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Bluetooth a vingt ans

Un protocole pour supprimer les câbles

À la fin des années 1990, avec l'irruption de la téléphonie mobile dans la vie quotidienne, les constructeurs cherchent une solution pour supprimer des câbles de raccordement entre le téléphone portable et les oreillettes. ...

La photosynthèse artificielle

CC by U.S. Department of Energy / United Joint Center for Artificial Photosynthesis

Une quête bioinspirée

La photosynthèse est le mécanisme grâce auquel les plantes produisent des matières organiques telles les glucides, en utilisant l'énergie ...

Asthme : pistes thérapeutiques

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Une maladie incurable

En France, l'asthme touche plus de quatre millions de personnes et cause environ 1000 décès chaque année. Généralement de nature allergique (70% des formes d'asthme), l'asthme provoque des difficultés ...

Des métamatériaux aux propriétés étonnantes

(C) Tobias Frenzel

Les métamatériaux constituent un champ de recherche actif, en particulier dans les domaines de l'électromagnétisme et de la mécanique. L'objectif est de conférer à des matériaux des propriétés particulières, en ...

Véhicules autonomes : situation et défis

Les véhicules autonomes font l'objet d'importants efforts de recherche et développement chez les industriels du secteur automobile ou encore chez les géants de la Silicon Valley. Les premiers développements ont commencé dans les années 2000 et aujourd'hui, de nombreuses sociétés ...

Joseph Fourier

Joseph Fourier, l'un des plus grands mathématiciens français, est né il y a 250 ans, en 1768, à Auxerre. C'est l'occasion de revenir sur les découvertes de ce génie des mathématiques et de la physique, qui sont aujourd'hui au cœur des technologies utilisées au quotidien. ...

Les atouts de la voiture électrique

Des impacts à clarifier

Si l'intérêt des véhicules électriques pour la réduction de la pollution de l'air, en particulier dans les villes, est évident, il n'en est pas de même pour ce qui est de sa contribution à la lutte contre le changement climatique ...

fractales et compréhension du monde

Il est coutume, pour décrire un objet fractal, de le rapprocher de la récursivité des poupées russes : tous deux présentent une structure dite hologigogne, c'est-à-dire que leur tout est parfaitement identique à chacune de ses parties. Forgée en 1974 par le mathématicien Benoît Mandelbrot, la notion de fractalisation aura permis la désinence de bien des figures, jusque-là trop irrégulières pour répondre aux normes géométriques traditionnelles. Nombre de phénomènes naturels sont aujourd'hui répertoriés comme fractals compte tenu de leur géométrie autosimilaire : le chou-fleur de variété romanesco par exemple, la fronde d'une fougère, le réseau des rivières, les alvéoles pulmonaires, la structure des invertébrés, des vaisseaux sanguins, des roches, des lignes de côtes, des flocons de neige, etc.  La modélisation par des fractales permet même de mieux comprendre certains phénomènes comme la spongiosité d'un nuage, les turbulences d'un liquide, les éruptions volcaniques, la répartition des exoplanètes jusqu'aux motifs de la queue d'un paon...

Chez l'Homme par exemple, la configuration des bronches, garantit une surface d'échange gazeux particulièrement étendue - la même chose pour les végétaux : la fragmentation régulière des frondes d'une fougère augmente l'efficacité de la photosynthèse ; il a également été démontré qu'entre un chou romanesco et un chou ne présentant aucune fractalisation, l'activité photosynthétique du chou "fractal" était 4 à 5 fois plus élevée.

La radio est un autre domaine d'application : les antennes d'ailes télescopiques rétractables permettent d'occuper un très faible espace tout en maintenant une bonne émission des ondes radioélectriques. Cela étant, le domaine pour lequel la fractalisation est la plus exploitée reste l'imagerie : la fameuse compression d'images informatiques (sous le code JPEG) par exemple, s'articule autour de techniques fractales censées corriger les motifs répétitifs que l'on trouve en photographie.

