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lu pour vous numéro 102

Détails

" Lu pour vous " n° 102*

Sommaire

  • Science - cosmos : de son voyage sur la planète voisine, le «Rover martien Curiosity » a envoyé un « selfie » vers la Terre
  • Sciences fondamentales : les micros algues bientôt à la pompe
  • High-Tech : la chasse aux drones est ouverte
  • Science : technique microscopique perfectionnée
  • Science & découvertes - écologie : plancton, le plus vaste écosystème livre ses secrets

Science-cosmos : de son voyage sur la planète voisine, le « Rover martien Curiosity » a envoyé un « selfie » vers la Terre.

Le 1 065 ème jours de son voyage sur Mars, le Rover « Curiosity » a pris une photo unique de lui-même. Comme une photo à partir d'un bras étendu, le robot de recherche a réalisé un autoportrait qui le montre d'un angle de vue inhabituel. Prise légèrement d'en bas, on peut regarder sur cette photo pour la première fois en dessous de la machine. L'image est tellement détaillée qu'on peut même observer une petite pierre accrochée dans une des roues.

Ce selfie remarquable a été réalisé le 5 août dans une zone de contact géologique ou Curiosity avait prélevé et analysé, dans son propre laboratoire, des échantillons de roches depuis plusieurs semaines. Selon la Nasa, les analyses ont trouvé des quantités inhabituelles de silicium et d'hydrogène, présumant de l'eau liée aux minéraux dans le sous-sol.
A cet endroit, à un mètre de profondeur, le sous-sol contient de trois à quatre fois plus d'eau qu'à n'importe quel autre endroit analysé par Curiosity les trois dernières années.
La photo a été prise juste après que le Rover avait utilisé pour la première fois sa perceuse pour perforer une roche dénommée « Buckshin ». La poudre recueillie est actuellement analysé au labo du Rover.

La photo a été prise avec le Mars Hand Lens Imager (Mahli) construit par Malin Space Science Systems, de San Diego. Il est monté sur un bras du robot et sert en premier lieu pour des prises en gros plan de la surface de Mars et des échantillons de roches et pas pour des « selfies ».
Le bras du robot ne se voit pas sur la photo, car la camera Mahli est fixée dans des positions calculés avec exactitude, à partir desquelles sont prises de multiples photos partielles, mises ensembles sur un ordinateur. Le bras est positionné de telle façon qu'il reste invisible sur les photos individuelles.

Source : SPIEGEL on line du 22 août 2015, signé mak.

 

Sciences fonda mentales : les micros algues bientôt à la pompe.

lpv1021A Saint-Nazaire, une unité de production pilote unique au monde vient d'ouvrir ses portes. Une étape décisive vers la production de biocarburants de troisième génération.
Inaugurée au printemps dernier, l'installation flambant neuve de 2 500 m2 étincelle au soleil sous le regard de son directeur, Jérémie Pruvost, professeur au Gepea (Laboratoire de génie des procédés, environnement, agroalimentaire) de Saint-Nazaire Première unité de production pilote de micro algues pour les biocarburants dans l'Hexagone, c'est aussi la première au monde à combiner à la fois recherche et développement.

De quoi positionner la France à la pointe de ce secteur en plein boom. Les scientifiques espèrent en effet que ces biocarburants de troisième génération, fabriqués à partir d'huile produite par les algues microscopiques, contribueront à remplir le réservoir de nos voitures à partir de 2030.

Des biocarburants de première génération, tirés des parties nobles des plantes comme les grains de maïs ou de tournesol (bioéthanol, biodiesel), sont déjà distribués à la pompe .Mais ils sont critiqués pour leur concurrence avec la production alimentaire. L'Union européenne vient d'ailleurs de limiter leur incorporation à hauteur de 7% dans l'essence et le gazole. Pour atteindre l'objectif européen de 10% d'énergie renouvelable dans les transports d'ici à 2020, il faudra donc faire appel aux biocarburants de deuxième génération, issus des parties non comestibles de végétaux (tiges, feuilles ...), mais aussi aux fameuses micros algues.

