFU (Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives – Institut de recherche sur les lois fondamentales de l’Univers) et d’aimants résistifs. Dans le premier test, l’insert a fourni 12,8 T et les bobines résistives 8 T. Pour l’insert, une nouvelle technique de bobinage dite metal-as-insulation a été employée et testée avec succès. Quand NOUGAT fonctionnera à pleine charge, l’insert fournira 10 T et les bobines 20. Plusieurs aimants à haut champ sont en cours de développement au LNCMI, notamment pour le domaine médical, dont un de 43 T. H. D.

Pour en savoir plus : fait marquant du CEA-IRFU

Physique

Neutrino, masse non nulle

Depuis deux décennies, nous savons que les neutrinos possèdent une masse non nulle. Mais la valeur de cette masse n’est toujours pas connue. Pourtant, dès les années 1930, Enrico Fermi (1901-1954) avait énoncé le principe de la mesure directe de la masse du neutrino, présumée d’environ 3,6 ∙ 10^– 37 kilogramme ! Pour déterminer enfin cette masse infime avec une certitude maximale, une collaboration internationale a mis en place l’expérience KATRIN (Karlsruhe Tritium Neutrino Experiment) à l’Institut de technologie de Karlsruhe (Allemagne). Au centre de l’expérience, un cryostat de 16 mètres de long, plusieurs aimants supraconducteurs puissants et un spectromètre électrostatique. En mai 2018, un gaz de tritium moléculaire de haute pureté a été injecté pour la première fois dans l’expérience. Après ce test initial concluant, tout semble prêt pour les premières récoltes de données qui auront lieu en 2019. Résultats attendus en 2020. La détermination de la masse du neutrino permettrait certainement de comprendre la nature de cette particule, mais d’expliquer aussi les grandes structures de l’Univers. Le CEA-IRFU (Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives – Institut de recherche sur les lois fondamentales de l’Univers) participe à KATRIN en ayant développé une chaîne de simulation et d’analyse des données de l’expérience. H. D.

Pour en savoir plus : fait marquant du CEA-IRFU

Informatique

Déchiffrer une image floue
 
Les fibres optiques, mono- ou multimodes, sont conçues pour transporter de l’information par le biais de la lumière. Les signaux circulant dans la fibre sont codés en entrée et décodés en sortie. Cependant, les fibres multimodes, capables de transporter une grande quantité d’informations, ne parviennent pas à transmettre d’images. L’image, qui voyage sur tous les canaux de la fibre, apparaît sous forme de petites taches sans cohérence à l’autre extrémité. Cet écueil est particulièrement pénalisant pour les examens médicaux, dans la mesure où l’appareillage d’exploration est alourdi par les dispositifs de codage/décodage. En utilisant un réseau neuronal profond, une équipe de l’École polytechnique fédérale de Lausanne (Suisse) propose une solution. Un tel réseau s’inspire de la manière dont les neurones travaillent dans le cerveau. Il est constitué de petits programmes informatiques qui, comme des neurones, calculent et s’échangent mutuellement des paramètres. Le réseau parvient ainsi à apprendre une tâche précise et à s’améliorer pour la réaliser. Certains systèmes de reconnaissance vocale exploitent de tels réseaux. En sortie
de fibre optique, l’algorithme analyse les taches lumineuses recueillies et reconstitue l’image. Il est capable aussi de corriger des perturbations parasites qui auraient pu altérer l’image. H. D.

Pour en savoir plus : actualité de l'EPFL

Technologie

Les mondes virtuels à portée de main

Les mondes virtuels ont donné naissance à un nouveau besoin, toucher et manipuler des objets virtuels eux aussi. Bien sûr, il est indispensable que les sensations du toucher soient au rendez-vous. Des chercheurs des Écoles polytechniques fédérales de Lausanne et de Zurich proposent un gant dont chaque doigt pèse moins de huit grammes. Fabriqué en Nylon et équipé d’un système de lames élastiques disposées au-dessus des doigts de l’utilisateur, ce gant recrée par effet électrostatique des sensations comparables au contact avec un objet réel. Le gant est prévu pour fonctionner avec une mini-batterie dans la mesure où son besoin en énergie est limité, puisqu’il n’a pas vocation à produire un mouvement mais à le bloquer. Les chercheurs vont se préoccuper maintenant de la qualité de la sensation. « Produire un feedback réaliste lors de l’interaction avec des objets virtuels est un problème compliqué et non encore résolu à ce jour », reconnaît le directeur du laboratoire. « Notre projet est un pas en avant, et il se consacre en particulier [au] feedback kinesthésique. » H. D.

