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lu pour vous numéro 53

Détails

"Lu pour vous" n°53 *

Sommaire :

High-Tech – Architecture : une tour au sommet de la sécurité.

lpv534Edifié à l'emplacement des tours jumelles détruites par les attentats du 11 septembre à New-York, le One World Trade Center, troisième bâtiment le plus élevé au monde, répond aux plus hautes exigences sécuritaires et environnementales.
Les travaux touchent à la fin. La flèche de 124 mètres a été installée au printemps au sommet du One World Trade Center, initialement appelée Freedom Tower, la principale tour qui occupe une partie de l'immense espace de Ground Zero laissée vide par l'effondrement des tours jumelles lors des attentats du 11 septembre 2001.

Avec ses 541,3 mètres, elle est ainsi devenue la plus haute du monde occidentale. Son architecte, l'américain David CHILDS de la Société Skidmore, Owing & Merryl, est connu pour ses réalisations aux Etats-Unis, comme le terminal des arrivées de l'aéroport Kennedy.

La sécurité a été omniprésente à tous les stades de l'édification de la 1WTC, qui sera achevée d'ici à la fin de l'année. A commencer par son emplacement. La police de New-York a exigé qu'elle se situe à 27 mètres en moyenne de toutes les rues avoisinantes, contre 8 mètres à l'époque des Twin Towers. De fait, elle sera à 20 mètres de West Street, l'artère la plus proche. Sa base, capable de résister à l'explosion d'un camion piégé, s'élève sur 19 étages est comprend un monumental hall d'entrée de 20 mètres de haut. Le premier étage des bureaux ne commencera qu'à partie du 20° étage.
Les escaliers sont plus larges que ceux des tours jumelles. Les cages d'escaliers sont protégées par un revêtement de béton pouvant aller jusqu'à 91 cm d'épaisseur. Au total, le 1WTC comptera 71 ascenseurs, dont cinq seront les plus rapides du pays (10m/s). Du béton protège également les réservoirs et les canalisations qui alimentent les extincteurs automatiques à eaux en cas d'incendie. Pour alimenter le bâtiment en électricité, l'une des plus importantes installations de piles à combustible du monde - 12 groupes de 400 piles chacun - fournira 4,8 millions de watts, la vapeur générée étant utilisée pour produire de l'électricité, ainsi que pour fournir l'eau chaude et le chauffage de certaines zones.

Source : SCIENCE et AVENIR, n° 797, juillet 2013, signé Marc GOZLAN


 

Actualité techno - idée neuve : des écrans à base de papier.

Hongli ZHU, chercheuse au Centre de recherche sur l'énergie à l'université du Maryland(Etats-Unis).

Son idée : écologique, flexible, stable quelle que soit la température....Le papier apparaît de plus en plus comme une alternative prometteuse aux supports plastiques dans les circuits électroniques. Et pour peu qu'on réussisse à le rendre parfaitement transparent, et à changer ses propriétés optiques, il pourrait aussi servir à fabriquer des écrans tactiles ou des panneaux solaires plus performants.

Propos recueillis par L.B., Science et Vie :

D'où est venue l'idée ?

Mon groupe de recherche travaille depuis plusieurs années sur l'électronique flexible et les cellules solaires. Nous cherchons donc un nouveau matériau qui soit à la fois simple et capable de laisser passer la lumière. Le nano papier en est un. Il est léger, résistant, plus stable à haute température que le plastique, et a l'avantage d'être issu d'une ressource renouvelable. Mais jusqu'à présent, les scientifiques qui travaillent sur ce matériau s'étaient surtout concentrés sur ses propriétés mécaniques et n'avaient pas démontré ses applications concrètes. Nous sommes les premiers à explorer ses capacités optiques pour l'intégrer dans des dispositifs électroniques.

Différence avec le papier ordinaire :

Le nano papier est en fait conçu à partir de nano fibres de cellulose, le principal constituant du bois, auxquelles on fait subir un traitement mécanique et chimique afin de les rendre 1000 fois plus fines que celles d'un papier blanc classique. Ce qui rend le nano papier quasiment transparent. Cette caractéristique est très importante en optoélectronique : pour améliorer l'efficacité des cellules solaires par exemple, il faut pouvoir augmenter la quantité de lumière qui entre à l'intérieur. De plus, on peut réarranger les nano fibres de cellulose en un solide maillage, afin d'obtenir un matériau bien plus résistant que le papier.

