lu pour vous numéro 75

Détails

« Lu pour vous » n°75*

Sommaire

  • Sciences-médecine : rester jeune jusqu'à 100 ans
  • High-tech : la roquette à l'œil d'aigle
  • Technologie-automobile : Toyota présente la première voiture de série propulsée à l'hydrogène (pile à combustible)
  • Sciences-géologie : des scientifiques découvrent la source la plus au Nord du monde
  • Actualités-sciences fondamentales : nanotechnologies
  • Actualités : une batterie « carbone » recyclable
  • Sciences fondamentales-matériaux : la nacre, une structure de choc

Sciences-médecine : rester jeune jusqu'à 100 ans.

« Le meilleur médicament, c'est vous ! » livre au succès retentissant du Dr. Frédéric SALDMANN, nutritionniste à l'hôpital Georges-Pompidou, à Paris, vendu à 500 000 exemplaires.

« Nous avons tous en main les clefs de notre longévité » : 30% de calories en moins, c'est 20% de vie en plus, trente minutes de sport quotidien, c'est 40% de maladies cardio-vasculaires évitées, un demi-degré de moins de la température corporelle chez la souris, c'est 15% de vie en plus.
Au-delà des recommandations de bon sens, une piste capte toute l'attention des spécialistes engagés dans la lutte contre le vieillissement, celle des télomères. Ces petits «bouts» d'ADN situés à l'extrémité des chromosomes protègent ces derniers de la dégradation progressive. Ils assurent la stabilité du génome et évitent les erreurs de «copie» lorsqu'une cellule se divise.

Avec, néanmoins, un prix à payer : à chaque division, ils raccourcissent légèrement, au point de disparaître au terme d'un certain nombre de réplications, entraînant du coup la mort des cellules. En ce sens, ils constituent un remarquable marqueur de notre âge biologique, fiable, précis et surtout individualisé. Les télomères sont le « tic-tac » de notre horloge interne.


 

Longtemps, les scientifiques ont pensé que ce processus était irréversible et inéluctable, chacun disposant d'un capital de longévité spécifique, fixé une fois pour toutes. Jusqu'à ce que la chercheuse Elizabeth BLACKBURN montre qu'il n'en était rien. Avec son équipe, cette biologiste d'origine australienne a eu une idée géniale : mesurer la longueur des télomères chez des femmes ayant donné la vie à des enfants lourdement handicapés, à leur grossesse et cinq ans après leur accouchement. Elizabeth BLACKBURN a pu vérifier qu'entre ces deux périodes leurs télomères avaient considérablement raccourci. Notre espérance de vie varie donc considérablement en fonction des événements de notre existence, se rallongeant quand ils sont bénéfiques et diminuant dans le sens contraire. Cette découverte qui lui a valu un prix Nobel en 2009, constitue une véritable révolution sur le plan conceptuel. Si on a à peu près compris le «comment», on ne sait toujours pas grand-chose sur le «pourquoi» de ces mécanismes très subtils.

Des chercheurs américains ont proposé à 35 personnes de modifier profondément leur mode de vie (alimentation riche en fruits et légumes, activité physique soutenue, lutte contre le stress....). Cinq ans plus tard, ils ont confronté leurs télomères avec ceux d'un groupe témoin. Les résultats, divulgués l'année dernière, révèlent une augmentation de 6% chez les « cobayes » et un raccourcissement de 3% chez les autres. Plus fort encore, en comparant des adeptes de la méditation et des non-pratiquants, Elizabeth BLACKBURN et son équipe ont démontré qu'une pratique régulière accélérait le processus et faisait «pousser» les télomères en l'espace de quelques mois seulement. Certes, l'étude publiée en 2013 ne concerne qu'un petit nombre de sujets, mais elle apporte la preuve formelle d'une réalité jusque-là ignorée : il existe bel et bien une forme de »résilience biologique», permettant à chacun de nous de réparer les dommages subis dans la vie passée.

