Juillet 2018, actualité scientifique de Jacques.

Ce mois – un peu en retard à cause des vacances – je note en particulier.
– 7 juillet, p. 73. Vous rappelez-vous de la différence entre le poids et la masse ? Einstein y avait mis de l’ordre en 1915. Encore une fois, il garde raison. J’aime beaucoup.  La relativité générale passe un nouveau test ; universalité de la chute des corps dans un système complexe. 
– 12 juillet p. 193. La Chine est probablement le pays du monde qui aborde le plus sérieusement la c ise environnementale. Impressionnant! Il faudra en savoir plus et de sources diverses. Le programme d’urgence nationale chinois face à la crise environnementale.
– 19 juillet p. 340, 26 juillet p. 603. Deux résultats surprenants. Le premier sur les changements récents du Gulf S ream: il s’affaiblit et pourtant se réchauffe. Le second concerne un épisode de changement rapide du niveau des océans au plus fort du dernier âge glaciaire. Wouaf, ça peut aller vite. 

05.07.18. Nature 559, 7712

Cryo-microscopie électronique.

37- 38 (commentaire), 67 -72 (article). BIOLOGIE, NEUROBIOLOGIE, RÉCEPTEUR GABAA.

Reprenant mes rapports en mai, j’avais annoncé que je laissais tomber, sous réserve de cas spéciaux, le suivi proche de la cryo-me. Il y a trop et il était devenu inutile de faire ma réclame. Voilà un cas qui illustre que le prix Nobel attribué à des personnes qui ne savent rien de chimie n’en restera pas là.

Structure du récepteur synaptique humain GABAA.

Le cerveau fonctionne par l’activation ou la répression contrôlée des synapses connectant les neurones. La petite molécule GABA (acide g-aminobutyrique) est le principal inhibiteur synaptique par son action sur son récepteur spécifique, un gros complexe protéique de la membrane synaptique dont la structure moléculaire n’avait pas pu être résolue jusqu’ici. Le récepteur GABA existe en de nombreuses variantes. L’une d’entre elles est présentée ici.

Ce récepteur à une grande importance pharmacologique, car il est le site d’action de deux groupes de médicaments – ou drogues – essentiels. a) Les opioïdes (héroïne, morphine ; no. 1 des antidouleurs et des drogues addictives). b) les benzodiazépines, no. 1 des calmants, Valium, Zolpidem, etc.

Mis à part les problèmes d’addiction liés aux opioïdes (on dit que 200’000 Américains en sont morts depuis le début du siècle et la courbe est en rapide progression) il se trouve que, en combinaison, ces deux médicaments ont une toxicité considérablement augmentée. L’oublier – où ne pas avoir l’information suffisante du patient – résulte en une erreur médicale fréquente et souvent mortelle.

La connaissance de la structure du récepteur change la donne. Maintenant, on peut voir où agissent ces molécules sur le récepteur et l’environnement chimique auquel elles sont exposées. Au tour des chimistes de trouver des molécules mieux adaptées aux besoins et aux risques.

Sigel, E. (2018). Key receptor involved in neuronal signalling visualized. Nature, 559(7712), 37-38. doi:10.1038/d41586-018-05538-7

Zhu, S., Noviello, C. M., Teng, J., Walsh, R. M., Jr., Kim, J. J., & Hibbs, R. E. (2018). Structure of a human synaptic GABAA receptor. Nature, 559(7712), 67-72. doi:10.1038/s41586-018-0255-3

 

40-41, 73 – 76. PHYSIQUE, COSMOLOGIE, RELATIVITÉ GÉNÉRALE.

La relativité générale passe un nouveau test ; universalité de la chute des corps dans un système complexe.

Petit rappel. Seul dans l’espace, un corps va tout droit sans accélérer ni ralentir. C’est le principe d’inertie. Il faut une force pour changer son mouvement : f=m.a. C’est l’équation de Newton qui définit la masse comme le rapport entre la force et l’accélération.

Autre chose, qui, en principe, n’a rien à faire avec la première, le poids est la force avec laquelle une masse attire une autre masse.

