L’actualité scientifique de Jacques en août 2018

 

 

02.08.18. Nature 560, 7716

23 – 25. ENVIRONNEMENT, TRAFIC.

Faire payer les routes en temps réel pour faciliter le trafic.Cramton et al.

Idée facile pour résoudre le problème du trafic. Remplacer – rapidement svp – les voitures individuelles par une vaste flotte de véhicules autoconduits que l’on appelle à la minute par iPhone, n’importe où et n’importe quand. Chaque route étant ainsi potentiellement capable de transporter trois fois plus de personnes et toutes les places de parc étant libérées, l’espace redevient un bien public destiné à l’avantage de tous. Super!

Le présent article propose une autre solution. Votre voiture, comme toutes les autres, est suivie en temps réel par un système d’enregistrement exhaustif. Quelques chouettes computers et un subtil programme d’IA fixent le prix au km selon le lieu et le moment dans le but d’optimiser la fluidité du trafic. Une large plage de prix ainsi qu’une facturation continue donnera à chaque automobiliste la chance d’adapter souplement ses habitudes de vie et le génie de l’IA saura fluidifier n’importe quel trafic. Comme avec Voie 7, les fauchés voyageront la nuit. On s’y habitue.

Reste la question : de ces deux solutions, laquelle sera la bonne – ou plutôt, celle qui, dans 20 ans, sera utilisée.

Cramton, P., Geddes, R. R., & Ockenfels, A. (2018). Set road charges in real time to ease traffic. Nature, 560(7716), 23-25. doi:10.1038/d41586-018-05836-0

 

09.08.18. Nature 560, 7717

Peu d’inspiration pour le moment, mais j’en profite pour présenter un autre article, pas tout à fait du jour, mais énormément important.

 

Nature climate change 6, avril 2016, 360 – 368.

CLIMAT, NIVEAU DE LA MER, EFFETS MULTIMILLÉNAIRES.Conséquence de la politique du 21esiècle sur le climat et le niveau de la mer des 10 millénaires à venir. P.U. Clark, … T.F.Stocker, … G.-K. Plattner.

Quand on pense à l’échauffement climatique, on pense à nous, nos enfants, nos petits enfants même, mais comment penser beaucoup plus loin ? Paris s’est penché sur ce qu’il adviendra à la fin du siècle, mais rares sont ceux qui mettent l’échauffement climatique dans sa juste échelle temporelle. C’est le sujet de ce papier. C’est impressionnant !

La figure 1 (ci-dessous) dit presque tout. D’abord, elle montre comment les évènements actuels sont extraordinaires et brutaux. Considérons 1b. Il y a 20’000 ans, nous étions au plus fort de la dernière époque glaciaire. La température était de 4° inférieure à la température actuelle. La concentration en CO2 était de 190 ppm. 10’000 ans plus tard, la concentration en CO2 était montée à environ 270 ppm, les glaces avaient fondu, le climat était devenu tempéré. Il est à peu près resté stable jusqu’au siècle passé. L’humanité a bien profité de ce temps, qu’on appelle l’holocène, qui lui a permis de devenir sédentaire, agricole et industrielle. L’époque ne fut pas tout à fait stable quand même ; il y a eu des moments où la température a varié de jusqu’à ±0.85°. La petite époque glaciaire du 12eau 17esiècle dont les peintures de Breughel illustrent la rigueur n’était due qu’au tiers de cela.  Notons que 0.85° correspond à l’élévation anthropogénique du dernier siècle – à la différence près que la variation actuelle est 10 fois plus rapide.

Qu’on le veuille ou non, le temps de combustion de gaz à effet de serre dans lequel nous nous vautrons ne durera pas. On peut jouer aux fous du CO2 encore quelques décades, mais la saillie s’arrêtera vite, soit parce que nous aurons décarboné notre civilisation par la sage politique décidée à Paris (zéro C avant 2050), soit parce que la décarbonation se fera par disparition des perturbateurs – notre civilisation ne tiendra pas 4° ou plus! Les anglophones appellent « draw down » le moment ou la concentration en CO2 recommence à diminuer. Quatre scénarios sont envisagés, le plus aimable correspond à l’objectif des 1.5° demandé par la COP21. Le plus dur est à 4 fois cette dose. L’effet estimé serait alors de 4,5°. Il est facile d’imaginer bien pire.

