Brèves

Astronomie

Un télescope gamma mondial

Depuis une quarantaine d’années, les astronomes traquent dans l’Univers les sources de rayons gamma de haute énergie émettant des radiations cent milliards de fois plus énergétiques que la lumière visible. Pour recueillir plus de données, ils ont mis au point un nouveau concept d’observatoire mondial, le Cherenkov Telescope Array (CTA). Ce projet comprendra 118 télescopes répartis en deux réseaux. L’un dans l’hémisphère nord comportera 19 télescopes installés aux Canaries. L’autre, dans l’hémisphère sud, comptera une centaine de télescopes déployés dans le désert chilien. Trois prototypes ont été construits. L’un de petite taille (4 mètres de diamètre) fonctionne depuis 2015 sur le site de l’Observatoire de Meudon en France. Un deuxième de même taille est opérationnel sur les pentes de l’Etna en Italie et un nouveau de taille intermédiaire (9,7 m de diamètre) a été inauguré en janvier en Arizona. Les télescopes équipés d’une technologie à deux miroirs, dite de Schwarzschild-Couder, sont dix fois plus sensibles que les installations existantes et particulièrement adaptés à l’astronomie gamma. Dotés d’une caméra capable de capter un milliard de clichés par seconde, ils détecteront les rayons gamma d’énergie allant de 20 gigaélectronvolts (1 GeV = 10⁹ eV) à 300 téraélectronvolts (1 TeV = 10¹² eV). HUBERT DESRUES

Pour en savoir plus : actualité et communiqué de presse de l'Observatoire de Paris

Physique

Un faisceau laser d’avenir

En travaillant au développement d’un nouvel accélérateur de particules, une équipe de géomètres du CERN (Organisation européenne pour la recherche nucléaire) a découvert, presque par hasard, les étonnantes propriétés optiques d’un système générant un faisceau laser structuré. Ce dispositif permet de produire des faisceaux de lumière dont l’axe central diverge très peu. À 200 mètres de la source, l’axe central du laser structuré conserve pratiquement le même diamètre qu’à la sortie du générateur. Les systèmes disponibles actuellement ne sont capables d’une telle prouesse que sur quelques mètres. De plus, dans certaines conditions, le faisceau parvient à se reformer après le passage d’un obstacle. Le générateur se présente sous une forme très compacte de la taille d’une boîte d’allumettes. Un faisceau laser doté de telles caractéristiques trouvera de nombreux terrains d’application dans la communication, la médecine, la physique et la métrologie. Il permettrait d’aligner par exemple des objets avec une grande précision. Après le dépôt d’un brevet, le groupe Transfert de connaissances du CERN est à la recherche de partenaires pour développer ce système. H. D.

Pour en savoir plus : actualité du CERN

Physique

Retour en force du courant continu

Il y a plus de 100 ans, Nikola Tesla (1856-1943) imposait sur les réseaux le courant alternatif (AC). Aujourd’hui, les progrès techniques permettent de faire voyager du courant continu (DC) haute tension sur de grandes distances. En Chine, une ligne de plus de 3 000 kilomètres d’une capacité de 12 gigawatts (1 GW = 10⁹ W) pour une tension de 1,1 million de volts est en construction. Ces nouvelles lignes en DC présenteront des pertes en ligne inférieures de 15 % à celles en AC. De nos jours, avec la mise au point des solid-state transformers, il devient possible de réaliser n’importe quelle conversion électrique. Tout est imaginable : passer d’un AC à un DC, et inversement, d’une puissance, tension ou fréquence à une autre. L’École polytechnique fédérale de Lausanne propose une méthode afin de produire de petits transformateurs de moyenne fréquence, éléments clés pour bâtir des SSTs à la demande. Cette technologie offre de nombreux avantages, dont celui de fournir le meilleur courant électrique possible pour satisfaire un maximum de besoins. Ce dispositif permet également de réduire la taille des transformateurs, largement conditionnée aujourd’hui par la fréquence des courants alternatifs. Sur une locomotive, par exemple, ces nouveaux transformateurs plus légers généreront une économie d’énergie appréciable. H. D.