Incroyable ! Ces deux forces sont proportionnelles. Nous l’avons expérimenté l’autre jour, avec un lourd caillou et une petite branche tombant ensemble de la passerelle du pont de Satarma (Arolla) jusqu’à la rivière située 20 m plus bas. Galilée l’avait montré à la tour de Pise et l’astronaute Scott avait repris l’expérience sur la Lune, avec une plume et un marteau. D’autres l’ont vérifié plus précisément. La loi tient sur au moins 10 décimales.

À priori, ces deux forces n’ont rien à faire ensemble. Pourquoi la gravitation – on ne sait pas ce que c’est – ne connait-elle que la masse d’un objet et non la façon dont la matière est arrangée, sa couleur, sa rotation et, que sais-je ? Ah, justement, que se passe-t-il si l’objet attiré est lui-même dans un champ de gravitation ?

Le présent article pose la question dans le système suivant. Deux étoiles extraordinairement petites et denses (une naine blanche et une étoile à neutrons) se tournent autour sauvagement en 1,6 jour. Sur Terre, l’énergie gravifique ne vaut qu’un demi-milliardième de l’énergie de masse totale. Sur une  étoile à neutrons, elle peut atteindre 20% de la masse. C’est dire si le champ gravifique de chez nous n’est qu’une aimable caresse comparé à celui là-bas.

Un peu comme la terre autour du Soleil, le couple bizarre tourne gentiment en 327 jours autour d’une autre étoile. La question est alors : la loi bien connue de la rotation de la Terre autour du soleil est-elle conservée lorsque la terre est remplacée par un paquet d’énergie gravifique condensé ? La réponse qu’apportent 6 ans de mesures rapportées dans cet article est « oui », ou plutôt, la différence, s’il y en a une, est 10 fois plus petite que ce que l’on avait pu mesurer jusqu’ici.

Einstein a donc encore un peu plus raison. On se rappelle que, en 1915, par la théorie de la relativité générale – toujours confirmée jusqu’ici – il avait expliqué la nécessaire proportionnalité entre la masse et le poids, en proposant qu’il s’agisse de deux aspects du même phénomène ; le poids est l’accélération d’un objet dans l’espace courbé par la masse.

L’affaire n’est toutefois pas terminée. On ne sait toujours pas ce qu’est la gravitation et on ne sait toujours pas comment unifier la physique quantique et la cosmologie; c’est la grande frustration de la physique actuelle. Ce ne sont pas les modèles que manquent. On parle souvent des magnifiques possibilités qu’offre la théorie mathématique des cordes. Certains pensent y avoir trouvé la solution. Parmi eux, quelques-uns prévoient un effet de la gravitation sur la gravitation. Le résultat rapporté ici exclut un certain nombre de ces modèles. C’est de la bonne science expérimentale. Le modèle de la réalité se resserre.

Will, C. M. (2018). General relativity verified by a triple-star system. Nature, 559(7712), 40-41. doi:10.1038/d41586-018-05549-4

Archibald, A. M., Gusinskaia, N. V., Hessels, J. W. T., Deller, A. T., Kaplan, D. L., Lorimer, D. R., . . . Stairs, I. H. (2018). Universality of free fall from the orbital motion of a pulsar in a stellar triple system. Nature, 559(7712), 73-76. doi:10.1038/s41586-018-0265-1

 

12.07.18. Nature 559, 7713

164, 191-2, 250 -3 GENE DRIVE, SOURIS, BIOTECHNOLOGIE.

Premier essai de gene drive sur des mammifères.

Gene-drive, forçage génétique – nous en avons souvent parlé – est ce concept biotechnologique qui ferait qu’un OGM s’imposerait à tous coups dans son espèce. On a parlé de bombe écologique.Une tentative de moratoire a échoué. La recherche continue, espérons-le sous condition de sécurité sévère. Officiellement, aucun lâcher n’a encore eu lieu dans la nature.
La présente note rapporte les récents essais visant construire une souris à forçage génétique. Le besoin évoqué est la lutte contre l’invasion des petits mammifères dans les iles où l’effet sur la faune est catastrophique comme le montre un article de ce même numéro (190-1, commentaire, 250-3, article). Le résultat n’est pas ce que l’on attendait. En comparaison avec le 50% de la transmission mendélienne à chaque génération, la souris OGM dont il est question ici n’atteint que 73% de pénétrance et non 100% comme on pouvait l’ « espérer ». Il est souligné qu’avec ce faible taux de forçage, la population sauvage aura tout le temps de développer une résistance.

