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Génomique et médecine personnalisée

L'essor de la génomique

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Mercure et environnement

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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

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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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Mercure et environnement
Les activités humaines auraient conduit à une forte augmentation du mercure dans le milieu naturel.

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 hausse d'environ 450 % par rapport aux niveaux naturels (prévalant avant 1450) et à une augmentation moyenne des dépôts de mercure vers les océans et les sols de 300 % .

Le mercure et l'environnement

Le mercure élémentaire gazeux (Hg0), aussi appelé "mercure métallique", est émis dans l’atmosphère par des sources naturelles et par des sources anthropiques. La seule source naturelle primaire du mercure est volcanique, qu'elle soit terrestre (volcans) ou marine (sources hydrothermales). Le mercure circule à la surface de la terre transitant par dégazage des eaux de surface, plantes, et feux de forêt.

Le mercure est un polluant absorbé aussi bien par les écosystèmes terrestres que marins. De plus, son temps de séjour dans l'atmosphère est suffisamment long pour qu'il soit distribué à une échelle globale. Il est donc en mesure de contaminer des milieux très éloignés des lieux d'émission. Complexe, son cycle dans le milieu naturel fait intervenir plusieurs espèces chimiques organiques et inorganiques, et dépend de variables telles que la température, l’ensoleillement, la végétation et l'activité bactérienne.

Le cycle du mercure est semblable au cycle du dioxyde de carbone dans la mesure où il existe des émissions naturelles et des échanges entre l’atmosphère et l’océan. Durant le temps géologique, une grande partie du CO2 a été séquestrée par les plantes et enfouie dans les fonds terrestres et océaniques. Sa concentration est donc moindre à la surface de la Terre, dans l'atmosphère ou dans la mer. Les émissions de CO2 sont issues de la combustion des plantes, du charbon ou du pétrole et enrichissent à nouveau l'atmosphère et l’océan. C'est également le cas du mercure, dont une grande partie a été séquestrée et est aujourd’hui réémise.

La toxicité du mercure métallique (Hg0) dépend de sa forme physique : nocif lorsque ses vapeurs sont inhalées, il ne présente qu'un très faible danger sous forme liquide. Quant à la forme ionique du mercure, Hg2+, déjà toxique, elle peut se transformer en méthylmercure (CH3Hg+), une forme organique du mercure très répandue dans l'environnement et d'une extrême toxicité.

Le Dr. Lars-Eric Heimbürger-Boavida, océanographe chimiste du CNRS au MIO (Institut Méditerranéen d'Océanologie) explique que : «L’homme a ajouté, et continue à ajouter du mercure dans les océans. Les niveaux restent néanmoins très faibles, le mercure est même parmi les éléments les moins concentrés. On parle de picogrammes par litre. Les bactéries qui vivent dans l’océan transforment une partie de ce mercure en méthylmercure. Ce methylmercure se bioamplifie le long de la chaîne alimentaire d’un facteur 50 millions. C’est-à-dire qu’un prédateur comme le thon peut atteindre des niveaux de mercure de 1 mg/kg (la limite de vente en France étant de 0.5 mg/kg). Ce milligramme est dispersé dans 50 millions de litres d’eau de mer avant de s’accumuler dans le phytoplancton, puis le zooplancton, puis les petits poissons, tout en augmentant dans les niveaux et les proportions à chaque niveau de la chaîne alimentaire. »

Des évaluations mises à jour 

Tous les cinq ans, une équipe internationale de scientifiques est chargée par l’UNE d’une évaluation du bilan mercure, à l'échelle mondiale. Les chercheurs ont d'abord pensé que l'exploitation minière de l'argent dans l’Amérique du Sud, du XVIe à la fin du XIXe siècle (orpaillage), était la plus importante source d'origine humaine de mercure atmosphérique de l'histoire. Cependant, de récents travaux ont conduit à réviser à la baisse le rôle des émissions minières, en s'appuyant en particulier sur la géochimie du minerai d’argent et sur des documents historiques relatifs à l'utilisation du mercure.

Il résulte de cette réévaluation un bilan réajusté dans lequel les émissions de mercure dans l'atmosphère dues aux activité humaines ont entraîné une augmentation moyenne de 300 % des dépôts de mercure dans les continents et les océans, une augmentation de 230 % de la concentration en mercure des eaux marines de surface et de 12 à 25 % pour les eaux marines plus profondes . « Il est donc possible que le thon contienne aujourd’hui jusqu’à 3 fois plus de mercure à cause de nos émissions », ajoute le Dr. Lars-Eric Heimbürger-Boavida.

Afin de réduire et de limiter les incertitudes, les chercheurs ont également donné des indications de recherche spécifiques en prônant notamment une meilleure compréhension des processus fondamentaux du cycle du mercure et l'amélioration continue des inventaires des émissions de grandes sources naturelles et anthropiques : « On parle d'une augmentation du mercure par rapport aux niveaux naturels. Pour ce faire, il faudrait bien quantifier les apports naturels », précise le Dr. Lars-Eric Heimbürger-Boavida. C'est pour cette raison que les chercheurs prônent notamment une meilleure compréhension des apports naturels tels que les sources hydrothermales.

Publié le 05/12/2018

En savoir plus :

Sur le cycle du mercure:
http://envlit.ifremer.fr/content/download/28153/232653/file/fiche1.pdf
Sur le mercure dans l'océan: https://twitter.com/m3lab?lang=en
Sur l'évaluation : https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.8b01246

Yassa HARBANE
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