Février 2007

Voici H-Racer, la plus petite voiture à hydrogène du monde. Avec son moteur électrique mû par une pile à combustible (PAC) alimentée à l'hydrogène, ce modèle vient nous montrer ce que peut être le futur non polluant de l'automobile : un pot d'échappement qui rejette... de l'eau pure (sous forme de vapeur d'eau)..
Mais pour l'instant, ce modèle conçu à Shangaï par Horizon Fuel Cell Technologies n'est qu'un modèle réduit, que l'on peut piloter grâce à une télécommande.
Mesurant 16 cm de long pour 7 de large, H-Racer peut être acheté sur internet. L'ensemble contient le châssis de la voiture, la voiture, la télécommande, le cylindre de stockage d'hydrogène, la valve d'entrée pour le ravitaillement en combustible, la pile à combustible et, à la différence des vraies voitures à hydrogène, la station de ravitaillement (équipée d'un panneau solaire) qui va avec. L'hydrogène y est produit par décomposition chimique de l'eau avec l'apport de l'énergie solaire. Le gaz récupéré est ensuite trasnmis à la voiture via un tube de plastique.

Aucun danger d'explosion ou d'incendie : le réservoir ne contient qu'une très petite quantité d'hydrogène, permettant au prototype de rouler sur une centaine de mètres. Ensuite, il faut recharger...

Voici un jouet éducatif qui permettra au jeunes (et aux moins jeunes) de bien comprendre le fonctionnement des futurs voitures qui devraient peupler nos routes d'ici une dizaine d'années.

Prix de vente : 115 dollars (hors frais de port, sur le site d'Horizon Fuel Cell) ; autour de 150 euros (hors frais de port, par exemple sur le site imaginascience).

Pour en savoir plus :
Film de démonstration
Site d' Horizon Fuel Cell
Site d'Imaginascience

L'équipe de Lukas Y. Wick du Centre Helmholtz de recherche en environnement (UFZ) de Leipzig (Allemagne) vient de montrer que les filaments mycéliens jouaient dans le sol un bien plus grand rôle dans la dissémination des bactéries que ce que l'on suspectait jusqu'à présent. Ces travaux publiés récemment dans la Revue Environmental Science & Technology(1) sont une véritable première : ils montrent que des bactéries peuvent se déplacer sur de grandes distances dans le sol, en empruntant les drôles d'autoroutes que constitue la membrane de ces filaments.
Sachant que l'air et un manque d'humidité créent une barrière à la mobilité des bactéries dans le sol (frein à leur pénétration jusqu'à des substrats souillés par les polluants par exemple), les expériences menées par les chercheurs montrent que favoriser ces "voyages autoroutiers champignonesques" pourraient aider à accélérer la remédiation de la terre souillée, en utilisant les bactéries qui décomposent les substances nocives.

Filaments mycéliens de fusarim oxysporum dans le sol,
vus au microscope à balayge laser © Dr. Thomas Neu/UFZ

Il faut savoir que les champignons font partie des plus gros producteurs de biomasse et un seul gramme de terre arable peut contenir jusqu'à 100 mètres de réseau de filaments mycéliens, chaque filament présentant un diamètre de l'ordre de 10 micromètres, soit un septième de celui d'un cheveu humain

Pour prouver que des bactéries pouvaient se déplacer dans le sol le long de ces réseaux fongiques, les chercheurs ont reconstitué un sol artificiel composé, de haut en bas, du polluant, d'une couche de séparation avec des billes de verre, de terre non contaminée et de bactéries Pseudomonas putida(2). Par le chimiotactisme(3), celles-ci donc dû traverser toutes ces couches avant de parvenir au phénanthrène, un hydrocarbure aromatique polycyclique produit par la combustion (stations services, gaz d'échappement, feux de forêt, fumée de cigarette, vieilles usines à gaz municipales...).

Le fait d'obliger Pseudomonas putida à lutter contre la gravité pour atteindre le polluant permet d'éliminer l'hypothèse selon laquelle ces microorganismes pourraient être transportés par l'eau présente dans les sols.
Ainsi, lors de cette expérience, les bactéries ont atteint l'hydrocarbure seulement dans les zones où un réseau de champignons était présent. Dans l'expérience parallèle identique sans mycélium, les bactéries ne pouvaient pas surmonter les barrières.