Par rapport à ses deux ainés, le dernier-né des bios fiouls offre certains avantages. Non seulement sa culture ne mobilise pas de terres cultivables, mais les micros algues sont plus productives que les plantes terrestres. Elles fabriqueraient jusqu'à dix fois plus d'huile à l'hectare que le colza par exemple. L'or vert a donc tout pour séduire... si ce n'est que jusqu'alors, un litre de carburant contenait moins d'énergie qu'on en dépensait pour le produire.

Démontrer que le bilan énergétique peut être positif.

« Nous espérons montrer que le bilan énergétique des biocarburants de troisième génération peut être positif ! », déclare Jérémy Pruvost. C'est d'ailleurs tout l'objectif de la plate-forme AlgoSolis pilotée par le Gepea, l'université de Nantes et le CNRS. Lancée par des collectivités locales et des fonds européens pour un montant de 3,5 millions d'euros. Maillon intermédiaire entre le laboratoire et l'échelle industrielle, cette unité pilote capable de produire deux litres de biocarburant par jour permettra de tester les technologies développées au Gepea. « Si les résultats sont au rendez-vous comme semblent le prédire nos calculs, nous serons prêts à passer à la phase industrielle d'ici à cinq ans »

Pour atteindre cet objectif, chaque étape du procédé doit être soigneusement optimisée.

A commencer par le choix des micros algues à cultiver. Ces organismes microscopiques unicellulaires prospèrent dans les lacs et les océans du globe ou ile se reproduisent par photosynthèse.

« Il en existerait des centaines de milliers d'espèces mais nous n'en connaissons que quelques milliers.
Et seulement une dizaine est exploitée aujourd'hui, dont la chlorelle et la spiruline, pour produire essentiellement des protéines et des pigments à destination des industries alimentaire et cosmétique ou pharmaceutique «, explique Jack Legrand, directeur du Gepea. Certaines algues fabriquent préférentiellement des lipides pour stocker l'énergie. Plus précisément des triacylglicérols (TAG) très similaires à ceux fabriqués par le tournesol ou le colza, et qui peuvent donc être directement injectés dans la filière industrielle du bio gazole existante. Pour dénicher la perle rare, une micro algue robuste, productive en huile et facile à broyer pour extraire celle-ci, trois ans de recherche en collaboration avec le CEA (Commissariat à l'Energie Atomique) ont été nécessaires. Le laboratoire nantais a finalement jeté son dévolu sur deux souches, l'une marine (Nanochloropsis) et l'autre d'eau douce (Pardechlorella), qui seront testées sur la plate-forme. Permettront-elles de réduire drastiquement la consommation d'énergie comme le laissent présager les expériences en laboratoire ? « La question énergétique est intimement liée à celle de la quantité d'eau utilisée pour cultiver les algues », souligne le chercheur.

lpv1022Quel que soit la technique de culture employée, en bassin ouvert ou dans des enceintes fermées et régulées, appelées photo bioréacteur, l'eau dans laquelle les algues sont en suspension doit être pompée pour alimenter le dispositif et continuellement brassée pour assurer un maximum d'exposition des micro-organismes de la lumière. Sa température doit aussi être régulée dans le cas des photos bioréacteurs qui, exposés au soleil, peuvent surchauffer au-delà de la température supportée par les algues (environ 35°C). Autant d'opérations très coûteuses en énergie. Le Gepea a donc mis au point une nouvelle génération de photo réacteur (Algofilm) contenant seulement deux millimètres d'eau, contre 10 centimètres pour un réacteur classique et une trentaine pour un bassin ouvert. « Une approche qui permet de réduire fortement la consommation énergétique », affirme Jérémy Pruvost. Plus besoin non plus de sécher complétement les algues après la récolte, une opération elle aussi très gourmande en énergie. « Nous avons développé un procédé d'extraction de l'huile en milieu humide », explique Luc Marchal, chercheur au Gepea. A la sortie du réacteur, seule une partie de l'eau est retirée pour être recyclée. La biomasse encore humide est ensuite broyée puis les lipides extraits à l'aide d'un solvant, lui aussi recyclé après utilisation.