Si la montée de la concentration de CO2 et de la température sont très rapides, la redescente après draw down sera beaucoup plus lente. Il faut la compter en dizaines (pluriel) de milliers d’années.

Take home message : sur les graphes b et c de la figure, il n’y a que quelques années entre le cercle bleu foncé du présent et le carré rouge dénotant le moment où nous commencerons à freiner sérieusement notre folie. Eh oui, nous vivons actuellement un moment critique, quelques années de plus ou de moins déciderons de l’ampleur de la catastrophe que l’humanité devra surmonter durant les prochaines dizaines de milliers d’années !

Le problème est philosophique: que nous importent nos lointains descendants ? À mon sens, ce n’est que notre étroitesse d’esprit et notre égoïsme qui peuvent motiver notre indifférence.

Clark, P. U., Shakun, J. D., Marcott, S. A… T.F. Stocker, . . . Plattner, G.-K. (2016). Consequences of twenty-first-century policy for multi-millennial climate and sea-level change. Nature Climate Change, 6(4), 360-369. doi:10.1038/nclimate2923

Dans le même contexte et pour appuyer sur la pédale, je reprends le graphique d’un article de juin 2017 qui quantifie l’urgence de la décarbonation. Pour tenir les promesses de la COP21 à Paris, il nous reste un budget carbone de 600-Gt (800-Gt si on vise plus mollement les 2°, jugés limite du supportable). La route vers la décarbonation est courte, et chaque année de tergiversation rend la marche plus ardue.  

 

 

Figueres, C., Schellnhuber, H. J., Whiteman, G., Rockstrom, J., Hobley, A., & Rahmstorf, S. (2017). Three years to safeguard our climate. Nature, 546(7660), 593-595. doi:10.1038/546593a

 

On le sait depuis longtemps, la situation est dramatique, mais rares sont ceux qui nous le disent droit dans les yeux et sans détour. Je ne connais rien de mieux que la déclaration récente par Aurélien Barrau, initiateur avec Juliette Binoche de l’appel des 200 dans le Monde (septembre 2018).

Il faut écouter Aurélien Barrau, il est formidable !

https://peertube.mastodon.host/videos/watch/4fa4def3-bddf-46c7-9553-8abd2923895c

 

16.08.18. Nature 560, 7718

281 Editorial. VARIOLE, VACCIN, GUERRE BIOLOGIQUE.

Le spectre de la variole n’a pas disparu.

La variole a été déclarée éradiquée en 1980 par l’OMS. Magnifique victoire ! Le présent article nous apprend que la FDA (l’administration qui règle, entre autres, les produits médicaux aux USA) vient d’approuver le premier médicament contre la variole, le técovirimat. Un deuxième va probablement bientôt suivre. Alors, de quoi s’agit-il ? Est-elle éradiquée ou bien pas ?

Oui et non. Le dernier cas remonte à 1978. L’éradication semblait acquise, seuls quelques labos gardaient encore le virus sous haute sécurité. Pas si haute que ça, une voisine du labo anglais fut infectée et en mourut. C’était un défaut de ventilation. Les Anglais détruisirent alors leurs derniers stocks. Officiellement, il ne reste qu’en deux endroits aurorisés à garder le virus ; le centre VECTOR, en Russie près de Novossibirsk et aux USA, au CDC (Center for Disease Control) à Atlanta. Faut-il détruire ces derniers stocks ? C’est un débat qui n’en finit pas à l’OMS. Feu notre collègue et ami Rico Wittek a présidé une commission à ce sujet. Il nous en disait des choses intéressantes.

Que craint-on donc ? Pas tellement les fuites de chez VECTOR ou CDC ; là , les virus sont bien gardés – vraiment ? Le problème est ailleurs, oublié dans un quelconque congélateur de laboratoire, conservé dans un cadavre gelé quelque part au Grand Nord ou pire, volontairement mis de côté dans un but probablement détestable. Et puis, maintenant, il existe la biologie synthétique. La séquence de virus est connue. Le virus peut être reconstruit artificiellement à partir du texte de son génome, ATCTTG….