Pour en savoir plus : actualité de l'EPFL

Astrophysique

Plongée dans le système Kepler 107

Kepler 107 est une étoile de la constellation du Cygne découverte, comme son nom l’indique, par le télescope spatial Kepler de la NASA (National Aeronautics and Space Administration). Quatre planètes ont été repérées autour d’elle. À cause de leur positionnement particulier, les astrophysiciens ont dû mobiliser plusieurs instruments, dont le Telescopio Nazionale Galileo italien installé aux Canaries, pour caractériser l’étoile et ses planètes. En faisant appel à l’astérosismologie, ils ont pu préciser pour chacun des cinq objets célestes leur masse, leur rayon et, au final, leur densité. Une anomalie s’est présentée très vite. Les deux planètes les plus proches de l’étoile, dont les rayons sont sensiblement semblables, possèdent une densité variant d’un rapport de 1 à 2,4. Seconde particularité, la plus dense est la plus éloignée de l’étoile. Impossible donc d’expliquer la différence de densité par un phénomène de photo-évaporation de ses couches superficielles les moins denses. Il ne restait donc que l’hypothèse d’une collision géante entre deux planètes qui, sous l’effet du choc, auraient fusionné leurs noyaux métalliques en expulsant leurs couches externes. C’est la première fois qu’un scénario de type collision, comme ce qui s’est passé pour la formation de la Lune, est considéré pour la formation d’une exoplanète. H. D.

Pour en savoir plus : actualité du CEA

Énergie

Énergie photovoltaïque et hiver, un duo gagnant ?

Miser sur l’énergie photovoltaïque pour produire plus d’électricité en hiver. Telle est l’idée de chercheurs suisses qui visent haut, plus particulièrement les sommets enneigés. Cette stratégie résoudrait un double problème. D’une part, endiguer le déficit en électricité inhérent à la période hivernale, permettant ainsi de mieux répondre à la forte demande en cette saison. D’autre part, proposer une alternative peu polluante au nucléaire, participant de fait à la transition énergétique du pays. La piste du stockage d’électricité en période hivernale, compliqué et peu rentable, ayant été écartée. Des données de télédétection satellitaire révèlent le potentiel des hautes montagnes enneigées. Ces dernières bénéficient d’un meilleur rayonnement solaire que les régions de plus basse altitude en hiver, souvent plongées dans le brouillard et moins exposées au soleil. Sans compter la réflexion des rayons solaires par la poudreuse. Après un premier essai in situ concluant dans un domaine skiable, les études se poursuivent afin de tester notamment le comportement des installations photovoltaïques dans l’environnement alpin (accumulation et glissement de la neige sur les panneaux fortement inclinés…). GAËLLE COURTY

Pour en savoir plus : actualité de l'EPFL

Technologie

L’optique de demain

Les circuits optiques sont appelés à suppléer les circuits électroniques dans un avenir proche. Ils sont jusqu’à cent fois plus rapides et consomment moins d’énergie. Pour contrôler la lumière à l’intérieur de ces dispositifs, des métasurfaces très fines dotées d’îlots nanométriques capables de manipuler les ondes électromagnétiques à des longueurs d’onde inférieures au micron sont indispensables. Jusqu’à ce jour, la fabrication de telles surfaces demandait du temps et une salle blanche. Une équipe de l’École polytechnique fédérale de Lausanne vient de mettre au point une technique rapide ne nécessitant pas de salle blanche. Les chercheurs ont exploité un phénomène très connu dans l’industrie, le démouillage. En général, il est évité car il provoque une rupture de la surface à certains endroits avec formation d’îlots nanométriques. Pour fabriquer leurs métasurfaces, les scientifiques ont préparé le substrat en le texturant afin d’obtenir l’architecture souhaitée. Ils ont construit des surfaces diélectriques en verre, peu absorbantes, permettant de moduler la propagation de la lumière. Ces métasurfaces vont permettre la fabrication de circuits photoniques souples et de dispositifs optiques ultrafins. Les débouchés sont nombreux dans les domaines de l’optique industrielle, mais aussi dans la conception d’écrans flexibles à destination du grand public. H. D.

