AGENDA  

Aucun évènement à venir!
   

IESF  

iesf

   

lu pour vous numéro 35

Détails

 

"Lu pour vous", numéro 35*

*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

Sommaire :

  • Bio -Informatique : futur .Un livre stocké dans des brins d’ADN
  • Espace : Curiosity ; 5 instruments pour percer les secrets de la planète rouge
  • Santé et Biologie –ORL : un  gel pour réparer les cordes vocales
  • Sciences : Nano machines prêtes pour la révolution industrielle
  • Spectacle dans le ciel

 

Bio-Informatique : futur .Un livre stocké dans des brins d’ADN

Un livre de biologie entier a été inscrit dans des brins d’ADN.  Au total ,ce sont 5,2 millions de bits (les « o » et « 1 » codant toutes les informations numériques) qui ont été archivés sur un support pesant  moins d’un milliardième de milligramme . Derrière cette prouesse ,un objectif ; trouver un moyen pour stocker nos données  à très long terme et de façon beaucoup plus fiable qu’avec les disques durs ,CD ou clés USB actuels ,qui deviennent souvent inutilisables après une dizaine d’années.

L’idée de faire appel à l’ADN remonte à 1988. Séduisant sur le papier -l’ADN est une molécule biologique très stable puisqu’on a recueilli celui des néandertaliens ou de mammouths-,le concept  s’est jusqu’ici heurté à des difficultés  techniques, à tel point que le plus gros fichier ainsi stocké ne contenait pas plus de 7920 bits d’informations ,soit à peine 115 lettres de notre alphabet ! En effet ,il est impossible de réaliser de longues séquences d’ADN sans introduire d’erreurs dans les informations encodées.

Trois chercheurs américains de l’Institut Wyss pour l’ingénierie biologiquement inspirée de l’université Harvard (Massachusetts) ont contourné le problème en découpant l’information , en l’occurrence le texte du livre ,en tout petits morceaux ,afin de n’avoir qu’à synthétiser des brins d’ADN de petite taille .La contrainte étant de s’obliger à signaler ou  se situe ou se situe chaque fragment dans le livre .Autre innovation ; chaque brin est répliqué au moins 100 fois pour éliminer les erreurs par comparaison des copies.

Sur le fond, le concept de transmission de l’information vers l’ADN reste inchangé .On prend un texte, chaque lettre est numérisée c’est-à-dire traduite par une suite de huit « 0 » ou « 1 »,puis chacun de ses bits est ensuite codé par un « nucléotide »,l’un des composants de base de l’ADN .Concrètement , les sont représentés par l’adénine(A) ou la  cytosine(C),les 1 par la thymine (T) ou la guanine(G).En synthétisant des séquences de A,C,T,G ,on  peut ainsi retranscrire dans un langage biologique le contenu du livre Ici, chaque brin d’ADN contient 159 nucléotides ( 96 pour l’information elle- même,19 pour la localisation du brin ,et 22 en début et en fin de séquence qui servent d’instructions pour l’amplification).

La société américaine Agilent  a « traduit » les 53426 mots du livre sur la biologie synthétique écrit par le fondateur de l’Institut  Wyss, George Church, en 54898 séquences de 159 nucléotides .Et comme le mécanisme demande de passer par une numérisation, il a aussi été possible d’inclure dans l’ADN une traduction des 11 images contenues dans le livre, préalablement  numérisées.

Avant d’être diffusée, cette technique devra devenir plus rapide et moins onéreuse.

Aujourd’hui, un appareil de séquençage  à haut débit coûte au moins 100 000 euros .Mais comment évaluer le prix à payer pour garder vivante notre mémoire ?

 lpv35 5 small

Source :Science et Vie,n° 788,octobre 2012,signé Cécile Michaut

 

Espace : Curiosity ; 5 instruments pour percer les secrets de la planète rouge

A partir des premières images panoramiques prises par les caméras Mastcam ,les scientifiques ont pu dresser une carte des objectifs du robot et télécharger à distance les logiciels qui vont peu à peu transformer le robot en laboratoire nomade semi-autonome .Alimenté par un moteur nucléaire, il pourra travailler pendant les deux prochaines années sans se soucier des saisons  ,contrairement  à  ses prédécesseurs, Spirit et Opportunity ,nourris  à l’énergie solaire et donc contraints chaque année à plusieurs mois d’hibernation.

