Science – actualité, février 2015

01.02.05. Scientific American.

-26-33. ANTHROPOLOGIE. K. Wong. Neandertal Minds. L’opinion publique imagine que l’homme moderne est sorti suprêmement intelligent de la masse des autres branches d’humanoïdes en évolution. Cette idée n’est pas raisonnable, pas plus que celle, courante d’il y a quinze ans, selon laquelle l’H. sapiens devait avoir bien plus de gène que les autres mammifères. Non. L’homme du Neandertal avait un cerveau de dimension semblable, ou un peu plus gros, que l’homme moderne. Si le génome de n’importe quel humains non africains contient 1.5-2% d’ADN de Neandertal, on peut penser que 35-70% du génome de Neandertal se retrouve quelque part dans le génome des humains. En Europe du sud, les deux populations se sont superposées pendant au moins 5’000 ans. Quand à l’expression symbolique et artistique, les évidences que les néandertaliens en étaient aussi capables sont nombreuses. Par exemple, les coquilles marquées et peintes.

-76. EBOLA. Il y a eu 23 épidémies d’Ébola en Afrique depuis 1976, surtout en RDC et au Soudan, avec un total de 2315 personnes atteintes. L’une d’entre elles a eu lieu l’an passé en RDC, touchant 66 personnes et en tuant 49. Pourquoi l’épidémie encore en cours en Afrique de l’ouest a-t-elle pareillement explosé (17’800 cas au début décembre 2014)? On ne le sait pas. C’est inquiétant.

 

05.2.15. Nature 518

-20-23. TRAFIC, ENVIRONNEMENT. M. Waldrop. No drivers required. Voir aussi: http://www.dubochet.ch/jacques/wp-admin/post.php?post=500&action=edit. La voiture sans conducteur arrive. Le trafic cause 1.24 M † par an dans le monde. Quatre états US dont le district de Columbia, permettent les voitures sans chauffeur. La technologie V2V (vehicule to vehicule) va sans doute être prochainement rendue obligatoire sur les véhicules neufs. La décade
2020 en verra l’épanouissement. Il y a 800M de places de parc aux USA et il y a de quoi économiser.

29-31. CLIMAT, ENVIRONNEMENT. Long et al. Start research on climate engineering. La figure en dit plus qu’un long argument; l’ingéniering climatique est potentiellement puissant. Cette image montre les traces laissées par des bateaux. Elles sont suffisantes pour modifier très significativement l’albedo local, c’est à dire la proportion de la lumière incident qui est réfléchie dans l’espace. Pourtant, même sans études préalables sérieuses, la méthode a déjà fort mauvaise presse. Il est vrai que les problèmes sont considérables; l’intervention ici affectera ailleurs; il n’y a pas de mécanismes de régulation politique, on a déjà entendu parler de la main-mise de la finance et des brevets. Faut-il commencer à explorer? On aimerait que ce soit prudemment et de manière bien contrôlée. Peut-être sera-ce une avenue obligée pour introduire une vraie gouvernance mondiale?

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L’éditorial de Science, 20.3.15 revient à cette problématique. Comment faire prudemment cette recherche tout en évitant les expériences sauvages et les dérapages? La question n’est pas sans analogie avec celle-ci:  « comment agir sur les gènes que l’on laisse aller dans la nature? ». C’est l’affaire des OGM et de la thérapie génique germinale.

6.2.15. Science 347.

– 612-13. NEUROBIOLOGIE. Notre tordu sens de l’espace. Les « place cells » (PC) sont des neurones de l’hippocampe qui envoient leur train de signaux selon l’emplacement précis où se trouve l’animal. (Un prix Nobel de cette année honore la découverte). Normalement, seule une minorité des neurones du groupe sont impliqués. La question posée ici est celle-ci: que ce passe-t-il quand le rat découvre de nouveaux territoires? La réponse montre d’abord que le nombre de neurones impliqués dans la localisation augmente logarithmiquement. Doubler le nombre des bras du labyrinthe ou la surface du territoire augmente linéairement le nombre de PC impliquées. Conséquemment, la relation – un lieu/une PC n’est pas valable et l’enrichissement du territoire va de pair avec l’activation de plusieurs PC par lieu. On ne connait pas comment les PC codent leur message, mais les auteurs suggèrent que, en plus du message « c’est là », il doit y avoir un message moins spécifique permettant de différencier le même « c’est là » attribué à plusieurs lieux. Cet autre message plus général expliquerait l’agitation de certaines PC lorsque le rat se trouve en territoire inconnu. Par ceux-ci, quel que soit le nouveau lieu, le rat s’y retrouve toujours un peu.