Pour en savoir plus : actualité de l'EPFL

Médecine

Voir l’intérieur des tumeurs cancéreuses

Dans leur lutte contre les cancers, les chercheurs pensent que les propriétés mécaniques des tumeurs peuvent influencer l’efficacité des traitements. Une collaboration de plusieurs laboratoires lyonnais du Centre national de la recherche scientifique propose une technique d’imagerie médicale permettant de mesurer les propriétés physiques des tumeurs. Il devient possible ainsi d’en connaître la rigidité locale ou profonde, de même que la résistance à la pénétration des liquides thérapeutiques. La technique utilisée est appliquée pour l’instant à des biopsies d’une manière non perturbante pour le fonctionnement des tissus. Il s’agit de tirer parti des vibrations infimes naturelles de la matière. Les échantillons à analyser sont éclairés par un laser rouge. Les vibrations de la matière modifient très légèrement la couleur de ce dernier. L’analyse de cette modification permet de déterminer la rigidité des zones balayées par le laser. Aujourd’hui, la technique distingue parfaitement deux lignées de cellules cancéreuses de malignité différente à partir de leurs propriétés mécaniques. Elle facilite également l’évaluation des effets d’un traitement médicamenteux et devrait permettre de s’assurer de la destruction totale ou non d’une tumeur. Cette technique d’imagerie pourrait fournir aux équipes soignantes des données non disponibles actuellement pour évaluer l’efficacité des thérapies et ainsi aider à la mise au point de traitements personnalisés. H. D.

Pour en savoir plus : communiqué de presse du CNRS

Médecine

Le cerveau sous surveillance microscopique

Des chercheurs français ont perfectionné des microélectrodes implantables dans le liquide interstitiel cérébral. Ces sondes sont destinées à surveiller l’activité métabolique in vivo et en temps réel du cerveau, témoin de son état. Elles peuvent détecter également l’activation de réseaux de neurones via la diffusion de neurotransmetteurs. Deux améliorations majeures ont été apportées à la première génération de sondes. Variant entre 50 et 250 micromètres (1 μm = 10^–6 m) auparavant, leur diamètre n’excède pas 15 μm désormais. Les risques de lésions et inflammation du tissu nerveux sont ainsi écartés. Recouvertes dorénavant de platine et d’une enzyme, les sondes constituées de fibres de carbone ne se limitent plus uniquement à la reconnaissance de molécules pouvant subir une réaction d’oxydoréduction, mais à celle d’un panel moléculaire quasi infini. Testés avec succès sur des rats, ces capteurs chimiques permettent des mesures plus précises des concentrations en glucose, lactate et oxygène, et sont stables dans le temps. À terme, ces sondes pourraient être implantées chez des patients cérébrolésés graves (la plupart du temps dans le coma) – en cas d’accident vasculaire, traumatisme ou crise d’épilepsie notamment – afin de leur offrir un suivi médical adapté, voire préventif. G. C.

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

Biologie

Encore du nouveau en résistance bactérienne

Un nouveau mécanisme de résistance a été découvert chez la bactérie Listeria monocytogenes. En présence d’antibiotiques bloquant les ribosomes, la traduction, c’est-à-dire la production de protéines à partir d’ARNm (acide ribonucléique messager), est suspendue. Cela active aussi l’expression du gène HflXr. La protéine en résultant entraîne la séparation des deux sous-unités des ribosomes. Cette dissociation ribosomique n’est pas irréversible : les sous-unités peuvent se réassembler ultérieurement pour relancer la synthèse protéique, à condition qu’un facteur libère l’antibiotique de son site. L’induction de HflXr a été mise en évidence grâce à « term-seq », une méthode permettant de déterminer notamment la quantité d’ARNm dans un échantillon, en présence ou non d’antibiotique par exemple. Les bactéries bénéficient d’autres stratégies de défense aux antibiotiques : membrane « imperméable », pompe à flux, inactivation de la molécule par dégradation ou altération… Auraient-elles encore d’autres cordes à leur arc ? G. C.