On comprend que les Américains s’intéressent à un bon médicament. Au cas où…

Approche complémentaire : malgré toutes leurs faiblesses, les traités d’interdiction des armes de destruction massive se sont montrés jusqu’ici remarquablement utiles. Le traité de 1972 sur les armes biologiques est celui qui est signé par le plus grand nombre d’États (180). Des spécialistes veillent sur lui à l’ONU à Genève. On les compte sur les doigts d’une main. Ils sont 500 à La Haye pour le traité sur les armes chimiques. Cherchez l’erreur.

The spectre of smallpox lingers. (2018). Nature, 560(7718), 281. doi:10.1038/d41586-018-05936-x

 

23.08.18. Nature 560, 7719

417 – 8. ANTHROPOLOGIE, HOMO, GÉNÉTIQUE.

Premier hybride Homo.Provenant de la caverne Denisovan dans l’Altaï russe riche de restes Néandertaliens un petit os de phalange fut envoyé à Svante Pääbo à Leipzig. Il en fut extrait un ADN d’une rare qualité et c’est ainsi qu’une nouvelle branche Homo, les Denisovan, fut découverte et connue en grands détails grâce à son génome. C’était en 2008. Depuis, on a appris que les Denisovans peuplaient l’est du continent asiatique alors que les Néandertaliens étaient plutôt à l’ouest alors que les Sapiens étaient partout. Tous se sont un peu croisés. La conséquence en est que chacun porte quelques gènes de chacun. Nous, les Sapiens du Nord aussi. C’est une ancienne histoire, mais il a bien fallu qu’elle commence une fois.

Le  présent article rapporte la découverte d’une femme d’il y a 90’000 ans dont le père était Denisovan et la mère Neandertal. C’est assez extraordinaire. On l’a baptisé Denny. Pääbo se retient de parler d’hybride, car, justement, les deux lignées Homo ne semblent pas des espèces strictement distinctes. Mais alors, pourquoi sont-elles restées séparées pendant des dizaines de milliers d’années ? Peut-être est-ce parce que la densité de population était faible, ou que les territoires des uns étaient séparés des autres sauf en quelques points comme l’Altaï. Peut-être aussi Denny était-elle peu ou pas fertile.

L’ordre généalogique des lignées Homo récentes se précise comme le montre la figure ci-dessous.

 

Slon, V., Mafessoni, F., Vernot, B., de Filippo, C., Grote, S., Viola, B., … Paabo, S. (2018). The genome of the offspring of a Neanderthal mother and a Denisovan father. Nature, 561(7721), 113-116.
Doi:10.1038/s41586-018-0455-x

 

 

409 (Edito), 423 -5. BIODIVERSITÉ, IPCC, IPBES (Imtergouvernemental Platform on Biodiversity and Ecosystem Services).

Bataille sur la biodiversité (E. Masood)

L’IPCC (Intergouvernemental Panel on Climate Change), 830 auteurs et éditeurs, 3500 experts consultés) a remarquablement fait son travail en mettant d’accord 180 pays sur les conclusions des experts dont les grandes lignes avaient été reconnues il y a plus de 30 ans : l’échauffement climatique actuel est réel, il est principalement anthropogénique. Les détails des conclusions sont la base scientifique des accords de Paris à la COP 21 en 2015. Bravo ! On a reproché à l’IPCC de ne pas avoir suffisamment intégré les compétences des sciences humaines avec pour conséquence le fait que ses conclusions n’ont pas pénétré l’opinion publique aussi bien qu’elles le devraient. Critique justifiée ? On peut en discuter.

L’IPBES est en principe similaire sauf que son but est de faire face à la crise de la biodiversité et de l’extinction des espèces plutôt qu’à l’échauffement climatique. Actuellement les travaux de l’IPBES devraient approcher un rapport final, mais de graves dissensions internes mettent en péril toute l’oeuvre. Le problème a bien à faire avec l’élargissement des scientifiques empiriques – principalement ceux des pays développés – aux collègues diversifiés des humanités et sciences sociales ainsi qu’aux acteurs locaux (paysans, citoyens scientifiques, peuples indigènes) moins moulés dans le cadre de la recherche traditionnelle. Les premiers se focalisent sur la notion de « service de la biosphère » auquel ils essayent de donner une valeur quantitative (par exemple : quel serait le coût de la mort des abeilles?) L’avantage est clair. On a des chiffres, la politique est « objectivement » orientable. Le problème est tout aussi évident : comment comparer le service à la biosphère du Panda géant avec celui du tigre du Bengale ?

