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Transport de l’énergie électrique

La quasi-totalité de l’énergie électrique dans le monde est produite puis transportée vers les villes et les centres industriels sous forme de courant

Atmosphère de la Terre primitive

Auteur C Eeckhout.

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Au Précambrien, l'atmosphère primitive de notre planète était dépourvue d’oxygène et riche en dioxyde de carbone (CO2) et en méthane, ainsi ...

En route vers le Soleil

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Un voyage d'enfer

Baptisée en hommage à l'astrophysicien américain Eugene Parker, qui a posé les bases de la théorie du vent solaire, la mission Parker Solar devrait contribuer à percer les mystères ...

Révolution hydrogène

L'hydrogène carburant :

L'hydrogène (ou dihydrogène - H2) est considéré comme étant un carburant propre puisque sa combustion n'émet ni CO2 ni particules fines, mais uniquement ...

Le verre se met au vert

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Le verre, un matériau traditionnel innovant

La production du verre est une activité millénaire, d’abord artisanale, puis industrielle. S’il existe différents types de verres qui se distinguent par leurs compositions, leurs ...

Des nano-balances pour peser des virus

Mesurer le nano monde

Un nano-objet a par définition des dimensions de l'ordre du nanomètre soit (10-9 m). À titre de comparaison, le diamètre d'un cheveu mesure entre 50 et 100 micromètres (10-6 m).

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Nouveau succès pour la mission New Horizons

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Une première historique

Lancée le 19 janvier 2006, New Horizons est une mission spatiale dédiée à l'observation de Pluton et de la ceinture de Kuiper, cette région du système solaire en forme d'anneau ...

Des crustacés pour produire du biocarburant?

Crustacés xylophages

Les Limnories lignorum ou Limnories du bois sont de petits invertébrés xylophages capables d'ingérer le bois immergé dans l'eau de mer. Ils jouent ainsi un rôle important dans l'écosystème littoral en participant au recyclage de la cellulose et de la lignine, le composant du bois qui lui donne sa rigidité. Ils causent également des dégâts en s'attaquant aux coques des bateaux, aux pontons et autres constructions en bois.

Jusqu'à présent, la faculté des limnories à décomposer la lignine restait un mystère.
En étudiant l'intestin des limnories, une équipe de scientifiques a découvert que l'hémocyanine, protéine responsable de la couleur bleue du sang de ces invertébrés, joue un rôle primordial dans leur capacité à digérer les sucres du bois.

L'hémocyanine est une protéine connue pour son rôle de transporteur de l'oxygène chez certains invertébrés, de la même manière que l'hémoglobine chez les vertébrés.
Alors que l'hémoglobine lie l'oxygène grâce aux atomes de fer de sa structure, qui donnent au sang sa couleur rouge, l'hémocyanine fait de même avec des atomes de cuivre, à l'origine d'une couleur bleue. Les limnories exploitent les propriétés oxydantes de l'hémocyanine pour attaquer les liaisons au sein de la lignine.
 

Une nouvelle piste pour les énergies renouvelables ?

Le Professeur Simon McQueen-Mason, du département de biologie de l'université de York, qui conduit ces recherches, explique que : « Les limnories sont les seuls animaux pourvus d'un système digestif stérile connus à ce jour. Cela rend leur méthode de digestion du bois plus facile à étudier que celle d'autres créatures xylophages comme les termites, chez lesquelles la digestion est assurée par des milliers de microorganismes intestinaux ». 
Il ajoute : « Nous avons découvert que les limnories déchiquètent le bois en le mâchant en de minuscules morceaux avant de se servir de l'hémocyanine pour s'attaquer à la structure de la lignine. »

Les recherches menées par des équipes des universités de York, Portsmouth, Cambridge et Sao Paulo ont révélé que traiter le bois avec l'hémocyanine permet de doubler la quantité de sucre libérée, sans avoir recours à des traitements thermochimiques coûteux et énergivores.

La troisième génération de biocarburants, dont la recherche se focalise pour l'instant sur les microalgues, pourrait bien accueillir ce candidat innatendu. Cette découverte pourrait permettre, à terme, de réduire l'énergie nécessaire pour transformer le bois en biocarburant.

