Voie lactée : quand a eu lieu la dernière supernova ?

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La supernova G1.9+0.3 a explosé aux alentours de l'an 1900. Cette image des vestiges de l'explosion a été prise dans le domaine des rayons X par l'observatoire spatial Chandra. 360 heures de pose ont été nécessaires au télescope spatial X pour enregistrer cette image. Photo Nasa.

La supernova G1.9+0.3 a explosé aux alentours de l’an 1900. Cette image des vestiges de l’explosion a été prise dans le domaine des rayons X par l’observatoire spatial Chandra. 360 heures de pose ont été nécessaires au télescope spatial X pour enregistrer cette image. Photo Nasa.

Les supernovae, ces explosions stellaires cataclysmiques, sont parmi les événements cosmiques les plus étudiés par les astronomes. Derrière le terme générique de supernova se cachent deux phénomènes stellaires totalement différents. Les supernovae de type II sont les plus simples à comprendre : les étoiles très massives, une fois tout leur combustible nucléaire épuisé, incapables de brûler le fer qu’elles ont créées dans leur forge atomique, s’effondrent brutalement sur elles-même, avant d’exploser et d’ensemencer le cosmos des précieux éléments qu’elles ont synthétisées : carbone, oxygène, magnésium, silicium, etc… Les supernovae de type I sont différentes : l’explosion a lieu dans un vieux couple d’étoiles. La première est une naine blanche, une ancienne étoile, dénuée de réactions nucléaires, qui s’éteint progressivement. La seconde est une géante rouge, un vieux soleil sur le point de s’éteindre et de devenir à son tour une naine blanche. Dans ces couples serrés, la naine blanche commence à absorber la matière de sa voisine géante, jusqu’à ce que la naine blanche s’effondre sur elle-même, engendrant une explosion thermonucléaire gigantesque, dans laquelle elle est intégralement détruite.
Dans une galaxie spirale géante comme la nôtre, qui compte environ deux cents milliards d’étoiles, il explose une supernova tous les 25 ou 50 ans, il suffit pour s’en convaincre d’observer les spirales comparables à la nôtre : NGC 6946 a connu huit supernovae en cent ans, M 83, six, M 101, quatre.
Observer au cours de sa vie l’explosion d’une supernova dans notre galaxie est un rêve d’astronome. Contempler une étoile brillant en plein jour, plus brillante que toutes les autres étoiles, que les planètes, voire que la Lune elle-même. Ce spectacle extraordinaire, tous les astronomes désirent le voir…
Sauf que. Sauf que la dernière fois qu’une supernova a été observée dans notre galaxie, c’était en… 1604. C’est le grand astronome Kepler qui a pu la suivre, des mois durant, et les autres supernovae observées dans la Voie lactée datent de 1572, 1181, 1054 et 1006. Depuis, rien. Plus de quatre siècles sans explosions de supernovae dans notre galaxie, quand les astronomes auraient du en suivre une dizaine, au moins, d’autant que, depuis 1604, les astronomes se sont équipés de télescopes de plus en plus puissants…
Notre galaxie est-elle spéciale ? Non. Le cycle de vie et de mort des étoiles dans les galaxies spirales est bien connu, la Voie lactée ne déroge à aucune règle cosmique… En fait, paradoxalement, lorsque l’on songe que les astronomes découvrent des centaines de supernovae par an dans l’Univers, jusqu’à dix milliards d’années-lumière d’ici, il est extrêmement difficile d’observer ces explosions stellaires dans notre propre galaxie ! Nous observons la Voie lactée depuis l’intérieur de son disque, où s’accumule des milliers d’années-lumière de gaz et de poussière interstellaires, et cette matière agit comme un filtre puissant, impossible à percer, même au télescope. Des supernovae, depuis 1604, il y en a eu, mais leurs vestiges n’ont été découverts que récemment, grâce aux télescopes qui observent des rayonnements invisibles, que le gaz et la poussière interstellaires laissent passer.
Les astronomes viennent de dater la plus récente supernova connue à ce jour dans notre galaxie. Ils ont découvert, voici un quart de siècle, un vestige de gaz et de poussières, en expansion rapide, dans la constellation du Sagittaire, non loin du centre galactique.
L’astre, appelé G1.9+0.3, est une immense corolle lumineuse distante de 28 000 années-lumière et est absolument invisible avec des télescopes classiques. Seuls les radiotélescopes et les télescopes spatiaux à rayons X sont capables d’observer cet anneau de plasma brûlant qui s’étend à la vitesse extraordinaire de cinquante millions de kilomètres par heure, soit presque 14 000 km/s !
En mesurant précisément cette vitesse, et le flux d’énergie rayonnée par G1.9+0.3, les spécialistes ont calculé, à quelques années près, la date de l’explosion… La supernova, de type I, est probablement apparue dans le Sagittaire en 1900. Sans le gaz et la poussière interstellaire du disque galactique, son éclat aurait été comparable à celui de la planète Vénus : elle aurait probablement été visible en plein jour.
Une supernova va forcément exploser bientôt dans la Voie lactée, « bientôt » à l’échelle de ces monstres cosmiques signifiant dans quelques mois, quelques années, ou quelques décennies. La prochaine supernova illuminera t-elle le ciel, comme celles de 1006, 1054, 1181, 1572 et 1604 ? Si elle se trouve du même côté du disque galactique que le Soleil, oui. Mais, même si elle est invisible, car trop lointaine et masquée par le gaz et la poussière, les astronomes la détecteront, avec leurs télescopes de l’invisible, radiotélescopes, détecteurs de neutrinos, satellites X et gamma, et, bien sûr, détecteurs d’ondes gravitationnelles, l’explosion d’une étoile aussi proche de nous promettant de lever une vague gravitationnelle puissante et silencieuse dans l’océan de l’espace.
Serge Brunier