Pour le cardiologue et nutritionniste Frédéric SALDMANN, les dernières recherches scientifiques montrent qu'il est possible de retarder le vieillissement par des moyens simples, à la portée de tous : sport, stimulation du cerveau, hygiène de vie,.. Nous n'utilisons que 10% de notre cerveau. Or celui-ci a besoin d'être musclé, en permanence, ne serait-ce que pour favoriser la libération de substances (dopamine, sérotonine, noradrénaline...) stimulant nos neurones. On peut d'ailleurs le robotiser à tout âge. Il suffit pour cela de se livrer à des activités inédites. L'essentiel, c'est de tuer l'habitude, car ne pas prendre de risques, paradoxalement c'est prendre un risque maximal.

Les télomères.

lpv751Inconnus il y a encore une vingtaine d'années, les télomères, du grec « telos » et « meros » signifiant respectivement «fin» et «partie» désignent les extrémités des chromosomes.

Pour mesurer les télomères, les chercheurs ont besoin de prélever 20 nano grammes d'ADN parfaitement pur. Inutile d'entrer dans les détails d'une technologie effroyablement compliquée pour le profane.

Autre piste de travail, une protéine dont une fonction a été découverte II y a un an à peine.

Les recherches dans ce domaine sont récentes mais extraordinairement prometteuses. Partant du constat qu'une activité physique régulière, même modérée, réduit la fréquence de la maladie d'Alzheimer, les scientifiques se sont intéressés à l'irisine : une protéine produite naturellement pendant l'effort et agissant comme un véritable neuro-protecteur, un retardateur du vieillissement cérébral, en quelque sorte. «La prochaine étape consistera à mettre au point une forme injectable de l'irisine avant d'étudier son action sur des souris. Bien sûr, cela va prendre du temps mais, les gens nés aujourd'hui verront de leur vivant cette révolution qui les fera passer dans un autre monde », explique Frédéric SALDMANN.

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Source : L'EXPRESS, n°3 286 du 25 juin au 1er juillet 2014, par Vincent OLIVIER.

High-tech : la roquette à l'œil d'aigle.

Un guidage laser permet à cette munition d'atteindre une précision métrique. Une performance réservée aux missiles, plus lourds et surtout beaucoup plus chers.

Une arme quasi unique au monde

Tir d'essai réalisé par un hélicoptère de combat Tigre au-dessus de l'océan Atlantique. Au moment du tir, une flamme énorme jaillit du Tigre. C'est le propergol qui se consume en une seconde, propulsant la roquette à Mach 2. Quelques secondes plus tard, elle transperce en son centre la cible, une grosse bouée jaune posée sur l'océan à 3,5 km du point de tir.

Réalisé le 3 juin, ce tir était un test d'une nouvelle roquette de précision métrique (RPM) développée par TDA Armements en collaboration avec DGA-Essais de missiles. «Seuls les américains disposent d'un équipement équivalent, l'APKWS II», indique Matthieu KROURI, responsable du développement chez TDA.

Ce type de roquette est conçu pour toucher le centre de la cible à plus ou moins un mètre près. Pourtant, la RPM est tirée depuis un hélicoptère en mouvement, sur un objet se trouvant jusqu'à 7 km de distance et pouvant être lui-même en mouvement.

La précision de l'engin est assurée par un guidage laser. La désignation de la cible peut se faire depuis l'hélicoptère Tigre lui-même, dans sa version dite HAD «appui-destruction ». Celui-ci dispose effectivement d'un illuminateur laser placé sous le rotor, qui pointe son faisceau vers l'objectif à détruire. Mais dans le cas de l'essai, il s'agissait d'un «désignateur» laser terrestre, de type DHY 307. Il illuminait la cible placée en mer.
Lorsque la roquette quitte son «panier», un capteur positionné sur son nez détecte la tache laser sur la cible. Quatre ailettes, appelées canards, sont alors déployées et commandées par l'autopilote qui dirige la roquette jusqu'à son objectif, explique Pierre BOUVIER, ingénieur principal de la DGA.
Trois fois moins chère que le missile américain Hellfire (environ 50 000 euros l'unité).

Source : Sciences et Avenir, n° 809, juillet 2014, signé Olivier HERTEL

Technologie- automobile : Toyota présente la première voiture de série propulsé à l'hydrogène (pile à combustible).

Le constructeur japonais pourrait réussir un coup similaire à celui de 1997, quand il a présenté sa voiture hybride Prius, dont il a vendu plus de six millions d'exemplaires.

