lu pour vous numéro 128

Détails

" Lu pour vous " n° 128*

Sommaire :

  • Actualités high-tech : les voitures autonomes arrivent en ville
  • Actualités high-tech : l'héritage de Solar Impulse
  • Actualités high-tech : le drone biotechnologique
  • Etablir une colonie sur Mars
  • Santé - Oncologie : l'espoir d'un vaccin universel contre le cancer renaît

Actualités High-tech : les voitures autonomes arrivent en ville.

lpv1281Des taxis et des navettes automatiques sont entrés en service ... avec chauffeurs de secours.

Transports. Les jours des modèles présentés au Mondial de l'automobile sont peut-être comptés, car depuis cet été, les voitures autonomes commencent à rouler en ville un peu partout dans le monde.

Fin août, la start-up américaine Tonomy a lancé le premier service au monde de taxis sans pilote à Singapour avec six véhicules en circulation. Pour l'heure, un ingénieur de la start-up est tout de même au volant pour reprendre le contrôle en cas de problème. Quelques jours plus tard Uber a lancé les essais d'un service comparable à Pittsburg (Etats-Unis), avec une douzaine de voitures autonomes et également un chauffeur de secours. En septembre, c'était le tour de navettes électriques autonomes conçues par deux sociétés françaises : Easy Mile à Dubai et Navya à Lyon. Ce type d'expériences peut en effet être mené en France grâce à un décret qui autorise la circulation de ces véhicules.

Source : Science et Avenir n° 836, octobre 2016, signé A.D. Actualités high-tech : l'héritage de Solar Impulse.

Les pilotes suisses Bertrand Piccard et André Borscherg ont démontré que le solaire peut être une technologie ultralégère, et qu'elle peut servir à faire voler un engin jour et nuit, sans devoir aller jusque dans l'espace. De quoi faire taire les critiques sur le photovoltaïque et le stockage de son énergie.

Face aux difficultés, beaucoup avaient abandonné le projet or là, l'équipage a eu le courage de s'arrêter et de retravailler les technologies ?

Actuellement, une cellule, c'est un module entre deux plaques de verre. Solar Impulse a utilisé des cellules beaucoup plus fines et pliables, qui ne gardent que ce qui est nécessaires pour convertir les photons en énergie.

Ce projet a joué un rôle d'accélérateur et a donné de la visibilité aux recherches sur le photovoltaïque. Il y a des retombées industrielles avec le projet Aquila de Facebook, ou le drone solaire Zephyr d’Airbus Defence & Space. Le projet crédibilise aussi la propulsion électrique pour les avions du futur comme avec Airbus.

Source : Science et Avenir n° 836, octobre 2016, signé A.D.

Actualités high-tech : le drone biotechnologique.

Des bactéries embarquées dans un drone.

Biotechnologie.

Un groupe d'étudiants français vient de lancer Quantifly, un projet de mesure de la pollution urbaine avec un drone qui embarque des bactéries. Celles-ci son génétiquement modifiées pour devenir luminescents en présence de certains polluants atmosphériques, comme le toluène. Et cette luminescence peut être directement corrélée à la concentration en polluants.

Source : Science et Avenir n° 836, octobre 2016, signé O.H.

Etablir une colonie sur Mars.

lpv1282Exomars (ESA/Roscosmos) et Mars 2020 (Nasa). Dédiées à la recherche de vie ces missions enverront des rovers creuser le sol martien pour tenter trouver des molécules organiques.

MISSION INDIGHt (Nasa), 2018. Première mission géophysique martienne, lnsight étudiera la structure interne de la planète. Objectif : mieux comprendre la formation de Mars.

JOURNAY TO Mars (Nasa). D'ici les années 2030.

La Nasa prévoit d'envoyer un équipage vers Mars dans une vingtaine d'années. Avec des étapes préalables, comme une station spatiale en orbite lunaire.

MARS ONE (Pays-Bas et SPACEX (Etats-Unis), pas avant 2027.

A l'instar du projet délirant Mars One, le fondateur de la société américaine SpaceX envisage une colonie humaine dans les vingt ans à venir.