Si un seul type de bactéries a été employé dans l'expérience modèle, il faut savoir qu'il existe un nombre innombrable de bactéries différentes dans la nature. Pour lesquelles d'entre elles y-a-t-il un avantage à être mobiles ? Les scientifiques n'en sont pas encore à avoir compris l'ensemble des processus présents dans le sol...
Le but des chercheurs est maintenant de modéliser des paysages microbiens et d'étudier les effets obtenus sous l'influence de différents facteurs.

(1) "Effect of Fungal Hyphae on the Access of Bacteria to Phenanthrene in Soil", Environ. Sci. Technol. 2007, 41, pages 500-505.
(2) Bactéries avides d'hydrocarbures, dont elles décomposent les composés de carbone pour produire l'énergie et les substances dont elles ont besoin pour vivre.
(3) Fait que les bactéries mesurent la concentration de leur produit chimique cible et se déplacent alors là où la concentration est en est plus haute automatique. Une espèce de pilotage automatique, en quelque sorte.

Pour en savoir plus :
Communiqué de presse du Centre Helmholtz de recherche en environnement (Helmholtz Centre for Environmental Reserch (UFZ) : http://www.ufz.de/index.php?en=10837

Une équipe de chercheurs dirigée par Nicholas a découvert à l'aide d'un robot volant spécialement conçu comment les insectes volants se servent d'indices visuels pour s'envoler, maintenir leur altitude et se poser. Financés par l'UE au titre du cinquième programme-cadre et le Centre national français de la recherche scientifique (CNRS), ces travaux sont publiés par le magazine Current Biology(1).

Tout comme le pilote humain, l'insecte utilise sa vision pour se piloter dans les airs. Les signaux électriques issus de son œil à facettes excitent, par l'intermédiaire de neurones spécialisés, les muscles des ailes permettant à l'animal de redresser son vol et d'éviter les crashs. Ces mêmes neurones seraient-ils impliqués dans une sorte de « pilote automatique » ? C'est ce que viennent de démontrer Nicolas Franceschini, Franck Ruffier et Julien Serres, spécialistes de biorobotique au laboratoire Mouvement et perception (CNRS/Université de la Méditerranée) à Marseille, en mettant en évidence un automatisme appelé « régulateur de flux optique » (FO) commandant la force de sustentation. Pour arriver à ces résultats, les chercheurs ont modélisé la navigation d'un insecte au dessus du sol à partir d'expériences réalisées sur le robot volant OCTAVE, un micro-hélicoptère captif qui parvient à reproduire nombre de comportements naturels énigmatiques.

OCTAVE est un hélicoptère captif de 100 grammes doté de vision. Son œil ventral observe le relief survolé à 3m/s et mesure le flux optique de translation grâce à un neurone détecteur de mouvement (de masse 0,8 gramme) dérivé de la mouche. Né d’une formalisation du comportement visuomoteur du moustique et du criquet migrateur, son pilote automatique innovant (qui a donné naissance à un brevet CNRS) est un « régulateur de flux optique », qui lui permet de réaliser des prouesses telles qu’un décollage automatique, un suivi de terrain automatique, un atterrissage automatique, ainsi qu’une réaction sensée à des perturbations telles qu’un vent de face ou un vent arrière

Ainsi, malgré l'absence d'intruments sophistiqués tels que ceux utilisés par les pilotes humains, les insectes et autres animaux volants peuvent contrôler leur hauteur au-dessus du sol.

Lorsqu'un insecte vole vers l'avant, l'image du sol en dessous de lui défile vers l'arrière à travers son champ visuel à une vitesse qui est inversement proportionnelle à la hauteur de l'insecte au-dessus du sol. En d'autres termes, le sol semble se déplacer plus rapidement à faible altitude qu'à grande altitude. Les chercheurs ont émis l'hypothèse que les insectes sont munis d'un régulateur interne de flux optique qui utilise une boucle de retour pour évaluer le rapport entre la vitesse du sol et la hauteur et ils ont installé un tel système dans leur micro-hélicoptère. Grâce à ce système, si le sol semble se déplacer trop lentement, l'insecte descend jusqu'à ce que le sol défile à la vitesse optimale d'après son régulateur de FO, et s'il se déplace trop vite, l'insecte s'élève.