Le printemps devient-il de plus en plus chaud ?

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Le thermomètre monte au printemps. - Ph. Nanagyei / Flickr / CC BY 2.0

Le thermomètre monte au printemps. – Ph. Nanagyei / Flickr / CC BY 2.0

Météo France est formelle : aujourd’hui est plus chaud qu’hier, et moins chaud que demain. Et ces températures perturbent le rythme de la végétation ! Au printemps, le thermomètre grimpe trop vite, alors qu’en hiver, il n’est pas descendu suffisamment pour les besoins des arbres…

 

En hiver comme au printemps, les températures sont destinées à augmenter (cliquez pour agrandir) - Ph. S&V QR n°15

En hiver comme au printemps, les températures sont destinées à augmenter (cliquez pour agrandir) – Ph. S&V QR n°15

 

En France, tous les types de climat montent en température

A travers l’Hexagone, le printemps n’est pas partout le même… mais où que l’on habite, il y fait de plus en plus chaud ! Le climat océanique de Brest, celui, continental, de Nancy ou le méditerranéen de Toulon ont déjà pris 1 °C au cours du XXe siècle… Et les températures vont encore grimper ! Car les projections élaborées par Météo France (au Centre national de recherches météorologiques) vont toutes dans le même sens : ça va chauffer !

Partout dans l'Hexagone, les printemps deviennent de plus en plus chauds. Et ce n'est qu'un début ! (cliquez pour agrandir) - Ph. S&V QR n°15

Partout dans l’Hexagone, les printemps deviennent de plus en plus chauds. Et ce n’est qu’un début ! (cliquez pour agrandir) – Ph. S&V QR n°15

On estime qu’en 2050, les régions atlantique et méditerranéenne de l’Hexagone prendront jusqu’à 2 °C, et le reste du territoire, qui ne jouit pas de l’effet rafraîchissant de la mer, jusqu’à 3 °C. Mais il y a pire : ces chiffres ne sont valables que si les émissions de gaz à effet de serre produites par l’homme se maintiennent aux niveaux actuels.

Si, en revanche, on renonçait à agir contre le réchauffement, on gagnerait encore un degré supplémentaire ! Avec à la clé des printemps très courts et des sécheresses plus longues en été. Ce qui n’est pas sans conséquences pour l’agriculture et la santé

—Fiorenza Gracci

D’après Science&Vie Questions-Réponses n°15

 

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  • Climat : le tour de France des régions S&V n°1178 (2015) – acheter ce numéro. Concrètement, si les prévisions d’une hausse des températures se vérifient, que se passera-t-il en France ? Région par région, ce dossier complet recense tous les effets attendus du réchauffement, au cas par cas.

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  • Vers la fin des saisons ? S&V n°1075 (2007). En France, les hivers sont chaque année plus doux. C’est tout le cycle des saisons qui est profondément perturbé par le changement climatique… imposant à la faune et à la flore de s’adapter !

S&V 1075 - fin des saisons

Gd dossier réchauffement climatique

 

Le blog de Mathieu Grousson : Le LHC à deux doigts de découvrir une nouvelle Terra physica incognita

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Retrouvez dans Science&Vie daté mai (en kiosques du 20 avril au 25 mai, n°1184), notre dossier spécial sur ce qui promet d’être l’une des plus incroyables découvertes de la physique des particules. Et suivez ici en ligne les dernières nouvelles sur cette particule X.

Cette fois ça y est, à l’issue de sa traditionnelle trêve hivernale pour maintenance, le LHC (grand collisionneur de hadrons) vient de redémarrer. Le 25 mars, les premiers faisceaux de protons ont commencé à tourner dans son anneau de 27 kilomètres de circonférence. Et le 8 avril, les premières collisions ont eu lieu à l’énergie prodigieuse de 13 TeV dans les détecteurs.

