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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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Diatomées marines et climatologie
Une étude parue dans Nature Geoscience conduit à revoir à la hausse le rôle des diatomées dans la pompe biologique de carbone

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 ce gaz à effet de serre avec l’atmosphère par voie physique et biologique. Le premier mécanisme fait appel à la solubilité variable du CO2 dans l’eau de mer (en fonction de la température par exemple) ; le deuxième est appelé « pompe biologique » de carbone. En effet, lors de la photosynthèse, les micro-algues planctoniques transforment du CO2 en carbone organique particulaire qui entre dans le réseau trophique. Les déchets organiques, plus denses que l’eau de mer, ont tendance à sédimenter vers les eaux profondes tout en régénérant du CO2 , notamment par attaque bactérienne. Ce CO2 régénéré retourne en principe à la surface de l’océan où il est de nouveau échangé avec l’atmosphère. Mais, lorsque le carbone organique atteint les eaux très profondes, le CO2 régénéré va y être en quelque sorte séquestré pendant plusieurs siècles. Les diatomées, micro-algues à carapace siliceuse (verre organique), contribuent à environ 40% de l’export de carbone organique depuis la couche de surface.

Du nouveau sur les diatomées
Une équipe internationale, conduite par des chercheurs de l'Institut Universitaire Européen de la Marine (IUEM) de Plouzané a pu démontrer deux choses.  Premièrement, comme l'explique Paul Tréguer, professeur émérite à l'Université de Bretagne occidentale, que les diatomées sont parmi les microalgues les plus efficaces dans ces transferts de matière. La silice sert en effet de ballast à la matière organique particulaire en train de sédimenter dans la colonne d’eau. Les diatomées peuvent transporter du carbone organique jusqu'à plus de 5 000 mètres de profondeur, dans des couches profondes des océans où le CO2 régénéré est stocké pendant des durées supérieures à un siècle. Deuxièmement, l’étude montre que toutes les diatomées n’ont pas le même potentiel de transfert : celui-ci varie selon la taille des diatomées, la forme de leurs cellules, leur degré de silicification (le rapport silicium/carbone de leurs coquilles), mais aussi l’environnement biogéochimique dans lequel elles évoluent. Il s'avère que les diatomées à carapace de verre peuvent transporter du CO2 jusqu'à plus de 5 000 mètres de profondeur, dans des couches profondes des océans où il est stocké pendant des durées supérieures à un siècle.

Enfin, l’étude s’interroge sur le devenir des diatomées dans un océan plus chaud. Les modèles actuels prévoient qu’en cas d’augmentation de la température des eaux, les populations de diatomées devraient décliner. Cependant, ces modèles sous-estiment la capacité d'adaptation des diatomées au réchauffement et à l'acidification des océans. Une chose est sûre : l'étude des interactions entre l'océan, la biosphère et l'atmosphère devront être mieux appréhendées pour prévoir le climat futur et ses impacts sur les écosystèmes marins. 

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