– 659 – 64. NEUROBIOLOGIE, OPTOGÉNÉTIQUE. Creed et al. (groupe de Christina Lüscher – on le connait – à Genève). Refining deep brain stimulation to emulate optogenetic treatment of synaptic pathology. L’optogénétique est une technique formidable. Elle consiste à incorporer dans l’ADN d’une cellule particulière (un type de neurone) le gène codant pour une rhodopsine bien choisie. La rhodopsine est une protéine bactérienne qui fonctionne comme pompe à ion solaire. Éclairée avec la bonne couleur, elle envoie un flux d’ions spécifiques à travers la membrane. Il est ainsi possible d’activer ou d’inhiber la cellule en l’éclairant. L’effet peut être très rapide (ms). On peut combiner différents types de rhodopsine dans la même ou différentes cellules pour produire différentes actions selon la couleur. La simulation cérébrale profonde consiste à placer des électrodes dans le cerveau pour l’influence par des champs électriques de diverses fréquences. La méthode est d’usage reconnu pour le traitement du Parkinson et quelques autres maladies. On pense à l’étendre à la dépression, les troubles bipolaires et les addictions. L’effet n’est pas durable et on ne connait pas le mode d’action. Dans cet article, les auteurs étudient comment l’optogénétique peut être utilisée pour traiter l’addiction à la cocaïne chez le rat. Ils arrivent à un protocole efficace et d’effet durable. Les détails sont difficiles à suivre.

 

12.2.15. Nature 518

– 148 – 9. MÉDECINE, SANTÉ. La course pour éradiquer la variole et la rubéole. Ces maladies font des ravages dans les pays en voie de développement (110k en Chine, 90k en RDC) où, dans les pires régions, la première tue jusqu’à 30% (<0.5% chez nous). L’OMS visait 90% de vaccination mondiale en 2015 et 95% en 2020. On n’y est pas. Le problème est la crise économique qui diminue l’effort et la résistance de groupes politiques et idéologiques, dans nos pays aussi. Aux USA le taux de vaccination est de 91% en baisse de 2% depuis 2004. Les nouvelles du jour (23.2) annoncent la mort d’un enfant à Berlin alors que l’épidémie a déjà atteint 500 personnes.

– 187 – 206. MÉDECINE, SANTÉ. Deux articles avec chacun plus de 400 auteurs plus d’un quart de million de patients, étudient la génétique de l’obésité. Le deuxième trouve 97 loci associé avec le BMI, comptant pour 2,75 % de la et concluant que l’ensemble pour expliquer >20%. Le premier étudie le rapport entre le tour de taille et le tour de hanches. La conclusion est que l’obésité est une condition complexes et multifactorielle. Elle indique des directions à creuser et systèmes métaboliques impliqués. Il n’y a pas de solution simple en vue.

 

13.2. Nature 347

– 701 – 2. EBOLA. Quatre vaccins sont en phase de test dans les pays de l’épidémie, mais la seule information arrivée au public provient d’un article du New York Times annonçant le succès du vaccin japonais favipiravir. L’INSERM qui coordonne l’essai proteste, c’est trop tôt, le test n’est que préliminaire, il y a embargo jusqu’au 25.2. Le Welcome Trust qui teste le brincidofovir au Libéria annonce la fin de l’essai parce que la firme productrice se retire (on ne sait pas pourquoi). La Guinée et la Sierra Léone, refusent de laisser tester ZMapp parce que la procédure implique un groupe de contrôle placébo. La diminution du nombre de malades fait qu’il devient de plus en plus difficile de recruter assez de monde pour les tests. Il faut rediriger les populations cibles et les critères de recrutement, tout cela dans un contexte de concurrence extrême et de manque d’information. Conclusions: (i) le drame du chacun pour soi et la folle absence d’un réel organe de coordination; ça va de mal en pis; (ii) l’évolution rapide des conditions locale et le difficile déroulement des expériences confirment la nécessité que les tests soient totalement rigoureux (randomisation systématique de la cohorte, groupe placébo, analyse en double aveugle jusqu’à la fin).