Si le bilan énergétique de ce nouveau procédé se révèle positif, se posera ensuite la question de sa rentabilité. «Celle-ci ne viendra pas forcément du biocarburant lui-même », confie Jack Legrand. Les micros algues produisent en effet d'autres composés, certains à haute valeur ajoutée comme des pigments que les industries pharmaceutique et cosmétique achètent plusieurs centaines d'euros le kilo. « Lorsqu'on a retiré l’huile, il reste environ 40% de biomasse de laquelle on peut extraire ces molécules. Il faut maintenant trouver la meilleure façon de les séparer pour les valoriser », analyse Luc Marchal. Cette étape, appelée bio raffinage, sera donc l'une des clés de la viabilité économique de ces nouveaux biocarburants ? L'utilisation de matière première recyclée pourra aussi faire baisser les coûts tout en améliorant le bilan environnemental l. Les nutriments dont se nourrissent les algues peuvent ainsi être apportés par des eaux usées, et le dioxyde de carbone qu'elles consomment pour leur photosynthèse pourrait être capté dans les fumées d'usines ou de centrales thermiques. Autant d'options qui seront testées sur la plate-forme. L'or vert tiendra-t-il ses promesses ? Pour le savoir, rendez-vous dans cinq ans.

Source : Science et Avenir, n°823, septembre 2015, signée Audrey Boehly.

High-Tech : La chasse aux drones est ouverte.

lpv1023Repérer ou intercepter ces petits aéronefs en survol illégal pose d'épineux problèmes techniques et stratégiques. Revue des technologies disponibles et à venir.
Deux cents signalements de survol illégaux, une soixantaine de procédures ouvertes et seulement 13 affaires résolues.

Une déferlante inquiétante, à la hauteur de l'engouement dont témoignent professionnels et amateurs pour ces petits aéronefs automatisés, capables de transmettre à leur pilote, et en temps réel, les images qu'ils filment en vol à l'aide d'une caméra embarquée.

Le constructeur français Parrot se targue ainsi d'avoir déjà vendu plus de 1,5 million d'exemplaires dans le monde. Quant à son concurrent chinois DJI, il pourrait doubler en 2015 ses ventes, qui lui ont déjà rapporté 500 millions de dollars en 2014. En France, le parc de drones civils compterait environ 200 000 machines auxquelles il faut ajouter entre 2 000 et 2 500 machines professionnelles, estime le SGDSN.

La prolifération soudaine de ces engins volants et les dérapages qui en découlent ont pris de court les autorités françaises, à la fois sur le plan technique et stratégique. Face à cette menace inédite, un état des lieux des technologies disponibles a été réalisé en urgence. Une campagne d'essai sur la base de l'armée de l'air a été réalisée en mars pour tester les systèmes disponibles ou encore en l'état de prototype afin de disposer de premiers éléments de protection dans les quinze prochains mois...
Bilan de l'expertise: caméras haute définition ou filmant dans l'infrarouge radar actifs ou passifs, dispositifs de détection acoustique constituent autant de dispositifs qui s'acquittent de cette tâche. Il existe aussi des systèmes fiables, même s'ils sont plus difficiles à mettre en place, pour différencier l'irruption d'un drone dans l'espace aérien de celle d'un oiseau par exemple.

La neutralisation demeure le maillon faible.