Pas de danger donc. On peut y aller. Est-ce le message?

Callaway, E. (2018). Controversial CRISPR ‘gene drives’ tested in mammals for the first time. Nature, 559(7713), 164. doi:10.1038/d41586-018-05665-1

Knowlton, N. (2018). How rats wreak havoc on coral reefs. Nature, 559(7713), 190-191. doi:10.1038/d41586-018-05355-y

 

193 – 204. CHINE, DÉVELOPPEMENT, BUTS DE L’ONU, DURABILITÉ, ÉCOLOGIE POLITIQUE.

Le programme d’urgence nationale chinois face à la crise environnementale.Un article exceptionnellement complet pour un projet d’une ampleur comme on n’en a peut-être jamais vu dans l’histoire.
Les prémisses sont claires : 20 ans d’expérience préliminaire, un espace comme 12 fois la France, une population d’un demi-milliard, un investissement de 400 milliards et la nécessité d’adopter un tout autre rythme d’intervention face à la catastrophe écologique en cours (désertification, gestion de l’eau, dégradation des sols par l’agriculture non durable, perte de diversité biologique).

L’article affirme que les efforts de ces deux dernières décennies ont déjà apporté des résultats prometteurs. La forêt qui était tombée à 11% de la surface nationale et remontée à 22%. La charge de limon du Yangtze qui était la plus élevée des grands fleuves du monde a été réduite de 90% ( ?) par les séries de barrages construits en amont (déplacement du problème ?), etc.

Le programme reprend 16 des 17 buts du développement durable de l’ONU et analyse comment les réaliser. Les moyens matériels envisagés sont à la hauteur du programme. Les moyens de gouvernances font aussi partie du programme. Que faire, par exemple, quand l’agriculture de tout une région s’effondrer face à la désertification induite par les conditions climatiques et les méthodes de culture. Réponse : déplacer des millions de personnes  et reforester tout en assurant revenu et autonomie aux personnes déplacées. Facile à dire, et en le disant les auteurs expliquent pourquoi seule la Chine est capable de mettre sur pied un tel programme qui pourra servir de modèle aux autres pays du monde. La Chine est une dictature. Les auteurs n’utilisent pas le mot, mais ils semblent être réalistes quant aux forces et aux faiblesses gouvernance chinoises. Et nous, qu’en  disons-nous ?L’UNIL et le canton de Vaud ont mis sur pied le programme « Volteface » parce que, face à la catastrophe climatique qui nous pend au nez, il faut faire volteface, plutôt que de continuer tranquillement comme si de rien n’était. Bravo Volteface, mais ce ne sont encore que des mots. Pour ce qui est de l’action, nous en sommes encore aux balbutiements. La Chine est-elle capable de réaliser la nécessaire  volteface ? J’ai bon espoir, mais quels seront les dégâts collatéraux. Il y a de quoi s’inquiéter. 

Bryan, B. A., Gao, L., Ye, Y., Sun, X., Connor, J. D., Crossman, N. D., . . . Hou, X. (2018). China’s response to a national land-system sustainability emergency. Nature, 559(7713), 193-204. doi:10.1038/s41586-018-0280-2

 

 

19.07.18. Nature 559, 7714

307 (Actualité) COMBUSTIBLES FOSSILES, ÉCONOMIE, IRELANDE.

La chambre basse irlandaise a décidé de désinvestir les quelque 9 milliards de placements de l’État dans les énergies fossiles. Le Premier ministre est favorable. La chambre haute va probablement suivre.

 

321-4 (Commentaire). ÉCONOMIE, MARCHÉ, TAXE, CARBONE, CO2

Mehling et al. Vaincre d’un coup le protectionnisme et les émissions de CO2.

