Avril - Septembre 2008

Retour sur terre de Shenzhou VII
Jean-Paul Baquiast - 29/09/2008


Les astronautes chinois Zhai Zhigang, Liu Boming et Jing Haipeng ont atterri en héros dimanche en Chine à bord du vaisseau Shenzhou VII (Vaisseau divin) après le succès de la première sortie d'un Chinois dans l'espace, qualifiée de "percée majeure" par le président Hu Jintao.
"Je me sens si fier pour la nation", a déclaré peu après son atterrissage Zhai Zhigang, un colonel de l'armée de l'air de près de 42 ans entré dans l'Histoire en accomplissant la première sortie spatiale effectuée par la Chine. La fusée Longue Marche II-F, emportant Shenzhou VII et les trois astronautes, avait décollé jeudi de la base spatiale de Jiuquan, dans le nord-ouest de la Chine. Samedi, pendant une quinzaine de minutes, Zhai Zhigang, a réussi la première sortie spatiale effectuée par la Chine. Flottant dans le vide, il avait agité le drapeau chinois rouge aux étoiles jaunes dans un geste hautement symbolique de la montée en puissance de la Chine au sein du club très fermé des grandes nations spatiales. "Je me sens bien. Je salue d'ici le peuple chinois et le peuple du monde entier", avait déclaré le taïkonaute au Centre de contrôle.

Avec la mission Shenzhou VII, la Chine est devenue le troisième pays à accomplir seul une sortie dans l'espace après les Etats-Unis et l'ex-URSS. "Votre sortie dans l'espace a été un succès total", a déclaré Hu Jintao par contact radio avec l'astronaute revenu à bord de Shenzhou VII, "c'est une percée majeure pour le développement de notre programme de vols habités". Dimanche, le Premier ministre Wen Jiabao a suivi l'atterrissage du Centre de contrôle aérospatial de Pékin et a applaudi une fois la capsule sur le sol chinois. S'inspirant de la célèbre phrase de l'astronaute américain Neil Armstrong, le journal Beijing Youth Daily a estimé dimanche qu'il s'agissait "d'un petit pas pour un homme, mais d'un bond de géant pour le pays".

Sur internet, de nombreux Chinois ont témoigné de leur fierté: "Avec notre drapeau flottant dans le cosmos, l'espace fait désormais partie de notre grande patrie chinoise", a affirmé un internaute sur le site Sohu.com. Cette sortie s'est déroulée lors du 3e vol habité chinois, qui doit permettre à la Chine d'installer à terme des modules orbitaux, puis sa première station permanente dans l'espace. Un premier Chinois avait été envoyé dans l'espace en 2003, suivi d'une deuxième mission habitée de deux astronautes en 2005.

Pour le régime chinois, la conquête de l'espace est un moyen de flatter la fierté nationale et de renforcer sa légitimité. Ceci fait oublier l'énorme scandale du lait frelaté, qui a encore terni l'image des produits "made in China" dans le monde.

Cet événement devrait donner à réfléchir à tous les gouvernements et hommes politiques européens qui semblent considérer comme sans intérêt les vols humains orbitaux assurés sur des véhicules européens. Rappelons que le budget que la Chine consacre à l’espace se situe aux alentours de celui de l’ESA, Agence spatiale européenne (environ 2 milliards d’euros). La somme est ridicule par rapport au budget de la Nasa qui avoisine les 25 milliards de dollars. Mais l’ESA n’a jamais reçu mission de programmer des vols habités ni des missions planétaires humaines. Tout au plus envisage-t-elle des vols de satellites et de robots, en matière d’exploration du système solaire.

Aussi bien se trouve-t-elle aujourd’hui dépourvue du lanceur et du véhicule spatial qui la rendrait apte aux vols humains et indépendante des matériels russes. La fusée Ariane 5 complétée de l’ATV Jules Verne aménagé pourraient cependant faire aussi bien que les dispositifs chinois et russes. Encore faudrait-il le décider.

Quant on voit l’enthousiasme que déchaînent en Chine les exploits des taïkonautes, on ne comprend pas que ceux prétendant construire une entité européenne ne se saisissent pas de tels projets, afin de montrer à la jeunesse européenne que le continent n’est pas uniquement un asile pour rentiers fatigués.

Spore
Jean Paul Baquiast - Christophe Jacquemin - 27/09/08

Le thème des origines de la vie fait actuellement, comme nous l’avons montré dans deux rubriques de ce numéro, l’objet d’un certain nombre de travaux de recherche. Des scientifiques évolutionnistes cherchent à appliquer les principes de la sélection darwinienne à la fabrication de cellules artificielles composées de molécules prébiotiques susceptibles après assemblages de se nourrir, se dupliquer et évoluer comme des organismes vivants. Si ces projets aboutissent, comme il y a tout lieu de l’espérer, il sera éminemment intéressant d’observer les descendances qu’auront ces entités, sous l’effet des lois darwiniennes de l’évolution. Mais les formes de vie ainsi créées demanderont de longues durées pour faire émerger de nouvelles espèces, comparables à celles existant sur Terre.