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

Médecine

Le VIH, as du camouflage 

Les travaux de chercheurs français ont révélé un nouveau stratagème du VIH (virus de l’immunodéficience humaine) pour duper la cellule immunitaire qu’il infecte : faire passer son ARN (acide ribonucléique) pour un ARN endogène. Il y parvient en détournant une enzyme de son hôte, FTSJ3. Cette dernière greffe un groupement méthyle sur les acides nucléiques produits par l’organisme. Ainsi méthylé, l’ARN du VIH n’est pas reconnu par les détecteurs intracellulaires d’acides nucléiques étrangers. La cellule immunitaire infectée ne sécrète donc pas d’interférons, première étape de la réponse immunitaire innée. L’ARN du VIH peut être transformé alors en ADN (acide désoxyribonucléique), avant d’intégrer le génome de la cellule, puis le virus peut se multiplier. Cette étude renforce la compréhension du mécanisme d’action du VIH. Elle pourrait permettre à l’avenir d’élaborer des stratégies de lutte visant à modifier le VIH, de manière à déclencher une réponse antivirale. G. C.

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

Paléontologie

Ils se déplaçaient il y a 2,1 milliards d’années

Les plus anciennes traces fossiles de déplacement d’êtres vivants connues remontaient à 570 millions d’années. Or, une équipe internationale coordonnée par l’Institut de chimie des milieux et matériaux de Poitiers vient de leur donner un énorme coup de jeune en découvrant des traces de déplacement datées de 2,1 milliards d’années dans un important gisement fossilifère au Gabon. Mais qui pouvait bien se déplacer en des temps si reculés et pourquoi ? Le site, fouillé depuis plusieurs années, avait livré en 2014 les plus vieux organismes multicellulaires connus. Il avait révélé une importante biodiversité à une époque de forte concentration atmosphérique en dioxygène. Les chercheurs imaginent que ces organismes « promeneurs » pouvaient être constitués d’amibes coloniales agrégées en une sorte de limace, à la recherche de nutriments et de dioxygène produit par les cyanobactéries présentes dans ce milieu marin peu profond. Les traces de déplacement apparaissent sous forme de structures tubulaires de quelques millimètres de diamètre plus ou moins sinueuses. Leur analyse ne laisse aucun doute sur leur origine biologique. H. D.

Pour en savoir plus : communiqué de presse du CNRS

Sciences de la Terre

Un séisme atypique

Le 28 septembre 2018, un séisme de magnitude 7,5 a frappé l’île des Célèbes en Indonésie, dans la région de Palu. Après analyse des données sismologiques et satellite recueillies, une équipe composée de chercheurs français et californiens a mis en évidence la singularité de cet événement. Les tremblements de terre produisent deux types d’ondes sismiques principales : les ondes S qui cisaillent la roche et se propagent à environ 3,5 kilomètres par seconde ; et les ondes P qui compriment la roche et se déplacent à environ 5 km/s. Les séismes se propagent à une vitesse inférieure à celle des ondes S dans la majorité des cas, sauf en cas de supercisaillement où la vitesse est égale à celle des ondes P. Or le tremblement de terre de Palu a « filé » à une vitesse de 4,1 km/s, pile dans la zone qualifiée d’interdite par les sismologues. Des observations effectuées sur d’autres séismes rapides montrent qu’ils se déplacent le long de failles très rectilignes dépourvues d’obstacles susceptibles de les ralentir. Pourtant, l’analyse des images optiques et radar révèle que la faille de Palu est courbe. Or le séisme a maintenu sa vitesse constante sur 150 km. D’après les chercheurs, ces résultats plaident pour une révision des modèles utilisés aujourd’hui pour simuler les effets des séismes. H. D.

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