Brèves

Astrophysique

Plongée dans l’Univers jeune

Lors de sa mission d’exploration du rayonnement du fond diffus cosmologique, le satellite Planck a découvert des galaxies dans l’Univers jeune, âgé de moins de trois milliards d’années. Parmi elles, la galaxie l’Émeraude offre aux astronomes de larges possibilités d’exploration, un amas de galaxies situé entre la Terre et elle permettant un effet grossissant de lentille gravitationnelle. Grâce à NOEMA (Northern Extended Millimeter Array), instrument installé sur les radiotélescopes de l’observatoire du plateau de Bure dans les Alpes, et au télescope de 30 mètres de Pico Veleta, en Espagne, les astrophysiciens ont constaté que les pouponnières d’étoiles en activité dans l’Émeraude échangeaient du gaz moléculaire sous forme d’un vent galactique. Ce vent vide, parfois totalement, certaines pouponnières de leur gaz au profit d’autres, sans qu’il s’échappe toutefois de la galaxie. Globalement, il apparaît que ce système de « vases communicants » ne diminue pas l’activité de formation d’étoiles dans la galaxie. Ces observations apportent de précieux renseignements sur les propriétés physiques des nuages moléculaires dans l’Émeraude. Ainsi, en explorant les raies d’émission du monoxyde de carbone, les scientifiques ont pu évaluer la densité et la température du gaz dans les nurseries d’étoiles et à l’extérieur de ces formations. HUBERT DESRUES

Pour en savoir plus : fait marquant du CEA-IRFU

Astrophysique

Une balance pour peser les trous noirs

Afin d’évaluer la masse d’un trou noir, les chercheurs utilisent deux méthodes. Pour les trous noirs supermassifs situés au cœur des galaxies les plus proches, ils observent les mouvements d’étoiles ou de gaz tournant autour de la singularité. Ils déterminent leur vitesse et en déduisent la masse du trou noir. Pour les galaxies lointaines, la distance rend l’observation des mouvements du gaz aux abords du trou noir difficile. Les astrophysiciens emploient une autre technique, jugée moins précise, la cartographie de réverbération. Ils mesurent le temps séparant l’émission de lumière aux abords du trou noir et sa réverbération par les nuages de gaz, pour en déduire la taille de la structure de gaz puis la masse du trou noir. Un troisième procédé vient d’être utilisé pour la première fois. Grâce à l’interféromètre Gravity en service sur le site du VLT (Very Large Telescope) au Chili, les astronomes ont plongé leur regard au centre d’une galaxie située à 2,5 milliards d’années lumière. Ils ont pu détecter le mouvement des nuages de gaz à proximité du trou noir central et en déduire sa masse. La mesure de 300 millions de masses solaires est conforme aux mesures obtenues par cartographie de réverbération, avec une précision cent fois meilleure toutefois. Ainsi, Gravity valide la cartographie par réverbération et offre une nouvelle « balance » pour peser les trous noirs. H. D.

Pour en savoir plus : communiqué de presse de l'Observatoire de Paris – PSL

Mathématiques

Transporter l’énergie lumineuse

Comment transporter l’énergie lumineuse de manière optimale et précise ? Ou comment concevoir des lentilles et des miroirs capables de concentrer la lumière sur un endroit précis ? Des chercheurs du laboratoire Jean-Kuntzmann (Grenoble) et du laboratoire de mathématiques d’Orsay viennent de publier un algorithme qui répond à ce problème d’optique dite anidolique ou non imageante. Car il s’agit bien de mathématiques, et plus précisément de la résolution d’une équation aux dérivées partielles non linéaire, qui utilise le principe de la conservation d’énergie et difficile à résoudre numériquement. Dans un certain nombre de cas, cette équation se ramène à un problème de transport optimal. Un domaine de recherche qui valut aux mathématiciens Cédric Villani et Alessio Figalli la médaille Fields en 2010 et 2018 respectivement. Dans cette discipline, le laboratoire Jean-Kuntzmann a évolué, partant d’un travail théorique et allant vers les applications, jusqu’à la fabrication de miroirs et lentilles, utile dans le domaine industriel. De l’aboutissement de cette recherche est née une méthode de traitement des problèmes d’optique anidolique précise et automatique. Ces travaux trouvent naturellement un prolongement dans la conception de fours solaires, lampadaires à faible pollution lumineuse ou phares d’automobiles. H. D.

