Malheureusement, la réponse est non ! Il est vrai que pour maigrir, il faut diminuer ses apports énergétiques afin qu’ils soient inférieurs aux dépenses. Mais le sport, bien qu’il permette d’augmenter les dépenses, ne fait pas pencher la balance. Et pour plusieurs raisons. Tout d’abord pour une simple histoire de calcul. L’excès de poids est dû à un excès de tissu adipeux, celui-ci étant presque entièrement constitué de lipides.

Comme un gramme de lipides fournit une quantité d’énergie de 9 kilocalories (kcal), pour perdre 1 kg de masse grasse, il faudrait faire une activité physique correspondant à environ 9 000 kcal. Sauf qu’une heure de marche rapide ne permet de brûler, au mieux, que 400 kcal et une heure de tennis environ 600 kcal. Résultat : il faudrait marcher plus d’une vingtaine d’heures à bon train ou faire quinze heures de tennis d’affilée, et sans manger, pour perdre un seul kilogramme. Impossible, surtout quand on a 15 kg en trop !

Le sport donne… faim

“On ne maigrira pas en faisant du sport, insiste Martine Duclos (1), physiologiste du sport et endocrinologue, experte Inserm pour les questions sport et santé, chef du service de médecine du sport et des explorations fonctionnelles au centre hospitalier universitaire de Clermont-Ferrand. Pour maigrir, il faut faire un régime hypocalorique. Chez les patients qui perdent 10 à 15 kg, on n’observe pas de différence significative entre ceux qui pratiquent une activité sportive et les autres.”

L’autre raison est que le sport… donne faim. Lorsqu’on a uniquement quelques kilogrammes à perdre, on pourrait penser qu’à régime constant, c’est-à-dire sans changer son alimentation, un entraînement sportif régulier (par exemple 2 ou 3 séances par semaine d’au moins quarante minutes pour les sports à effort continu (course à pied, natation…) ou d’au moins une heure pour les sports à effort discontinu (sports collectifs…) permet à la longue d’augmenter les dépenses et donc de maigrir. Mais une fois de plus, ce n’est pas si simple.

Un meilleur équilibre global

“Un entraînement régulier permet certes d’augmenter les dépenses énergétiques, mais il est quasiment impossible de rester à régime constant, note Eric Joussellin, directeur du service médical de l’Institut national des sports et d’éducation physique. Le corps va toujours chercher un équilibre. Si on augmente les dépenses, on va naturellement avoir tendance à manger plus. C’est la raison pour laquelle on ne maigrit pas.”

Consolation, même si un entraînement régulier n’a pas de répercussion sur la balance, il en aura tout de même sur la silhouette en fournissant un meilleur équilibre entre masses graisseuses et musculature. Et puis, s’il ne fait pas maigrir, le sport empêche tout de même de grossir. Élément essentiel quand on sait qu’après un régime, moins de 10 % des personnes maintiennent leur perte de poids sur cinq ans.

Favoriser un type de fibre musculaire particulier

En pratiquant un sport, le corps apprend à tirer son énergie des lipides plutôt que des glucides (sucres). “Ce changement s’explique car les muscles sont constitués de plusieurs types de fibres, explique Martine Duclos. Les fibres de type 1, dites lentes, qui consomment les lipides et les fibres, de type 2, ou rapides, qui consomment en priorité le glucose. Or, l’activité physique permet d’augmenter la proportion de fibres lentes au détriment des fibres rapides.” Dans les fibres de type 1, la taille et le nombre des mitochondries sont en outre plus importants. Et ce sont justement ces mitochondries qui transforment les lipides pour produire de l’ATP, l’énergie utilisable par la cellule.

Non seulement le sport est essentiel pour maintenir un poids constant, mais il l’est aussi pour rester en bonne santé. En effet, notre organisme et ses gènes sont programmés pour une vie active. Et s’il n’est pas toujours possible de pratiquer un sport de façon régulière, il faut au moins s’activer 30 minutes par jour (préférer la marche pour se déplacer, ne pas prendre l’ascenseur, etc.). Cela ne fait pas maigrir, mais c’est vital pour rester en bonne santé.

E.C.