Et ça marche ?

Oui ! En faisant varier le diamètre des nano fibres de cellulose, nous avons réussi à rendre notre nano papier jusqu'à 93% transparent. Alors que la transparence du plastique, elle, avoisine les 89%. Nous avons ensuite mis au point différentes versions de ce nano papier, utilisable comme substrats dans des dispositifs électroniques : notamment une, hautement transparente, contenant des fibres de 10 nanomètres de diamètre, qui pourrait être intégrée dans des écrans tactiles, et une autre, avec des fibres de 50 nanomètres, pour fabriquer des panneaux solaires.

A quand les premiers appareils intégrant ce nano papier ?

Nous avons déjà réussi à « imprimer » sur notre papier des transistors et des OLED. J'espère que les premiers dispositifs électroniques à base de nano papier, comme des écrans ou des cellules solaires, existerons dans trois ans. D'ici là, nous travaillons à améliorer son processus de fabrication, pour qu'il soit plus rapide. Et nous envisageons aussi de nouvelles applications, toujours dans l'électronique. Plus nous en saurons sur ce matériau, plus les possibilités seront nombreuses.

Source : Science & Vie, N° 1150, juillet 2013, par L.B.

Médecine – cancérologie : une bactérie radioactive met à mal le cancer

lpv533Contre le cancer du pancréas, particulièrement redoutable, Claudia GRAVEKAMP a décidé d'employer les grands moyens. Cette chercheuse de la faculté de médecine Albert EINSTEIN, à New-York, est parvenue à attacher des particules radioactives sur des bactéries pathogènes (Listeria) qui vont infecter les cellules cancéreuses. Et les résultats sont là : injectées 11 fois en seize jours chez des souris atteintes d'un cancer du pancréas métastasé, les bactéries radioactives ont supprimé 90% des métastases, et réduit de 64%la taille de la tumeur primaire. « Les bactéries et la radioactivité induisent chacune un stress oxydant dans les cellules cancéreuses, ce qui finit par les tuer », explique Claudia GRAVEKAMP. De plus, aucun effet secondaire n'a été observé : «contrairement aux cellules cancéreuses, les cellules saines sont protégées par le système immunitaire. En trois jours, les bactéries radioactives sont totalement éliminées par les urines », se réjouit la chercheuse.

Source : SCIENCE & Vie, N° 1150, juillet 2013, signé M.L.

Astronomie : les cinq mystères du soleil.

lpv532Jamais les astrophysiciens n'ont disposé d'autant de moyens pour l'étudier sous tous les angles, et pourtant, qu'il s'agisse de son activité, de ses cycles ou de ses colères, notre étoile conserve cinq grands secrets qui ne sont pas seulement des défis scientifiques, mais aussi un enjeu quand notre monde est devenu incroyablement vulnérable aux manifestations solaires, notamment électromagnétiques.

Dossier sur la face obscure de l'astre.

Les astrophysiciens connaissent presque tout de lui.
Ils ont repéré son moteur : c'est une centrale nucléaire ; son cœur chauffé à 15 millions de degrés, transforme à chaque seconde 4 millions de tonnes d'hydrogène en hélium et en lumière

Caractéristiques :

C'est une sphère de 695 500 km de rayon : son champ magnétique le maintient dans une forme parfaite ; il n'y a que 0,00075% de différence entre ses rayons polaires et équatorial. Il représente 99,86% de la masse du système solaire : il pèse autant que 330 000 Terre, ce qui le place dans la catégorie des nains jeunes, qui représentent 10% des étoiles de la Voie lactée.
Sa lumière atteint la Terre en 8 min 19 s : il gravite à 150 millions de kilomètres, près de 12 000 fois le diamètre terrestre.
Son atmosphère est 1 000 fois plus chaude que sa surface : de complexes mécanismes de transferts de chaleur pompent l'énergie des tréfonds solaires pour les réinjecter dans son halo de gaz.
lpv537Il irradie dans toutes les couleurs : il nous paraît jaune, mais il émet sur tout le spectre, des infrarouges aux rayons X en passant par les couleurs de l'arc-en-ciel.
Il a des jumeaux dans toute la Galaxie : quelque 100 étoiles seraient nées avec lui lors de l'effondrement d'un nuage de gaz et de poussières, avant d'être dispersées.