Pour l’heure, l’accélérateur géant est en phase de tests, et seuls quelques paquets de particules y sont en circulation. Mais d’ici le début de l’été, il devrait atteindre sa vitesse de croisière avec près de 3 000 paquets contenant chacun 120 milliards de protons tournant de concert dans les deux sens. De quoi engendrer 1 milliard de collisions par seconde dans ses entrailles !

Un signal bien étrange détecté par le LHC

Et ce redémarrage a lieu sous les meilleurs auspices. Le 15 décembre, les expérimentateurs de l’Organisation européenne pour la recherche nucléaire (Cern) annonçaient en effet avoir découvert dans les données accumulées en 2015 dans les détecteurs ATLAS et CMS un bien étrange signal. Un petit excès, comme disent les spécialistes, pouvant signifier qu’une nouvelle particule inconnue avait pris corps dans le creuset du colosse genevois. Une particule qu’aucune théorie n’avait prédite qui, si elle est confirmée, projetterait l’exploration de l’infiniment petit dans une nouvelle ère.

Cette particule d’une masse de 750 GeV, 6 fois plus massive que le boson de Higgs, découvert au LHC en 2012, est-elle réelle ? Les données de 2015 n’avaient pas permis de trancher la question. D’un mot le rapport signal sur bruit n’était pas assez convainquant. Mais néanmoins suffisant pour plonger la petite communauté de physique des particules dans une excitation sans précédent (voir notre numéro daté mai, en kiosque du 20 avril au 25 mai).

L’existence de la nouvelle particule pourrait être confirmée dans quelques semaines

Dans les prochaines semaines, elle n’est pas près de retomber. Au regard des performances de l’accélérateur et des résultats des différents tests actuellement en cours sur les détecteurs, il est probable que la confirmation de l’existence de la mystérieuse particule pourrait tomber dès le début du mois de juin !

Le LHC décrypté (cliquez pour agrandir) - Ph. Science&Vie

Le LHC décrypté (cliquez pour agrandir) – Ph. Science&Vie

Précisément, le début de la prise de données devrait avoir lieu avant la mi-mai. Et deux à trois semaines seront alors suffisantes pour doubler la quantité de données accumulées pendant toute l’année 2015, seuil vraisemblablement suffisant pour conclure. Et si tel n’est pas le cas, il est clair qu’avant la fin de l’été, on saura !

On saura si le signal divulgué le 15 décembre n’était qu’une simple fluctuation statistique, alors la plus diabolique jamais enregistrée auprès d’un accélérateur de particule aux dires des physiciens. Ou bien les premiers contours d’un nouveau continent physique inexploré. Ce serait alors l’une des plus grandes découvertes en physique des particules. La trêve hivernale est bel et bien terminée !

— Mathieu Grousson

Mathieu Grousson est un journaliste collaborateur de Science&Vie spécialiste de la physique fondamentale

 

Prochain post : 2016, la physique des particules à la croisée des chemins


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S&V 1152 - LHC boson de Higgs

  • La matière va enfin parler S&V n°1129 (2011). Moment clou : tout le monde a les yeux rivés sur le LHC, qui confirmera enfin l’existence du boson de Higgs, des décennies après sa théorisation.

S&V 1129 - boson de Higgs LHC

  • LHC, l’accélérateur de l’extrême S&V n°1013 (2002). L’impatience règne chez les physiciens : en cours de construction à cheval entre la France et la Suisse, le grand collisionneur de hadrons est le plus grand outil scientifique jamais réalisé, qui repoussera les frontières de la physique.

S&V 1013 - LHC

 

 

Les malades d’Alzheimer perdent leur “perception holistique” des visages

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Ce n'est pas en premier lieu l'oubli mais l'atteinte d'une compétence particulière qui empêche les malades d'Alzheimer de reconnaitre les visages de leurs proches (Ph. Paper of Light via Flickr CC BY 2.0).

Ce n’est pas en premier lieu l’oubli mais l’atteinte d’une compétence particulière qui empêche les malades d’Alzheimer de reconnaitre le visage de leurs proches (Ph. Paper of Light via Flickr CC BY 2.0).

C’est un pas important que des neurologues canadiens ont fait dans la compréhension de la maladie d’Alzheimer. Car si l’on sait que ces malades perdent peu à peu la capacité à reconnaître le visage de leurs proches, les médecins associaient jusqu’ici ce symptôme à la perte générale des capacités mémorielles.