D’après S&V n° 1106

 

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Depuis 1986, date de la découverte du premier matériau supraconducteur “à haute température” (- 238,5 °C tout de même !), les chercheurs rêvent d’en synthétiser un qui aurait cette caractéristique à température ambiante. Car on pourrait alors transporter de l’électricité à la surface de la Terre sans perte, mais surtout la stocker aussi longtemps qu’on veut (dans des boucles supraconductrices), technologie pour l’heure hors d’atteinte et qui serait une véritable révolution dans la gestion de nos ressources énergétiques.

Or, si l’on ne peut encore crier victoire, des chercheurs du Max Planck Institute for Chemistry à Mainz (Allemagne) ont tout de même réussi un tour de force, avec leur matériau qui devient supraconducteur à “seulement” -70 °C.  Un froid qu’on atteint et dépasse sur Terre, du côté de l’Antarctique (dernier record : -90 °C en août 2010) !

 Ce supraconducteur pulvérise le record précédent

A l’état naturel, ce matériau est un gaz, du sulfure d’hydrogène (H2S), qui sent l’œuf pourri et que les humains et animaux produisent par voie naturelle (descendante). Les chercheurs l’ont tellement comprimé, qu’il est devenu solide et a manifesté sa supraconductivité en passant sous les -70,5 °C exactement. Le record précédent était de -109 °C, atteint par un matériau céramique (un cuprate). Un sacré saut.

Mais pour cela il a fallu presser, intensément : environ 2 mégabar, soit 2 millions de fois la pression atmosphérique. La pression au centre de la Terre est à peine du double !

En ligne de mire : une température et une pression ambiantes

Cela refroidit un peu l’enthousiasme du record de température : on s’est autant rapproché de la température ambiante qu’éloigné de la pression ambiante. Aucune industrie ne pourrait exploiter un supraconducteur requérant une telle pression (si on relâche, ça redevient du gaz).

Il n’empêche qu’en termes de recherche, l’invention de ce matériau marque une étape car il démontre expérimentalement l’existence d’une toute nouvelle famille de supraconducteurs, jamais vus auparavant : les matériaux à base d’hydrogène métallique. On peut s’attendre à une flopée de recherches et nouvelles inventions de ce côté-là, toujours avec la même ligne de mire : température et pression ambiantes.

 Une affaire de vibrations et d’harmonie quantique

C’est une véritable chasse, car la supraconductivité n’est pas encore bien comprise même au niveau théorique. Elle fait partie du très petit groupe des phénomènes “quantiques macroscopiques”, difficiles à saisir.

La théorie de la supraconductivité dans les matériaux cristallins ou semi-cristallins dit en substance qu’en abaissant la température, c’est-à-dire en pompant de l’énergie au système, il arrive un moment où les atomes du cristal synchronisent leurs vibrations sur un rythme très particulier qui permet aux électrons libres (couplés en paires par un lien de nature quantique) de voguer sans effort dans la structure, sans rencontrer d’obstacle propre à les stopper – un peu comme un surfer qui prendrait la bonne vague.

La pression aide beaucoup

C’est en effet la température qui pilote la supraconductivité car elle règle l’intensité des vibrations des atomes fixes et le niveau d’énergie des électrons libres : plus elle est basse moins les particules ont d’énergie. En dessous d’un seuil, dit “température de Curie“, le calme relatif qui règne dans le cristal permet aux phénomènes quantiques de s’exprimer : les vibrations des atomes se synchronisent, les électrons se lient par paires, et le tout forme un état de cohérence harmonieuse.

Surtout, on peut aider ce processus en comprimant le matériau car cela force mécaniquement les atomes à ne pas vibrer trop fort. Ainsi, le précédent record de supraconductivité, le cuprate, atteint bien -109 °C mais sous haute pression. A pression ambiante, sa supraconductivité n’apparaît qu’à -140 °C.

Idéal en ces temps de réchauffement climatique et d’économie d’énergie

Ici, la pression exercée sur le nouveau supraconducteur, le H2S, est si colossale qu’elle oblige les atomes d’hydrogène à s’arranger d’une certaine manière et à libérer leurs électrons les plus périphériques. Le gaz devient liquide puis solide puis acquière le comportement d’un métal… lequel devient supraconducteur.

Maintenant, les spécialistes vont se pencher sur ces composés à base d’hydrogène, en fabriquer de nouveaux, les comparer aux autres matériaux, voire trouver des hybrides. La plupart adhère à l’idée qu’il existera une supraconductivité adapté à notre atmosphère. Un défi important car une telle technologie sera essentielle dans la lutte contre le réchauffement climatique et l’épuisement des ressources naturelles.