A partir de 2016 : chercher des traces de vie. Mars a connu il y a entre 3,5 et 4 milliards d'années des conditions favorables à la vie, et particulièrement de l'eau liquide, cela ne fait pas de doute. Reste à en trouver la trace, sous forme de molécules organiques. Le rover Curiosity s’y emploie depuis 2012. Il n'a pas encore trouvé grand-chose. Mais on sait que les molécules organiques sont hachées menu par le rayonnement cosmique sur une épaisseur de sol de l’ordre du mètre. Il va donc falloir creuser plus profond pour mettre toutes Ies chances de leur côté.

lpv1283Le rover Pasteur, lancé en 2020, forera donc jusqu'à deux mètres de profondeur. Le rover sera équipé également de différentes caméras, dont un radar pénétrant le sol, des spectromètres laser Raman et infrarouge pour analyser la composition minéralogique en surface, et un chromatographe en phase gazeuse pour détecter la présence de marqueurs biologiques sur des échantillons. L'orbiteur de la mission analysera, lui, l'atmosphère à la recherche de différents gaz éventuellement présents en quantités infimes. En particulier des émanations de méthane, car elles pourraient être, comme sur Terre, d'origine organique, si aucun autre mécanisme susceptible d'en produire ne «collait» avec les données (relargage de gaz gelé piégé sous la surface ou dégradation par les rayons UV des molécules organiques provenant des météorites, par exemple).

Avec Pars 2020, la Nasa privilégie une autre approche : prélever, toujours à l'aide d'un rover, à différentes profondeurs des échantillons de roches dans des terrains sédimentaires ayant été longtemps au contact de l'eau, et les stocker provisoirement sur place. En attendant qu'une autre mission, non encore programmée ne les récupère plus tard pour les ramener sur Terre. A moins que les scientifiques américains ne préfèrent, d’ici là en ramener d'autres, prélevés ultérieurement et jugés plus intéressants. L'intérêt ? Pouvoir ensuite les analyser sur Terre avec des instruments et jugés plus performants, mais beaucoup plus encombrants que ceux installés sur les rovers. Peut-être y trouvera-t-on alors la preuve infime d'une vie passée ou, mieux encore, actuelle.

A partir de 2018, ausculter ses profondeurs.

lpv1284Mercure, Venus, la Terre et Mars ont été formées avec des matériaux identiques au départ et, pourtant à l’arrivée, ce sont des planètes très différentes. Pourquoi Mars n'a-t-elle quasiment plus de champ magnétique ? Cela fait partie des grandes questions que de comprendre pourquoi.

Pourquoi Mars n'a-t-elle quasiment plus de champ magnétique et a-t-elle perdu de ce fait, une grande partie de son atmosphère ? Pourquoi ne présente-t-elle pas de plaques tectoniques, comme la Terre ? Ou de volcans aujourd'hui actifs ? On n'a jamais fait de de mission géophysique sur Mars.

Hélas, l'instrument n'étant pas prêt, la Nasa a été contrainte de de reporter la mission à 2018. Mais ses beaux objectifs demeurent : mesurer la propagation des ondes sismiques dans le sous-sol martien pour étudier sa structure interne et sa nature, solide ou liquide, sur des grandes profondeurs jusqu'au noyau, ainsi que déterminer le flux de chaleur qui s'en échappe, pour savoir à quelle vitesse la planète s'est refroidie à l'échelle de 4,5 milliards d'années. Une troisième expérience, enfin, mesurera les petites oscillations de l'axe de rotation de la planète, en mesurant les différences d'effet Doppler quelles produisent sur les transmissions radio.

Des oscillations créées par les inhomogénéités dans la structure interne de la planète et les condensations successives de glaces aux pôles. De quoi mieux comprendre comment, à partir des premiers débris du disque protoplanétaire, se sont formés peu à peu un noyau, un manteau, une croûte qui donnent à Mars son identité unique.

D'ici les années 2030, y envoyer une mission habitée.

lpv1285Poser le pied sur la planète rouge, et y implanter une colonie, sera l'occasion pour l'homme de tester sa capacité à voyager loin et longtemps.

Mais les difficultés du projet sont telles qu'il sera nécessaire de procéder par étapes. Mars est le meilleur banc d'essai pour savoir si l'humanité peut s'implanter sur une autre planète que la Terre. Compte tenu des ressources qui y sont disponibles (glace, matériaux ...), si l'homme ne sait pas s'établir sur Mars, il ne pourra pas s'établir ailleurs.

Une mission sur Mars, c'est deux ans et demi loin de la Terre. Une épreuve pour les astronautes, et une masse considérable de vivres, d'eau et de matériels à envoyer. Nourrir l'équipage durant le voyage nécessitera déjà une tonne d'eau et de vivres par passager ! Et s'il doit rester 500 jours sur Mars, cet équipe devra, en outre, disposer d'un minimum de confort. Résultat : les modules d'habitation devraient avoir une masse de l'ordre d'une trentaine de tonnes. Les configurations les plus optimistes prévoient trois grosses fusées de la taille de Saturn V pour envoyer l'ensemble du matériel nécessaire, soit trois fois la mission lunaire. Et les plus prudentes sept lancements avec un lanceur lourd.

