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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 ...

L'enjeu des débris spatiaux

Des débris dangereux qui s'accumulent

Depuis le lancement de Spoutnik 1 en 1957, le nombre de satellites artificiels en orbite autour de la Terre n'a cessé de croître. En 61 ans, on compte plus de 5000 lancements d'engins dans l'espace. Actuellement, quelque 1500 satellites sont actifs ...

Lidar au service du climat

L'altimétrie satellitaire

Le satellite ICESat-2 a été mis en orbite à une altitude de 466 km, avec à son bord le système ATLAS (Advanced Topographic Laser Altimeter System). Ce système d'altimétrie par satellite va analyser l'état des calottes polaires ...

Fin de partie pour les lampes halogènes

Pourquoi en finir avec les halogènes ?

À cause de leur durée de vie assez courte (2000 heures en moyenne) et d'une efficacité lumineuse médiocre, les lampes halogènes sont devenues obsolètes, dans un contexte où la sobriété énergétique ...

Titan Krios

Une technologie de pointe pour visualiser des composantes microscopiques

Le Titan KriosTM est un microscope électronique doté d'une caméra ultrasophistiquée, capable de fournir des images révolutionnaires par leur résolution. Grâce à un grossissement de plusieurs millions, ce microscope permet de "voir" à l'échelle atomique (de l'ordre du dixième de nanomètre). Le Titan KriosTM n'est pas seulement impressionnant par ses performances sur le plan de l'imagerie : il est aussi totalement automatisé et peut traiter en simultané jusqu'à 12 échantillons. Il fournit des données numériques, à très haut débit : en une journée, le Titan KriosTM peut acquérir jusqu'à un téraoctet d'images, ce qui va du reste représenter un défi en termes de stockage informatique.

Le Titan KriosTM utilise la technologie de cryo-microscopie électronique, qui consiste à porter à -180°C les échantillons à étudier pour les protéger et les observer au plus près de leurs conditions naturelles. Développée dans les années 80, cette technique de microscopie électronique est beaucoup plus rapide et moins risquée que les méthodes traditionnelles qui présentaient des risques importants de dénaturation des protéines fragiles ou instables. Son développement a valu à ses créateurs le prix Nobel de chimie en 2017. 

Une infrastructure inédite

Le premier modèle de Titan KriosTM a été créé en 2008 par Thermo ScientificTM KriosTM Cryo-TEM en collaboration avec le Max Planck Institute of Biochemistry en Allemagne. Mais c'est une nouveauté que de l'installer en milieu urbain, ce qui fait du modèle inauguré ce jour l'un des plus grands (d'une hauteur de près de 4m) et des plus puissants microscopes implanté en ville dans le monde. Son installation a nécessité de nombreux aménagements, notamment un bâtiment dédié, le bâtiment Nocard, avec son propre système d'aération pour garantir un environnement stable (température, taux d'humidité, vibration et source d'azote constants), ainsi que des murs intérieurs blindés pour échapper à tous les champs magnétiques extérieurs (dus au métro, aux téléphones ou au wifi par exemple).

Un atout pour la recherce médicale

Ces intallations vont permettre de créer une gigantesque bibliothèque d'images 3D de virus, de composants cellulaires ou de complexes de protéines. Grâce à ces données biologiques, les spécialistes vont pouvoir en savoir plus sur le fonctionnement et le développement de ces structures. Ces moyens d'observation pourraient ainsi conduire à des avancées dans de nombreuses disciplines, telles l'immunologie, les neurosciences, la biologie cellulaire, la bactériologie, la virologie, la parasitologie. Par exemple, ils pourraient contribuer à la conception de nouvelles stratégies pour la prévention des virus notamment. 

Publié le 13/07/2018

En savoir plus : document de presse de l'Institut Pasteur

Crédit image : Cryomicroscope électronique à balayage en transmission de 300 kV FEI Titan Krios, doté d’un filtre d’image Gatan (GIF), mention source : Tom Inoue (https://navigator.innovation.ca/fr/facility/mcgill-university/installation-de-recherche-en-microscopie-electronique)

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Rouge-gorge et physique quantique
Le sens de l'orientation des rouge-gorges et le spin électronique

L'origine de l'exceptionnel sens de l'orientation de certain animaux, notamment les oiseaux migrateurs, fait de longue date l'objet de recherches scientifiques. La sensibilité au champ magnétique dont ils seraient dotés semble jouer un rôle crucial. Une piste d'explication trouvée récemment de cette magnétosensibilité fait appel à la physique quantique.

Physico-chimie de la détection

Le mécanisme repose sur la sensibilité de certaines réactions chimiques au champ magnétique, en particulier celles qui mettent en jeu des « paires de radicaux libres » (atomes, molécules ou ions possédant un électron non apparié à un autre). De manière générale, les radicaux libres cherchent à apparier leur électron célibataire, si bien qu’ils sont très réactifs. Une fois appariés, les deux électrons possèdent des spins en sens opposés, conférant à la molécule - mettons AB - un spin total nul.

Pour comprendre la magnétosensibilité, imaginons la molécule AB dans l’organe spécialisé de l’animal. Sous l’action d’un photon ayant l'énergie adéquate E, AB se scinde en deux, donnant A et B ou A et B (les flèches représentent les spins). En absence de champ magnétique externe, A et B se recombinent aussitôt, libérant un photon d’énergie E. Cependant, en présence d’un champ externe, il se peut que les deux radicaux libres se retrouvent dans l’état A et B ou A et B. Dans ce cas, ils ne pourront pas se recombiner en AB car leurs spins sont dans le même sens. Comme ils sont très réactifs, ils réagiront donc avec d’autres atomes C et D ayant les spins adaptés. Le bilan est, qu’en présence d’un champ magnétique et de photons d’énergie E, la concentration des molécules AB diminue, tandis que celles de AC et BD augmentent. Cela constitue pour l’animal le signal de détection d’un champ magnétique. Cependant, bien que ce mécanisme permette de détecter le champ, il n’en indique pas le sens.

Voir le champ magnétique

Les recherches récentes montrent que chez le rouge-gorge, c’est sous l’action de la composante bleue de la lumière solaire qui pénètre dans les yeux de l’animal que la paire radicalaire est créée. La molécule à l’origine de la paire radicalaire, appelée « cryptochrome », se trouve dans la rétine de l’oiseau. Elle a également été trouvée dans les yeux d’autres espèces connues pour leur magnétosensibilité : cafards américains, drosophiles, papillons Monarque… et même chez l’homme. Il est fort possible que les rouges-gorges traduisent l’intensité du champ magnétique sous forme visuelle, par exemple à travers un paysage perçu plus ou moins clair en fonction du champ. Ils seraient ainsi en mesure de « voir » le champ magnétique. La molécule de cryptochrome est une très grosse protéine. Les réactions en jeu en son sein sont extrêmement complexes et imparfaitement élucidées.
Publié le 30/04/2018

Pour en savoir plus :

Kamil Fadel
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