–Román Ikonicoff

 

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• Gouttes, les voici utilisées pour créer des matériaux – S&V n°1149 – 2013. Les liquides peuvent aussi former des matériaux, notamment pour la médecine, du moment qu’on apprend à leur donner une structure – ce qui est désormais possible.

• Voici les matériaux surnaturels – S&V n°1133 – 2012. Durant des millénaires, l’humanité s’est servie des matériaux offerts par la nature. Mais peu à peu, en apprenant à jouer sur leur composition d’abord, puis sur leur structure microscopique, nous sommes devenus des spécialistes de l’art de créer de nouveaux matériaux aux propriétés inédites.

La réponse va peut-être paraître décevante : les particules les plus élémentaires qu’on connaît aujourd’hui n’ont, en l’état des connaissances, pas de forme identifiée. Électrons, quarks, neutrinos… ces particules ultimes sont considérées comme des corpuscules infiniment petits, comme des points.

“On les considère sans dimensions pour une bonne raison : elles sont plus petites que ce que l’on ne sait mesurer ! Mais peut-être leur trouvera-t-on un jour une structure interne”, imagine Jean Iliopoulos, du laboratoire de physique théorique de l’École normale supérieure. La science a commencé par considérer l’atome lui-même comme une particule élémentaire, donc sans forme, jusqu’à ce qu’en 1909, Rutherford projette un flux d’éléments radioactifs (particules alpha) sur une feuille d’or.

Les particules ont des positions indécelables

Il observe qu’il traverse la matière sans encombre, sauf un élément sur 10 000, qui est dévié. Il en conclut que la matière est essentiellement constituée de vide et en déduit un modèle planétaire de l’atome, formé d’électrons (particules élémentaires négatives) gravitant dans le vide à distance d’un noyau (composé de charges positives).

Modèle mis en cause par la mécanique quantique, qui montre qu’on ne peut jamais connaître la position exacte des électrons ni leur taille, mais qu’il est seulement possible de calculer la probabilité qu’ils se trouvent à tel endroit dans l’espace autour du noyau. Cela permet de doter l’atome de formes définies par les lieux possibles où peuvent se trouver ses électrons (par exemple, une sphère de 10 millionièmes de millimètre de diamètre pour l’atome d’hydrogène).

 Des particules de plus en plus élémentaires

Dans les années 1960, protons et neutrons ont perdu leur statut de particules élémentaires : ils sont composés chacun de trois quarks en interaction. Faut-il alors s’attendre à ce que nous puissions un jour décrire les quarks et les électrons comme autre chose que des particules élémentaires ?

“C’est possible, grâce au fameux LHC du Cern qui promet d’atteindre une résolution maximum de 10^-17 centimètre, avance Jean Iliopoulos. Mais peut-être la structure de ces particules n’est-elle décelable qu’à 10^-20, auquel cas il faudra encore patienter…”

B.R.

D’après S&V n° 1110

 

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Quand verrons-nous les planètes qui tournent autour d’autres étoiles que le Soleil ? Cette question est demeurée sans réponse, des décennies durant, tant le défi – parvenir à observer à coté de son aveuglante étoile une planète au moins un milliard de fois moins brillante qu’elle – semblait impossible à relever. D’ailleurs, si, aujourd’hui, les astronomes ont découvert plus de deux mille planètes extrasolaires, plus de 99 % de ces astres n’ont été observés que de façon indirecte, par la mini éclipse qu’ils provoquent sur leur étoile, ou grâce à l’attraction gravitationnelle qu’ils exercent sur elle. Mais d’images, point. Ou si peu. Depuis une quinzaine d’années, une quinzaine de planètes ont été observées directement, les astronomes parvenant même à analyser leurs caractéristiques physiques, température, composition atmosphérique ; au fil des ans, ils suivent désormais ces astres tout au long de leur orbite.
Mais ces planètes, selon les critères de notre propre système solaire, sont des « monstres ». Leur masse dépasse de beaucoup celle de Jupiter et leur température atteint presque celle des plus froides étoiles. Si les astronomes parviennent à observer ces planètes jeunes, géantes et chaudes, c’est parce qu’elles rayonnent fortement dans l’infrarouge, longueur d’onde ou leurs étoiles, elles, sont moins lumineuses. Les plus puissants télescopes du monde, en utilisant des systèmes optiques spéciaux – cache pour masquer l’étoile, optique adaptative pour obtenir l’image la plus parfaite possible, caméra infrarouge – réussissent donc, dans quelques cas, à photographier les plus grosses exoplanètes.
Mais, la technique progressant peu à peu, ce sont des planètes de plus en plus « normales » que les chercheurs vont progressivement trouver, leur objectif, désormais, étant de photographier des planètes géantes semblables à celles du système solaire, Jupiter et Saturne, d’abord, Uranus et Neptune ensuite, puis des planètes rocheuses géantes, telles qu’il n’en existe pas dans notre système, les mal nommées « super Terre » en attendant, bien sûr de pouvoir détecter des planètes rocheuses comme la Terre, Vénus et Mars…
Nous n’en sommes pas encore là, comme nous allons le voir, mais la toute dernière image obtenue par le télescope Gemini montre que, un jour, des images d’autres Jupiter, d’autres Saturne, d’autres Terre seront bel et bien prises.
Le télescope Gemini South, installé au sommet du Cerro Pachon, au Chili, est équipé de l’instrument GPI (Gemini Planet Imager), un coronographe équipé d’une optique adaptative extrêmement performante et d’une caméra infrarouge. Ce télescope de 8,1 m de diamètre a été orienté vers l’étoile 51 Eridani, et a permis de découvrir la planète 51 Eridani b, à ce jour le corps céleste se rapprochant le plus des planètes du système solaire.