Les chercheurs ont constaté que le robot reproduisait de nombreux schémas du comportement de vol des insectes qui ont été observés au fil des années. Ainsi, lorsque des papillons migrateurs doivent traverser un canyon, ils ne se contentent pas de le survoler, mais ils descendent le long d'un flanc, ils traversent le fond et ils remontent ensuite le long de l'autre flanc. De même, s'ils doivent survoler un obstacle tel qu'une forêt, leur hauteur par-dessus les arbres est identique à leur hauteur précédente par rapport au sol.

Le modèle du FO explique également pourquoi les insectes volent plus bas lorsqu'ils font face à un vent contraire. Ce vent provoque une diminution de la vitesse apparente du sol, de sorte que les insectes descendent jusqu'à ce que le sol semble se déplacer à la vitesse «appropriée» d'après leur régulateur de FO. À l'inverse, un vent arrière a pour effet que le sol semble se déplacer à une vitesse supérieure, de sorte que les insectes compensent en s'élevant. De telles réactions au vent ont été maintes fois décrites chez les insectes et même chez les oiseaux. Ces phénomènes ont été pareillement observées sur le micro-hélicoptère, chaque fois qu'il se retrouve face à un vent produit artificiellement en laboratoire, confortant l'idée que les êtres ailés sont équipés d'un régulateur de flux optique.

Le système n'est toutefois pas infaillible. Dans les années 1960, une étude a ainsi constaté que les abeilles qui volent au-dessus d'une surface d'eau plane ont tendance à voler de plus en plus bas jusqu'à ce qu'elles plongent tout droit dans l'eau. Lorsque l'eau ondule, par contre, elles réussissent sans difficulté à maintenir une altitude appropriée. Mais dans la présente étude, les auteurs expliquent que ce phénomène est dû à ce qu'une eau parfaitement immobile ne procure pas d'éléments contrastants aux yeux des abeilles et que, partant, les capteurs de FO ne réagissent plus. Il en résulte un signal d'erreur négatif dans le système, qui amène l'insecte à descendre jusqu'à ce qu'il heurte l'eau. «Une tendance tout aussi catastrophique s'est manifestée avec le MH [micro-hélicoptère] lorsque nous avons introduit une absence de contraste au niveau du sol», remarquent les chercheurs.

Le décollage et l'atterrissage peuvent également être réalisés au moyen du régulateur de FO. Au décollage, le basculement du nez de l'hélicoptère vers l'avant provoque une augmentation de la vitesse du sol, ce qui déclenche une ascension, et à l'atterrissage, le basculement du nez de l'hélicoptère vers l'arrière engendre un ralentissement, et en conséquence, une descente.

«Notre procédé de contrôle explique comment les insectes parviennent à voler en toute sécurité sans les instruments utilisés à bord des avions pour mesurer l'altitude, la vitesse de défilement du sol et la vitesse de descente», écrivent les chercheurs. «Un régulateur de flux optique est relativement simple au niveau de sa mise en oeuvre nerveuse et il est tout aussi approprié pour les insectes qu'il le serait pour un avion.»

A la base de ces comportements étonnants se trouvent, cachés dans le cockpit de l'insecte, des neurones détecteurs de mouvement qui sont de véritables capteurs de flux optique. L'équipe en a patiemment déchiffré le fonctionnement au moyen de microélectrodes ultrafines (un millième de millimètre de diamètre) et d'un microscope spécial construit à cet effet. Ils en ont ensuite transcrit le principe en un microcircuit électronique, dont la version la plus récente ne pèse que 0,2 gramme. C'est ce neurone qui fait l'essentiel du travail à bord de leur micro-hélicoptère.

Mouche équipée d'une «laisse» de microélectrodes permettant d'enregistrer l'activité de certains neurones visuels durant la locomotion.

Ces travaux illustrent le double enjeu, fondamental et appliqué, de cette science innovante, appelée biorobotique et que l'équipe marseillaise a initiée dès 1985. La méthode consiste à s'aider de reconstructions robotiques pour tester des principes biologiques, perçus d'abord de manière confuse. Un va-et-vient permanent entre biologie et robotique permet ensuite d'affiner la compréhension de ces principes cachés, sous-jacents au comportement animal. Des principes qui ont fait leurs preuves depuis des millions d'années et qui sont susceptibles d'être appliqués aujourd'hui à l'aérospatial, tant sont cruciales les phases où un aéronef ou un module spatial navigue à proximité du sol.

