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Génomique et médecine personnalisée

L'essor de la génomique

L'intégralité du génome humain a été séquencée, de manière globale, au début des années 2000, dans le cadre d'un projet scientifique d'ampleur inédite. 3 milliards de bases (nucléotides) ont ...

Mercure et environnement

Un comité international de scientifiques a produit une évaluation mondiale du mercure pour l'UNE (Nations Unies pour l'environnement). Le rapport de 2018 démontre une augmentation significative du mercure dans l'atmosphère avec une ...

La bouche artificielle

Comprendre le rôle de la bouche

Tous les jours, plusieurs fois par jour, la bouche effectue la manducation. La manducation est l'action qui regroupe les opérations antérieures à la digestion que sont la préhension, la mastication, l'insalivation, la ventilation et la déglutition.

Nouvelle exploration du sol martien

© NASA/JPL-Caltech

Douzième mission du programme Discovery de la NASA, et unique mission de 2018, InSight (INterior exploration using Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transport) a été lancée le 5 mai 2018 et arrivera à destination de Mars le 26 novembre prochain. Son but est d'affiner ...

Des bactéries résistantes aux radiations

© DR / KAERI / A. De Groot

Des rayons nocifs

La radioactivité se caractérise par l'émission de rayonnements alpha, bêta et gamma. Les dommages induits par ces rayonnements ionisants ...

Le nouvel or vert

Fabien Esculier, chercheur à l’École des Ponts ParisTech, a récemment publié les résultats de ses recherches portant sur une gestion alternative des urines et matières fécales. Ces recherches font partie du programme OCAPI (Optimisation des cycles Carbone, Azote et Phosphore en ville) qui ...

BepiColombo

(C) ESA. BepiColombo
La mission spatiale BepiColombo, lancée le 20 octobre 2018, depuis le Centre Spatial de Kourou en Guyane, se dirige vers Mercure.

Deux orbiteurs pour étudier Mercure

Après les sondes américaines Mariner10 en 1973 et Messenger ...

Lasers à l'honneur pour le Prix Nobel 2018

Arthur Ashkin a été primé pour l'invention des «pinces optiques», dont le principe repose sur l'utilisation des forces liées à la réfraction d’un faisceau laser en milieu transparent. Cette force va alors permettre de maintenir et de déplacer des objets microscopiques, voire nanoscopiques tels des atomes, des virus, des bactéries et autres cellules vivantes.
L'avantage de cette technique est qu'elle est non-destructive : les faisceaux lasers peuvent atteindre les éléments internes d'une cellule sans en détruire la membrane. C'est pourquoi elle est très utilisée en biologie où des chercheurs ont, par exemple, réussi à sonder et mesurer les forces entre des particules et l'élasticité de l'ADN ou encore à désobstruer des vaisseaux sanguins.

 

La seconde moitié du Prix a été attribuée à Gérard Mourou, professeur et membre du Haut-collège de l’École polytechnique et Donna Strickland de l'Université de Waterloo, au Canada, pour avoir conjointement élaboré une méthode de génération d’impulsions optiques ultra-courtes de haute intensité.

Dans les années 1980, l'amplification des faisceaux lasers semblait marquer le pas.
La technique mise au point par Mourou et Strickland se nomme «amplification par impulsions» (chirped pulse amplification, CPA). Elle consiste à étirer une brève impulsion laser dans le temps, à l'amplifier puis à la comprimer à nouveau. Le fait d'allonger l'impulsion réduit sa puissance de crête, ce qui permet de l'amplifier sans endommager le dispositif. L'impulsion est ensuite comprimée dans un temps plus court, ce qui augmente considérablement son intensité. Ces impulsions ultra-courtes ont une durée de quelques dizaines de femto-secondes (1fs = 10-15 s), et disposent d'une très haute puissance de l'ordre du pétawatt (1PW=1015 W).

Cette découverte a contribué à l’avancement de la science dans plusieurs domaines de la physique en permettant notamment de fabriquer des lasers de plus en plus intenses pour sonder la matière. Grâce à la précision de coupe obtenue grâce à des impulsions brèves et intenses, la technique CPA a permis des avancées dans le domaine de la chirurgie réfractive de l’œil et du traitement de la cataracte. Elle a également conduit à l'observation de phénomènes ultrarapides tels que les phases transitoires de réactions chimiques.

Publié le 04/10/2018

En savoir plus :

Sur les pinces optiques :
https://www.photoniques.com/articles/photon/pdf/2013/04/photon201366p45.pdf

Sur la CPA :
http://www.cnrs.fr/inp/spip.php?article382
http://www.cea.fr/multimedia/Documents/infographies/impulsions-lasers-femtoseconde-attoseconde_defis-du-cea.pdf

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Polluants de l'air, une menace pour la santé
Les polluants chimiques d'origine humaine sont un véritable problème de santé publique, pas seulement lors des pics de pollution, mais en continu et sur le long terme.