51 Eridani b, d’après l’équipe internationale de Bruce Macintosh, Michael Fitzgerald, James Larkin et leurs collaborateurs, est une planète géante gazeuse, ressemblant probablement à Jupiter, mais plus jeune, plus massive et plus chaude : l’astre serait environ deux fois plus massif que la plus massive des planètes du système solaire, son âge avoisinerait vingt millions d’années, et la température de son atmosphère dépasserait 400 °C. C’est cette température, comparable à celle de la surface de Mercure ou Vénus, qui explique que la planète ait pu être détectée par la caméra infrarouge de GPI, malgré la grande distance du système de 51 Eridani, près de 100 années-lumière, soit un million de milliards de kilomètres. Ce monde est environ un million de fois plus lointain de la Terre que les planètes du système solaire : on comprend la difficulté qu’éprouvent les astronomes à observer les exoplanètes…
La distance de la planète 51 Eridani b à son étoile avoisine deux milliards de kilomètres, ce qui la placerait, dans notre propre système, entre Saturne et Uranus. Pour les astronomes, cela correspond à un écart angulaire de 0,43 seconde d’arc. Reste à confirmer définitivement l’existence de cette exoplanète lointaine. Les astronomes, dans les mois qui viennent, vont observer de nouveau 51 Eridani b, pour s’assurer que cet astre tourne bien autour de son étoile, et n’est pas simplement une étoile lointaine se trouvant fortuitement dans le champ de l’étoile 51 Eridani… C’est peu probable, et avec cette observation spectaculaire, les astronomes de l’équipe de Gemini démontrent que la première « exo Jupiter » et la première  « exo Saturne », seront bientôt photographiées, peut-être même par la génération de télescopes actuelle, à la condition obligatoire que ces exoplanètes soient très proches de la Terre.
A la distance de 51 Eridani, c’est aujourd’hui mission impossible : une « Jupiter », avec sa température de surface de l’ordre de -140 °C, ne brillerait pas suffisamment dans l’infrarouge, et sa magnitude visuelle, 30 environ, la rendrait invisible auprès de sa voisine, brillant un milliard de fois plus qu’elle…
Quant à photographier une petite planète comme la Terre, Vénus ou Mars, cela relève aujourd’hui de la science-fiction… Si, par exemple, il existe une « exo Terre » autour de 51 Eridani b, à la même distance que la Terre au Soleil, elle se situe à 0,03 seconde d’arc de l’étoile, en deçà du pouvoir séparateur infrarouge du télescope Gemini… En clair, le télescope serait incapable de discriminer l’étoile et sa planète, sans même évoquer son très faible éclat, la rendant totalement invisible avec l’instrumentation astronomique actuelle.
Aujourd’hui, oui, mais demain ? Les astronomes, riches de leur expérience avec les télescopes actuels, Hubble dans l’espace, Gemini, Subaru et le Very Large Telescope sur Terre, viennent de définir l’instrument qui leur serait nécessaire pour voir enfin d’autres « Terre ». Cet instrument spatial, plébiscité désormais par l’ensemble de la communauté astronomique internationale, serait le High Definition Space Telescope, HDST, successeur de Hubble et son miroir de 2,4 m de diamètre, et du James Webb Space Telescope (JWST) et son miroir de 6,5 m. Hubble a été lancé en 1990, le JWST sera lancé en 2018, le HDST pourrait être lancé à la fin de la décennie 2020 ou au début de la décennie 2030. Ce télescope spatial au superlatif serait sensible à l’ultraviolet, au rayonnement visible et à l’infrarouge et surtout, serait équipé d’un miroir de 10 à 12 mètres de diamètre ! Les performances d’un tel engin, spécifiquement conçu pour observer les exoplanètes donnent le vertige aux spécialistes… Le HDST observerait avec facilité les exoplanètes géantes, bien entendu, mais aussi les planètes rocheuses de la taille de Mars, Vénus ou la Terre. Mieux, non seulement il pourrait les photographier, mais il pourrait aussi analyser leurs caractéristiques physiques, température, composition atmosphérique… En observant dans la durée ces exoplanètes, le HDST pourrait mettre en évidence des changements saisonniers et même détecter, si il en existe, des « bio marqueurs » qui indiqueraient l’existence possible d’une forme de vie sur l’un de ces mondes. De telles observations de bio marqueurs, c’est à dire de gaz d’origine supposée biologique dans l’atmosphère de ces planètes, exigeraient, toutefois, que ces mondes soient situés très près du nôtre, ce qui revient à dire que la vie serait un phénomène commun dans l’Univers, et les planètes habitées, présentes par milliards ou dizaines de milliards dans la Galaxie… Si, au contraire, la vie est un phénomène rare, exceptionnel, alors elle sera hors de portée du HDST et de ses successeurs, et la question de l’existence d’autres terres habitées pourrait demeurer longtemps, voire à jamais, sans réponse.