Or des chercheurs de l’Université de Montréal et du Centre de recherche de l’Institut universitaire de gériatrie de Montréal ont montré, tests à l’appui, que le phénomène est bien plus subtile que cela : il affecte une capacité de haut niveau particulière de la vision, la “perception holistique” des visages, sans toucher à d’autres capacités liées à la vision. Une “nuance” qui permettrait de mieux cibler les traitements de la maladie.

25 malades d’Alzheimer et 23 volontaires sains

Reconnaître un visage, c’est reconnaître ses détails mais pas seulement : si chaque détail n’est pas intégré dans une perception globale du visage, celui-ci peut demeurer méconnaissable. Or, selon les auteurs de cette nouvelle étude, c’est cette dernière capacité, dite de perception holistique, qui est affectée en premier lorsque le malade ne reconnaît plus ses proches ou des visages familiers.

Pour arriver à cette conclusion, les chercheurs ont soumis à des tests visuels 25 patients en phase moyenne de développement de la maladie d’Alzheimer, âgés de 54 à 85 ans, et 23 volontaires sains de 65 à 87 ans.

Visages, voitures et l’inverse

Chaque personne a été soumise à un test de visionnage de 144 images représentant des visages, des visages inversés (tête en bas), des voitures et des voitures inversées. Or de nombreuses études préalables en psychologie expérimentale ont montré que le cerveau possède une compétence spécifique à reconnaître un visage quand celui-ci se présente de manière normale, compétence qui n’est pas sollicitée pour la reconnaissance d’autres objets.

En particulier, le cerveau n’active pas cette compétence à la vue d’un visage inversé – ce qui explique qu’on a plus de mal à reconnaître un proche sur une photo montrée à l’envers.

Le temps de réponse et le taux d’erreurs

Concrètement, chaque test consistait à afficher à l’écran d’un ordinateur un groupe de trois images représentant l’une des 4 possibilités (visages, visages inversés, voitures, voitures inversée) comme le montre la photo ci-dessous :

Les quatre types d'images présentés aux personnes testées (M.M Lavallée et al., Journal of Alzheimer’s Disease 2016).

Les quatre types d’images présentés aux personnes testées (M.M Lavallée et al., Journal of Alzheimer’s Disease 2016).

Pour chaque groupe de trois images, les personnes devaient dire le plus vite possible laquelle des deux images situées en bas correspondait à celle représentée en haut, en appuyant sur la touche “S” du clavier si c’était l’image du bas à gauche, ou la touche “L” si c’était celle de droite. Les paramètres enregistrés par les chercheurs étaient le temps de réponse et le taux d’erreur.

Une difficulté particulière avec les visages présentés normalement

Si de manière générale, l’erreur et le temps de réponse étaient supérieur chez les malades que chez les personnes saines, les statistiques ont montré surtout une différence qualitative entre, d’une part, l’exercice avec des visages présentés normalement, et d’autre part, les trois autres exercices (en incluant celui des visages inversés).

En effet, les malades avaient tendance (statistiquement) à avoir des temps de réponse et des taux d’erreur similaires dans les tests avec les visages normaux que dans les autres trois tests, alors que les personnes saines montraient une meilleure compétence dans ce premier exercice que dans les trois autres.

De nouvelles stratégies pour les proches des malades

En conclusion, selon les chercheurs, le cerveau des personnes atteintes d’Alzheimer traite les informations visuelles des visages présentés normalement de la même manière qu’il traite celles des objets (ou des visages inversés), ce qui indique que leur fonction de “perception holistique” des visages est atteinte.

Ce résultat pourrait conduire à développer des traitement ciblant cette fonction particulière du cerveau – pour en atténuer l’évolution. Il permettrait aussi de concevoir des stratégies particulières pour l’entourage d’un malade permettant à celui-ci de le reconnaître par d’autres voies que la perception holistique.

Par exemple en “forçant” certains de leurs traits caractéristiques (moustache, coupe de cheveux, etc.) ou en s’appuyant d’avantage sur d’autres caractéristiques comme la voix, le parfum, etc.

–Román Ikonicoff

 

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  • Alzheimer, une maladie contagieuse ? — S&V n°1104, 2009. C’est la première fois qu’une telle idée est formulée : cette maladie se comporterait comme une maladie infectieuse. Son agent principal, le peptide bêta-amyloïde, contamine en effet les cellules saines !

S&V 1104 - Alzheimer contagieuse

S&V 1133 - maladies cerveau microbes

S&V 1139 - souvenir cerveau

 

Pourquoi y a-t-il tant de poussière sous les meubles ?

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Fibres, poils, débris... La poussière est un mélange de déchets flottant dans l'air qu'il n'est pas bon de respirer. - Ph. Stromcarlson / Wikimedia Commons / domaine public.

Fibres, poils, débris… La poussière est un mélange de déchets flottant dans l’air qu’il n’est pas bon de respirer. – Ph. Stromcarlson / Wikimedia Commons / domaine public.