Les polluants chimiques, un enjeu de santé publique majeur

En plus d'avoir des effets sur l'environnement, notamment par l’intermédiaire des pluies acides, la pollution de l’air constitue un danger pour la santé humaine. Chaque jour, environ 15 000 litres d’air transitent par nos voies respiratoires. Les jeunes, les personnes âgées et les populations défavorisées en souffrent le plus, mais cette pollution affecte tout le monde, aussi bien en ville qu'à la campagne, dans les pays développés et ceux dits en voie de développement. Selon l’Agence européenne pour l’environnement, la pollution de l’air serait responsable de 467 000 morts prématurées chaque année en Europe.

Les particules en suspension pénètrent dans le système respiratoire, les plus fines d'entre elles pouvant même rejoindre la circulation sanguine. La dégradation de la qualité de l’atmosphère augmente le risque d’accident vasculaire cérébral, de cardiopathie, de cancer du poumon, de certaines maladies neurodégénératives et de maladies respiratoires aiguës comme l’asthme. En provoquant des irritations au niveau du nez et des yeux, elle est aussi liée à l'augmentation du nombre d'accidents de la route. Dans certaines villes, l’exposition à cette pollution équivaut à un tabagisme passif de six cigarettes par jour. La pollution de l'air intérieur, suivant les méthodes de chauffage et de cuisson des aliments, pose également problème.

Des particules en suspension dans l'atmosphère

Les particules en suspension sont constituées d'un mélange de substances organiques et minérales, sous forme solide ou liquide. On trouve parmi elles les sulfates, les nitrates, l’ammonium, le chlorure de sodium, le carbone, les matières minérales et l’eau. Elles proviennent de sources naturelles, comme le sel de la mer ou les poussières des éruptions volcaniques, des feux de forêts et des déserts, ou proviennent d’activités humaines. En moyenne, les aérosols d'origine anthropique constituent environ 10 % de la quantité totale d'aérosols présents dans l'atmosphère. Les matières particulaires peuvent être classées selon leur diamètre. Ainsi, les PM10 ont un diamètre inférieur à 10 micromètres. Les PM2,5 sont qualifiées de particules fines, les PM1,0 de particules très fines et les PM0,1 de particules ultra-fines ou nanoparticules.

Les processus de transformation, de transport et d'élimination des particules polluantes sont sous l'influence de la chimie de l'atmosphère. Suivant les conditions météorologiques, elles peuvent s'accumuler dans des masses d'air stagnantes. Les particules primaires sont émises directement dans l’atmosphère, alors que les particules secondaires sont formées par des réactions chimiques de polluants gazeux dans l’atmosphère. Le chauffage résidentiel au bois, la combustion de certaines industries ou le trafic, notamment des véhicules roulant au diesel, émettent du dioxyde d'azote sous forme gazeuse. Sous l'effet de composés présents dans l'atmosphère, celui-ci peut se transformer en acide nitriques. Les activités agricoles sont responsables de la présence d'ammoniac, certaines industries émettent du dioxyde de soufre, tandis que les centrales à charbon contribuent à la présence de sulfates.

Des recommandations pour mieux protéger la santé

Les pics de pollution correspondent à des dépassements de seuils réglementaires d’alerte, définis en 2008 par l’Union européenne et transposés dans le droit français fin 2010. En plus d'occulter la question de la pollution quotidienne, ces valeurs seuils ne sont pas assez protectrices. Pour les PM2,5 par exemple, elle est de 25 μg / m3 grâce à la législation européenne, qui deviendront 20 μg / m3 dès 2020, alors que l’OMS recommande un seuil annuel à 10 μg / m3. Les PM1,0, elles, ne sont pas réglementées. De plus, outre l'indicateur de la concentration massique des particules en suspension, la connaissance de leur composition chimique est aussi un enjeu scientifique et politique. Dans un avis publié le 23 mai 2017, l'Anses (Agence nationale de sécurité sanitaire de l’alimentation, de l’environnement et du travail) recommande ainsi d’abaisser la valeur seuil annuelle pour les PM2,5 au niveau des recommandations de l'OMS, ainsi que d’introduire une valeur seuil journalière pour ce polluant.

L'agence souligne également l’importance de poursuivre les efforts dans la mise en œuvre de politiques publiques de long terme en faveur de l’amélioration de la qualité de l’air. Dans cette optique, la réduction de la formation de particules secondaires implique le développement des transports collectifs et des transports doux, la modification des pratiques d'épandage et d'élevage, le renouvellement des dispositifs de chauffage au bois et un investissement dans l'isolation des logements.

En savoir plus

L’Anses recommande de poursuivre les efforts pour améliorer la qualité de l'air ambiant, l'avis de l'ANSES

Les particules fines sont dangereuses, pas seulement pendant les pics de pollution, sur The Conversation

Qualité de l'air ambiant et santé, aide-mémoire de l'OMS

Accord sur les émissions de HFC, sur Sciences en ligne

Arthur Jeannot
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