“Le plus grand spectacle de la nature a disparu”, se désole Fabio Falchi. La magie du ciel nocturne ponctué de milliards d’étoiles et traversé par le rayonnement rosé de la Voie lactée échappe désormais à 99 % des Européens et des Américains. C’est ce que révèle l’Atlas mondial de la pollution lumineuse, établi par le chercheur de l’Institut italien de la pollution lumineuse (ISTIL), avec son collègue Pierantonio Cinzano et leurs collaborateurs américains, allemands et israéliens.

Cette carte mondiale, publié dans la revue Science Advances, a été établie en minutieusement, à partir de mesures de la luminosité du ciel nocturne effectuées par un instrument spécifique embarqué sur le satellite SUOMI-NPP, d’une résolution de 742 mètres. Le détecteur enregistrait la luminosité du ciel par une nuit sans lune et sans couverture nuageuse, entre 1 heure et 2 heures du matin pour chaque point de la planète.

Le résultat est glaçant, comme le montrent les images ci-dessous : là où la population humaine est plus concentrée et où le développement économique le plus avancé, l’aspect naturel du ciel nocturne est perdu. Autrement dit, le ciel n’est pas seulement bordé d’un halo lumineux à l’horizon, il présente un voilage blanc sur toute la voûte visible, y compris au zénith (le point que l’on voit quand on regarde tout droit vers le haut).

Les étoiles sont de moins en moins visibles dans le ciel

Cela signifie qu’on perd énormément d’étoiles : la lumière qu’elles émettent se dissout dans le fond lumineux où baigne le ciel. Pire : dans les régions les plus urbanisées, comme le Bénélux, la plaine du Po en Italie, la région parisienne ou londonienne, ou la côte méditerranéenne française et espagnole, il est devenu impossible de localiser la voie lactée. Au coeur des villes, l’éclairage est si fort, que la vision nocturne de la rétine n’est même pas activée ! Pour preuve, nous continuons de voir en couleurs, ce qui fait appel aux cônes, des récepteurs rétiniens qui ne s’activent qu’en présence de lumière suffisante.

 

Pour pouvoir observer un beau ciel étoilé, les chercheurs ont calculé qu’un européen doit parcourir 1000 km, en direction de la mer, et pour observer un ciel pur, sans aucun rayonnement dû à l’éclairage artificiel, il doit se pousser jusqu’à 1500 km. Car les seules zones véritablement non polluées sont en mer !

Nous nous sommes habitués à voir un ciel trop blanc

Et pourtant, à la campagne, nous avons tous l’impression que le ciel nocturne est magnifique. “Nous nous sommes habitués à un ciel bien moins riche en étoiles qu’il ne l’est naturellement”, note Fabio Falchi. Seules des zones très désertiques (ex. Ouest américain, plateau de Mongolie, Australie) ou encore peu électrifiées (par ex. la plupart du continent africain) offrent encore aux observateurs nocturnes la flamboyance d’une voûte céleste complète.

Comme si cela ne suffisait pas, cela ne risque pas de s’arranger. Même si certaines villes comme Munich et Berlin font beaucoup plus d’efforts que d’autres pour réduire cette pollution nocturne, le remplacement progressif de l’éclairage urbain par des ampoules à LED va empirer énormément la situation : Falchi et collaborateurs ont montré qu’en Europe, la luminosité nocturne serait multipliée de 2 à trois fois !

Au delà de la perte de magie qu’elle entraîne, la luminosité nocturne est impliquée dans plusieurs phénomènes délétères : cancers, perte de biodiversité, troubles du sommeil, vieillissement…

–Fiorenza Gracci

 

> Lire aussi dans les Grandes Archives :

• Vision nocturne : le tour de passe-passe de l’ADN – S&V n°1103 (2009). Avoir un bon éclairage, c’est bien… Mais dans l’obscurité, la vue est capable de prouesses impressionnantes, en particulier chez les mammifères nocturnes : la vision de nuit. Des chercheurs ont réussi à comprendre comment l’évolution a façonné cette aptitude, qui sollicite l’ADN des cellules visuelles.