C’est l’ennemie numéro un lors du grand ménage de printemps. Selon une étude américaine publiée en 2010, 60 % de la poussière de la maison provient de l’extérieur. Pollens, fibres textiles, poils d’animaux, gaz d’échappement, cendres, minéraux arrachés des sols, cellules mortes de la peau… voilà ce que ramasse le balai.

La poussière vient des chaussures et de l’air

Des chercheurs de l’université d’Arizona ont modélisé le flux de ces poussières en tenant compte du nombre d’adultes, du temps que les enfants passent dehors, de la pratique du ménage, etc. “Les poussières provenant de l’extérieur sont pour une large part amenées par nos chaussures, conclut Paloma Beamer, une des professeur(e)s en charge de l’étude. Mais elles sont surtout issues des particules en suspension dans l’air.”

Ce que confirment les analyses concernant l’exposition des enfants aux polluants atmosphériques. Les petits passent beaucoup de temps à terre ou proches de celle-ci et, indirectement, ingèrent de la poussière. Ainsi, celle de l’habitat serait la principale source d’exposition à des éléments comme le plomb et l’arsenic.

—B.R.

D’après S&V Questions-Réponses n°15

 

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S&V 1157 - air interieur

S&V 1136 - air interieur

  • Polluants domestiques, la chasse est ouverteS&V n°1032 (2003). C’est le début de la prise de conscience : l’Observatoire de la qualité de l’air intérieur lance une campagne partout en France pour mesurer les polluants dans les logements.

S&V 1032 - air interieur

 

NGC 1399 : portrait d’une galaxie géante

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Au cœur de l'amas Fornax trône la galaxie géante NGC 1399. Cet amas de galaxies se trouve à 65 millions d'années-lumière de la Voie lactée. L'influence gravitationnelle de la galaxie géante sur ses voisines est énorme : un pont d'étoiles, invisible sur cette image, relie déjà la petite galaxie NGC 1387, à droite de l'image, à la galaxie géante. A terme, NGC 1399 absorbera complètement sa compagne. Photo ESO.

Au cœur de l’amas Fornax trône la galaxie géante NGC 1399. Cet amas de galaxies se trouve à 65 millions d’années-lumière de la Voie lactée. L’influence gravitationnelle de la galaxie géante sur ses voisines est énorme : un pont d’étoiles, invisible sur cette image, relie déjà la petite galaxie NGC 1387, à droite de l’image, à la galaxie géante. A terme, NGC 1399 absorbera complètement sa compagne. Photo ESO.

C’est une image spectaculaire, vertigineuse, que vient de réaliser le VST européen, depuis l’observatoire de Cerro Paranal, dans le désert d’Atacama, au Chili. VST ? Une coquille, sans doute, puisque l’acronyme du célèbre Very Large Telescope européen, est, bien sûr, VLT… Oui, mais non : cette image inédite de l’amas de galaxies du Fourneau a bel et bien été prise par le VST – VLT Survey Telescope – installé, comme ses quatre voisins géants, au sommet du Cerro Paranal. Moins connu que ses prestigieux et monumentaux voisins – le VLT est un système de quatre télescopes de 8,2 mètres de diamètre chacun – le VST est un « petit » télescope de 2,6 m de diamètre, conçu uniquement pour prendre des images à très grand champ, à l’aide de sa caméra Omega Cam de 256 millions de pixels. Si le VLT observe en détails nébuleuses et galaxies, le VST arpente d’immenses champs célestes, et peut enregistrer, sur une seule image, des millions d’étoiles et de galaxies. De fait, le VST et son clone infrarouge, Vista (Visible and Infrared Survey Telescope for Astronomy) sont deux télescopes « éclaireurs » du VLT, dédiés aux champs profonds et aux longs temps de pose, leurs images permettant de découvrir des cibles qui seront ensuite étudiées en détail par les télescopes géants ou le télescope spatial Hubble, par exemple.

Le télescope VST est équipé d'un miroir de 2,6 m de diamètre et d'une caméra de 256 millions de pixels, afin de pouvoir réaliser des images du ciel à très grand champ. Photo S.Brunier.

Le télescope VST est équipé d’un miroir de 2,6 m de diamètre et d’une caméra de 256 millions de pixels, afin de pouvoir réaliser des images du ciel à très grand champ. Photo S.Brunier.