Son activité est influencée par les planètes : la gravité des planètes modifie la circulation des plasmas solaires et son cycle de 11 ans.
Les astrophysiciens ont caractérisé son cycle de 11 années, qui passe successivement de son minimum à son maximum d'activité. Ils ont même repéré les soupapes qui lui permettent de libérer en quelques dizaines de minutes un million de fois l'énergie électrique consommée chaque année sur Terre : le trop-plein d'énergie née de son cœur se concentre sous forme de champ magnétique très intenses à sa surface, formant de gigantesques taches sombres, dans lesquelles naissent des flashs jusqu'à 10 000 fois plus intenses que sa propre lumière, mais aussi de fantastiques geysers de plasma et des particules hyper accélérées.

Mais, les meilleurs spécialistes sont forcés de le reconnaître : le Soleil reste un monstre aux humeurs imprévisibles. Personne n'est capable de prédire exactement son comportement, de deviner quand et où aura lieu la prochaine éruption, de dire si le cycle à venir sera intense ou non.
Depuis deux ans, les sondes jumelles «Stereo« de la Nasa, placées de part et d'autre du Soleil, donnent pour la première fois une vue complète de ses deux faces en même temps. Et depuis trois ans, le Solar Dynamics Observatory (SDO) scrute sa surface à une cadence infernale recueillant l'intégralité de ses émissions ultraviolettes toutes les douze secondes et mesurant son champ magnétique toutes les douze minutes.
Avec ces images intégrales en trois dimensions à 360°, dont la résolution peut atteindre quelques centaines de kilomètres, les astrophysiciens ont enfin une vue globale de phénomènes à grande échelle, comme la structure de son champ magnétique, et disposent en même temps d'une résolution suffisante pour des événements plus locaux, comme les granules, ces infimes bouillonnements qui agitent sa surface.

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On commence à y voir plus clair ! Au point que les astrophysiciens savent désormais modéliser les éruptions solaires dans les moindres détails. «Les simulations numériques sont de plus en plus réalistes : on peut faire des modèles globaux du Soleil dont la résolution atteint le millier de kilomètres, soit les plus fines structures observées sur le Soleil » (Alain Sacha BRUN)

Mais, il y a cinq détails qui résistent à leurs investigations. Des cas extrêmes, des phénomènes poussés dans leurs retranchements, des pichenettes qui pourraient paraître insignifiantes, mais qui suffisent à les empêcher de suivre jusqu'au bout la voie tracée par les météorologues. Cinq point abscons, mais fondamentaux qui catalysent leur frustration.

Source : SCIENCE & VIE, N° 1150, juillet 2013, par Boris BELLANGER, Mathilde FONTEZ et Vincent NOUYRICAT

Santé - microbiologie : la chercheuse qui murmure à l'oreille des bactéries.

Bonnie BASLER, à la tête d'un laboratoire de l'université de Princeton, a réussi à décrypter le langage des micro-organismes et à les faire dialoguer. Une découverte exceptionnelle qui ouvre la voie à des traitements alternatifs aux antibiotiques.

Il n'y a pas plus bavard qu'une bactérie. Ces cellules microscopiques, autonomes, ne cessent de communiquer entre elles. Pour se reconnaître, se compter, croître, s'associer ou au contraire, se faire la guerre. C'est à une chercheuse américaine hors du commun, Bonnie BASLER, que nous devons de percer le mystère de ce langage. La microbiologiste est en effet parvenue à décrypter cette «langue» inconnu pour se l'approprier et communiquer avec les bactéries. Une découverte fondamentale qui ouvre la voie à une nouvelle sorte de médicaments potentiellement révolutionnaires : «en dialoguant» avec les bactéries, on peut les contraindre à accentuer leur action favorable sur l'organisme ou, au contraire, à inhiber leur caractère pathogène. Elle est probablement à l'origine de thérapies qui, demain viendront à bout de maladies pour lesquelles les munitions commencent à manquer.