Pour en savoir plus : communiqué de presse du CNRS

Physique

Un laser pour alimenter les drones en énergie

Si les drones interviennent dans un nombre toujours plus grand de domaines, leur point faible reste l’autonomie. Certaines utilisations qui nécessitent de développer une forte puissance imposent un rechargement des batteries de l’appareil toutes les quinze minutes. Plusieurs laboratoires étudient la possibilité d’alimenter ces aéronefs à distance en se servant d’un laser orienté vers des cellules photovoltaïques placées sur le ventre du drone. Mais comment concevoir un laser de forte puissance qui émet à une longueur d’onde sans danger pour la santé des manipulateurs ? Une start-up issue de l’École polytechnique fédérale de Lausanne propose une solution qui utilise un diamant industriel pour booster le laser. Ainsi, en employant un laser à une longueur d’onde non dangereuse, il devient possible d’obtenir un faisceau d’un diamètre plus large, dont les rayons restent parallèles sur plusieurs centaines de mètres. Aujourd’hui, en laboratoire, la puissance de 30 watts du faisceau obtenue en sortie constitue un record mondial pour une longueur d’onde située au milieu de l’infrarouge proche (1,5 micromètre – 1 µm = 10^– 6 m). Bien entendu, les drones devront conserver une batterie pour les moments où ils seront hors d’atteinte du faisceau laser. H. D.

Pour en savoir plus : actualités de l'EPFL

Médecine

Le système immunitaire modère l’hétérogénéité tumorale

Le système immunitaire exerce une pression sur la diversité tumorale. Une découverte récente réalisée par des chercheurs de l’Institut Pasteur et l’Inserm (Institut national de la santé et de la recherche médicale). Le génome des cellules cancéreuses tend à se modifier au fur et à mesure de leur prolifération, aboutissant à la constitution de plusieurs clones cellulaires aux profils épitopiques distincts. Ce qui complique la tâche des défenses immunitaires – notamment des lymphocytes T – voire de thérapies. Certaines réponses immunitaires entraînent la restriction considérable de l’hétérogénéité des cellules tumorales et favorisent l’émergence d’un clone dominant, conséquences de l’élimination d’une partie des cellules cancéreuses par les lymphocytes T. Les chercheurs ont pu le constater en suivant en temps réel l’évolution de différentes lignées tumorales de souris, grâce à des marquages et colorations spécifiques distincts. Les résultats de ces travaux, qui font écho à ceux des lauréats du prix Nobel 2018 de physiologie-médecine, pourraient permettre à terme le développement d’immunothérapies plus performantes, ciblant le système immunitaire et son impact sur la diversité des cellules cancéreuses. GAËLLE COURTY

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

Neurosciences

Le cerveau de la souris à la carte

Des chercheurs viennent de publier le Blue Brain Cell Atlas, un atlas exceptionnel du cerveau de la souris. Offrant une navigation tridimensionnelle, cette cartographie numérique restitue la localisation et le nombre des différents types cellulaires (neurones inhibiteurs et excitateurs, astrocytes, cellules gliales…) au sein des 737 aires cérébrales. Ce chef d’œuvre, fruit de cinq années de labeur, a été réalisé grâce à la compilation d’une multitude d’éléments, issus de milliers d’échantillons provenant de données d’imagerie croisées avec de nombreuses études anatomiques. Auparavant, seule une faible portion des régions cérébrales avait été recensée (4 %) et les estimations demeuraient approximatives. Les données actuelles, téléchargeables gratuitement, sont amenées à évoluer au gré de nouvelles découvertes. Les enrichissements extérieurs de neuroscientifiques du monde entier sont encouragés vivement par les créateurs de l’atlas. L’aboutissement de ce projet, porté par le Blue Brain Project de l’EPFL (École polytechnique fédérale de Lausanne), offre un précieux point de départ pour modéliser le cerveau du rongeur. G. C.