Le télescope VST a donc réalisé une image en long temps de pose – sept heures – de l’amas du Fourneau, l’un des amas de galaxies les plus proches, avec celui de la Vierge. L’amas du Fourneau, ou amas Fornax, se trouve dans la constellation australe du Fourneau, à une distance de 65 millions d’années-lumière. Il compte plus de cent galaxies, dont quelques géantes, et parmi elles, la fascinante NGC 1399.
L’équipe européenne de Enrichetta Iodice a découvert, en analysant sa photographie de l’amas Fornax, que la galaxie elliptique géante NGC 1399 s’étendait sur plus de… un million d’années-lumière ! En tout, quelque mille milliards d’étoiles occupent ce volume immense. Si l’enveloppe externe de la galaxie géante est presque vide, les étoiles étant situées à des centaines d’années-lumière les unes des autres, au cœur de NGC 1399, la densité stellaire est prodigieuse : les étoiles se pressent – à l’échelle cosmique, du moins – les unes contre les autres. Quelques centaines de milliards de kilomètres les séparent, soit quelques jours-lumière seulement…

Zoom sur NGC 1399. Cette image prise par le VST en sept heures de pose est la meilleure jamais enregistrée de cette galaxie géante. Autour du cœur brillant de la galaxie, où se cache un trou noir de 500 millions de masses solaires, une nuée de petites taches floues apparaît : ce sont des milliers d'amas globulaires, comptant chacun quelques dizaines ou centaines de milliers d'étoiles, qui ont été capturés au fil des éons par la galaxie géante. Photo ESO.

Zoom sur NGC 1399. Cette image prise par le VST en sept heures de pose est la meilleure jamais enregistrée de cette galaxie géante. Autour du cœur brillant de la galaxie, où se cache un trou noir de 500 millions de masses solaires, une nuée de petites taches floues apparaît : ce sont des milliers d’amas globulaires, comptant chacun quelques dizaines ou centaines de milliers d’étoiles, qui ont été capturés au fil des éons par la galaxie géante. Photo ESO.

La galaxie elliptique géante NGC 1399 est peuplée de petites et vieilles étoiles, toutes âgées de plusieurs milliards d’années. Les flamboyantes supergéantes bleues, qui illuminent les bras des galaxies spirales, telle sa voisine, NGC 1365, ou la Voie lactée, par exemple, n’existent plus depuis longtemps dans cette vieille galaxie, dénuée de gaz et de poussière. Aucune étoile ne naît plus dans cet essaim stellaire immense depuis des milliards d’années.
Comme toutes les elliptiques géantes, comme la célèbre M 87 de la Vierge, ou NGC 4889 de Coma, NGC 1399, au cœur de son amas, s’est formée progressivement en absorbant d’autres galaxies. Ces fusions galactiques à répétition l’ont transformée en monstre cosmique, qui d’ailleurs s’apprête à avaler sa voisine, la galaxie NGC 1387. L’équipe européenne, sur l’image du VST, a détecté un véritable pont d’étoiles entre les deux galaxies.
La masse totale de NGC 1399 approche cent mille milliards de masses solaires, en tenant compte du mystérieux halo de matière noire qui auréole la galaxie. Mais ce halo, sans lumière et sans couleur, est invisible, même pour le VST, et sa nature demeure inconnue. Le portrait de la galaxie géante du Fourneau est toujours une esquisse, il manque encore au tableau à venir son peintre, et son regard nouveau sur le monde.
Serge Brunier

Grâce à la stimulation électrique du cerveau, nous comprenons plus vite ce qui a du sens

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Une expérience avec des électrodes a permis de dévoiler le centre de la compréhension du langage (Ph. Simon Fraser University via Flickr CC BY 2.0).

Une expérience avec des électrodes a permis de dévoiler le centre de la compréhension du langage (Ph. Simon Fraser University via Flickr CC BY 2.0).

La question était de taille : dans quelle zone du cerveau exactement se produit la compréhension globale du sens d’une phrase, c’est-à-dire où se forme un concept complexe (portée par la phrase) à partir de concepts simples (portés par les mots) ? La réponse, elle, a été donnée en se servant d’une technique relativement récente pour “booster” le cerveau : la stimulation transcrânienne à courant direct (tDCS).

L’étude expérimentale menée par des chercheurs de l’université de Pennsylvanie a ainsi permis de confirmer ce qui n’était qu’une hypothèse, cette compréhension se fait au niveau du Gyrus angulaire droit (chez les droitiers du moins), mais elle confirme aussi toute la force de la technique de stimulation transcrânienne, simple et non invasive, pour améliorer les capacités cérébrales.

Quelques dizaines de minutes de stimulation électrique

La technique de stimulation transcrânienne, qui s’est répandue ces dernières années de manière informelle puis de plus en plus formelle, consiste simplement à placer des électrodes sur le crâne pour y délivrer un petit courant électrique de quelques milliampères (mA) : le courant passe d’une électrode (anode) à une autre (cathode) en empruntant le chemin le plus court, même si celui-ci traverse notre matière grise.