• Pollution lumineuse, comment retrouver le noir de la nuit – S&V n°1098 (2009). Pour compenser le manque de lux de nos nuits, nous avons entrepris d’éclairer toutes nos routes et villes… Une solution de plus en plus critiquée.

Enregistrer

Enregistrer

Enregistrer

Dans la célèbre série de science-fiction X-files, l’agent Scully se rend compte que ses cellules contiennent du matériel génétique étranger. Ni une, ni deux, des circonstances étranges mènent la spécialiste des affaires classées de l’FBI à soupçonner les extraterrestres d’être à l’origine de ces manipulations génétiques !

De l’ADN ramifié est en effet décelé par l’appareil de séquençage où elle introduit son sang pour l’analyser. Problème : pour fonctionner, l’ADN doit avoir sa forme régulière en double hélice bien connue du grand public. Si l’effet de ces branches étrangères dans les gènes de Scully ne son bien évidemment pas clairs, en temps normal, cet ADN ramifié est couramment produit dans les noyaux de nos cellules. Il est en effet une étape normale de la réplication du matériel génétique, lorsqu’une cellule se divise en deux cellules filles… ce qui arrive en permanence, tous les jours.

Mais si elles n’étaient pas “taillées” par la suite, ces branches latérales qui se forment dans un premier temps de la réplication empêcheraient à l’ADN, support de l’information génétique, d’être “traduit” par l’appareil de lecture des cellules. Et partant, aux gènes de transmettre leurs informations pour réguler le bon fonctionnement de celles-ci. Les cellules ne pourraient tout simplement pas vivre !

Comment, alors, s’y prennent-elles pour tailler ces ramifications et obtenir de beaux filaments réguliers qui s’apparient en hélice ?

Un sécateur moléculaire taille l’ADN ramifié

Pour la première fois, une équipe multidisciplinaire de chercheurs anglais est parvenue à observer en direct et dans ses plus menus détails ce mécanisme de réparation ! Il est composé d’enzymes fonctionnant à la manière de cisailles, observés dans le cas présent chez un virus bactériophage. Baptisés FEN, pour “flap endonuclases”, endonucléase à rabat, ce système glisse autour du filament d’ADN fraîchement dupliqué par la cellule, à la manière du chas d’une aiguille (son trou) autour du fil.

Dans le même temps, comme un sécateur de dimensions moléculaires, des sites actifs de ces enzymes, contenant des ions métalliques, taillent les branches qui dépassent de la structure en hélice. Résultat : le filament d’ADN ressort de ce “lissage” enzymatique dans sa forme fonctionnelle classique, la double hélice.

Cancer, antibiotiques… les retombées de cette découverte sont énormes

Pour réaliser cet exploit de biotechnologie, les chercheurs ont fait appel au synchrotron britannique, le Diamond Light Source, qui fonctionne comme un microscope géant exploitant la puissance des électrons pour produire de la lumière à rayons X. Il est utilisé pour étudier toutes sortes de matériaux, des fossiles aux moteurs, en passant par les virus.

Pourquoi c’est important ? Étant donné que la réparation de l’ADN est vitale pour toutes les formes de vie, cette découverte est rien de moins qu’un éclairage de l’un des processus vitaux les plus fondamentaux ! Mieux : elle aidera à combattre plus efficacement le cancer, dont de nombreuses formes sont issues de défauts de réparation de l’ADN, qui peut être endommagé à chacune de ses duplications, lors de la division cellulaire.

Enfin, en s’attaquant à ce mécanisme de réparation vital, les pharmacologues pourraient mettre au point de nouveaux médicaments pour anéantir les microbes, autrement dit des antibiotiques.

—Fiorenza Gracci

 

> Lire aussi :

• X-files : coma, bioterrorisme, épidémies… La 10e série se clôt aux frontières de la biologie
• X-files : que dit la science sur les enlèvements extraterrestres ?
• L’étrange repliement de l’ADN dans le noyau des cellules a été clarifié : il est fractal
• Notre ADN contient des virus néandertaliens !