Or faire atterrir sur Mars un module de plusieurs dizaines de tonnes, alors que celui du rover Curiosity n'en faisait guère qu'une, est un sacré défi. Au moment de l'entrée dans l'atmosphère martienne, il va falloir augmenter la surface de freinage par rapport à l'objet, avec des volets déployables ou des structures gonflables, anticipe le consultant. Reste la deuxième phase, toute aussi délicate : l'ouverture du parachute. Celui de Curiosity faisait déjà 16 mètres de diamètre. Il paraît inconcevable d'en imaginer un dix fois plus grand ! Il faudra donc demander davantage aux rétrofusées et disposer de plus de carburant, conclut Alain

Deux ans et demi d'isolement total.

lpv1286Comment vivre, ensuite, sur une planète ou il fait aussi froid la nuit qu'en Antarctique, dans une atmosphère quasiment sans oxygène et empoisonnée de gaz carbonique, ou la pression est su faible que la salive ou le sang entrent en ébullition dès que la température dépasse 0 à 5°C ! « Il va falloir des scaphandres capables de tenir 500 jours », prévient Alain Souchier. Certes, les séjours dans la Station spatiale internationale (ISS) ont montré que c'était possible, mais l'environnement y est bien moins poussiéreux que sur Mars.

Le film Seul sur Mars (Ridley Scott 2015) donne bien à voir cet environnement saturé de poussières, même s'il comporte des incohérences ? L'atmosphère était 100 fois moins dense sur la planète rouge que sur Terre, des tempêtes de 200 km/h y ont un effet équivalent à celui d'une brise de 20 km/h sur Terre.

Pas de quoi tout renverser ! Les couchers de soleil y sont bleus, justement à cause de cette poussière, aux grains plus fins que sur Terre, et pas rouges. « Et Hollywood n'a pas une très bonne perception de ce qu'est la pression. Quand les héros remplacent son sas par une simple bâche, ça ne tient pas la route. Si vous calculez l'effort qu'il y a sur cette toile, on trouve trente tonnes ! Avec presque un bar de pression à l'intérieur, elle devrait être tendue comme une peau de tambour » note Alain Souchier, qui reconnaît néanmoins que cette vision hollywoodienne de l'homme sur Mars est plus réaliste que les précédentes.

D'ailleurs, le film aborde une question qui préoccupe au premier chef les scientifiques : les astronautes supporteront ils psychologiquement, deux ans et demi d'isolement total ? « Sur la station spatiale, vous êtes isolé, mais vous voyez la Terre en dessous de vous et vous savez qu'en moins de deux heures vous êtes de retour s'il faut », rappelle Alain Souchier. Rien de tel sure Mars, ou il faut entre trois et 20 minutes au moindre message, envoyé vers la Terre à la vitesse de la lumière par ondes radio, pour arriver au destinataire, et autant pour la réponse. S'il craque, l'homme pourrait donc se révéler le maillon faible de la mission. Comment préparer les astronautes à relever ce défi ? C'est plutôt la cohésion du groupe qui fera la différence. Mieux vaut donc de sélectionner l'équipage qui aura démontré qu'il était à priori celui qui fonctionnait le mieux en situation difficile. Différentes simulations à Moscou, en Arizona, dans le désert de l'Utah ou à Hawai, n'ont pas donné jusqu'à présent de raison d'être inquiet.
Mais les cobayes savaient qu'ils étaient sur Terre.

lpv1287Retour au défi technologique ; comment repartir une fois la mission terminée ? Après avoir fait le plein sur place, bien sûr ! Tous les scénarios actuellement envisagés prévoient de fabriquer à partir de ressources martiennes le carburant de retour, qui serait bien trop lourd à emporter au départ.

Une piste est d'amener de l'hydrogène liquide depuis la Terre et, de faire réagir avec le dioxyde de carbone contenu dans l'atmosphère martienne, pour obtenir du méthane et de l'oxygène. Car le rendement de cette réaction est exceptionnel : 6 tonnes d'hydrogène fournissent 116 tonnes d'oxygène et de méthane !