– 702-3. Lucy Buts du millénaire de l’ONU. Enfin une analyse sérieuse et objective des buts par un panel de scientifique sérieux (principal coordinateur: ICSU (Internat Council for Sci. Union), ONG centrée à Paris représentant les scientifiques de 121 nations). Conclusion: des 169 buts du programme, seulement 29% sont quantitativement définis. Pour 54% le but doit être clarifié. 17% sont redondant ou inutile. Malheureusement, le programme est si lourd qu’il est quasiment impossible de le corriger en route.

– 729 -30. CANCER, ENVIRONNEMENT, RISQUE. Abondant courrier à propos de l’article Tomasetti et Vogelstein de science du 2.1.15. On y revient. L’article fait des vagues. De quoi s’agit-il? Les cancers sont dus à des mutations. On pense habituellement qu’elles peuvent avoir deux origines. D’une part les défauts génétiques (par ex. Brca pour le cancer du sein), de l’autre les agressions de l’environnement (chimie, fumée, radioactivité). Une 3e est connue, mais généralement négligée: les erreurs de réplication lors des divisions cellulaires, car le processus de copie de l’ADN a un certain taux d’erreur. Sur la base d’une large étude des cancers aux USA, Tomasetti et Vogelstein montrent que la probabilité de cancer dans un tissu est déterminée pour 2/3 par le nombre de réplications du chemin de développement ayant mené à ce tissu. Ils concluent que le cancer est la faute à pas de chance. Le résultat est solide, nouveau, mais en opposition avec l’idée établie. Chacun sait que la fumée induit le cancer du poumon et semblablement pour n’importe quel autre cancer. Les auteurs répondent, oui, bien sûr, il y a une part d’induction environnementale, très importante pour certains cancers, mais globalement, dans l’ensemble, les mutations aléatoires durant la réplication rendent compte de 2/3 des cas.

Une partie du débat est idéologique, par exemple pour ceux qui rejettent cette théorie néfaste à la lutte pour l’environnement. Je ne suis pas encore au clair dans le débat scientifique qui est souvent subtil et compliqué. Je ne sais pas que répondre à l’argument de la cigarette. Pourtant je suis sensible en particulier aux deux arguments suivants.

(i) Les auteurs constatent: si nous découvrions que la quantité d’une certaine substance corrèle avec le développement de cancers, tout le monde acceptera que cette substance soit cancérigène. Nous montrons que le nombre de réplications dans un tissu corrèle avec le développement de cancers. Alors quoi?

(ii) Je lis dans le même no de Science, p. 734, que le nombre de cancers augmente dans le monde (38.5% pour les hommes nés en 1930 et 53.5% pour ceux nés en 1960; pour les femmes, c’est 36.7 et 47.5%), mais que l’allongement de l’espérance de vie rend compte de l’essentiel de cette augmentation. Augmentation de la durée de vie, augmentation du nombre de réplications, on en est bien là.

 

 

19.2.15. Nature 518

– 279. OGM. Bonne nouvelle! Enfin un OGM fait pour satisfaire le goût des consommateurs et non les chimistes et les gros paysans. Dès 2016 les Américains pourront enfin acheter la pomme qui ne brunit pas une fois coupée grâce à la désactivation du gène d’un enzyme. Bravo, on l’a toujours dit: c’est quand les consommateurs vivront au quotidien le bienfait des OGM que le scepticisme sera enfin surmonté.