Trump a relancé la guerre du protectionnisme « Je taxe les biens que j’achète ailleurs pour protéger ceux produits ici ». Cette politique est néfaste au grand marché mondial. Est-elle néfaste dans la vision d’une écologie durable ? Je ne le sais pas, mais je sais que l’économie actuelle est néfaste à l’économie durable.

Ici est proposé un système de taxation qui soutiendrait les efforts pour diminuer la production de CO2. Il s’agit d’abord de renforcer la bonne idée de taxer les produits sur la base de l’émission totale de  CO2 induite par la fabrication du dit-produit. Actuellement, la taxe C est beaucoup trop faible pour être vraiment dissuasive. Ensuite, il faut corriger une distorsion illustrée par la carte ci-dessous.

Les pays bleus, gris et noirs produisent à l’étranger une part croissante du CO2 de ce qu’ils vendent. Par cela, ils échappent pour une grande part à la taxe CO2. Comme on le voit, le marché mondial est ainsi fortement déséquilibré. Les auteurs proposent d’introduire la BCA (border carbon adjustment) de manière à ce que le pollueur soit le payeur, même dans une économie mondialisée. La Suisse aurait alors une grosse facture à payer et la Chine serait, peut-être, en meilleure posture pour lutter contre sa pollution nationale.

Mehling, M. A., van Asselt, H., Das, K., & Droege, S. (2018). Beat protectionism and emissions at a stroke. Nature, 559(7714), 321-324. doi:10.1038/d41586-018-05708-7

 

340 – 1 (News and Views), 387 – 91. GULF STREAM, CLIMAT, ATLANTIQUE NORD, ÉCHAUFFEMENT CLIMATIQUE.

L’affaiblissement du Gulf Stream( ? ils parlent d’Atlantic Meridional Overturning Circulation, AMOC)produis un échauffement des eaux de surface des océans.(Chen & Tung).

Si le Gulf Stream s’arrête, l’Europe va geler. Tout le monde le sait. Mais ce n’est pas si simple. Actuellement, AMOC diminue d’intensité alors que la température des eaux de surface continue d’augmenter. Le phénomène est analysé ici et l’effet expliqué. Il s’agit d’un équilibre entre le courant de surface (rouge sur la figure) et le courant vertical (bleu). Dans la situation du Gulf Stream classique, le courant rouge se poursuit jusque vers les côtes de l’Europe. Un petit affaiblissement ne change pas son chemin général. Par contre, les modèles montrent que si l’affaiblissement devait être plus marqué, le courant profond viendrait à dominer et « avaler » le courant chaud vers les profondeurs. À quel moment l’inversion de régime aura-t-elle lieu ? L’incertitude est grande, mais on aimerait connaitre la réponse, ne serait-ce que pour savoir quand il faudra déménager vers la baie d’Hudson!

 

McCarthy, G. D., & Thorne, P. W. (2018). Sluggish Atlantic circulation could cause global temperatures to surge. Nature, 559(7714), 340-341. doi:10.1038/d41586-018-05712-x

Chen, X., & Tung, K. K. (2018). Global surface warming enhanced by weak Atlantic overturning circulation. Nature, 559(7714), 387-391. doi:org/10.1038/s41586-018-0320-y

 

26.07.18. Nature 559, 7715

-458 – 465. MÉDECINE, MALARIA. Course contre la montre avec la résistance aux médicaments contre la malaria.

Le pic de malaria a été atteint en 2005 avec presque un million de morts annuels dont la grande majorité en Afrique. Depuis ce nombre a diminué d’un quart, mais la suite va largement dépendre de ce qui se passe actuellement dans Sud-est asiatique (entre Myanmar et Vietnam).