Dès lors, à condition d’être bien placées, les électrodes (il peut y en avoir plus de deux) injectent de l’électricité dans des zones spécifiques du cortex, boostant l’activité des neurones placées près de l’anode – et/ou inhibant l’activité de celles près de la cathode. A moins d’une surtension malvenue, la décharge électrique, qui peut durer plusieurs dizaines de minutes, est à peine ressentie par le volontaire (de légers picotements sur le crâne au début) et n’est pas dangereuse. Mais elle a un effet certain sur notre mental.

Où se trouve donc la compréhension ?

Les chercheurs se sont servis de cette méthode émergente pour tester l’hypothèse selon laquelle c’est dans une petite région du cerveau, le gyrus angulaire (photo), que le cerveau intègre les informations linguistiques délivrées par les mots d’une phrase pour donner un sens globale à celle-ci.

La position du gyrus angulaire (ici, le droit) est signalé par deux astérisques (Ph.Sebastian023 via Wikicommons CC BY-SA 3.0).

La position du gyrus angulaire (ici, le droit) est signalé par deux astérisques (Ph.Sebastian023 via Wikicommons CC BY-SA 3.0).

Les tests ont été menés sur 18 volontaires en bonne santé et droitiers, car la conformation cérébrale est différente pour les gauchers, sur les crânes desquels ils ont collé une série d’électrodes finement placées afin de faire passer le courant par les gyrus angulaires droit et gauche (chaque hémisphère à le sien).

Illustration de la manip et simulation de l'intensité du champ électrique reçue par les gyrus des volontaires (Price et al. J. Neurosci., 2016).

Illustration de la manip et simulation de l’intensité du champ électrique reçue par les gyrus des volontaires (Price et al. J. Neurosci., 2016).

“Tissu” et “veste” ou “rapide” et “myrtille” ?

La manip a consisté en trois tests par volontaires, chacun précédé par 20 minutes de stimulation électrique d’une intensité de 2 mA : un test sur le gyrus droit, un test sur le gyrus gauche et un test “faux” c’est-à-dire où la stimulation électrique ne durait que quelques secondes – pour produire l’effet de picotement – mais était arrêté ensuite sans que le volontaire le sache. Cette dernière manip a permis d’éliminer l’effet placébo cérébral et servi de test de “contrôle”.

Chaque test, qui durait en tout 5 minutes, avait deux parties. Dans la première, les volontaires voyaient s’afficher sur un écran deux mots, comme “tissu” et “veste” ou encore “rapide” et “myrtille”, “petit” et “radis”, etc.

“vsbsl” et “vsbql” sont-ils jumeaux ?

En tout 70 paires de mots étaient projetées successivement sur l’écran, et l’on demandait au volontaire d’appuyer sur un bouton si la combinaison avait un sens ou une cohérence (par exemple, “tissus” et “veste”) et sur un autre bouton si elle n’en avait pas (“rapide” et “myrtille”). La mesure du temps de réponse donnant ainsi l’idée du temps passé à intégrer et comprendre l’information.

Dans la deuxième partie du test, les volontaires voyaient s’afficher des paires de 5 lettres formant des “mots” inexistants, comme “vsbsl” et “vsbql”, et les volontaires devaient utiliser les boutons pour indiquer si les deux mots comportaient les mêmes lettres ou non. Cet exercice visait à mesurer d’autres caractéristiques cognitives que la compréhension des phrases, telles les capacités visuelles-motrices et l’attention.

Conclusions

Les statistiques récoltées lors des 54 tests en deux parties menées sur les 18 volontaires ont donné des résultats clairs : la stimulation du gyrus gauche augmente significativement la rapidité de réponse dans les cas où la paire de mots a une cohérence.

En revanche, le temps de réponse en cas d’incohérence de la paire (avec stimulation du gyrus gauche), ainsi que le temps de réponse pour l’exercice des lettres imprononçables (avec stimulation du gyrus droit ou gauche) ne varient pas relativement au test de contrôle. Quant à la stimulation du gyrus droit, il n’a pas d’effets sur la vitesse de compréhension de paires cohérentes.

Les deux gyrus (Database Center for Life Science via Wikicommons CC BY-SA 2.1 jp).

Les deux gyrus (Database Center for Life Science via Wikicommons CC BY-SA 2.1 jp).

Conclusion : le gyrus gauche est clairement impliqué dans la tâche cognitive précise consistant à donner un sens global à un assemblage de mots, dans la mesure où cet assemblage a une certaine cohérence sémantique, telle la phrase que vous êtes en train de lire (j’espère).

Conclusion collatérale : à ce rythme, la stimulation transcrânienne à courant direct pourrait bien devenir un outil fin pour améliorer certaines faiblesses cognitives… A quand le modèle portable ?

