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Des satellites plus petits et plus nombreux

L'arrivée de nouveaux entrants dans l'industrie spatiale et la perspective de nombreuses mises en orbite liées aux constellations de satellites stimule l'innovation et la recherche d'une baisse des coûts de lancement. Ces constellations visent à assurer une couverture Internet à toute la planète, en particulier pour les trois milliards de personnes qui n'y sont pas encore raccordées dans les pays émergents. C'est le cas des neuf cents satellites de la société Oneweb, construits par Airbus et prévus pour être lancés en 2018 en orbite basse.

La production en série s'accompagne de la tendance à rapetisser les satellites, notamment avec l'exemple des nanosatellites, qui mesurent autour d'une dizaine de centimètres cubes. Le projet QB50 consiste ainsi à mettre cinquante nanosatellites en orbite après de la station spatiale internationale, à 415 kilomètres d'altitude. Élaborés par des université, ces satellites permettent aux élèves de se former à l'ingénierie spatiale et mettent à l'épreuve de nouvelles technologies pour la communauté scientifique et industrielle.

L'une des pistes de cette recherche d'économies a été initié par SpaceX aux États-Unis, avec le développement de lanceurs réutilisables, c'est-à-dire de fusées dont certains étages pourraient revenir sur Terre une fois leur mission accomplie. Dans le cas de SpaceX, après avoir atterri sur une plate-forme autonome sur le sol ou en mer, les fusées pourront être rechargées et réutilisées pour de nouveaux décollages. Ces sujets intéressent le CNES et l'ONERA pour le successeur d'Ariane 6. Outre ce lanceur lourd, utilisé pour placer en orbite géostationnaire des satellites de plusieurs tonnes, une autre voie est le lancement aéroporté, qui vise des charges utiles de quelques centaines de kilogrammes.

De nouvelles énergies pour les satellites

Une autre tendance du secteur spatial est le passage de la propulsion chimique à la propulsion électrique, avec des recherches en cours pour miniaturiser les propulsions électriques actuelles. Les moteurs électriques ont donc longtemps été cantonnés au maintien à poste des satellites, sur leur orbite, mais ils ont également trouvé leur application pour la mise à poste. Après sa séparation d'avec le lanceur, en effet, un satellite doit passer par une orbite de transfert qui lui permet de rejoindre l'orbite géostationnaire, avec ses propres moyens de propulsion. En utilisant l'énergie produite par les panneaux solaires du satellite, la propulsion électrique aboutit à un gain de poids en faisant l'économie de lourds réservoirs de carburant. L'inconvénient lié à la propulsion électrique réside dans l'allongement de la durée de mise à poste.

C'est pourquoi il restera certainement une place pour la propulsion chimique. Le CNES (Centre national d'études spatiales), se penche ainsi avec l'Office national d'études et de recherches aérospatiale (ONERA) sur le développement d'un monergol vert pour la propulsion satellitaire. La recherche sur ce nouveau composé ouvre une alternative prometteuse à l'ergol utilisé actuellement, l'hydrazine, dont la toxicité lui fait risquer d'être rapidement bannie de l'espace. Le CNRS et l'ONERA, travaillent à synthétiser cette nouvelle molécule, avec l'enjeu de choisir des matériaux qui résisteront aux hautes températures. L'objectif est de développer ensuite un moteur et de montrant que la propulsion fournit une poussée conséquente, ce qui permettra d'envisager un développement de la technologie et de proposer par la suite un démonstrateur.

L'imagerie satellitaire au service de l'environnement

En plus de l'internet satellitaire et de l'étude directe de l'atmosphère, les satellites permettent l'observation de notre planète depuis l'espace, le meilleur point de vue permettant de comprendre les changements complexes qui l'affectent. Par exemple, les satellites de la série Sentinel, du programme Copernicus, fournissent des informations sur le sol, les océans, l'atmosphère, l'environnement, la sécurité et le changement climatique. En plus d'études scientifiques sur le long terme, les satellites participant à Charte internationale « Espace et catastrophes majeures » peuvent traiter des situations d'urgence comme une éruption volcanique, un feux de forêt ou une catastrophe industrielle, en fournissant rapidement des images et des cartes.

L'imagerie hyper-spectrale peut être utilisée sur des plate-formes terrestres, spatiales ou aéroportées. Elle aide à détecter des objets dans des images grâce à leurs propriétés spectrales, ou à analyser la composition et l'état chimique de matériaux de surface, y compris l'état hydrique des végétaux. C'est le cas du démonstrateur technologique aéroporté Sysiphe de l'ONERA, qui peut acquérir des images d'une résolution de 50 centimètres dans plus de 600 bandes spectrales, allant du visible à l’infrarouge lointain. De telles technologies permettent d'étudier la biodiversité végétale, par exemple pour mettre en place à l'échelle mondiale un véritable bilan de la biodiversité, ou de caractériser les fonds marins en bord de côte.