Serge Brunier

C’est simple : en réponse à l’agression d’un champignon, d’un oomycète (champignon-algue tel le mildiou de la vigne), d’une bactérie, les végétaux déploient un système de protection que les spécialistes s’accordent à rapprocher du système immunitaire inné observé chez les animaux. Cette réaction s’effectue en trois temps : la détection de l’agent pathogène, la transmission interne de signaux d’alertes, et la mobilisation des moyens de défense.

Pour reconnaître les agents infec­tieux, les plantes possèdent, à la surface de chacune de leurs cellules, des récepteurs qui traversent la membrane cellulaire et s’avèrent capables d’identifier un motif moléculaire étranger. Ce motif peut être des composants du flagelle d’une bactérie ; mais il n’est pas nécessaire qu’il appartienne à un pathogène pour qu’il soit repéré.

L’ADN des végétaux synthétise des protéines de défense

La détection de l’élément intrus entraîne l’activation d’enzymes cellulaires, les kinases. Elles sont le point de départ d’une cascade de signaux qui conduisent à la copie de séquences d’ADN, à partir desquelles la cellule produit diverses protéines de défense. Trois scénarios sont alors possibles : lesdites protéines peuvent être des enzymes qui vont participer à la synthèse de molécules du genre phytoalexines, des antibiotiques végétaux chargés de bloquer la croissance du parasite.

Les protéines synthétisées peuvent aussi être directement dirigées contre le micro-organisme agresseur, dans le but de l’éliminer ou de neutraliser ses armes. En inhibant par exemple, s’il s’agit d’un champignon, ses enzymes destinées à la dégradation des parois végétales.

En cas d’extrême urgence, il se déclenche un mécanisme de mort cellulaire

Enfin, elles peuvent venir renforcer les parois cellulaires végétales, les rendant ainsi plus résistantes à la progression du micro-organisme. A noter que selon l’état d’infection de l’organisme végétal, une solution extrême est parfois envisagée : la mort cellulaire programmée, afin d’éviter la trop grande propagation du microbe.

Ces caractères défensifs innés sont communs à toutes les plantes, et transmis à leur descendance. Aucune possibilité d’apprentissage, ou de mémorisation de la réponse immunitaire n’est connue à ce jour ; aussi ne peut-on à proprement parler de vaccination chez les végétaux. Ce système apparaît cependant efficace, puisque le développement de maladies dans la nature, hors agriculture, apparaît relativement rare.

S.Bo.

D’après S&V n° 1108

 

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