La neutralisation de ces petits engins volants est clairement le maillon faible de la chaîne de réactions. Tirs au fusil, canon à eau, lancer de filets depuis le sol ou depuis un drone intercepteur ... aucune de ces techniques, qui consistent toutes à envoyer un projectile contre une machine véloce, ne s'est révélée réellement efficaces. « Plusieurs solutions novatrices sont à l'étude, assure Jean­ Michel Negret, responsable ligne produits, systèmes de production chez Thales. Il est ainsi possible d'aveugler la caméra embarquée à une distance d'environ 100 mètres à l'aide d'un faisceau laser qui pourrait même détruire une partie des optiques », poursuit l'expert, qui assure que les premiers tests ont été concluants. » L'autre piste est de brouiller le signal en saturant le système électromagnétique, soit de manière directionnelle en visant le drone, soit en créant un dôme de protection au-dessus d'une zone à protéger », détaille-t-il. Mais, dans ce cas, difficile d'anticiper la situation.
Des solutions, mais non applicables en zone urbaine.

En effet, lorsque la liaison avec la télécommande qui les pilote est coupée, certains drones (tel le DJI Phantom) peuvent automatiquement revenir à leur point de départ en se guidant au moyen d'une puce GPS embarquée. Il suffit alors aux autorités de suivre la machine pour qu’elles les conduisent auprès du pilote. Mais d'autres modèles peuvent, eux, s'écraser directement au sol... Un scénario impossible à envisager pour les autorités s'il survient au-dessus d'une zone densément peuplée ; la chute d'un drone d'un kilo environ pourrait suffire à provoquer des victimes. Autre faille : la méthode peut causer des interférences, le temps de l'intervention, avec les nombreuses fréquences utiles comme le Wi-Fi.

Restent dès lors deux solutions.

La première, la « moins aboutie mais la plus prometteuse » selon Jean-Michel Negret , consiste à prendre le contrôle du drone en agissant sur son récepteur GPS embarqué et le contraindre à atterrir dans un lieu choisi.

lpv1024La seconde consiste à repérer directement le pilote en traquant les sources d'émission électromagnétiques provenant de la télécommande ou du drone grâce à son retour vidéo. « Nous scannons la bande de fréquence dans laquelle les drones communiquent (440 MHz à 5,8 GHz), et lorsqu'un signal est détecté, un goniomètre (capteur calculant les angles) localise la direction d'où il provient », explique Dominique Poullin, expert radar au sein de l'Onera, le centre français de recherche aérospatiale. Soucieux de pousser rapidement chacune de ces briques technologiques au maximum de leurs capacités, le SGDSN a mandaté l'Agence nationale de la recherche (ANR) pour lancer un appel à projet d'un million d'euros. L'objectif étant également d'identifier quelle combinaison de ces technologies serait la mieux adaptée à chaque situation. En effet, on ne protège pas de la même manière une centrale nucléaire dans une zone déserte ou une ambassade en zone urbaine, par exemple.

Quatre projets ont été retenus dont deux, baptisée « Boréades » et « Angelas » », ont bénéficié d'un financement immédiat afin d'accélérer la mise au point des premiers démonstrateurs opérationnels d'ici à 2016-2017. Boréades est piloté par la société française CS (Communication et Systèmes) en association avec deux PME (HGH et Spectra-com). Cette solution repose sur un réseau de caméras optiques et infrarouges. Angelas associe, lui, l’industriel Thales, la PME Exavision et quatre partenaires (EDF, CEA, Telecom Sud Paris et l'institut de Criminalogie de Paris), sous la coordination de l'Onera. Il se focalise avant tout sur la détection multi capteurs et l'identification, mais aussi l'étude des moyens de neutralisation, et travaille autant dans le domaine de l'optique, que du radar ou l'acoustique.

L'ensemble des dispositifs issus de ces recherches permettra sans doute de stopper, du moins en théorie, la plupart des survols illégaux. Tout cela pour un surcoût non négligeable qu'il va bien falloir évaluer. En effet, « il y a une asymétrie flagrante entre le prix d'un drone et les moyens à mettre en œuvre pour lutter contre », a résumé Francis Roi-Tanguy, secrétaire général du ministère de l'Ecologie et haut fonctionnaire de défense et de sécurité, au cours d'une conférence sur les drones, en mai.