Croiser les données permet de faire d'autres types de déductions. L'Institut de recherche technologique Saint-Exupéry présente au Salon du Bourget un « Google Earth intelligent ». Les systèmes d'observation développés combinent les bases de données et l'intelligence artificielle, en dotant les satellites d'un système d'apprentissage et d'intelligence collective qui leur permettra d'acquérir jusqu'à 30% d'images supplémentaires et d'améliorer la réactivité aux requêtes humaines, de 1 heure aujourd'hui à 5 minutes. Il s'agit d'anticiper la vague de données qui sera issue de la mise en service, dans les années à venir, de milliers de satellites formant des constellations en orbite basse.

En savoir plus

SpaceX réussit l'atterrissage de son lanceur, sur Sciences en ligne

Les satellites SPOT face aux catastrophes, sur Sciences en ligne

Ariane 6 : la riposte européenne, sur Sciences en ligne

Sentinel-2B, sur Sciences en ligne

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Avancées pour les maladies neurodégénératives
Encore mal comprises, les maladies neurodégénératives font l'objet de recherches actives.

image : neurones dans une chambre microfluidique émettant une luminescence grâce à une modification génétique (source : F. Saudou, Inserm)

Avec le vieillissement de la population, les maladies neurodégénératives comme Alzheimer ou Parkinson touchent une part de plus en plus grande de la population. Malgré la complexité du cerveau, les recherches en neurosciences avancent dans la compréhension des mécanismes de déclenchement de ces maladies.

Des vésicules autonomes

Dans de nombreuses maladies neurodégénératives, on observe un dysfonctionnement de certains vésicules neuronaux dédiés au transport des molécules nécessaires au bon fonctionnement du système neurologique, notamment les neurotransmetteurs. Les chercheurs, sous la direction de Frédéric Saudou, du Grenoble Institut des neurosciences, se sont attelés à comprendre comment ces vésicules se déplacent pour mieux saisir pourquoi dans ces pathologies, ils ne le font pas. "Notre équipe vient de découvrir qu'elles s'auto-propulsent en transformant elles-mêmes du glucose en "ATP", cette source d'énergie majoritairement produite par les mitochondries lors de la respiration des cellules", explique Frédéric Saudou.

Les chercheurs ont commencé par récupérer, isoler et purifier les vésicules de souris génétiquement modifiées pour rendre ces vésicules fluorescentes. Ils ont ensuite identifié les protéines constitutives de ces vésicules, au total 1291, parmi lesquelles ils ont distingué dix enzymes dites « glycolytiques » qui ont la particularité de transformer du glucose en ATP, en se passant de mitochondries. Ils ont confirmé leur hypothèse en empêchant ces enzymes d’accéder au glucose, ce qui a réduit d’autant la vitesse de déplacement de ces vésicules. Les chercheurs ont alors reproduit in vitro le contexte de déplacement de ces vésicules avec des microtubules, faisant office de « rails ». Les enzymes glycolytiques se sont bien mises à produire de l’ATP et les vésicules ont réussi à se déplacer, consommant l’ATP présent. "C'est la première fois qu'une étude met en évidence un système locomoteur autonome pour ces vésicules neuronales, totalement indépendant des mitochondries !", s’enthousiasme Fédéric Saudou.

Certaines pathologies pourraient ainsi être dues à une altération des enzymes glycolytiques, indispensables au déplacement des vésicules, ce qui ouvre de nouvelles possibilités thérapeutiques consistant à stimuler ces enzymes pour permettre de rétablir toute la chaîne d’échange d’information. Des travaux été lancés dans ce sens pour la maladie de Huntington.

Des neurones paralysants

Le sommeil paradoxal est la phase du sommeil durant laquelle le cerveau rêve. Mais nous devrions vivre nos rêves si un certain groupe de neurones ne paralysaient pas tout le système moteur de sorte à rendre le dormeur complètement immobile. Dans certaines pathologies de parasomnie, appelées REM Sleep Behavior Disorder (RBD), cette paralysie corporelle est absente et le dormeur bouge dans son sommeil comme s’il vivait directement son rêve. L’origine de cette maladie est encore mal connue, mais des chercheurs du Centre de recherche en neurosciences de Lyon ont identifié une population de neurones, les neurones du noyau sub-latérodorsal, qui sont responsables de cette paralysie transitoire des muscles. Ils ont ciblé spécifiquement cette population de neurones chez le rat en introduisant des vecteurs viraux génétiquement modifiés pour bloquer la sécrétion de glutamate, laquelle permet à ces neurones de communiquer avec les autres régions du cerveau. Les rats ainsi inhibés sont bien passés en phase de sommeil paradoxal mais en effectuant des gestes similaires à ceux des patients atteints de RBD.

Cette expérience vient rejeter l’hypothèse qui avait cours depuis 50 ans, selon laquelle ces neurones étaient responsables du sommeil paradoxal dans son intégralité. Elle pourrait néanmoins permettre de mieux saisir l’origine de cette parasomnie et de la maladie de Parkinson dont une autre étude a montré qu’elle se déclenchait presque systématiquement chez les patients atteints de RBD, avec 10 ans d’intervalle.

Pour en savoir plus :

Sur les vésicules de transport

Sur les neurones paralysants

Sur l’ATP et son rôle

Pauline Armary
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