– 283 – 4. CARRIÈRE, STATISTIQUE. L’analyse de millions de publications tend à montrer que les jeunes font leur recherche de manière plus innovatives, mais que l’encadrement des vieux peut être utile. Voir aussi Science du 6.2.2015 sur ce qui fait la qualité des entrepreneurs. La démarche consiste à faire de la statistique grâce aux données abondantes (par exemple pour les entreprises, on prend tous les paramètres qui sont signifiants à >5%, comme la longueur du nom de la firme, ou si le nom du fondateur y est inclus, etc., etc. Souvent, comme la première de ces analyses, les résultats sont triviaux. Souvent, on ne voit pas ce qu’ils amènent.

Méfions-nous. BigData, big computer et statistique forment un outil hyperpuissant qui toujours fonctionne même en absence de toute intelligence.

313 – 369. DOSSIER ÉPIGÉNÉTIQUE. Epigenome roadmap. Les gènes portent l’information pour faire les protéines. On sait assez bien la lire et l’interpréter. Les gènes ne couvrent qu’une toute petite partie de l’ADN. Reste à savoir quand leur message doit être exécuté, où et en quelle quantité. C’est le problème de la régulation des gènes. Pour ce faire l’information est inscrite (i) dans le reste de l’ADN sous une forme que l’on découvre petit à petit et (ii) par des modifications chimiques apportées à l’ADN et à des protéines qui y sont associées. L’ensemble de ces modifications s’appelle l’épigénome. Le premier de ces articles rapporte la lecture de 111 épigénomes et l’analyse que les auteurs font de cette masse d’information. C’est compliqué. Les autres articles sont pires. Il faudrait aller (beaucoup) plus souvent aux séminaires du CIG, lire et se faire expliquer.

 

20.2.15. Science 347

– 348-9. PSYCHOLOGIE, MÉDECINE, NEUROBIOLOGIE. Young et Barrett. Can oxytocin treat autism? L’injection intranasale d’oxytocin améliore la compétence sociale et l’empathie. Malgré le grand battage publicitaire qui en est fait, les résultats ne sont pas si clairs et l’usage thérapeutique, par exemple pour l’autisme, est, au mieux, en début de recherche.

– 830 – 831. Manu. FRACKING. McGarr et al. Coping with earthquakes induced by fluid injection. On injecte des fluides sous haute pression dans les roches profondes pour toutes sortes de raisons: induire des fractures pour sortir du pétrole ou du gas (fracking), capturer le CO2 pour qu’il n’aille pas dans l’atmosphère, extraire la chaleur pour la géothermie. Le problème est que l’action génère des tremblements de terre, et pas qu’un peu. Ainsi, il n’y avait pas de tremblements de terre en Oklahoma. Depuis que le fracking est arrivé, il y en a plus qu’en Californie (voir dessin). Le plus souvent, les injections sont faites dans les roches sédimentaires qui ne sont pas les lieux des grandes failles. Par contre, pour la géothermie, il faut aller dans le socle rocheux. Est-ce sage? Les Bâlois ont, d’un seul coup, acquis une notoriété certaine. Le problème est complexe. D’abord il faut apprendre ce qui se passe et voir comment on peut réduire les risques; bcp. de travail pour géologues. Ensuite il faut voir comment faire face au risque; bcp. de travail pour les juristes, les politiciens et les citoyens. La belle idée de Manu selon laquelle la lubrification des fractures sera, pour l’écorce terrestre, un doux massage relaxant dont elle ressortira calme et sereine sera difficile à vendre à ceux qu’elle secoue. L’article ne la mentionne même pas.

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26.3.15. Nature 518.

– 461. ÉCHAUFFEMENT CLIMATIQUE. Quelques chiffres récents sur la montée des océans à New York. Actuellement: 3mm/an. En 2100 l’eau sera montée de 56-127 cm (probablement ±sigma) et il y a 10% de chance de dépasser 191cm.