Repères.

  • 29, le nombre de survols illégaux par des drones au-dessus de centrales nucléaires répertoriés depuis septembre 2014.
  • 8, signalés dans le périmètre de sites militaires.
  • Terrorisme.
  • Les drones civils sont conçus pour embarquer une caméra pour la prise de vues ou pour le plaisir du pilotage.

Mais il peut aussi, de fait, transporter un agent biologique, une arme radioactive ou une charge explosive de quelques kilos, suffisante pour faire des victimes dans la foule.
Pour l'heure, aucun attentat de ce type n'a été recensé. « Mais le détournement des technologies à faible cout intervient assez vite », rappelle Peter W. Singer, directeur du centre pour la sécurité et le renseignement de la Brookings Institution.

Source : SCIENCE et AVENIR, n° 822, août 2015, par Erwan Lecomte.

Science : technique microscopique perfectionnée.

Un super microscope scrute avec une acuité inégalable.

Un nouveau microscope délivre des images avec une résolution non atteinte à ce jour. Des chercheurs autour du Prix Nobel Éric Betzig ont amélioré une technique déjà existante. Avec elle, ils peuvent suivre la croissance de protéines dans une cellule. Dans les microscopes normaux classiques, il y a de fait une délimitation universelle de l'acuité des détails. Suivant les lois de l'optique classique, on ne peut plus reconnaître des structures inférieures à la moitié de la longueur de l'onde de la lumière utilisée. Ainsi, il existe pour les microscopes classiques une limite de résolution d'environ 200 nanomètres pour les microscopes optiques (un nanomètre est égal à un millionième de millimètres).
Avec des différents trucs, « Palm » ( Photoactivated Locàlization Microscopy), « Sted » ( Stimulated Emissionb Depletion), des chercheurs ont réussi à rompre cette limite. Et il y a également la technique dénommée SIM « Structured Illumination Microscopy ». Ces super microscopes bénéficient par un éclairage habile et des techniques de fluorescence des effets optiques de superposition, les soi-disant interférences, pour reconstituer par calcul des détails supérieurs.

Éric Betzig du Howard Hughes Medical lnstitute à Ashburn (Etats-Unis) et son équipe ont encore amélioré la technique SIM de deux manières. Dans la revue « Science » ils rapportent comment ils ont réussi à baisser la limite de résolution actuelle de 100 à 84 et en partie même à 62 nanomètres.

Pour l'une, ils ont utilisé un objectif avec une très grande ouverture (diaphragme), pour l’autre, ils ont amélioré le procédé qui utilise des marquages fluorescents dans la cellule. Ces marqueurs fluorescents, des protéines introduits artificiellement, peuvent être insérés ou sorties avec de la lumière.

Jusqu'à maintenant, pour une meilleure résolution, tous les marqueurs ont été insérés d'un seul coup et la plupart sorties tout de suite. Seuls les marqueurs dans les parties les plus sombres de l'onde lumineuse éliminée continuaient à fluorescer. Il a fallu faire 25 de ces opérations pour obtenir une image avec des détails nets.
Ainsi, la résolution peut être augmentée, mais le procédé n'est pas très rapide. Il a eu l'idée de n'utiliser pour certains modèles de lumière, d'insérer ou de sortir à chaque fois qu'une partie des marqueurs fluorescents pour une image individuelle. Ceci fonctionne et cela va très vite. Ainsi, les 250 images nécessaires ont pu être réalisées dans un tiers de seconde. De cette façon, les chercheurs ont pu suivre dans une vidéo comment se restructurent les protéines dans une cellule en mouvement.

D'autres chercheurs pourront également utiliser son microscope dans son institut, et sans frais. Dans l'avenir, d'autres laboratoires auront accès à cette technique.