La mission de Curiosity est de déterminer « l’habitabilité » de la planète rouge. Jusqu’à   présent, l’objectif des robots martiens était de suivre la piste de l’eu. Aujourd’hui , la plupart des  spécialistes n’ont plus de doute à ce sujet, grâce notamment à l’instrument Omega ,de la mission européenne Mars Express, qui a mis en évidence des minéraux sédimentaires et des argiles n’ayant pu se former qu’en présence d’eau.et même en quantités considérables.

Selon l’échelle géologique reconstituée cet épisode diluvien s’est produit dans l’enfance de la planète .Ainsi, dans ses premières centaines de millions d’années

La planète Rouge devait jouir d’un champ magnétique global qui garantissait le maintien d’une atmosphère et d’un effet de serre suffisants pour conserver l’eau martienne à l’état liquide.

La prochaine question posée par les astronomes s’énonce ainsi : est-ce que, à part de l’eau liquide ,Mars a disposé à ce moment de son existence  des « briques » nécessaires à l’2laborationd’êtres vivants ?

L’objectif de Curiosity est donc de traquer les éléments chimiques du vivant-et notamment le carbone non oxydé.

L’exploration de Marc a encore de beaux jours devant elle ,puisque l’agence spatiale vient de sélectionner une nouvelle  mission ,Insight ,qui devrait être lancée en 2016.Insight sera un laboratoire fixe posé sur Mars afin d’en forer la surface .Il sondera également pendant deux ans les entrailles de la planète afin de répondre à ces questions :Mars a-t-elle un cœur solide ou liquide ?pourquoi n’a -t-  pas de plaques tectoniques ?Pourquoi a-t-elle évolué si différemment de la Terre ?Elle a encore bien de secrets pour nous.

lpv35 3 small

Source : Science et Avenir, n° 788,octobre 2012,signé Sylvie Rouat

Santé et Biologie – ORL : un  gel pour réparer les cordes vocales

Une matière gélatineuse , transparente   et vibrante, a été mise au point pour réparer la voix des personnes atteintes ,par exemple d’un cancer de la gorge .Il s’agit d’un gel polymère synthétique propylène glycol(dit PEG-30),conçu par des scientifiques du Masschusetts  Institut of Technology( MIT) et de la Harvard Medical School .Les chercheurs peaufinent la structure et le couplage des molécules pour contrôler la viscoélasticité ,avec pour objectif d’imiter parfaitement la fréquence des vibrations naturelles des cordes vocales ,soit 200 par seconde.

Pour comprendre, un rappel physiologique s’impose :au niveau du larynx ,nnos deux cordes vocales sont réunis pour former un V. Le passage de l’air à ce niveau crée tensions et résonances produisant des sons .Les tumeurs, entre autres ,peuvent conduire à atrophier ou à rigidifier les cordes vocales .Elles ne vibrent  alors plus de la même manière ,et la voix se modifie .Injecté au niveau des cordes, le gel s’intégrerait à celles-ci et en restituerait la fonction .L’expérience est notamment soutenue par des voix célèbres et abîmées telles que celle de l’actrice Julie Andrews ou de Roger Daltrey(chanteur de Who) .Concluants, les premiers tests menés chez l’animal permettraient d’envisager un essai clinique chez l’homme dès 2013.

lpv35 4 small

Source : Science et Avenir,n° 788,octobre 2012,signé S.R.-M

 

Sciences : Nanomachines prêtes pour la révolution

Un millionième de millimètre .A cette échelle, la matière change de visage .supplanté par la force de van der Waals, la gravité n’a plus cours. Répondant aux déroutantes propriétés de la physique quantique, les particules traversent des murs infranchissables à notre échelle. Excitées par l’agitation thermique, les molécules se déplacent en tous sens à des vitesses vertigineuses.

Le nanomonde  n’est pas la version miniature de notre monde, il est un autre monde .Conjuguant les savoirs et savoir-faire des physiciens, chimistes et industriels les nanomatériaux ont aujourd’hui investi notre quotidien : articles de sport ,vêtements ,ordinateurs ,cosmétiques ….ils sont partout ou presque.