Les fractales s'appliquent à des domaines tels l'urbanisme, la sociologie, la finance... Les économistes Laurent-Emmanuel Calvet et Adlai Fisher ont ainsi développé des modèles dits "multifractals" à l'intention des entreprises pour évaluer les risques financiers - des sortes d'anticipations de la volatilité des échanges. En effet, il suffirait de regarder les évolutions des cours de bourse, les fameuses courbes « en dents de scie ». Qu'on regarde les courbes sur 10 ans, 5 ans, 6 mois, ou quelques semaines, les propriétés sont bien sûr différentes, mais l'allure générale de la courbe ne varie que très peu. On reconnaît dans ces objets une structure fractale : « ils peuvent être décomposés en fragments dont chacun a la même forme que le tout », comme l'expliquait Mandelbrot lui-même. Par ailleurs, certains n'hésitent pas à invoquer la fractalisation pour expliquer l'étonnante régularité des krachs boursiers - les marchés ayant effectivement tendance à chuter tous les 7 ans.

Mais finalement, c'est bien par leur beauté que ces objets fascinent le plus. Cette science du rugueux, pour reprendre l'expression de Mandelbrot, souvent érigée en symbole de l'élégance des mathématiques, s'est même traduite en courant artistique, baptisé art algorithmique ou simplement art fractal ; cette discipline regroupe des paysages synthétiques formés à partir de l'itération d'une fonction du plan dans le plan ; des animations ; mais aussi des musiques, caractérisées par le fait de répéter les mêmes motifs rythmiques, de façon à ce que chaque élément reproduise le tout.

Publié le 21/02/2018

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du premier stage au premier emploi


Réparer les vaisseaux grâce aux algues
Des polysaccharides issus des algues servent à élaborer des vaisseaux sanguins de substitution.

Premier février 2017

Des polysaccharides marins pour traiter les maladies cardiovasculaires

Les vaisseaux sanguins assurent la circulation du sang dans l’organisme. Des dépôts accumulés de lipides sur leur paroi interne peuvent former des lésions responsables de maladies cardiovasculaires. C’est l’une des premières causes de mortalité en France et dans le monde. Certes, des médicaments permettent de prévenir ces maladies, mais pas de les guérir. Entre la médecine réparatrice et les recherches en thérapie cellulaire, la médecine régénérative travaille à reconstituer les vaisseaux endommagés.

Les chercheurs s’intéressent à des prothèses hybrides, autrement dit composées de matériaux synthétiques qui vont être colonisés par les cellules du patient. C’est là qu’intervient le biomimétisme, avec les polysaccharides issus des algues. Ces longues chaînes de polymères sont flexibles et malléables, tout en étant compactes et solides. Surtout, elles ne provoquent pas de réactions de rejet, donc peuvent servir de matériaux de substitution pour le corps humain.

La recette d’un bon vaisseau de substitution

Les polymères, que les laboratoires achètent sous forme de poudres, sont d’abord solubilisés et transformés en hydrogel. Après quoi, des moules leur donnent la forme désirée, ce qui permet d’étudier leurs caractéristiques. L’objectif est de produire des vaisseaux biocompatibles, capables de s’étirer en résistant aux variations de pression, qui assurent une bonne circulation du sang, ne fuient pas et se connectent correctement aux vaisseaux existants. Le biomatériau étant poreux, les cellules du patient peuvent alors coloniser la prothèse. Un mois après sa pose, celle-ci se dégrade, ne laissant sur place que le vaisseau régénéré, dont les propriétés se rapprochent au mieux des vaisseaux naturels.

Les techniques utilisées aujourd’hui ne produisent pas de vaisseaux d’un diamètre interne inférieur à six millimètres. Grâce aux polysaccharides issus des algues, les chercheurs sont parvenus à produire des tubes d’un diamètre aussi petit que deux millimètres. Implantées chez le rat, ces prothèses hybrides sont pour le moment compatibles pendant trois mois. Les travaux des physico-chimistes et des biologistes visent à augmenter la longévité de ces vaisseaux afin de pouvoir faire profiter les humains de cette avancée fondamentale sur le plan médical.

En savoir plus :

La nature comme exemple, deux exemples de biomimétisme

Le dossier de l’INSERM sur la réparation des vaisseaux sanguins

Le dossier sur l’athérosclérose de l’INSERM sur les lésions des vaisseaux par les plaques lipidiques

Arthur Jeannot
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