 

> Lire également dans les Grandes Archives de S&V :

• Vous avez dit bizarre ? Le paranormal décrypté par la science —  Acheter S&V n°1175 (2015). Les personnes qui disent avoir été enlevées par les extraterrestres on réellement vécu un traumatisme. Mais selon les scientifiques, cette expérience s’explique par un trouble du sommeil désormais connu.

• La chirurgie répare les gènes — S&V n°1092 (2008). Les mécanismes de réparation de l’ADN sont le principe de base de la thérapie génique, qui promet de soigner certains cancers et des maladies comme le sida et la mucoviscidose.

• The X files : la science manipulée — S&V n°974 (1998). La série à l’énorme succès opère un “renversement pervers” d’après Marc Herbaut : alors que le paranormal est présenté comme réel, la science apparaît irrationnelle.

 

Enregistrer

Enregistrer

Enregistrer

Comme tous les quatre ans, les grands favoris des Jeux olympiques sont les mêmes : les États-Unis, la Chine et la Russie… Cet été encore, les grandes nations ont de fortes chances de rafler le plus de médailles à Rio.

Mais au-delà de cette estimation largement partagée par les experts, peut-on prévoir de manière plus détaillée le nombre de médailles que chaque nation en compétition peut espérer remporter ? C’est ce qu’ont voulu savoir les chercheurs Julia Bredtmann, Sebastian Otte (Institut de recherche en économie RWI de Essen, en Allemagne) et Carsten Crede (université de l’Est-anglie, Angleterre).

Ils ont ainsi bâti un modèle informatique qui prévoit le palmarès de chaque pays à Rio. De quoi intéresser les adeptes des paris sportifs !

Pour être précis, les chercheurs ont bâti deux modèles, qu’ils ont ensuite testés : un premier où les chances de gagner sont uniquement basées sur les succès de chaque nation aux précédentes éditions des Jeux olympiques ; et un deuxième, où ils ont fait rentrer en ligne de compte d’autres facteurs.

Les grandes nations gagnantes des Jeux olympiques sont aussi les plus peuplées

Le but de ces économistes était ainsi de vérifier si le fait d’être monté sur le podium de nombreuses fois auparavant, comme c’est le cas des États-Unis (103 médailles), de la Chine (88) ou de la Russie (81), suffit à prévoir qu’on va y monter encore. En somme : est-ce que ce sont toujours les mêmes qui gagnent ?

 

Les résultats sont détaillés dans la revue Significance. Et ils révèlent… que le succès passé ne suffit pas à prévoir le succès futur. En effet, c’est le second modèle des chercheurs, enrichi d’autres paramètres que les anciennes médailles, qui fonctionne le mieux.

Quels autres paramètres ? D’abord, Bredtmann et ses collègues sont partis du constat assez évident que si les grandes nations sont aussi les grandes gagnantes habituelles des JO, c’est d’abord grâce à leur très nombreuse population (USA : 320 millions ; Chine : 1,375 milliards ; Russie : 147 millions).

Logique : en supposant que les qualités athlétiques sont distribuées uniformément dans la population mondiale, les pays les plus peuplés ont plus de chance de compter dans leurs rangs un bon nombre d’athlètes de haut niveau.

 

Le PIB par habitant, le fait d’héberger prochainement les Jeux… plusieurs paramètres à prendre en compte

Mais cela n’explique pas tout. Par exemple, l’Inde, avec ses 1,286 milliards d’habitants, est le deuxième pays le plus peuplé, et pourtant elle ne figure même pas au classement des 15 pays les plus médaillés aux Jeux !

Cela s’explique tout simplement par son niveau de développement économique, qui reste moyen. Celui-ci jouant un rôle déterminant dans le succès olympique d’un pays, car les infrastructures sportives demandent des investissements importants. Pour en rendre compte, le PIB par habitant a donc été introduit dans le modèle.