Source : DER SPIEGEL on line, sciences, du 27 août 2015, signé chs/dpa.

Sciences & Découvertes - écologie : plancton le plus vaste écosystème livre ses secrets.

lpv1025Chaîne a alimentaire, climat.... Alors q qu’il joue un rôle vital sur Terre, le plancton restait largement méconnu. Mais après trois ans d'expédition sur toutes les mers et un déluge d'analyses génétique, le projet Tara Océans lève le voile sur le plus vaste et mystérieux des écosystèmes. Avec des surprises à la clé, dont Yann Chavance a sélectionné les plus décisives.

Jusqu'ici c'était à la fois l'écosystème le plus important de notre planète... et l'un des plus méconnus.

Un chiffre résume cet état de fait : le plancton représente 98% de la biomasse des océans, alors que les scientifiques n'en connaissaient qu'une infime proportion.
A la base de toute la chaîne alimentaire marine, mais aussi rouages essentiels de la grande machine climatique, la moitié de l'oxygène que nous respirons provient du plancton, les premiers habitants du monde du silence avaient su garder leurs secrets.

Mais le projet Tara Océans est passé par là, avec sa débauche de moyens exceptionnels : trois ans d'expédition sur tous les océans du globe, 14 000 kilomètres parcourus, pour au final relever quelque 35 000 échantillons de plancton sur plus de 200 stations de prélèvement, suivant un protocole standardisé de mesures tous azimuts (filets, pompes, bouteilles emprisonnant l'eau de mer à différentes profondeurs, instruments de mesure de l'eau de mer, etc.).

Au crible du séquençage.

lpv1026« Notre objectif était de corréler la structure des écosystèmes planctoniques avec les paramètres environnementaux : température, salinité, acidité ou encore concentration en oxygène, tout ce qui permet de caractériser une colonne d'eau », explique Éric Karsenti, biologiste au CRNS/ Laboratoire européen de biologie moléculaire (Heidelberg, Allemagne) et directeur scientifique du projet.

La plupart des échantillons ont été transportés au Genoscope d'Evry, ou ils sont passée au crible des séquenceurs génétiques (des appareils permettant de lire la suite de bases qui constituent I'ADN).

Ce projet mobilise pendant plusieurs années près de la moitié des moyens de séquençage dont nous disposons, souligne Patrick Wincker, du Genoscope. C'est à ce jour la masse de données la plus importante jamais produite en termes de génomique environnementale, quel que soit l'environnement considéré. »

La quantité de matériel génétique séquencé équivaut à environ 4 000 génomes humains et correspond, au niveau bactérien, à 40 millions de gènes dont jusqu'à 80% peuvent être considérés comme nouveaux. Sachant que seul un tiers des échantillons récoltés a été analysé. Patrick Wincker compte mobiliser encore une cinquantaine de personnes jusqu'en 2017.

« Cela dépasse largement le plancton. Pour la première fois, nous avons décrit un écosystème mondial dans sa globalité, avec tous ses composants, s’enthousiasme le biologiste marin Colomban de Vargas (CNRS/ université Pierre-et-Marie Curie).

lpv1027Toutes les données de séquençages sont mises à la disposition de la communauté scientifique.

La beauté de ces résultats c'est qu'ils peuvent être utilisés à différents degrés de complexité, pour mener des études à l'échelle planétaire comme pour étudier des détails de certains gènes ou organismes.

Cette titanesque « pêche au plancton » donne déjà un premier aperçu des règles qui régissent ce monde incroyablement vaste et complexe, dans lequel l'homme n'avait encore jamais

A consulter sur le site Tara Expéditions ; les publications sur les résultats. A voir : le plancton en vidéo lire : Plancton, Aux origines du vivant, de Christian Sardet Ulmer, 2013

Source : Science et Vie, n°1 176, septembre 2015, Yann Chavance

*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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