Dans le «Lu pour vous n°52 du 24 juin 2013», il y avait le Tesla Model S, 100% électrique, présenté comme « éclair du futur », une berline familiale inventée en Californie et fabriquée par Hyundai, modèle ix 35, en petite série. Ces premières voitures seront mises uniquement à disposition d'entreprises et des autorités comme produit en leasing. Même en 2015, elle ne sera pas abordable aux particuliers, son prix actuel se situant à environ 100 000 euros.

La limousine de Toyota, au nom modeste de FCP (Fuel Cell Vehicle), sera vendue à partir d'Avril 2015 d'abord au Japon à un prix d'environ 50 000 euros et quelques mois plus tard également en Europe. Le constructeur n'indique pas encore le prix, mais il pourra revenir autour de 65 000 euros, coût du transport et TVA incluses, comme celui d'une limousine haut de gamme d'Audi, BMW ou Mercedes.

Techniquement, la voiture correspond à une étude présentée l'automne dernier à la Foire de l'auto de Frankfort. La voiture a un moteur électrique d'au moins 100 kw (environ 136PS). L'intérieur ne sera dévoilé que dans quelques mois. Tous les composants essentiels de la propulsion sont fabriqués chez Toyota, gardant ainsi le know-how dans l'entreprise et maîtrisant mieux les coûts.

Le rayon d'action, avec 6 kilos d'hydrogène stocké dans un réservoir sous haute pression, sera très proche de celui des voitures à essence, soit environ 500 kilomètres.

Parce que l'infrastructure, un réseau de stations-service est encore insuffisante, l'avancée de Toyota est une vraie prouesse.

Mercedes étudie depuis des années la technique, mais une production en série, annoncée déjà à plusieurs reprises, a été à chaque fois repoussée. Actuellement, en association avec Ford et Renault-Nissan, cela deviendrait possible en 2017.

Source : Der Spiegel on line du 25 juin 2015, signé Jurgen PANDER.

Sciences-géologie : des scientifiques découvrent la source la plus au Nord du monde.

Surprise dans l'Arctique canadienne : des géologues découvrent la source la plus au Nord du monde. De l'eau coule de la terre gelée en profondeur. Les scientifiques se trouvent devant une énigme.

Sur l'île Ellesmere au nord du Canada, règne un froid glacial. Des glaciers se serrent à travers un paysage montagneux. La température de l'air est en moyenne à moins 20°C, en hiver à moins 50 degrés. Néanmoins, durant toute l'année, de l'eau jaillit d'un côté de la montagne, malgré que la terre soit en partie gelée jusqu'à une profondeur de 500 mètres.

Comment est-ce possible ?

Les découvreurs, autour de Stephen GRASBY de l'université de Calgary (Canada) nomme l'endroit, situé sur une montagne haute de 800 mètres, « Ice River Spring », source d'eau glacée. De cet endroit, à une hauteur de 300 mètres, s'écoulent environ 520 litres d'eau par seconde, rapporte les chercheurs dans la revue « Geology ». Ils ont mesuré une température de l'eau comprise entre 6 et 12°C suivant les saisons.

Cette découverte met notre compréhension à l'épreuve. Dans d'autres régions froides, plus au sud, il y avait toujours des explications pour l'eau liquide : permafrost fondant régulièrement, ou des rivières engendrant des voies d'écoulement pour l'eau souterraine. Des sources dans l'Arctique sont extrêmement rares, on en connaissait une à ce jour avec un jaillissement en dessous de 10 litres par secondes.

L'analyse chimique de l'eau a apporté une autre surprise : il provient de la surface, peut-être de glaciers voisins, pensent les géologues : ceux-ci s'élèveraient partiellement dans des fissures des roches à un kilomètre de profondeur. Il est possible que la glace fonde dans la profondeur, plus chaude, son eau s'écoulerait à travers ces fissures et l'écoulement laisserait un chemin libre dans le permafrost. Ce qui est certain, la rivière du « Ice River Spring » creuse des ravins dans la surface de la terre. Elles ressemblent aux canyons sur Mars, écrivent les chercheurs. Il est possible, suivant les géologues, que les traces sur la planète voisine proviennent également de de telles sources de glace.