–Román Ikonicoff

 

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1131 - 2011

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Des embryons humains génétiquement modifiés pour résister au SIDA créés en Chine

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Des chercheurs chinois ont introduit une modification dans des embryons humains (ici, à 4 jours) pour leur conférer une résistance au VIH, le virus du sida. - Ph. Duncan Hull / Flickr / CC BY 2.0

Des chercheurs chinois ont introduit une modification dans des embryons humains (ici, à 4 jours) pour leur conférer une résistance au VIH, le virus du sida. – Ph. Duncan Hull / Flickr / CC BY 2.0

L’annonce est de celles qui ravivent un débat déjà brûlant. Une équipe chinoise, la deuxième en un an, rapporte avoir modifié des embryons humains, à l’aide de la technique d’”édition génétique” CRISPR/Cas9. Comme nous vous en parlions dans Science&Vie n°1180, ce nouvel outil de bricolage génétique ouvre des frontières inouïes en biologie, permettant de “copier-coller” aisément les gènes.

Le but de la manip controversée réalisée en Chine ? Introduire dans les embryons humains une parade contre le VIH, le virus du sida. Celui-ci s’attaque aux cellules immunitaires par le biais d’un récepteur présent à leur surface appelé CCR5.  Mais chez les rares personnes résistantes à la maladie, ce récepteur ne fonctionne pas : le gène qui l’encode possède une mutation qui le “casse”.

En remplaçant dans des embryons le gène normal par une version “cassée”, les chercheurs de l’université de Guangzhou voulaient briser la serrure dont le VIH détient la clé pour infecter notre organisme. Ce qui leur permettrait ainsi à la fois de gagner plus de connaissances sur les mécanismes d’infection du sida et  tester directement la technique CRISPR sur des embryons humains.

L’expérience n’est pas un franc succès

Résultat : la modification obtenue n’est qu’un succès partiel, comme le détaille un article paru ce 6 avril dans la revue Journal of assisted reproduction and genetics. Sur 26 embryons “édités” génétiquement, seuls 4 contenaient au final une version inopérante du gène CCR5. Et ce, seulement sur une partie des différentes copies de ce gène, qui dans notre génome est présent sur plusieurs chromosomes.

Au-delà de ce cas particulier, d’autres équipes travaillent en Chine sur l’édition génétique d’embryons humains. En avril 2015, une première publication dans la revue scientifique chinoise Protein & Cell faisait état de telles expériences, visant à l’époque à modifier le gène codant pour l’hémoglobine humaine afin de soigner la thalassémie, une maladie génétique.

La communauté scientifique recommande ne pas implanter dans un utérus les embryons humains génétiquement modifiés

Dans les deux cas, les embryons utilisés par les généticiens chinois provenaient de dons effectués par des couples ayant recouru à une fertilisation in vitro pour concevoir des enfants. Non viables, ces embryons n’avaient pas pu être implantés chez la mère car ils contenaient des chromosomes surnuméraires (en trop).

Ce type de recherches divise toujours la communauté des chercheurs. Les équipes chinoises, après avoir terminé les analyses, ont toutes deux détruit les embryons génétiquement modifiés. Ce qui est conforme à la résolution prise lors d’un sommet international sur le sujet en décembre 2015, comme le rapporte la revue américaine Science sur son site.

À l’issue de cette conférence, les chercheurs se sont mis d’accord sur le fait qu’aucun embryon humain génétiquement modifié ne doit être implanté dans l’utérus d’une femme afin de s’y développer. Pour autant, ils ne se sont pas prononcés pour l’arrêt des recherches fondamentales sur ce sujet. L’enjeu est en effet énorme : modifier génétiquement des embryons humains et la voie royale pour avancer dans la compréhension du développement humain. Avec l’espoir de pouvoir traiter les nombreuses maladies issues de défauts dans ce processus.

C’est d’ailleurs l’objet des toutes premières recherches d’édition génétique  à avoir été autorisées en Occident sur les embryons humains : au Royaume-Uni, un laboratoire les utilise pour étudier les raisons des fausses-couches.

—Fiorenza Gracci

 

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  • Bricoleurs du vivant S&V n°1180 (2016) – acheter ce numéro. Ils ont trouvé l’outil ! Pour réparer, soigner ou même améliorer les gènes, CRISPR se présente comme l’instrument rêvé des généticiens.

S&V 1180 - CRISPR

  • Les nouveaux mystères de l’ADNS&V n°1145 (2013) – acheter ce numéro. Depuis la découverte de la structure de l’ADN, en 1953, les biologistes ne cessent de s’étonner de la sophistication de cette minuscule machinerie qui contient toutes les informations pour faire fonctionner un organisme vivant. C’est un véritable langage, dont les paroles sont des protéines, qui est loin d’avoir été parfaitement déchiffré.

1145bis

S&V 1134 cellules souches embryonnaires