Autrefois, la malaria se combattait à la chloroquine avec ses sévères effets secondaires. Aujourd’hui, on a l’excellente artémisinine dont l’action est rapide (la moitié des parasites sont tués en quelques heures). On la combine en général avec une ou deux autres substances à effet durable pour venir à bout des résistants. La stratégie de lutte consiste à identifier les personnes infectées aussi rapidement que possible afin qu’un moustique ne transmette pas l’infection à d’autres personnes. Il s’agit d’un vaste travail d’information, de détection et de traitement individuel sur le terrain, c’est à dire surtout dans les coins les plus perdus. Ainsi, une remarquable campagne d’éradication semblait être arrivée au stade final en Asie du sud-est où, avant la campagne, on comptait 7% des cas mondiaux. Le problème, dans toutes ces campagnes visant à l’éradication d’une maladie transmissible, c’est que la phase finale est le moment le critique pour le développement de souches résistantes. C’est justement ce que l’on observe actuellement en Asie du sud-est pour l’artémisinine, et aussi pour certaines des substances complémentaires.

On se trouve donc dans la situation où il faut finir l’éradication rapidement, sinon, tout l’effort sera balayé et on se retrouvera dans une situation pire qu’avant, non seulement en Asie du Sud-est, mais aussi en Afrique, car, à plus ou moins brève échéance, les résistances développées en Asie contre l’arémisinine passeront aussi en Afrique. Seulement, en finir, c’est facile à dire quand il faut intervenir dans des régions extrêmement reculées et où les équipes sanitaires sont victimes des guerres locales, en particulier au Myanmar.

Il y a sur place beaucoup de gens héroïques et compétents.

.

S1 – S20. MALADIE D’ALZHEIMER, MÉDECINE.

Maladie d’Alzheimer, le point. Un dossier de vingt pages.

Malgré les efforts gigantesques, il n’y a toujours pas de traitement. Par contre on commence à mieux savoir identifier les stades précoces de la maladie. Faute de thérapie, les patients n’en tirent pas avantage ; par contre la recherche progresse.

Dans l’évolution de la maladie, le rétrécissement du cerveau, la perte de mémoire et la démence (dans l’ordre) sont des signes tardifs. Bien avant commencent la formation des plaques d’amyloïde extracellulaires, plus tard ce sont les agrégats du fragment tau dérivés des protéines microtubulaires qui détruisent les neurones de l’intérieur. L’effort principal de la recherche a visé à empêcher la formation de ces deux structures qui sont peut-être causales de la sénilité cognitive du stade avancé. Le manque de résultats positifs pousse à croire qu’il faut peut-être chercher l’origine ailleurs, mais il n’y a pas d’hypothèses alternatives fortes.

Pour le moment le seul moyen de se protéger est dans le style de vie : manger et vivre sainement et se garder mentalement actif.

 

487 – 8 (commentaire), 603 – 607 (article). CLIMAT, GLACIATION, DERNIER MAXIMUM GLACIAIRE, NIVEAU DES OCÉANS.

Épisode de rapide variation du niveau de la mer durant la dernière grande glaciation. Je peine à voir clair dans la relation entre le niveau de la mer et le volume des calottes glaciaires. Les falaises des océans autour du monde nous indiquent que la mer est quelquefois une 100-aine de mètres au-dessus du niveau actuel ; on apprend aussi que le volume de glace de l’Antarctique correspondrait à une élévation de 61m de tous les océans ; etc. Mais tout cela n’est pas simple. D’abord, on se rappelle que la glace flottante ou fondue ne change rien au niveau des océans ; c’est Archimède. Ensuite, on sait que les continents flottent sur la croute terrestre. Ils montent et descendent comme des yoyo suivant l’épaisseur de glace qui y est accumulée. Bref, il n’est pas facile de savoir ce que devient le niveau de la mer en un lieu particulier en fonction de l’état de glaciation.

Le présent article apporte quelques bonnes données. Les auteurs déterminent la variation du niveau global de la mer en Australie, très loin des glaces, en mesurant les profondeurs auxquelles vivaient et mouraient les coraux à l’époque précédant la fin de la dernière grande glaciation, c’est à dire il y a un peu plus de 20’000 ans. À cette époque la concentration en CO2 était de 100 ppm (le quart de la valeur actuelle) et la température était de 3 à 5 degrés plus basse qu’aujourd’hui.