Source : Der Spiegel on line du 23 juin 2014, signé Axel BOJANOWSKI

Actualités-sciences fondamentales : nanotechnologies.

lpv75318 000 tr/min, la vitesse d'une nano machine.

Ce moteur parvient à tourner aussi vite que certains moteurs d'avion, et il reste en mouvement pendant 15 heures, une première. D'une dimension inférieure au micromètre, cet appareil, est actionné par un champ électrique.

Source : Science et Avenir, n°809, juillet 2014, signé A.B. ; Kwanoh KIM, University of Texas, Austin (USA).

Actualités : une batterie « carbone » recyclable.

lpv754Une batterie avec deux électrodes de carbone (donc sans métaux rares, terres rares ou métaux lourds).

Elle est facilement recyclable, moins chère à fabriquer, elle pourrait succéder aux batteries lithium-ion des voitures électriques, avec une recharge vingt fois plus rapide.

Le test d'un prototype d'une voiture électrique est prévu en août, sa commercialisation fin 2014.

Source : Science et Avenir, n°8096, juillet 2014, signé A.B.

 

 

Sciences fondamentales- matériaux : la nacre, une structure de choc.

En imitant la composition de la coquille des ormeaux, des chercheurs français ont conçu une céramique dix fois plus résistante aux fissures. Une aubaine pour les matériaux industriels.

La nacre irisée des ormeaux inspire les bijoutiers, mais aussi les scientifiques. Ces derniers s'intéressent en effet à son étonnante structure microscopique qui lui confère une grande solidité. Des chercheurs français viennent de s'en inspirer pour mettre au point une céramique dix fois plus résistante aux fissures. Si ce matériau « anti casse » a peu de chance d'atterrir un jour dans nos cuisines, il pourrait bien révolutionner le monde des matériaux industriels. La céramique y est déjà prisée pour ses nombreux atouts : une dureté de surface exceptionnelle et une résistance mécanique, thermique et chimique hors du commun, mais sa fragilité reste son talon d'Achille. Cette invention pourrait changer la donne. Plus résistante à la casse, cette nouvelle céramique garde aussi toute ses propriétés jusqu'à 600°C. Une première.

C'est donc dans la coquille des ormeaux que se cache le secret de cette prouesse. Constituée majoritairement d'un matériau très fragile, le carbonate de calcium, la nacre affiche pourtant une résistance aux chocs 1 000 fois supérieure à celle de son composant de base.

Comment réalise-t-elle ce tour de force ? « Question de structure » répond Sylvain DEVILLE, chercheur au laboratoire de synthèse et de fonctionnalisation des céramiques (CNRS/Saint-Gobain), à Cavaillon (Vaucluse), ou a été mise au point cette nacre synthétique. « Lorsqu'un matériau subit un choc, l'énergie reçue perturbe la matière à l'échelle microscopique. La ténacité, c'est-à-dire la capacité à encaisser cette énergie en résistant à la fissuration, dépend de la microstructure du solide », explique-t-il. Ainsi, dans les métaux, les défauts crées par le choc peuvent se déplacer localement, leur permettant de se déformer sans casser. La céramique, extrêmement dure, n'a pas cette souplesse. Sous l'effet d'un impact, des microfissures apparaissent immédiatement. Et comme rien ne s'oppose à leur progression, elle se brise très rapidement.

Une structure quasi inchangée depuis 530 millions d'années.

lpv755La nacre, quant à elle, offre une ténacité étonnante grâce à sa microstructure élaborée. Comme dans un mur de briques, les plaquettes de carbonate de calcium d'environ 500 nanomètres d'épaisseur (vingt fois plus petit qu'un cheveu) sont empilées les unes sur les autres, soudées par un « mortier » fait de protéines. La propagation des fissures dans ce type d'architecture est alors rendue difficile par le chemin tortueux qu'elles doivent parcourir entre les plaquettes. Sans compter que ces dernières peuvent glisser les unes sur les autres, permettant au matériau de se déformer légèrement pour amortir le choc.