– 457 et 460. CLIMAT, NÉGATIONNISTE. Willie Soon est une étoile dans le sombre ciel des négationnistes, le petit groupe de scientifiques qui nient la responsabilité humaine dans le changement climatique. Son truc est le cycle solaire. Son autre truc ce sont ses relations avec l’industrie dont il défendait la stricte légitimité. (Un des ses arguments: je collabore avec l’industrie, d’autres collaborent avec l’État, ils en reçoivent de l’argent, où est le problème?). Grâce aux lois de libre information, Greenpeace a obtenu les détails de cette collaboration. C’est beaucoup d’argent (400 k$ reçu personnellement depuis 2006) et un contrat stipulant le contrôle avant publication par le sponsor, une firme d’électricité. 2e problème, son institution, le centre d’astrophysique de Harvard Smithsonian, connaissait les liens et a laissé aller au nom de la liberté académique.

– 477 – 9. EBOLA. Yozwiak et al. Les données sur l’épidémie doivent être en libre accès. Le graphique parle de lui-même. D’aout à décembre 2014, c’est à dire pendant toute la pire phase de l’épidémie, aucune donnée sur le virus n’a été publiée. Secret commercial!

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– 481. SEX and EVOLUTION. RECENSION. Konner, M. (2015). Women After All: Sex, Evolution, and the End of Male Supremacy. The mammalian body plan is basically female, and maleness is a syndrome. … Towards a « man-free world where women seproduce using DNA from other women’s eggs.

Mais voir aussi: Ainsworth, C. Nature 518, 288-291 (2015) Sex Redefined.

 

27.2.15. Science 347.

– 931. MÉDECINE. Une idée très répandue dans la population veut que ce que l’on mange nous aide à développer un système immunologique équilibré et nous évite des maladies auto-immunes. Elle est pourtant difficile à démontrer. Une étude récente publiée par le NEJM rapporte une étude faite sur plus de 600 bébés à risque d’allergie aux cacahouètes. Ceux à qui une faible dose avait été ajoutée très tôt pendant quelques semaines ont 5 fois moins de chance d’être allergiques à 5 ans.

SOLEIL. Je suis persuadé depuis 50 ans que l’avenir de l’énergie est dans le soleil. Il suffit de penser à un cours de physique générale; presque chaque chapitre y traite d’un phénomène par lequel un photon libère un électron. Parmi toutes ces possibilités, il y en a surement quelques-unes d’utilisables. Il suffit d’y travailler. Pendant très longtemps on s’est contenté de creuser quelques solutions possibles, toujours les mêmes. Il semble que l’on commence à se bouger. Deux articles de ce cahier de Science en sont une belle illustration.

 

– 967 – 70. ENERGIE, SOLEIL, PEROVSKITE. Dong et al., (US) Electron-hole diffusion lengths >175µm …
Les propriétés photovoltaïques de certaines perovskites (CH3NH3PbI3) ont été découvertes récemment et la rapidité des progrès est impressionnante. J’en ai souvent parlé dans ce blog. Faites de matériaux abondants, par des processus simples, ces cellules atteignent maintenant un rendement de 20% avec l’espoir de faire nettement mieux. Le présent article rapporte une propriété étonnante et prometteuse des monocristaux de cette substance. Il s’agit de ceci.

Dans un système photovoltaïque, le photon absorbé libère un électron et un trou qui diffusent, chacun de son côté, vers leur électrode respective, espérant qu’ils ne sont pas neutralisés en chemin. La distance de libre diffusion est donc un paramètre important de tout récepteur photovoltaïque. Elle impose la distance à laquelle doivent être les deux électrodes (compliqué quand il s’agit de quelques nm (10-9m)) et l’intensité lumineuse utilisable (forte intensité => plus de neutralisation des charges). Elle vaut plus de 0.1µm pour la perovskite polycristalline des cellules récemment développées. Dans le présent article il est montré que les monocristaux de la même substance ont une distance de libre diffusion qui est de l’ordre du mm! Si je comprends bien cette propriété est favorable à la production  de cellules simples pour haute intensité lumineuse.

 

– 970 – 74. ÉNERGIE, EAU, SOLEIL. Liu et al. (Chine et Israël). Metal-free photocatalyst for water splitting.

