S'inscrire identifiants oubliés ?

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

CC BY-SA 4.0 BruceBlaus

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

» lire tous les articles 1 2 3 4 5 6 7 8
sciences en ligne
exploratheque
du premier stage au premier emploi


Les nanoparticules d'or
Sous forme de nanoparticules, l'or possède des propriétés particulières propices à des applications dans différents domaines.

Une couleur inimitable

Bien que tout le monde connaisse l'or pour sa valeur et parce qu'il permet de confectionner des bijoux précieux, il est rarement question des propriétés chimiques de l'or à l'échelle du nanomètre. Par exemple, l'or absorbe les rayons de couleur bleue, ce qui lui confère sa couleur dorée, bien particulière pour les métaux. Mais, pour des particules de quelques dizaines de nanomètres, l'or n'apparaît pas jaune... mais rouge ! Ceci est dû à des oscillations collectives des électrons des couches externes de l'atome d'or, qu'on appelle effet plasmonique. Ces atomes sont capables de transformer les rayonnements lumineux en chaleur, ils se comportent comme des nanosources de chaleur.

 

Des applications dans la lutte contre le cancer

 Aujourd'hui, les nanoparticules d'or font l'objet de plus en plus de recherches pour les thérapies contre le cancer.  En effet, les particules d'or peuvent agir comme nanodétecteurs de protéines telles la TNF-alpha, utilisée pour combattre le cancer, et aller se fixer sur elles. De plus, comme elles se comportent comme des nanosources de chaleur, elles permettent de tuer les cellules cancéreuses par hyperthermie : c'est ce qu'on appelle la thérapie photothermique. Testée sur des souris, cette thérapie a permis l'ablation totale de régions tumorales sur 93% des individus. Ces résultats prometteurs doivent être confirmés chez l'Homme par des essais cliniques visant des ablations de tumeurs, dans la prostate ou des poumons.

La photothermie

Les nanoparticules d'or pourraient aussi améliorer les techniques de radiothérapie. Actuellement, ce type de traitement utilise des rayons X et gamma, ou des faisceaux d 'électrons par exemple, pour irradier les cellules cancéreuses. Cependant, la difficulté de focaliser ces rayons exclusivement sur ces cellules oblige à limiter les doses et à les espacer dans le temps, pour ne pas endommager les cellules saines dans le voisinage de la tumeur. Les nanoparticules d'or pourraient permettre de guider les rayons dans ces cellules pathologiques. Même si les études actuelles en sont au stade préclinique, les possibilités offertes par les nanoparticules font l'objet de recherches actives, en particulier pour s'assurer que les particules s'accumulent bien sur les cellules cancéreuses, et qu'elles s'y fixent suffisamment longtemps pour agir efficacement.

 

 

Jérôme Robert
Twitter Facebook Google Plus Linkedin email