« A partir de constituants tout à fait ordinaire, la nature fabrique des matériaux aux propriétés spectaculaires en organisant les briques élémentaires de façon optimale », analyse Adam STEVENSON, coauteur de l'étude. « La structure de la nacre naturelle n'a presque pas changée depuis son apparition il y a 530 millions d'années, ce qui montre que la nature a trouvé là une solution très efficace », confirme François BARTHELAT, professeur associé au département d'ingénierie de l'université Mc Gill de Montréal, qui étudie la nacre depuis plus de dix ans mais n'a pas participé à ces travaux. D'autres matériaux naturels présentent d'ailleurs une organisation similaire, précise-t-il, comme l'os ou l'émail dentaire.

Restait à trouver une manière de reproduire la structure complexe de la nacre, problématique sur laquelle les chercheurs ont longtemps buté. Pour y parvenir, Sylvain DEVILLE et son équipe ont choisi des » briques » d'une taille proche de celles trouvées dans la nacre : des plaques d'alumine (oxyde d'aluminium, une poudre céramique courante). Pour le mortier, ils ont remplacé les protéines par des constituants inorganiques (silice et oxyde de calcium).

lpv756Les molécules organiques comme les protéines ont en effet un défaut majeur : elles ne résistent pas aux hautes températures. Restait ensuite à assembler briques et mortier. « Nous avons utilisé des cristaux de glace pour organiser les éléments au sein de la matière », explique Sylvain DEVILLE. Un procédé innovant, pour lequel il a d'ailleurs reçu la médaille de bronze du CNRS en 2012, qui s'inspire du phénomène observé lors de la formation de la banquise dans les zones polaires. Lorsque se créent des cristaux de glace, le sel et les micro-organismes présents dans l'eau de mer sont repoussés entre ces cristaux, formant des lamelles de saumure enserrées dans la glace. Le même mécanisme s'exerce quand des particules de céramique sont mises en solution dans l'eau. « Lorsqu'on fait croître des cristaux de glace de façon contrôlée dans le liquide, les plaquettes d'alumine viennent se déposer entre eux sous forme de couches d'une dizaine de de microns d'épaisseur ». Et, miracle, au sein de ces fines lamelles, les plaquettes s'organisent spontanément en s'empilant les unes sur les autres. Il suffit ensuite d'éliminer la glace par sublimation (transformation de la glace en vapeur d'eau, procédé de lyophilisation couramment employé dans l'industrie alimentaire), pour obtenir la structure finale. Pour finir, une densification sous pression à haute température (1500°C) transforme les particules de silice et d'oxyde de calcium en phase vitreuse, le mortier, afin de solidifier l'ensemble.

Autre atout : la résistance aux hautes températures.

lpv757« Même si l'arrangement obtenu n'est pas entièrement identique à celui de la nacre naturelle, le résultat est tout de même suffisamment proche pour être impressionnant », estime François BARTHELAT. Quand on compare les deux structures au microscope, la nacre synthétique semble moins ordonnée que son aller ego naturel. Mais lorsque l'on zoome à l'échelle de la centaine de nanomètres, la ressemblance est frappante. Résultat : cette nouvelle céramique bio-inspirée est dix fois plus résistante aux chocs qu'une céramique classique à base d'aluminium. Lorsqu'une fissure se crée, elle chemine difficilement entre les plaquettes et se subdivise en plusieurs microfissures qui stoppent leur progression avant que le solide ne casse. Autre point fort de cette innovation, elle conserve une grande rigidité « résistance à la déformation). « D'ordinaire, un matériau très rigide casse facilement, et inversement. Ici, nous parvenons à combiner les deux propriétés », précise Sylvain DEVILLE. Sans oublier l'atout majeur de cette nacre synthétique : sa résistance aux hautes températures grâce à sa composition exempte de matériaux organiques.

lpv758Selon Adam STEVENSON, d'autres types de céramique pourraient être fabriqués selon cette structure en « briques et mortier » », élargissant ainsi le champ des applications. Aux premières loges, les pièces exposées à de hautes températures et de fortes contraintes comme certains composants des piles à combustible, l'habillage des hauts-fourneaux, le revêtement des pales dans les turboréacteurs propulsant les avions, ou même le bouclier thermique protégeant les navettes spatiales lors de la rentrée dans « l'atmosphère ». La nacre partira-t-elle bientôt à la conquête de l'espace ?

 

 

 

 

 

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Source : SCIENCE et AVENIR, n°809, juillet 2014, signé Audrey BOEHLI

*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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