Publié le 14/12/2018

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Le plancton : cet ami qui nous veut du bien
Les planctons livrent aujourd’hui de nouveaux secrets sur cette pompe biologique qu’est l’océan grâce aux échantillons récoltés lors de l’expédition Tara Océans.

L’océan au cœur du climat

L’océan recouvre près de 70 % de la surface de la Terre et joue un rôle majeur dans le cycle de l’eau. En absorbant près d’un quart du gaz carbonique issu de la combustion des énergies fossiles, il est le principal puits de carbone sur la planète et contribue ainsi à réguler le climat à l’échelle mondiale. L’absorption du CO2 par l’océan repose sur des processus physiques et biologiques, qu'on appelle des « pompes ».

Les océans absorbent les gaz présents dans l’atmosphère. Cette dissolution est plus importante dans les eaux froides que dans les eaux chaudes. Or, sous l’effet de leur densité, les eaux froides plongent dans les profondeurs des océans (c'est le moteur de la circulation thermohaline) et entraînent avec elles dans les fonds marins le CO2 absorbé en surface. C’est la pompe physique. La pompe biologique, quant à elle, repose sur l’absorption du CO2 par les tissus des organismes présents en surface, via la photosynthèse, ou, par la production des coquilles calcaires de certains micro-organismes. Le carbone, ainsi fixé sous forme de particules marines, sédimente à la mort de ces organismes. Il est entraîné vers les profondeurs, avant d’arriver dans les grands fonds où il sera stocké.

L’absorption du CO2 par les organismes marins est l’un des processus majeurs de séquestration du carbone sur des échelles de temps géologiques. Un seul et même ensemble d’organismes, à la base de la chaîne alimentaire marine, regroupe plus de 90 % de la biomasse de l’océan : c'est le plancton.

Les planctons : une histoire vieille de plusieurs milliards d’années

Le plancton regroupe l’ensemble des êtres vivants, animaux et végétaux, évoluant dans l’eau et qui se laissent dériver dans le courant. Il comprend des virus, des bactéries, des eucaryotes  uni- et multicellulaires. Ce sont ainsi des milliards de milliards d’individus peuplant océans, mers, lacs, rivières et ruisseaux, dérivant entre deux eaux ou fixés sur les fonds. Les planctons sont apparus il y a près de 3.8 milliards d’années. Ils produisent la moitié de l’oxygène de la planète. En portant la proportion d’oxygène atmosphérique à 20%, seuil nécessaire à la respiration des mammifères, ce sont eux qui ont permis leur apparition.

Ses coquilles font aussi du plancton un indice majeur pour reconstituer les climats passés. En effet, formées à partir du carbone prélevé dans l’atmosphère, elles en renferment les concentrations isotopiques et les conservent lorsqu’elles sédimentent. Mais ce n’est pas tout. Des études menées sur des carottes ont aussi révélé que lors d’un échauffement trop important des océans, le plancton sédimenté rejetait dans l’atmosphère le CO2 accumulé.  

Du plancton dépendent ainsi le développement des autres espèces du monde marin, l’oxygène présent dans notre atmosphère et l’évolution de notre climat. Cependant, cet écosystème demeure l’un des moins connus. Pour combler cette lacune, une centaine de scientifiques venant de près de 22 laboratoires et Instituts de recherche internationale, ce sont regroupés autour d’un projet équipe interdisciplinaire réunissant des biologistes, des informaticiens et des océanographes : Tara Océans.