Pour en savoir plus : actualités de l'EPFL

Énergie

Les MOFs, nanopièges pour gaz toxiques

Des MOFs (metal-organic frameworks) pour capturer le dioxyde de carbone (CO₂) et l’hydrogène sulfuré (H₂S), gaz toxiques qui constituent une menace environnementale ! Une équipe – constituée de chercheurs affiliés à l’université KAUST (université des sciences et technologies du roi Abdallah, Arabie Saoudite) et à l’institut Charles-Gerhardt de l’université de Montpellier – a identifié une famille de ces matériaux hybrides, dont les pores nanoscopiques (1 nm = 10–9 m) sont capables de piéger simultanément les molécules de dioxyde de carbone et d’hydrogène sulfuré en présence de méthane (CH₄). Cette prouesse s’accomplit par adsorption – phénomène au cours duquel des atomes d’une solution gazeuse, liquide ou solide se fixent à la surface d’une surface solide. Ces MOFs permettraient de purifier le gaz naturel et des biogaz, et de réduire ainsi les coûts de traitement de ressources fossiles. De plus, en poursuivant ces recherches – qui ont combiné les compétences de scientifiques en adsorption, cristallographie aux rayons X et modélisation moléculaire – , de nouveaux hybrides pourraient être développés afin de cibler d’autres molécules d’intérêt. Les MOFs sont promis à un bel avenir ! G. C.

Pour en savoir plus : actualités de l'INC – CNRS

Médecine

Une voie pour limiter les conséquences des AVC

Quatre-vingts à quatre-vingt-cinq pour cent des accidents vasculaires cérébraux (AVC) surviennent quand un caillot sanguin, bloqué dans une artère, stoppe l’arrivée du sang dans une zone du cerveau. Privés d’oxygène, les neurones de la zone meurent. Pour sauver ce qui peut l’être, il faut éliminer le caillot et libérer l’afflux sanguin. Cet acte n’est efficace que dans les premières heures de l’AVC et seule une minorité de patients peut en bénéficier. Passé ce délai, les lésions cérébrales sont installées et peuvent s’aggraver au fil du temps. Aucun traitement n’existe pour améliorer ensuite la récupération fonctionnelle. Une équipe associant deux laboratoires du Centre national de la recherche scientifique s’est intéressée à la matrice extracellulaire qui entoure les cellules cérébrales. Lors d’un AVC, cette matrice est désorganisée, ce qui accroît la mort neuronale. En utilisant, sur des rats, un agent qui permet de restructurer la matrice extracellulaire, les chercheurs ont constaté la reprise d’une forme de neurogenèse et la régénération des vaisseaux sanguins. Il s’est ensuivi une amélioration de la récupération des fonctions sensorielles et motrices. Associée aux traitements existants pour résorber les caillots, cette voie de recherche permettrait de diminuer l’impact des AVC. H. D.

Pour en savoir plus : communiqué de presse du CNRS

Neurosciences

Désaccord sur l’origine des troubles du spectre de l’autisme 

Aujourd’hui, il n’existe aucun consensus scientifique sur l’origine des troubles du spectre de l’autisme (TSA). Certaines recherches suggèrent des anomalies dans la formation des réseaux neuronaux et le fonctionnement des synapses qui relient les neurones. Ces anomalies entraîneraient le dysfonctionnement de certaines aires du cerveau responsables du traitement du langage, des émotions ou des compétences sociales. Des travaux sur la connectivité cérébrale avancent une conclusion qui fait autorité de nos jours : un déficit de connexions « longue distance » avec augmentation de la densité des connexions « courte distance ». Dans une étude récente, une équipe de l’Institut national de la santé et de la recherche médicale remet en cause cette vision. Les chercheurs ont utilisé un atlas constitué à NeuroSpin (Gif-sur-Yvette) et consacré à l’analyse des connexions « courte distance » sur une cohorte d’individus adultes. Ils ont découvert que les personnes souffrant de TSA présentaient en réalité un déficit de connectivité « courte distance » impactant les interactions sociales et l’empathie. Pour les auteurs, ces résultats restent à confirmer sur des enfants. Si tel était le cas, ils permettraient d’envisager de nouvelles approches thérapeutiques par stimulation magnétique transcrânienne des zones superficielles concernées du cerveau. H. D.