Les chercheurs ont déposé avec le CNRS un brevet international sur «le pilote automatique de la mouche».

(1) Nicholas Franceschini & al. "A bio-inspired flying robot sheds light on insect piloting abilities", Curent Biology vol 17 n°4, February 20, 2007.

Pour en savoir plus :
Page personnelle de Nicholas Farnceschini : http://www.laps.univ-mrs.fr/...

Les Israéliens étudient des micro-robots volants, de la taille d'un frelon, capables de réaliser de nombreuses tâches, depuis la reconnaissance jusqu'à la "délivrance" de micro-explosifs ou de produits chimiques incapacitants sur le corps-même des combattants ennemis. D'ores et déjà, les Forces Spéciales britanniques en Afghanistan utilisent des MAV de quelques centimètres nommés WASP pour l'observation. Ceux-ci coûtent 3.000 dollars, sont presque silencieux et sont dirigés par l'équivalent d'une console de jeu. Une version offensive, dotée d'une tête explosive, est destinée à neutraliser les snipers. Les Etats-Unis, de leur côté, fomentent des plans ambitieux dans ce domaine, comme le confirme Fred Davis, directeur technique de la Assessment and Demonstrations Division à l'"Air Force Research Laboratory Munitions Directorate de la base d'Eglin. Il s'agira, là encore, de s'en prendre aux personnels ou aux points faibles des véhicules, tels les pneus.

On voit que la guerre technologique n'est pas proche de s'arrêter, même si les "insurgés conventionnels" multiplient les procédés permettant de neutraliser les senseurs sophistiqués. Le progrès est en marche, des deux côtés. On voit bien que la guerre reste le meilleur agent du progrès technologique. C'est une banalité de rappeler que sans la guerre de 1914-18, nous en serions peut-être restés au dirigeable.

NB: les images présentées montrent des systèmes déjà anciens, non équipés d'intelligence robotique évoluée. Le web est riche en sources sur ces sujets.

Pour en savoir plus
Article de Wired : http://www.wired.com/news/technology/0,72543-0.html?tw=wn_index_1
Article de Micro robots israéliens : http://abcnews.go.com/Technology/wireStory?id=2660621

Nanotechnologies : l'ingénierie moléculaire est peut-être en vue
JP.Baquiast - 13/02/07

On sait que l'obstacle principal au développement des nanotechnologies, pour le meilleur ou pour le pire, tient à l'impossibilité de réaliser d'une façon automatique l'assemblage des atomes afin de fabriquer des nano-objets. Il faut encore manipuler les atomes quasiment un par un. Le rêve de l'ingénierie moléculaire grâce à laquelle les atomes requis s'assembleraient d'eux-mêmes paraissait encore loin... tout au moins jusqu'à ces derniers jours. Car selon une information diffusée par le Center for Responsible Nanotechnology (américain), un projet scientifique britannique serait sur la voie d'une importante percée.

Il s'agit du programme de recherche "IDEAS (Factory on the Software Control of Matter)" soutenu par l'"UK Engineering and Physical Sciences Research Council. Un objectif présenté comme révolutionnaire, "ground-breaking" y est poursuivi. Il s'agit, globalement, de réaliser un compilateur de matière, "matter compiler", qui pourrait construire des nano-objets à l'échelle atomique sous le contrôle d'un ordinateur. A partir de cela, il deviendrait possible de mettre en place des nano-usines fabriquant des nano-produits à grande échelle. Les nano-usines elles-mêmes généreraient en série de nouvelles nano-usines de plus en plus productives. Des applications à grande échelle deviendraient alors envisageables à des coûts accessibles (voir notre présentation du livre "Nanotechnologies" de Yann de Kérorguen).

Le CRN est dans son rôle de signaler cette perspective et d'appeler à une réflexion approfondie sur la question. "If, as expected, nanofactories can be used to build more nanofactories, then the impacts on society may be extreme," said Mike Treder, CRN Executive Director. "From remarkable advances in health care, environmental repair, and poverty reduction, to severe economic disruption, political upheaval, and the possibility of a new arms race: all these implications and more must be understood. Now it appears that our time to prepare is getting shorter."