Il y a une autre pierre d’achoppement. Alors que le CO2 et parfaitement distribué à chacun, partout dans le monde, les Indiens et les Chinois voient fort différemment le problème du panda ou celui du tigre – chacun le sien. Apparemment le petit égoïsme cache la globalité du problème.

On en est là et les deux – trois, quatre ou cinq – clans se combattent. C’est tragique. L’éditorial du  journal ainsi que articles mentionné appellent les membres de l’IPBS à la sagesse. On en a besoin.

Quand je parle autour de moi de l’environnement, je rencontre autant de personnes qui s’agitent sur la perte des espèces que sur l’échauffement climatique. Il serait dommage de devoir faire face au premier sans un guide cohérent pour conduire la prise de conscience et la politique. Pour le second, la route est bien tracée.

Masood, E. (2018). The battle for the soul of biodiversity. Nature, 560(7719), 423-425. doi:10.1038/d41586-018-05984-3

 

30.08.18. Nature 560, 7720

  1. MALARIA, ÉRADICATION, DYNAMIQUE DES POPULATIONS.

Finir l’éradication de la malaria en Asie du Sud-est.

On se souvient du rapport du 26 juillet (p. 458) concernant la lutte contre la montre pour éradiquer les derniers cas de malaria dans le Sud-est asiatique alors que la maladie reste abondante en Afrique. Il était dit que la concentration de l’effort Asie est nécessaire parce que c’est là que se développent les souches résistantes aux médicaments.  La présente note explique en partie pourquoi en Asie et pas en Afrique.

En Afrique, la haute prévalence de la maladie fait que les individus subissent généralement de multiples infections. Les parasites (Plasmodium falciparum) résistants sont moins fit* que les parasites sauvages (sensibles). Les mutants ne survivent pas à la compétition dans le sang de la personne infectée. Au Sud-est asiatique, puisqu’il y a si peu de malades, les infections multiples n’existent presque pas. Les mutants résistants peuvent se développer même si leur fitness est moindre.

*Petite remarque de biologie évolutive. Les individus de type sauvage sont ceux qui, jusqu’ici, ont le mieux réussi dans la vie. Une mutation quelconque a toutes les chances de les rendre moins apte, jusqu’à ce que, dans l’exemple particulier, le mutant peu apte dans le sang d’un individu humain soit confronté à la toxicité du médicament. C’est à ce moment qu’apparait l’avantage de sa résistance.   

PLoS. Biol. 16, e2005712(2018)

 

561, 601 – 606, 607 – 612. RNA-POLYMERASE, TRANSCRIPTION, RÉGULATION, BIOLOGIE MOLÉCULAIRE, GÉNÉTIQUE.

Analyse moléculaire d’un réglage de la transcription.

De l’information génétique sur l’ADN jusqu’à l’expression phénotypique, les réglages et les contrôles sont nombreux et subtils. Ce que sont ces réglages est un grand domaine de la biologie moléculaire. Le contrôle de la transcription (synthèse de l’ARN messager à partir de l’ADN par l’enzyme ARN-polymerase II, Pol II), en est une étape importante.  Une fois Pol II assise en bonne place sur l’ADN – ce qui, évidemment, implique toute sorte de contrôles – l’enzyme met en route la synthèse, mais, il ne va pas loin. Typiquement, il s’arrête après 60 nucléotides (lettres A, T, G ou C de l’ADN). Un groupe de Göttingen présente ici deux beaux articles de cryo-me à 3.1 Å de résolution. Il y est montré comment la Pol II est bloquée peu après le début de la synthèse parce que le canal de sortie de l’ARN est bouché et comment le canal est libéré par le déplacement d’un groupe phosphore sous l’action  combinée de plusieurs autres protéines.

