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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

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Une quête bioinspirée

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Asthme : pistes thérapeutiques

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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

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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. ...

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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

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Le cerveau à l’honneur
La recherche en neurosciences progresse, mais le cerveau est loin d'avoir dévoilé tous ses mystères.

Le pilote de l'organisme

Avec sa masse d’environ 1300 g, le cerveau humain est certainement la structure vivante la plus complexe. Son réseau de connexions est capable de transporter et de stocker de l’information, et bien plus. Le cerveau est le pilote du système nerveux, lequel contrôle toutes les fonctions de notre corps : battements cardiaques, respiration, émotions, apprentissage, mémoire. Il contrôle aussi notre système immunitaire, déterminant ainsi la façon dont chaque individu répond aux maladies et aux traitements médicaux. Enfin, le cerveau, c’est aussi nos pensées, nos espoirs, nos rêves, notre imagination. Les scientifiques sont encore loin d’avoir découvert toutes les capacités du cerveau.  

Un réseau toujours en évolution

Chaque personne possède au moins 100 milliards de cellules nerveuses : les neurones. A la base de toutes les fonctions cérébrales de l’Homme, ils assurent la communication de l’information dans le cerveau et en direction du corps. Au cours du développement embryonnaire, les neurones se forment, croissent, puis poursuivent leur évolution en même temps que l'embryon grandit. Le résultat est un circuit neuronal fonctionnel et efficace qui continuera à se transformer tout la vie. Cependant, là encore, le cerveau conserve sa part de mystère, les chercheurs continuant à faire progresser la compréhension du système nerveux, grâce en particulier à la génomique ou à l'imagerie cérébrale fonctionnelle.

Mieux comprendre pour mieux prévenir

Dans le monde, ce sont des centaines de millions de personnes qui sont atteintes de troubles neurologiques. 6.2 millions de personnes décèdent chaque année d’un accident vasculaire cérébral. Plus de 50 millions souffrent d’épilepsie. Enfin, 36 millions de personne sont atteintes de démence, la maladie d’Alzheimer représentant 60 à 70 % des cas.

L’amélioration de la connaissance des mécanismes cognitifs et comportementaux et de l’influence du cerveau sur notre corps,  sont les principaux objectifs des chercheurs en neurosciences, notamment pour agir en matière de prévention des maladies neurodégénératives sont les principaux objectifs des chercheurs en neurosciences. Pour sensibiliser le grand public à l’importance de la recherche sur le cerveau, la Société des Neurosciences coordonne chaque année, et pour la 17ème édition, la semaine du cerveau du 15 au 20 mars.

Pour en savoir plus :

La semaine du cerveau

Le cerveau humain

Les troubles neurologiques

 

Rédaction de Sciences en lignes
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