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Les 90 ans du mot astronautique

En 1927, le mot « astronautique » apparaît pour la première fois dans un bulletin officiel de la Société Astronomique de France, sous la plume de l'ingénieur en aéronautique Esnault-Pelterie  ; dans sa brochure, il tente d'accréditer cette nouvelle science considérée ...

Le canal à houle

(C) Marlene Thyssen. CC Bys 4.0

L’impact du changement climatique sur le littoral

Selon un dernier rapport du GIEC, les océans se seraient élevés de plus de 20 cm depuis la fin du XIXe siècle, et cette élévation pourrait atteindre 1 mètre d'ici ...

La stabilité du collagène

(C) Iramis - CEA. La spectrométrie de masse permet de sonder la stabilité de modèles de la triple hélice de collagène après irradiation.

Le collagène

Les propriétés mécaniques des tissus humains tels la peau, les ongles ...

Diatomées marines et climatologie

Diatomées pennées. Auteur : UBO

La pompe biologique de carbone
Les océans, qui contiennent 65 fois plus de dioxyde de carbone (CO2) que l’atmosphère, jouent un rôle crucial dans la régulation du climat. Ils sont en effet capables d’échanger ...

Emilie du Châtelet (1706-1749)

Longtemps ignorée, Emilie du Châtelet incarne désormais la femme des Lumières par excellence. Il aura fallu attendre le XXe siècle et un regain d'intérêt pour l'Histoire féminine pour que d'aucuns s'intéressent à la première femme authentiquement scientifique. ...

De la lumière superfluide

C'est la récente prouesse d'une équipe italo-canadienne réunissant l'Ecole Polytechnique de Montréal et le CNR Nanotec de Lecce : produire une lumière capable de s'écouler comme un liquide "parfait", entourant le moindre obstacle sans jamais s'évanouir. ...

Clichés d'astéroïdes

(C) ESO/Vernazza et al. Dans le sens des aiguilles d’une montre en partant du haut à gauche, les astéroïdes Amphitrite, Bamberga, Pallas et Julie.

Les observations

L'instrument SPHERE (Spectro-Polarimètre à Haut contraste dédié ...

Des signaux électriques chez les bactéries

(C) By Lamiot - Own work, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=20798283

Depuis la fin des années 1970, les microbiologistes savent que, chez de nombreux microorganismes, la vie communautaire passe par la production d’une matrice adhésive extracellulaire constituée de polymères qu’ils excrètent. Ce tapis appelé biofilm sur lequel ils se développent et qui les lie, joue notamment le rôle d’un support permettant la communication entre les cellules. Si, par exemple, la nourriture vient à manquer à des bactéries situées au centre d’une colonie, celles à la périphérie arrêtent la production du biofilm, si bien que la colonie cesse de croître. Jusqu’à récemment, on pensait que c’est grâce des molécules excrétées au centre et migrant par diffusion vers l’extérieur que les cellules périphériques sont averties. Mais grâce à des expériences menées à l’Université de San Diego en Californie, il apparaît qu’il s’agit en fait de signaux électriques, lesquels se révèlent beaucoup plus efficaces pour la communication que les messages chimiques. Il a été démontré que le manque de nourriture provoque l'expulsion d’ions potassium (K+) hors des bactéries. Ces ions déclenchent à leur tour l’émission de K+ par d’autres bactéries et ainsi de suite. Ainsi, c’est une onde de « libération de K+ » qui se propage de proche en proche, à quelques millimètres par heure, et parvient aux cellules à la périphérie de la colonie, lesquelles cessent alors la production de biofilm. Les chercheurs ont ensuite montré que le nuage d’ions K+ qui poursuit son chemin hors du biofilm permet de recruter des bactéries libres qui viennent alors se joindre à la colonie. Chose extraordinaire, cela attire non seulement les bactéries de la même espèce mais aussi d’autres bactéries ! Par ailleurs, ces mêmes ions K+ permettent à deux biofilms de communiquer. Ainsi, sous certaines conditions, les colonies se synchronisent : pendant que l’une se nourrit, l’autre marque une pause et inversement, ce qui leur permet de gérer la nourriture de façon optimale. Cette grande découverte, à savoir la communication électrique entre les bactéries, soulève une question intéressante : sachant que les signaux électriques le long des neurones se propagent grâce à la sortie d’ions K+, cette communication électrique bactérienne serait-elle l’ancêtre du neurone ?