Dans les années 1970, le biologiste américain Woody HASTINGS découvre le comportement étrange de Vibrio fischeri, une bactérie marine qui émet de la lumière. Cette propriété permet à l'animal de chasser tout en se protégeant ; la lumière faisant fuir ses prédateurs. L'un de ses étudiants, Ken NEALSON, a alors émis l'hypothèse que Vibrio fischeri sécrétait une molécule qui s'accumulait dans le milieu jusqu'à atteindre une masse critique donnant le signal d'émission de lumière. Il a baptisé cette molécule «auto-inducteur», identifiée depuis comme un acyl-homosérine lactone (HAI-1).
Vingt ans plus tard, B. BASLER a assisté à une conférence du généticien Michael SILVERMAN. Celui-ci est l'un des seuls chercheurs à s'être intéressé au phénomène décrit par Ken NEALSON et à avoir réussi à décoder le mécanisme d'activation de la bioluminescence, déclenchée par l'auto-inducteur HAI-1. « Il a avancé l'hypothèse que les bactéries marines possédaient un langage spécifique pour déclencher un comportement de groupe». J'ai aussitôt pensé : »soit ce type est fou, soit c'est la chose la plus fantastique que j'aie jamais entendu». Le chercheur l'a recrutée dans son équipe !
Après quatre années passées à travailler sur Vibrio harveyi, une espèce cousine de Vibrio fischeri, B. BASLER découvre alors qu'il n'y a pas une mais deux molécules de communication. Si HAI-1 permet à la bactérie d'estimer le nombre d'individus de son espèce autour d'elle, l'auto-inducteur -2(AI-2) lui permet de juger de la densité de l'autre espèce présente. Un troisième, CAI-1 sera découvert ultérieurement. Ce phénomène général de communication est baptisé quorum sensing ou » détection de quorum » : un mécanisme par lequel les bactéries s'envoient des messages chimiques pour évaluer leur densité et adopter de nouveaux comportements en fonction du résultat.

Le travail opiniâtre du laboratoire a permis de mettre en évidence un autre fait insoupçonné : la communication inter bactérienne n'est pas l'apanage de quelques micro-organismes marins, mais un phénomène généralisé dans le règne bactérien.

Le laboratoire, associé au département de chimie de Princeto, a découvert en 3002 qu'au moins 50 espèces de bactéries possèdent les gènes nécessaires pour produire la molécule AI-2. Une découverte élargie depuis à 50% des espèces bactériennes. Il existe donc une langue commune à toutes les populations, leur permettant de dialoguer entre elles.

Plus une population de bactéries grandit, plus la concentration d'auto-inducteurs augmente. Lorsqu'une grande concentration est atteinte, l'auto-inducteur, en se fixant sur des récepteurs, déclenche une cascade d'événements à l'intérieur de la bactérie. Celle-ci aboutit à la modification de l'expression de gènes. Dès lors, unies, toutes les bactéries vont changer simultanément leurs propriétés pour adopter un nouveau comportement commun.

Elles peuvent s'agréger en biofilm ou produire un facteur de virulence (toxine), un antibiotique pour lutter contre d'autres bactéries ennemies ou des molécules luminescentes . Ces processus n'ont pas d'intérêt s'ils sont produits par des individus isolés, mais deviennent importantes quand ils le sont par groupe.

Actuellement, des essais portent sur Pseudomonas oeruginosa, un redoutable micro-organisme qui a trouvé la parade contre l'action des antibiotiques : lorsqu'elles se retrouvent en grand nombre, ces bactéries s'unissent pour former un biofilm qui les met à l'abri contre toute action qui pourrait les tuer. «Nous essayons donc de lui faire croire qu'elle est seule dans le milieu en bloquant les auto-inducteurs : dès lors, elle ne produit pas de biofilm et este vulnérable aux antibiotiques».

Tout l'intérêt de ce nouveau type de médicament serait, en effet, de ne pas reproduire le fonctionnement problématique des antibiotiques. En attaquant les bactéries pour les détruire, ceux-ci favorisent la sélection des plus résistantes qui, au fur et à mesure des traitements, deviennent insensibles. L'idée est donc de trouver des molécules qui « bloquent » leur comportement. »On veut les rendre muettes et sourdes le temps que le système immunitaire de défende » (B. BASLER). «C'est une toute nouvelle stratégie pour lutter contre les maladies ».

Source : SCIENCE et AVENIR, N° 797, juillet 2013, signée Elena SENDER, envoyée spéciale aux Etats-Unis

Ce microscope confocal à balayage laser permet l'étude de phénomènes dynamiques sur des cellules. Il est relié à un ordinateur qui reconstruit en 3D les images des bactéries observée.

*Les articles qui figurent dans cette rubrique sont transmis à titre d'information scientifique et / ou Technique. Ils ne sont en aucun cas l'expression d'une prise de position de l'UDISS ou d'un jugement de valeur

   
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