Belle illustration du fonctionnement d’un système moléculaire complexe et des possibilités de la cryo-me.

Adelman, K., & Henriques, T. (2018). Transcriptional speed bumps revealed in high resolution. Nature, 560(7720), 560-561. doi:10.1038/d41586-018-05971-8

Vos, S. M., Farnung, L., Urlaub, H., & Cramer, P. (2018). Structure of paused transcription complex Pol II-DSIF-NELF. Nature, 560(7720), 601-606. doi:10.1038/s41586-018-0442-2-

Vos, S. M., Farnung, L., Boehning, M., Wigge, C., Linden, A., Urlaub, H., & Cramer, P. (2018). Structure of activated transcription complex Pol II-DSIF-PAF-SPT6. Nature, 560(7720), 607-612. doi:10.1038/s41586-018-0440-4

 

 

628 -3. CLIMAT, CO2, H2O.

La croissance du CO2 atmosphérique dépend de l’eau souterraine.

La figure montre comment évolue la concentration du CO2 dans l’atmosphère. Elle croît ; c’est notre problème. Mais quels sont les petits gli-gli annuels ? Ils sont dus au fait que la végétation absorbe le CO2 selon son cycle annuel et qu’il y a plus de végétation dans l’hémisphère Nord que Sud. De ce différentiel, on déduit que l’écosystème terrestre absorbe et relâche, bon an mal an, 30% de l’émission du CO2 anthropogène.

Ainsi, le premier facteur de l’augmentation du CO2 dans l’atmosphère est le déversement anthropogène. La séquestration par la végétation est le second facteur déterminant.

Le présent article montre que la séquestration par la végétation dépend elle-même prioritairement de la quantité d’eau souterraine. On le voit sur la figure qui met en relation la variation annuelle de la réserve d’eau profonde dans le sol TWS avec CGR, la variation de l’augmentation annuelle du CO2. On constate que les deux paramètres corrèlent remarquablement. En d’autres termes : beaucoup d’eau dans le sol ó(beaucoup de végétation ?)ófaible augmentation du CO2.

Je suis un peu surpris que la séquestration du CO2 par la végétation dépende davantage de l’eau profonde que de l’humidité de surface. Ai-je bien compris ?

Les météorologues mesurent fort correctement la pluie et l’humidité de surface.

La masse de l’eau profonde est mesurée par le système GRACE. Ce sont deux satellites qui orbitent conjointement à 220 km l’un de l’autre en mesurant constamment la distance qui les sépare. Celle-ci dépend des irrégularités locales de la gravité terrestre qui peut être ainsi déterminée. GRACE fait ainsi une carte de la quantité d’eau souterraine à quelques centaines de km de résolution et il détermine sa variation au cours du temps. Costaud !

Humphrey, V., Zscheischler, J., Ciais, P., Gudmundsson, L., Sitch, S., & Seneviratne, S. I. (2018). Sensitivity of atmospheric CO2 growth rate to observed changes in terrestrial water storage. Nature, 560(7720), 628-631. doi:10.1038/s41586-018-0424-4

 

639 – 643. COUVERTURE VÉGÉTALE, AGRICULTURE, ÉCHAUFFEMENT CLIMATIQUE.

La Terre a verdi de 1982 à 2016.  Un résultat qui surprend plaisamment.

On a tendance à croire que la couverture végétale tend à diminuer. Ce ne fut pas le cas durant ces 34 dernières années. Globalement la couverture végétale a crû de 7%. Elle a en effet diminué bien dans les régions tropicales, mais elle a augmenté davantage dans les autres régions. Les régions sans couverture végétale ont diminué de 3%, essentiellement par extension de l’agriculture. Pour 60% le changement est dû aux activités humaines, le reste est conséquence de l’échauffement climatique.