Ce qui mène également au troisième facteur très important : l’organisation des Jeux. Héberger la compétition donne un avantage aux athlètes nationaux, non seulement parce qu’ils bénéficient du support direct du public ainsi que d’une forme d’indulgence des juges, mais aussi parce que le pays hôte investit beaucoup de ressources dans le secteur sportif dans les années qui précèdent les JO.

Du coup, à Rio 2016, le Brésil aura un avantage, tout comme le prochain pays hôte : le Japon.

Enfin, Bredtmann et ses collègues ont inclus deux autres paramètres prédictifs : le fait qu’un pays ait (ou ait eu) un régime politique autocratique ou à l’économie planifiée, comme dans les pays de l’ex-URSS, car ceux-ci ont tendance à beaucoup investir dans le sport afin de gagner du prestige à l’international ; et le fait qu’il soit à majorité de religion musulmane, car ces pays ont tendance à envoyer moins de femmes parmi les athlètes, diminuant ainsi leurs chances d’obtenir des médailles.

Conclusion ? La preuve par trois pour valider le modèle a consisté à le tester en se plaçant en 2008, et en tentant de prévoir les résultats pour les JO de 2012 à Londres. Et il marchait plutôt bien ! L’écart moyen entre les médailles prédites et effectivement acquises par les pays était de 5,8. En revanche, le modèle basé uniquement sur la quantité de médailles précédentes présentait un écart moyen de 6,6.

Le palmarès pour 2016

Dernière étape : établir les prévisions pour Rio 2016 ! Le top 15 réalisé par les économistes à l’aide de leur modèle commence sans surprises, mais en recèle quelques-unes dès la cinquième position : 1. Etats-Unis ; 2. Chine ; 3. Russie ; 4. Royaume-Uni ; 5. Japon ; 6. Allemagne… et en septième position, un ex-æquo entre l’Australie, le Brésil et la France ! Suivent l’Italie et la Corée du Sud également ex-æquo, puis l’Ukraine, les Pays-Bas, le Canada et la Hongrie.

L’étude complète est à consulter ici. Son seul véritable biais, est qu’elle ne prend pas en compte l’effet, pourtant potentiellement déterminant, du dopage…

A vos paris !

—Fiorenza Gracci

 

> Lire aussi :

• Sport : les femmes seraient-elles vraiment moins motivées que les hommes ?
• Le sport fait-il vraiment maigrir ?

 

> Lire également dans les Grandes Archives / acheter :

• Cinq sports sur ordonnance – Acheter S&V n°1152 (2013). Manger sain n’est pas, loin s’en faut, la seule façon de garder la forme. Toutes les études montrent que le sport est l’un des facteurs essentiels de l’amélioration de la santé.

• Atlanta : le dopage sera (presque) parfait — S&V n°946 (1996). Les Jeux d’Atlanta promettaient une traque sans précédent des athlètes dopés. Lesquels redoublent d’ingéniosité. Une course sans fin, dont nous sommes encore loin d’être sortis !

 

Enregistrer

Enregistrer

Enregistrer

C’est à une bien curieuse expérience que se sont livrée des chercheurs d’Oxford : tester la capacité des poissons-archers (Toxotes) à distinguer un visage humain d’un autre. Et le résultat est encore plus étonnant : leur taux de reconnaissance faciale dépasse… les 80 %.

Sachant qu’il est peu probable que les toxotes soient amenés à exercer cette aptitude dans leur vie quotidienne, l’on se doute que ce résultat intéresse les chercheurs pour ses implications fondamentales sur les aptitudes cognitives humaines.

Cracher au visage d’un humain

L’expérience a consisté à soumettre des toxotes à des images représentant deux visages (sur un panel de 62 visages de femmes de type caucasien), en leur demandant lequel des deux était celui qu’ils avaient appris à reconnaitre durant une phase d’entrainement préalable.