Pour notre part, nous ne démentirons pas le CRN. Il faut se préparer à l'éventualité. Une petite observation s'impose cependant. En tant qu'Européens, nous ne pouvons que nous réjouir de voir le "breakthrough" se produire en Europe, si c'est le cas. Le CRN manifesterait-il la même inquiétude si un programme analogue, financé par la Darpa et conduit secrètement aux Etats-Unis, était sur le point d'aboutir ? Ce qui est sans doute d'ailleurs le cas sans que nous le sachions.

Pour en savoir plus
Le communiqué du CRN : http://crnano.org/PR-IDEAS.htm
Qu'est-ce que l'usine moléculaire IDEAS (IDEAS factory) :
http://www.epsrc.ac.uk/ResearchFunding/Programmes/Cross-EPSRCActivities/IDEASFactory/default.htm

Surprenantes promesses de l'énergie géothermique
JP.Baquiast - 12/02/07

Un rapport surprenant du MIT publié le 20 janvier 2007 (image: le Pr Jefferson Tester, Meissner Professor of Chemical Engineering au MIT, responsable en chef du rapport) démontre que faire appel à l'énergie géothermique pourrait résoudre, à court terme et à des coûts non supérieurs à ceux imposés par les énergies fossiles, l'ensemble des besoins en énergie des Etats-Unis. La solution est relativement simple. Elle consiste à injecter de l'eau dans les couches chaudes, à une profondeur moyenne de 10 km, et à utiliser la vapeur ainsi produite dans des turbines. Les ressources de chaleur disponibles (l'eau étant récupérée en grande partie) pourraient assurer la consommation énergétique actuelle des Etats-Unis (27 trillions de kwH) pendant 2 millénaires. La technologie nécessaire existe déjà. Rien n'imposerait dans ces conditions de restrictions à la consommation énergétique, puisque cette énergie serait absolument propre, notamment en termes de production de gaz à effet de serre (GES).

La question de bon sens consiste alors à se demander pourquoi l'administration américaine ne s'engage pas immédiatement dans cette voie? Sans doute parce que l'industrie pétrolière y perdrait - au moins momentanément et le temps qu'elle se reconvertisse, une partie de son pouvoir économique et de ses perspectives de profit actuels.

Concernant l'Europe et les autres pays en mal d'énergie, on peut penser que la géothermie "lourde" ainsi comprise pourrait aussi offrir des solutions intéressantes. Le feu de la terre n'est pas près de s'éteindre.

Pour en savoir plus
Présentation du rapport : http://web.mit.edu/newsoffice/2007/geothermal.html
Le rapport de 400 pages : http://geothermal.inel.gov/publications/future_of_geothermal_energy.pdf

Possible intérêt du dichloroacétate dans le traitement du cancer
JP.Baquiast - 12/02/07

Nous n'abordons pas en général les questions médicales, sauf celles susceptibles de présenter un intérêt plus général. C'est le cas semble-t-il d'une information diffusée par le NewScientist du 20 janvier 2007, p 13 (http://www.newscientist.com/channel/health/mg19325874.700-cheap-safe-drug-kills-most-cancers.html) concernant l'effet du Dichloroacetate (DCA) sur les cellules cancéreuses, suite à des expériences menées par l'équipe du Dr Michelakis à Edmonton. Le DCA aurait la propriété de réactiver la production d'énergie par les mitochondries des cellules cancéreuses, en réactivant en même temps la fonction de mort programmée de la cellule (apoptose) dont ces mitochondries sont par ailleurs responsables. Dans le modèle proposé par les auteurs de l'étude, les cellules cancéreuses se caractérisent par une défaillance de leurs mitochondries et font appel pour s'oxygéner à une fonction de remplacement, la glycolyse. Mais de ce fait, elles se rendent aussi immortelles puisqu'elles ne remplacent pas le mécanisme de l'apoptose.
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Le problème est que le DCA n'a jamais été testé sur des humains et présente de nombreux caractères toxiques. Un correspondant du journal, un certain Ralph Moss, www.cancerdecisions.com a expliqué le 7 février qu'il était imprudent de générer des espoirs prématurés par une telle annonce. Il nous semble cependant que la question devrait être explorée, même si, comme l'affirme le NewScientist, les usages thérapeutiques de DCA n'intéressent pas les firmes pharmaceutiques, du fait qu'il s'agit d'une molécule ancienne non brevetable.