Publié le 28/11/2017

En savoir plus

https://www.scientificamerican.com/article/bacteria-use-brainlike-bursts-of-electricity-to-communicate/

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VKS, l'effet dynamo reproduit en laboratoire
L'expérience de dynamo fluide de la collaboration VKS imite le phénomène de dynamo naturelle, à l'origine des variations des champs magnétiques planétaires et stellaires.

La dynamique du champ magnétique

Le courant électrique que nous utilisons est en grande partie généré par effet dynamo ou en tout cas par des phénomènes similaires. Dans l'Univers, l'effet dynamo joue aussi un rôle clef dans le champ magnétique des planètes et des étoiles. Dans une dynamo solide, l'énergie mécanique du mouvement d'un aimant est convertie en énergie électromagnétique dans la bobine. Dans une dynamo fluide, l'aimant est remplacé par un fluide conducteur dont le mouvement induit un champ magnétique.

En 2007, la collaboration VKS applique cet effet dynamo à du sodium liquide mis en rotation turbulente, d'où son nom d'expérience de dynamo Von-Kármán-Sodium. Dans un cylindre rempli de ce liquide métallique, deux turbines tournent en sens inverse. Lorsque l'on augmente la vitesse de rotation, l'écoulement acquiert toutes les caractéristiques de la turbulence, créant un vortex de liquide, qui génère un champ magnétique. En effet, au-delà d'un certain seuil de turbulence, les variations de champ magnétique au niveau moléculaire se renforcent les unes les autres, créant un champ magnétique à l'échelle macroscopique. En 2017, une équipe a utilisé la géométrie de cette expérience pour réaliser une simulation à haute résolution de cet effet dynamo. Le flux de sodium est modélisé à l'intérieur même du dispositif, non plus seulement au niveau des pales.

Mieux comprendre les champs magnétiques des corps célestes

La plupart des planètes, étoiles et galaxies possèdent un champ magnétique, engendré spontanément par l'effet de dynamo fluide. Dans le cas des dynamos stellaires et planétaires, les écoulements à leur origine sont généralement provoqués par le mouvement d’ensemble de l'astre. L'expérience VKS et ses simulations permettent d'imposer ce type de rotation à un fluide en faisant tourner une turbine plus rapidement que l’autre. Le champ magnétique alors obtenu évolue au cours du temps, avec des renversements erratiques de sa direction, un comportement similaire à ce que l’on sait de l’évolution du champ terrestre au cours des âges.

Certaines caractéristiques de la dynamo d'objets astronomiques à cœur liquide et conducteur peuvent donc être étudiées en laboratoire, dans des situations contrôlées. C'est le cas de la Terre, où le champ magnétique passe d'un état stable à un état présentant des inversions périodiques, tous les cent mille ans environ, le dernier s'étant déroulé il y a sept cent mille ans. En plus de laisser dans les sédiments des traces utiles pour reconstituer le passé géologique de notre planète, les variations du champ magnétique affaiblissent la magnétosphère durant les quelques milliers d'années que dure en moyenne un renversement. Un tel phénomène pourrait exposer nos réseaux de télécommunications aux rayons solaires et cosmiques.

En savoir plus

Étudier sur Terre la génération du champ magnétique à l'intérieur des étoiles et des planètes, sur Le fil Science et Technos, site du CEA

Le champ magnétique de deux aimants, sur Sciences en ligne

Origine du champ magnétique solaire, à propos de la dynamo solaire

La rédaction de Sciences en Ligne
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