Les chercheurs ont exploité le don de ces archers à viser et cracher vers un insecte pour le faire tomber de sa branche ou feuille : placés dans un aquarium face à un écran légèrement en surplomb au-dessus, ces petits poissons devaient ainsi cracher un jet d’eau vers la figure connue (ou ne rien cracher si aucune des deux ne l’était).

Un entrainement qui a pris en compte la personnalité de chaque poisson

L’entrainement avait consisté à habituer chacun des 8 toxotes testés à toujours cracher sur le portrait d’une femme particulière et à ne jamais cracher sur les autres, ce à grand renfort de petites croquettes alimentaires (apprentissage par renforcement). Selon la personnalité du poisson, il a fallu entre 2 et 14 séances d’essais pour les conditionner (une vingtaine d’essais par séance).

Deux tests ont alors été menés, avec quatre poissons chacun, le premier utilisant des photos en couleur légèrement traitées afin d’éliminer tout détail particulier pouvant aider à la reconnaissance (chevelure, vêtement, etc.), le second utilisant des visages « standardisés » : en noir et blanc, avec une luminosité homogénéisée et présentant le visage dans un ovale (voir figure).

Entre 81% et 86% de reconnaissance

Au test 1, les poissons ont obtenu un taux de reconnaissance  de 81% sur 44 visages nouveaux de femmes (et le visage connu), au test 2 le score a été de 86% avec 18 visages nouveaux. Un résultat impressionnant… mais qui nous apprend quoi au juste ?

Les sciences cognitives attribuent à une aptitude spécifique. En effet, les neurosciences ont pointé une zone spécifique de notre cerveau, le gyrus fusiforme situé dans le néocortex, supposé prendre en charge cette tâche complexe.

Départager deux hypothèses

L’une des hypothèses est que les neurones du gyrus ont été génétiquement programmés par l’évolution pour optimiser cette tâche. L’autre hypothèse est que ces neurones n’ont rien de particulier au départ, la capacité s’acquérant par l’expérience (ce qui influe sur la connectivité et la structure du réseau).

Des aptitudes semblables ont déjà été mises en lumière chez les pigeons, poulets, corbeaux, chevaux, moutons et chiens. Mais tous possèdent un néocortex (ou des neurones de ce type) et fréquentent depuis très longtemps les humains – ce qui peut impliquer qu’ils ont acquis cette aptitude par l’évolution. En revanche les toxotes n’ont ni néocortex, ni neurones spécifiques ni l’habitude de nous fréquenter. Cela favorise la deuxième hypothèse, bien que, soulignent les chercheurs, la reconnaissance d’un visage en situation réelle soit beaucoup plus complexe qu’une expérience sur des photos statiques.

L’homme, un animal comme les autres

Si les réseaux de neurones de l’intelligence artificielle nous détrônent déjà dans cette tâche, la découverte des chercheurs devraient nous rendre plus humbles face à la croyance sur nos qualités exceptionnelles.  « Il est possible que la perception de la complexité de la reconnaissance faciale humaine découle d’un point de vue purement anthropogénique » concluent les chercheurs.

–Román Ikonicoff

 

> Lire aussi :

• Les pigeons démontrent une incroyable capacité à identifier des cancers
• Les malades d’Alzheimer perdent leur “perception holistique” des visages
• Les machines sauront-elles bientôt lire sur les lèvres ?

 

Lire également dans les Grandes Archives de Science & Vie :

• Reconnaissance faciale : le triomphe de l’intelligence artificielle – S&V n°1162 (2014) – acheter ce numéro. Le domaine de l’Intelligence artificielle progresse à très grande vitesse grâce aux ressources fournies par les réseaux numériques. Le plus bel exemple en est la reconnaissance automatique des visages.

• A quoi pensent les invertébrés – S&V n°1144 – 2013. Ils éprouvent des émotions, sont sensibles à la douleur, voire ont une vie intérieur… Qui donc ? Les invertébrés.

• On a pu remonter la piste d’un souvenir – S&V n°1139, 2012. Des chercheurs du MIT ont identifié les neurones liés à un certain souvenir, et l’ont “éteint” dans le cerveau !