A condition bien sûr, d'avoir conçu des moteurs qui puissent utiliser ce carburant ... Et sachant qu'oxygène et méthane devront être conservés à – 180° C pour rester liquides. Il s’agit donc de concevoir un système de réfrigérant fiable, puisque si le carburant fait finalement défaut, personne ne rentre !

Deux principes guident ainsi tous les scénarios envisagés : installer sur place, par des missions non habitées au préalable, le plus grand nombre d'éléments (dont la source d'énergie électrique seule forme d'énergie utilisable sur place) avant l'arrivée du premier équipage et avoir des systèmes redondants pour pallier toute défaillance. Chaque mission habitée apportant avec elle les éléments qui serviront pour la suivante, ou pour elle en cas d'incidents. Ce qui suppose une certaine précision à l’atterrissage, pour ne pas déposer l'équipage à plus d'une centaine de kilomètres de la base, distance maximale franchissable si l'équipage dispose d'un véhicule du type lunaire.
Première étape, l’orbite lunaire.

Il faut passer par des étapes intermédiaires, confirme Francis Rocard. Etapes dans lesquelles on trouve, pêle-mêle, l'orbite lunaire, une base lunaire, une mission habitée vers un astéroïde, puis vers une lune martienne comme Phobos, l'orbite martienne. « Personne ne sait dans quel ordre cela se fera. Chacune de ces étapes présente un intérêt, mais demandera de développer de gros outils à 50 milliards de dollars pièce, qui seront utiles ensuite pour aller sur Mars. C'est toute une stratégie de développement sur vingt, trente, voire quarante ans », souligne l'astrophysicien du Cnes.
La Nasa dispose déjà de deux éléments clés : un lanceur lourd, le SLS, et la capsule Orion, pour ramener l'équipage sur Terre.

La Nasa présente actuellement trois étapes intermédiaires : d'abord concevoir des infrastructures en orbite terrestre, comme la station spatiale internationale. Ensuite développer les mêmes outils en orbite lunaire, mais sans installer de base permanente sur la Lune. Cela évite d'avoir à s'y poser puis à en repartir, l'un des défis les plus difficiles, et permet de bénéficier d'orbites plus stables qu'autour de la Terre pour assembler le matériel nécessaire au grand saut final vers Mars, en autonomie totale. Un premier équipage pourrait alors être envoyé sur l'une des deux lunes martiennes, Phobos ou Déimos, dans les années 2030, et un homme pourra poser un pied sur la planète rouge quelques années plus tard.

Pour cheminer sur ce pathway, la Nasa dispose pour l'heure du lanceur lourd SLS (Space Launch System), qui devrait être capable en 2018 d'envoyer entre 40 et 100 tonnes de charge utile en orbite terrestre, et de 100 à 130 tonnes à terme.

Développer tout le reste va demander du temps et surtout de l'argent. Si l'on veut aller sur Mars, il faut se donner les moyens, non pas avec un budget qui s'accroit seulement pour corriger l'inflation. L'objectif, cette fois, serait d'aller sur Mars pour y rester.

Après un premier équipage, établir des bases d'une quarantaine de personnes, essentiellement pour y faire de la science. Construire ensuite les bases d'une colonie expérimentale, avant le stade final d'une colonie plus grande et permanente. Un rêve dans quelques décennies pourrait commencer à devenir réalité .L'humanité é disposera alors d'une seconde planète dans le système solaire.

Source : SCIENCE et VIE, n° hors-série, n° 276, septembre 2016, Emmanuel Monnier

Santé - Oncologie : l'espoir d'un vaccin universel contre le cancer renaît.

lpv1288Une équipe de chercheurs allemands annonce avoir mis au point un traitement vaccinal permettant d'éliminer n'importe quel type de tumeur cancéreuse en dopant le système immunitaire du patient.

Ils sont trois patients atteints de mélanome à un stade avancé. Une équipe de chercheurs de l'université Johannes Gutenberg et de la société de biotechnologie BioN-Tech, à Mayence (Allemagne) décide de leur administrer un tout nouveau traitement.

D'abord l'injection d'une dose très faible de nanoparticules, suivie de quatre injections hebdomadaires à dose plus élevée. Résultat : la tumeur a fondu chez le premier patient, comme l'atteste les images scanner. Le deuxième, qui avait subi une ablation chirurgicale de plusieurs masses tumorales avant l'administration du vaccin, n'a pas rechuté après sept mois. Chez le troisième qui était atteint de huit tumeurs ayant essaimé aux poumons, aucune progression tumorale n'a été observée. Ces résultats impressionnants, publiés en juin dans la revue Nature, relance l'espoir d'un vaccin « anti cancer ». Un traitement innovant qui parviendrait, grâce à une stimulation très efficace du système immunitaire à .... éradiquer les tumeurs !