Des bulles de gaz apparaissent dans un récipient d’eau placé au soleil. C’est l’air dissout dans l’eau que la lumière libère. Ce n’est pas très utile. On peut imaginer mieux: la décomposition de l’eau en hydrogène et oxygène par les photons du soleil. 2H2O=> 2H2 + O2. On verrait alors l’eau bouillir au soleil dans un dégagement des deux gaz, bourrés d’énergie… et dangereusement explosifs. On maitrise bien la réaction de décomposition de l’eau en ses composants. La méthode la plus classique est l’électrolyse par laquelle une tension électrique appliquée entre deux électrodes produit un courant de bulles d’hydrogène sur l’une et d’oxygène sur l’autre. Le problème est que toute l’énergie pour la réaction doit être fournie par l’électricité. On sait aussi utiliser des électrodes photocatalytiques pour faciliter la réaction, mais le rendement est faible et le gros de l’énergie doit quand même être fourni par la tension électrique. La solution de rêve imaginée ci-dessus ne fonctionne pas, car elle implique l’improbable réarrangement coordonné de 4 électrons. Dans la réalité il se forme des états intermédiaires instables (H+; OH-) qui se recombinent rapidement en vulgaires molécules d’eau, oh!

Le présent article démontre la faisabilité d’une solution en deux étapes. 2H2O + photons catalysés par C3N4 => H2O2 + H2; 2H2O2 catalysé par CDots (nanoparticule de graphite). Ce sont deux réactions impliquant chacune 2 électrons coordonnés. La première est photoactivée. Comme son produit, l’eau oxygénée, est relativement stable, les CDots ont tranquillement le temps de catalyser sa décomposition exothermique en eau et hydrogène. Le rendement dépend de la longueur d’onde de la lumière. Il est de 2% pour la lumière solaire totale (c-a-d. que 2% de l’énergie solaire tombant dans l’eau est transformée en énergie chimique). C’est remarquable étant donné que tous les constituants sont faciles à produire à partir de matériaux inépuisables et non toxiques. Ainsi, il suffit d’éclairer l’eau saupoudrée de la poudre miracle et la voilà qui se met à bouillir des précieux gaz. Les auteurs font remarquer que la réaction fonctionne aussi avec l’eau de mer, mais à plus faible rendement, ce qu’il faudra comprendre pour améliorer. Évidemment, il faudra séparer le mélange H2, O2, mais les techniques sont déjà connues et utilisées à grande échelle. Évidemment aussi, il faudra développer la filière de l’énergie par l’hydrogène. Beaucoup la considèrent comme la solution idéale, mais son développement sera une grosse affaire.

Eh eh! Il se passe des choses prometteuses dans le domaine de l’énergie. Gardons l’oeil ouvert.

1 réflexion sur « Science – actualité, février 2015 »

  1. À propos de :CANCER, ENVIRONNEMENT, RISQUE. Article Tomasetti et Vogelstein de Science du 2.1.15.
    L’article dit que le nombre de génération de la cellule est l’indicateur principal du risque de cancer. Les autres hurlent que l’environnement est essentiel et que les premiers ont tort.
    Comme il ressort de quelques discussion, il n’y a probablement aucun problème. Les deux ont sans doute raison.
    – La probabilité de cancer (C) est liée au nombre de génération (N) de la cellule car les mutations induisant les cancers ont généralement lieu durant la mitose (le dédoublement d’une cellule)
    – Mais les mutations induisant le cancer dépendent de l’environnement au moment de la réplication. Le taux de mutation (T) est élevé si la cellule nage dans la fumée de cigarette.
    Alors, quand on a C=NT, dire que C est proportionnel à T est correct comme de dire que C est proportionnel à N mais il est bien stupide de dire que si l’un est juste, l’autre est faux. Stupide mais tellement commun.
    Il en va de même avec la découverte. S’il faut qu’elle soit communiquée pour qu’elle soit vue, il faut que quelqu’un ait commencé par la faire.
    Encore une fois, le problème vient par ceux qui ne veulent voir qu’une facette de la réalité

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