Le résultat surprenant et que, il y a 22’000, le niveau de l’océan est descendu de 17m en 500 ans – c’est-à-dire plus de 3cm par année – avant que ne commence la montée de la grande déglaciation. En 10’000 ans le niveau des océans est ainsi monté de 130m environ à un rythme moyen d’un peu plus de 1cm/an. Le niveau de l’océan s’est ensuite stabilisé jusqu’à ce dernier siècle sous l’effet de l’échauffement climatique que l’on connaît.

Deux choses m’impressionnent dans ce résultat.

  • Il confirme ce que l’on savait déjà : un refroidissement de 3-5° a des effets bouleversants sur ce que la Terre offre à la vie. Le réchauffement de 3 – 5° qui nous pend au nez aurait des effets différents, mais, probablement, pas plus faciles à digérer.
  • Quand le climat s’emballe, le changement peut être rapide. Dans le cas étudié, le changement du niveau de la mer a été 10 fois plus rapide que ce qui s’amorce dans l’autre sens actuellement. Ça promet !

 

Whitehouse, P. (2018). Ancient ice sheet had a growth spurt. Nature, 559(7715), 487-488. doi:10.1038/d41586-018-05760-3

Yokoyama, Y., Esat, T.’ M., Thompson, W. G., Thomas, A. L., Webster, J. M., Miyairi, Y., . . . Kan, H. (2018). Rapid glaciation and a two-step sea level plunge into the Last Glacial Maximum. Nature, 559(7715), 603-607. doi:10.1038/s41586-018-0335-4

2 réflexions sur « Juillet 2018, actualité scientifique de Jacques. »

  1. de Gérard Stampfli.
    Je crois que la plupart des gens en dehors des géologues n’ont aucune idée de ce qu’est un véritable changement climatique… une glaciation par exemple! 5 degrés de moins, le front des glaciers scandinaves en Hollande, et un niveau de la mer jusqu’à 160m plus bas que maintenant. Notre interglaciaire actuel n’a plus que 1000 ans devant lui si on le compare au trois interglaciaires précédents. Pas de soucis pour le moment, à moins que le Gulf Stream en décide autrement…
    Pendant les interglaciaires précédents le niveau de la mer est monté de 6 m à un moment où un autre, par rapport au niveau actuel, ce qui correspond à la fonte des glaces du Groenland, cependant nos ancêtres ne produisaient pas beaucoup de CO2…
    Ces mêmes ancêtres (sapiens et néandertaliens) ont vécu tout cela, ainsi que cette remontée fulgurante des eaux, mais ils n’avaient pas de villas en bord de mer.
    Notre civilisation ne pourrait jamais s’adapter à une glaciation, un réchauffement oui… espérons le!

  2. Correction par Urs Ruegg.
    Nature du 5.7. Cryo-microscopie électronique. Je me suis laissé tromper par l’éditorial.
    Dans l’édition 18-07, il est mentionné que le GABA et les opiacées se lient sur la même protéine. Mais ce sont des complexes protéiniques différents: le récepteur GABA-A forme un canal pour l’anion Cl-, un pentamer
    similaire au AChR nicotinique (Nigel Unwin), qui forme un canal pour les cations, en milieu physiologique surtout pour le Na+).
    L’activation du récepteur GABA-A provoque une hyperpolarisation, celle du AChR nicotinique une dépolarisation.
    Beaucoup des principes de la pharmacologie du récepteur GABA-A ont été découvertes par le groupe de Hanns Möhler à l’Uni de Zurich.
    C’est lui – pendent ses années à Bâle (Roche et Biocentre) – qui a mis en évidence le récepteur aux benzodiazépines en 1977 (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/918669)
    et qui a étudié le foncionnement des sousunités dans le SNC (mutations, anticorps et substances ± spécifiques).
    Pour ce qui est des récepteurs aux opiacées, ils sont de la classe des GPCR et inhibent la formation de l’AMPc et de certain canaux dépolarisants
    https://en.wikipedia.org/wiki/Opioid_receptor
    Bon c’est compliqué et fascinant.

Laisser un commentaire

Votre adresse de messagerie ne sera pas publiée. Les champs obligatoires sont indiqués avec *