Song, X. P., Hans en, M. C., Stehman, S. V., Potapov, P. V., Tyukavina, A., Vermote, E. F., & Townshend, J. R. (2018). Global land change from 1982 to 2016. Nature, 560(7720), 639-643. doi:10.1038/s41586-018-0411-9

3 réflexions au sujet de « L’actualité scientifique de Jacques en août 2018 »

  1. « Faire payer les routes en temps réel pour faciliter le trafic. »

    Dans l’une de ses conférences, Étienne Klein (sauf erreur) disait que l’utilisation des autos électriques n’étaient pas une véritable solution environnementale car, pour produire l’électricité dont ces autos ont besoin, on brule (souvent) des carburants carbonés.
    Mais même dans ce cas où l’électricité est produite dans de grandes centrales thermiques, l’efficacité globale (production et utilisation) est de beaucoup supérieure à celle d’un véhicule à moteur thermique (15%).
    Les automobiles électriques, les transports en commun et le covoiturage sont certainement des éléments de solution incontournables, mais sont aussi certainement des moyens insuffisants car ils ne tiennent pas compte d’un fait capital.
    La distance journalière moyenne parcourue (djmp) pour nos occupations quotidiennes ne fait qu’augmenter et cela de façon très importante. Créer une nouvelle ligne de transport en commun rapide entre deux lieux ne fait qu’augmenter à terme cette djmp. On peut alors se permettre d’habiter de plus en plus loin de son lieu de travail avec ce transport en commun qui nous donne en plus une bonne conscience environnementale. Dans mon lieu de travail de nombreux collègues font plus de 250 km par jour. Cela était inconcevable autrefois étant donné la qualité des modes de transport d’alors. Les gains obtenus par l’utilisation des transports en commun, automobiles électriques, covoiturage sont plus qu’anéantis par l’augmentation de ce facteur djmp.
    Le problème n’est pas tellement dû aux voyages occasionnels que nous faisons, (les Suisses sont tout de même les champions dans cette catégorie), mais nettement ce facteur djmp.

    Alors que faire?
    Autrefois, sans système de transport efficace, il fallait que la djmp puisse être franchie essentiellement à pied. D’où découlait naturellement beaucoup de petites villes.
    Faut-il alors retourner au moyen-âge? Non, mais il faut prendre les grands moyens pour réduire cette djmp. Les avantages sont multiples; moins d’énergie dépensée, moins de temps perdu à se déplacer, gain du point de vue de la santé (plus d’exercice, moins de stress, meilleure qualité de vie), gains économiques en ne surdéveloppement pas les infrastructures de transport, moins de surface perdue et de matière première consacrée à ces transports, moins de problème de stationnement, moins de deuxième voiture par famille, etc.
    Quels sont les grands moyens possibles pour atteindre un tel objectif? Les réponses sont multiples et demanderait une réflexion approfondie, mais il faut en premier lieu vouloir chercher à atteindre cet objectif de réduction du djmp.
    Les gouvernements devraient s’impliquer les premiers en donnant des avantages financiers à une personne vivant proche de son lieu d’occupation quotidien (par exemple moins de taxes). En fait les gouvernements y gagneront par moins de dépenses liées à la construction et à l’entretien liées aux transports.
    Une autre façon de tendre vers cet objectif est d’augmenter les couts liés aux transports (taxes de carburant, prix des billets, etc.) Cette seule façon ne serai pas très populaire sans autres incitatifs plus « positifs » et d’explications. Il faut expliquer à la population quel est le cout réel de l’augmentation de ce facteur djmp impliquant toutes les composantes directes et indirectes (par exemple les couts environnementaux). Le prix actuel de l’énergie est beaucoup plus faible que son cout réel tenant compte de tous les facteurs.
    Les routes en Suisse sont toujours impeccables et même s’améliorent constamment. Mais cette qualité cache une faiblesse qui ne peut que s’empirer avec les années. Quand on a le nez trop collé sur la réalité quotidienne on ne se rend plus compte des changements lents et progressifs. En me regardant dans le miroir je ne vois pas ma barbe pousser (Astérix l’avait bien compris). Pour se rendre compte de ce problème il faut prendre un peu de recul.

  2. Bonjour! It’s important all days different professionals from different sciences share your appreciated knowledge about the changes in our nature, and many people were able to understand the importance to « take care » of our world. Merci beaucoup!

    1. Bonjour! I am so glad like a professional and like a Science Teacher, the efforts for keeping our planet, our environment go for a good way. I am so glad many students from primary and highschool are interested about that. By: Marcela Patricia Osses Garay

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