Pour en savoir plus : actualité de l'EPFL

Santé

Manger sain pour éloigner la dépression

Sur la planète, environ 300 millions de personnes souffrent de dépression nerveuse. Avec une proportion au niveau mondial de 7 %, les femmes sont les plus concernées. Les hommes touchés, pour leur part, ne sont que 4 %. En Europe, la dépression représente la maladie du cerveau la plus coûteuse. Des chercheurs de l’Inserm (Institut national de la santé et de la recherche médicale) et de l’université de Montpellier ont travaillé sur 36 556 adultes et établi un rapport entre alimentation et prévalence de la dépression. L’adoption du régime méditerranéen, riche en fruits, légumes, poisson et céréales, permet de diminuer d’un tiers le risque de dépression. À l’inverse, un régime dit pro-inflammatoire, riche en acides gras saturés, sucre et produits raffinés, apparaît associé à un fort risque de dépression. D’autres études ont mis en évidence le rôle de l’alimentation dans le fonctionnement et la composition du microbiote intestinal. Ce dernier étant associé de plus en plus à l’apparition de troubles dépressifs. Des études futures vont s’attacher à évaluer les apports positifs liés à l’adoption de régimes alimentaires de type méditerranéen pour diminuer les risques de dépression. H. D.

Pour en savoir plus : communiqué de presse de l'Inserm

Santé

Méditer pour ne pas vieillir

Avec l’âge, le cerveau humain diminue de volume et le métabolisme du glucose est altéré. Il en résulte un déclin des fonctions cognitives, qui peut être aggravé par le stress et une mauvaise qualité de sommeil. Autant de facteurs pouvant conduire à la maladie d’Alzheimer. Une équipe de chercheurs de l’Inserm (Institut national de la santé et de la recherche médicale) de Caen et Lyon s’est demandée si la méditation, connue pour agir sur le stress et le sommeil, pouvait constituer une piste pour retarder l’apparition de cette pathologie. Les chercheurs ont comparé le fonctionnement du cerveau de méditants experts (15 à 30 000 heures de méditation à leur actif) âgés de 65 ans avec celui de non-méditants du même âge. Un autre groupe de personnes âgées de 20 à 87 ans leur a permis d’évaluer les effets classiques du vieillissement sur le cerveau. Dans l’ensemble, des différences significatives ont été relevées au niveau du volume de la matière grise et du métabolisme du glucose. Les cortex frontal et cingulaire des méditants ainsi que leur insula étaient plus volumineux. Une élévation du métabolisme du glucose était constatée aussi chez ces patients, couplée ou non à un plus grand volume du cerveau. Les chercheurs se proposent maintenant de mener des études complémentaires pour comprendre par quels mécanismes la méditation peut avoir un impact sur le vieillissement du cerveau. H. D.

Pour en savoir plus : communiqué de presse de l'Inserm

Médecine

Microbiote intestinal et allergie cutanée

Depuis quelques années, la flore intestinale ou microbiote fait l’objet de nombreuses études. Une équipe du Centre international de recherche en infectiologie (Lyon) a cherché à établir le lien pouvant exister entre cet écosystème fragile et certaines réactions allergiques comme l’eczéma. Elle s’est intéressée à des souris dépourvues du gène MAVS (mitochondrial antiviral-signaling protein), qui code pour une protéine antivirale. Ces petits rongeurs présentent un microbiote altéré et développent de violentes réactions allergiques cutanées. Pour démontrer la relation entre microbiote et allergies, les chercheurs ont procédé à une greffe du microbiote altéré sur des souris saines. Très rapidement, ces dernières ont développé une réaction allergique, prouvant le lien entre la flore intestinale altérée et l’allergie. De plus, les biologistes ont mis en évidence que la modification du microbiote augmentait la perméabilité de l’intestin, et facilitait la migration de bactéries vers la rate et certains ganglions, aggravant encore la virulence de la réaction allergique. Cette recherche pourrait déboucher à terme sur de nouvelles thérapies pour traiter l’eczéma. H. D.