Tara Océans : un projet métagénomique

Tara Océans est une expédition scientifique menée à bord de la goélette Tara qui a débuté en 2009, afin de récolter un très grand nombre d’échantillons d’eau de mer et de plancton. Les 35.000 échantillons prélevés entre 2009 et 2013 ont aujourd’hui livré leurs premiers secrets. Ils ont permis de lever le voile sur les espèces planctoniques, leurs interactions et les principales fonctions associées à la pompe biologique dans les régions océaniques particulièrement “pauvres” en nutriments. La goélette Tara, d’une longueur de 36 mètres, a parcouru tous les océans de la planète et continue d’ alimenter une base de données publique sur les ressources biologiques des océans. C’est un chercheur du CNRS, Eric Karsenti, médaillé d’or du CNRS en 2015, qui est à l’initiative du projet scientifique. Son objectif était de cartographier la biodiversité des océans et d’améliorer la compréhension du rôle joué par les organismes microscopiques sur les océans. Un travail de grand ampleur se met alors en place afin d’étudier toute la population de gènes présente dans les échantillons prélevés. Cela fait de Tara Océans l’un des plus gros projet de métagénomique dans le monde.

La génomique est l’étude d’un échantillon, provenant d’un environnement naturel, à partir de son matériel génétique : son génome. La métagénomique vise, notamment, à étudier les gènes et les génomes de différents organismes provenant d’un même milieu. De par la complexité des milieux étudiés et de la masse d’informations générée, la génomique pose de nouvelles questions, tant d’un point de vue biologique qu’informatique. Cela explique le caractère innovant et interdisciplinaire de Tara Océans et la diversité des échantillons prélevés.

Les découvertes

Grâce aux planctons collectés entre 2009 et 2013, dans des zones pauvres en nutriments, les scientifiques ont mis au point un catalogue des organismes planctoniques. Ce catalogue livre aujourd’hui la première vision globale du réseau d’espèces liées à la pompe biologique. De nouveaux acteurs ont été identifiés, ainsi que les principales fonctions bactériennes concernées dans le processus. Ce sont des chercheurs, principalement du CNRS, de l’UPMC, de l’Université de Nantes, du VIB, de l’EMBL et du CEA, qui ont ainsi décrit le premier “réseau social planctonique”. Cette découverte permettra aux chercheurs d’étudier le comportement de ce réseau face aux perturbations climatiques, ainsi que ses conséquences sur la pompe à carbone biologique.

L’analyse des gènes des bactéries et des virus planctoniques a également permis aux chercheurs de démontrer que la présence d’un petit nombre de gènes, bactériens et viraux, pouvait prédire la répartition verticale du carbone. Une partie de ces gènes serait en effet impliquée dans la photosynthèse, mais aussi dans la dégradation et la sédimentation de la matière organique.

Bien que la fonction de la majeure partie des gènes nouvellement identifiés reste inconnue, la connaissance de ces réseaux planctoniques et de ces nouveaux gènes, ouvre la voie à de nouvelles perspectives, pour mieux comprendre et modéliser ces réseaux. En attendant, les chercheurs vont se concentrer sur les régions océaniques riches en nutriments, afin de compléter les réseaux planctoniques révélés pour les régions pauvres en nutriments.

Tara demain

Dans la droite ligne de l’approche dédiée au plancton (même multidisciplinarité) Tara partira en Asie-Pacifique en 2016-2018 et mènera une étude nouvelle sur les récifs coralliens. D’Est en Ouest et du Nord au Sud, Tara parcourra l’Océan Pacifique pour découvrir la diversité cachée du corail et mieux appréhender les capacités d’adaptation aux changements climatiques. Si les récifs coralliens ne couvrent que 0,02% de la superficie des océans, ils réunissent près de 30% de la biodiversité marine. Leur santé est donc cruciale pour la diversité des espèces qu’ils abritent et pour l'Homme. 

Etudier un tel écosystème à l’échelle de l’océan Pacifique devient une priorité alors qu’une grande partie de récifs coralliens tend à disparaître ces dernières années. Véritables indicateurs de la santé des Océans, nous ne savons pourtant encore que très peu de choses sur leurs capacités à s’adapter aux évolutions de son environnement.

Tara PACIFIC sera menée en partenariat avec Paris Sciences Lettres, le CNRS, le Centre scientifique de Monaco. Nous présenterons la nouvelle expédition et ses objectifs de recherche lors d’une conférence de presse prévue le 14 avril 2016 (le départ de Tara depuis son port d’attache Lorient est prévu pour le 28 mai 2016).

Source Elodie Bernollin, directrice de la communication de Tara Expéditions 

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