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

Sciences de la Terre

De l’origine du vivant sur Terre

La Terre aurait-elle bénéficié d’un apport extraterrestre ou bien puisé dans ses propres ressources pour produire ses premières molécules organiques nécessaires à la vie ? De récentes découvertes appuieraient la seconde hypothèse, de même que la théorie hydrothermale pour l’origine de la vie. Pour preuve, des traces d’acides aminés décelées dans le massif Atlantis, le long de la dorsale médio-atlantique, à la suite de forages effectués à environ 175 mètres de profondeur. L’interaction entre eau de mer et minéraux des roches mantelliques, et la structure en feuillet de l’argile issue de cette altération auraient fourni les conditions optimales pour initier une synthèse abiotique de ces acides aminés. La caractérisation des échantillons recueillis a été réalisée grâce à l’alliance de plusieurs techniques d’imagerie de haute résolution. Les résultats de cette étude, menée majoritairement par des équipes françaises, offrent de nombreuses perspectives de recherches, afin de comprendre comment la vie aurait pu émerger et se déployer dans les roches. G. C.

Pour en savoir plus : communiqué de presse du CNRS

Environnement

Détection de nouvelles sources de pollution par l’ammoniac 

L’ammoniac (NH₃) compte parmi les polluants dégradant la qualité de l’air que nous respirons. Or sa répartition géographique demeurait très mal connue jusque-là et les concentrations locales, ainsi que leur évolution, manquaient de documentation. Grâce à IASI (Interféromètre atmosphérique de sondage infrarouge) embarqué à bord des trois satellites du programme Metop d’observation de la composition de l’atmosphère en continu pendant dix-huit ans, les chercheurs disposent de nouvelles données. En exploitant les informations recueillies sur neuf ans de 2008 à 2016, les scientifiques ont pu dresser une carte mondiale de la répartition de l’ammoniac atmosphérique. Ils ont répertorié 241 sources d’ammoniac très localisées liées directement à l’activité humaine et 178 autres concernant des zones d’émission plus étendues. C’est ainsi qu’en Chine, une région exempte de toute pollution à l’ammoniac jusqu’en 2011 est très polluée aujourd’hui, suite à la construction d’un complexe industriel. Outre l’industrie, l’élevage intensif se révèle extrêmement pollueur. Géographiquement, les régions les plus atteintes se situent en Afrique de l’Ouest et dans toute la partie nord du sous-continent indien. De plus, l’étude a montré que les sources déjà connues étaient très largement sous-évaluées. Autant de données qui permettent une meilleure analyse de la pollution par l’ammoniac. H. D.

Pour en savoir plus : communiqué de presse du CNRS

Sciences de la Terre 

Rôle du CO₂ dans l’englacement du Groenland

Une collaboration franco-norvégienne conduite par le Laboratoire des sciences du climat et de l’environnement (LSCE – plateau de Saclay) s’est interrogée sur le rôle du dioxyde de carbone (CO₂) dans l’englacement du Groenland il y a 2 à 3 millions d’années (Ma). Quand cette glaciation s’est produite, la calotte glaciaire antarctique était formée depuis déjà 30 Ma. Pour le Groenland, situé au sud du pôle Nord et moins isolé que le continent Antarctique, l’englacement a été plus difficile. Il a dû conjuguer l’action de deux phénomènes. D’une part, une baisse de l’insolation estivale il y a 2,7 Ma et, d’autre part, une diminution de la teneur atmosphérique en CO₂. Lors de la formation de la calotte de l’Antarctique, cette teneur était de 800 ppmv (parties par million en volume), alors qu’elle atteignait 300 ppmv pour le Groenland. En réalité, la diminution de la teneur en CO₂ s’était étirée sur 40 Ma, passant de 1 000 ppmv à 300. Pour parvenir à ces conclusions, les chercheurs ont associé des modèles de simulations obtenus au LSCE et à l’université de Bergen (Norvège), avant de comparer leurs résultats aux données reconstruites à partir de sédiments marins glaciaires. H. D.

Pour en savoir plus : actualités scientifiques de l'IPSL