Pour en savoir plus : communiqué de presse du CNRS

Santé

Difficile d’arrêter de fumer ?

Pourquoi est-il si difficile d’arrêter de fumer ? De nombreuses études ont montré le rôle prépondérant de la nicotine dans les addictions tabagiques. En se fixant sur les récepteurs nicotiniques dans le cerveau, elle active le circuit de la récompense, entraînant une sensation de bien-être. Plusieurs études ont mis en évidence également le rôle d’une mutation d’un gène codant pour la sous-unité α5 des récepteurs nicotiniques dans l’augmentation du risque tabagique. Des chercheurs de l’Institut Pasteur viennent de déterminer quelle phase de l’addiction à la nicotine est concernée par la présence de cette mutation touchant 35 % des Européens. En menant des expérimentations sur des rats, ils ont montré que la mutation entraînait une plus grande consommation de nicotine à forte dose et une rechute plus importante après sevrage. Il est apparu que la rechute est liée particulièrement à une réduction de l’activation des neurones d’une structure cérébrale présentant la plus forte concentration en sous-unités α5 des récepteurs nicotiniques. Pour les chercheurs, « un médicament capable d’augmenter l’activité des récepteurs nicotiniques contenant la sous-unité α5 pourrait permettre de réduire la consommation de tabac et le risque de rechute après sevrage ». H. D.

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

Génétique

Le secret des points rouges ou noirs des coccinelles

Les coccinelles arlequin ou asiatiques sont aujourd’hui très familières en Europe. Bien qu’appartenant toutes à la même espèce, Harmonia axyridis, leurs élytres peuvent présenter des aspects et colorations très différents. Certains sont rouges à points noirs, d’autres noirs à points rouges. Plus de deux cents formes de colorations ont été décrites pour cette seule espèce. Nous savons depuis plus de cinquante ans que ces différences d’apparence résultent de variations d’une région du génome. Des chercheurs de l’INRA (Institut national de la recherche agronomique) et du CNRS (Centre national de la recherche scientifique) viennent d’identifier avec précision le gène responsable de ces « coquetteries ». Ce gène nommé pannier est activé principalement dans différentes cellules des élytres au moment de leur formation. À ces endroits apparaîtra la pigmentation noire sur la coccinelle adulte. C’est ainsi que l’activation d’un seul gène, possédant à lui seul toutes les instructions nécessaires, va produire une large diversité de motifs colorés dans les populations de coccinelles arlequin. H. D.

Pour en savoir plus : communiqué de presse de l'INRA

Biologie

Les huîtres juvéniles face à l’herpèsvirus

En moins de trois jours, l’herpèsvirus OsHV-1 vient à bout des plus beaux parcs à huîtres. Il agit notamment en affaiblissant les défenses immunitaires des coquillages, livrés alors aux bactéries de toutes sortes. Pour retracer le scénario de l’attaque, un groupe de chercheurs français a mené des expérimentations sur plusieurs familles d’huîtres : certaines, dites résistantes, issues de parents ayant déjà survécu à la maladie ; d’autres, dites sensibles, dont les parents n’ont jamais été exposés. Ils ont découvert que les huîtres résistantes parviennent à réduire la réplication du virus et repoussent toute prolifération de bactéries pathogènes. Les huîtres sensibles développent bien pour leur part une réponse antivirale forte, mais trop tardive, alors que le virus a commencé déjà à se répliquer. Pire encore, le virus bloque le processus d’apoptose qui entraîne l’autodestruction et la mort des cellules infectées, et limite la réplication virale. H. D.

Pour en savoir plus : communiqué du CNRS