Le processus est complexe à obtenir, il acquiert une cascade d'effets dans le corps du malade mais les chercheurs, justement, espèrent la maîtriser.

Leur idée forte : créer pour le système immunitaire une alerte spécifique afin qu'il parvienne à rejeter la tumeur.

Une attaque massive et spécifique.

Avant cette tentative audacieuse, tout a commencé, bien sûr, par des expériences sur des souris. On a désormais compris que les cellules malignes se différencient de celles normales en présentant des protéines (codées par les gènes que les cellules exhibent à leur surface : les « antigènes tumoraux «. Les chercheurs ont donc décidé d'exploiter ces particularités avec un objectif majeur : s'assurer que les globules blancs (lymphocytes T) de la souris (ou de l'homme) malade mènent contre les cellules cancéreuses une attaque massive et ciblée. Il a ainsi fallu trouver le moyen de les renseigner sur l'ennemi, en l'occurrence les antigènes tumoraux. C’est ce qui a été habilement réalisé par les biologistes.

Dans des nanoparticules lipidiques, ils ont inséré du matériel génétique de cellules cancéreuses de l'ARN tumoral portant le code de fabrication de plusieurs antigènes présents à la surface des cellules cancéreuses. Ces nanoparticules ont ensuite administrées aux souris. Leur système immunitaire a alors réagi comme s'il avait affaire à une attaque virale, confondant les particules extrêmement petites avec ces virus.

En d'autres termes, les chefs d'orchestre que sont les cellules dendritiques, que l'on trouve dans la rate et les ganglions lymphatiques, sont entrées en action.

Une éducation du système immunitaire.

lpv1289Les nanoparticules ont en effet été captées par les cellules dendritiques puis se sont mises à produire des antigènes codés par I'ARN tumoral. Information majeure qu'elles ont ensuite allées livrer aux vrais défenseurs de l'organisme que sont les globules blancs, ainsi bien préparés à un assaut spécifique contre les cellules tumorales clairement identifiées. Avec cette approche, c'est véritablement à une « éducation » du système immunitaire que les chercheurs ont voulu procéder. D'abord, en lui signalant précisément quels sont les antigènes de surface spécifiques des cellules dangereuses- ces dernières partagent en effet avec les cellules saines nombre d'autres antigènes de surface, ce qui complique habituellement la tâche de de reconnaissance (entre sain et pathologique).

Le système immunitaire doit également être fortement stimulé car la tumeur renferme en plus des cellules cancéreuses, des cellules inflammatoires. Celles-ci constituent un « microenvironnement tumoral « délétère », en sécrétant des molécules qui viennent freiner l'action des cellules immunitaires, ce qui permet à la tumeur de continuer à proliférer.

Sur les souris, les résultats de cette approche avaient été jugés plus que positifs, puisque les tumeurs avaient été éradiquées en vingt jours, alors qu'elles continuaient à se développer chez les souris « non vaccinés ». D'où les essais ultérieurs sur l'homme.

Un produit facile et peu coûteux.

Il reste à mener des essais cliniques randomisés (patients traitée versus non traités) sur de plus grands effectifs, afin de vérifier la sécurité d'emploi et l'efficacité à long terme de cette stratégie innovante. Il faudrait aussi élaborer des nanoparticules chargées d'ARN codant pour des antigènes différents selon le type de cancer.

Cette production serait néanmoins « facile et peu coûteuse » selon les chercheurs de Mayence, qui soulignent que « virtuellement, n'importe quel antigène tumoral peut être codé par un ARN ».

Serait-il alors possible de développer un vaccin dit universel pour combattre tout type de cancer ? En théorie, oui. Il faudrait cependant pour cela, avoir identifié pour chaque tumeur la combinaison optimale d'antigènes tumoraux. C'est-à-dire être capable de provoquer de la part du système immunitaire une forte réponse anti tumorale.

Nul doute que ces travaux novateurs et très encourageants devraient donner une forte impulsion à la recherche vaccinale contre le cancer. Les résultats des futurs essais cliniques sont attendus avec un vif intérêt.

Source : Science et Avenir, n° 836, octobre 2016 ; signé Marc Gozlan.

Ces chercheurs sont parvenus à faire en sorte que de I'ARN injecté par voie intraveineuse parvienne dans l'organisme aux endroits voulus.

*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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