Au fur et à mesure qu’ils progressent dans la compréhension des phénomènes et dans la maîtrise des techniques, les  scientifiques parviennent à mettre au point non plus seulement des nanomatériaux ,mais des nanomachines. Elles roulent,  élèvent, compriment, plient… comme des machines-outils .Sauf que ces nanomachines, nées de la chimie, agissent au milliardième de mètre !Là, au niveau moléculaire ,le monde obéit à d’autres lois et le travail jaillit directement de la matière.

Les cinq premières machines réalisent des gestes des plus simples :l’une  est capable de transporter des objets grâce à ses quatre roues motrices ,l’autre de les soulever sur son plateau élévateur, une troisième comprime les objets entre ses mâchoires, une autre les plie à l’aide de ses pinces .Inventées ces dernières années, testées dans les meilleurs laboratoires de physique et de chimie du monde, ces machines-les plus petites et les plus précises que l’homme ait jamais conçues—sont censées pouvoir manipuler directement atomes et molécules individuels .Ce sont mêmes les plus petites qu’il sera jamais possible de concevoir :constituées de dizaines ou de centaines d’atomes, elles ne mesurent que quelques nanomètres(quelques milliardième de mètres.

Mais au-delà de leur taille, si ces  nanomachines-qui carburent aux électrons, aux photons ou aux changement de température-sont si impressionnantes, c’est parce qu’elles promettent une révolution industrielle encore plus vertigineuses que celles provoquées jusqu’ici par les précédentes inventions de nouveaux moyens de production. La promesse de pouvoir produire des biens avec une précision extrême, une économie maximale de matière et des rendements impossibles à atteindre autrement…..

Mais ces nanotechnologies de première génération  se contentent d’améliorer les performances des matériaux et des procédés industriels ; Avec  les nouvelles machines moléculaires, l’impact promet d’être beaucoup plus profond. Car les nanotechnologies deviennent cette fois des technologies de l’action.

Certains laboratoires ont ainsi déjà développé des prototypes de bande à nanomachines de déplaçant seul ,ou faisant tourner un générateur pour produire de l’électricité .Mais l’horizon est plus vaste ;des matières autonettoyantes et cicatrisantes ,adaptables à l’environnement par programmation, changeant de structure et de texture ,dépolluantes…l’imagination des ingénieurs a de quoi faire .Dans le domaine informatique, une puce électronique faite à partir de nanomachines aurait la même capacité de mémoire que les meilleurs puces actuelles(12Go),tout en étant 100 000 fois plus fine !

Pour l’heure, si ces machines fonctionnent exactement suivant les desiderata de leurs inventeurs, c’est dans le milieu contrôlé du laboratoire .Or, les contraintes industrielles sont autres :fabriquer en masse ,à moindre coût et de manière rationnelle, des produits prêts à l’utilisation et répondant à une demande potentielle forte ;il y a donc encore un fossé…

Exemple de prototype :

Le transporteur :il véhicule les nano-objet .C’est une voiture électrique à quatre roues motrices d’un nouveau genre .Spécialement conçue pour se déplacer sur une surface de cuivre ,cette molécule à 254 atomes est la dernière –née des futurs convoyeurs de molécules et autres nano-objets. Pourvu qu’on lui injecte un peu d’électricité-via un microscope à effet tunnel- elle se déplace exclusivement vers l’avant (pas de marche arrière) et en ligne droite. Les résultats obtenus pour cette nanovoiture, dont la synthèse nécessite 16 réactions chimiques, sont des moyennes sur un certain nombre d’exemplaires, fabriqués en masse ;chaque prototype a 33% de chances d’avoir le bon mouvement.

Le transporteur : taille 4nmx2nm ; milieu : température de -266,15°C et pression de 10  -10  millibar. ; performance ; transporte des molécules à environ 1nm/s ;source d’énergie :électricité injecté par la pointe d’un microscope à effet tunnel(500mV)

Inventeur : Equipe de Ben Feringa, université de Groningue(Pays-Bas)

 lpv35 6 small

Source : Scienc&Vie,n° 1140,septembre 2012,signé Romàn Ikonicoff


 Spectacle dans le ciel :

Dans le Rainier National Park( Etat de Washigton ,Etats-Unis),des masses d’air ondulent souvent au-dessus de la montagne,créant des formes nuageuses bizarres.

 lpv35 1 small

Photo  du Spiegel Magazine,26 septembre 2012

 

   
© UNION DES INGÉNIEURS ET SCIENTIFIQUES DES SAVOIE - 2011