Compte tenu des facilités offertes par l’univers du virtuel, il était inévitable que des modèles des premiers processus vitaux et de l’évolution subséquente soient proposés par des concepteurs de jeux. Rappelons cependant que depuis plusieurs décennies des « jeux de la vie » très simples avaient été réalisés par des chercheurs en IA, tel celui de Conway. Aujourd’hui, la technologie peut faire beaucoup mieux.

C’est l’objectif que vise le jeu Spore, désormais disponible à la vente(1). Observons cependant un point important. On pourrait penser que ce jeu va à l’encontre des théories du créationnisme, selon lesquelles la vie et les espèces avaient été créées par Dieu. Il semble en effet justifier l’évolutionnisme darwinien, générateur de formes innombrables. Mais en fait on peut l’interpréter tout autrement. Contrairement aux apparences, Spore donne au joueur la possibilité de se comporter en une espèce de Dieu supérieur, fixant lui-même les contraintes à l’intérieur desquelles se dérouleront les compétitions darwiniennes. Son libre-arbitre peut s’exercer sans contraintes. Il se fixe à lui-même ses propres finalités, y compris les plus éculées, tel que régner sur son propre empire spatial. De là à faire penser que le Dieu des défenseurs du Dessein Intelligent (Intelligent Design) s’est comporté ainsi, il n’y a qu’un pas. Le propre de la théorie darwinienne de l’évolution, au contraire, fait reposer celle-ci sur des accidents survenus au hasard, auxquelles les espèces ont répondu par des mutations adaptatives elles-mêmes aléatoires, ne répondant à aucun plan préalable.

Si Spore peut familiariser ses utilisateurs aux processus évolutifs, il ne peut donc pas être présenté comme un outil acceptable pour enseigner l’évolution. Tant et si bien que les responsables des Parks créationnistes qui fleurissent un peu partout iront peut-être jusqu’à le proposer à leurs visiteurs.

Concernant les graphismes, ils sont loués par les critiques. Mais on peut à l'inverse considérer les personnages mis en scène comme particulièrement laids.

(1) Voir notre article du 6 mars 2006 :
"Après les Sims, Will Wright concocte Spore, jeu de simulation de la vie"

Pour en savoir plus
Site web officiel : http://www.spore.com

L’hippocampe comporte une centrale de navigation
Jean-Paul Baquiast - 26/09/08

Une étude dirigée par le Pr. Eleanor Maguire de l’University College London et financée par le Wellcome Trust a montré que l’hippocampe des chauffeurs de taxis londoniens, habitués depuis des décennies à se retrouver sans instruments modernes (cartes et GPS) dans les 320.000 rues du Grand Londres, s’est développé de façon anormale. Des analyses plus approfondies ont mis en évidence l’existence dans cette partie du cerveau humain de neurones bien particuliers, qui jouent le rôle d’aides à la navigation.

Il s’agit de 3 catégories de cellules : les cellules dites de localités (place cells) associées aux lieux mémorisés, les cellules dites d’orientation (head direction celles) qui permettent à la tête d’agir comme un compas afin d’indiquer la direction à suivre et les cellules de réseau (grid cells) qui donnent des indications sur la distance parcourue en utilisant des références analogues aux réseaux de méridiens et parallèles donnant la latitude et la longitude sur les cartes.

On peut penser que l’évolution a développé ces outils dans les cerveaux de tous les animaux appelés à se déplacer pour leur survie au-delà de l’horizon immédiat et retrouver rapidement les itinéraires utiles. Nous utilisons intuitivement, sans être chauffeur de taxi nous-mêmes, de tels neurones pour situer les lieux qui nous sont importants et, surtout, les itinéraires les meilleurs pour les atteindre. Ainsi, je sais intuitivement que pour aller de chez moi à la Poste, je dois monter dans la rue qui passe devant chez mon domicile, tourner à gauche puis encore à gauche et que le temps de parcours sera approximativement de 5 minutes.

L’étude du Wellcome Trust montrerait que l’exercice multiplie les 3 catégories de cellules nécessaires à ces performances. Mais l’information initiale n’est pas innée. Elle doit être entrée au moins une fois dans le système, soit par un déplacement réel soit par l’étude d’une carte. Nous sommes donc là en présence de ce que l’on pourrait appeler une aide cérébrale à la mémoire à long terme appliquée aux lieux, aux directions et aux distances.

L’étude ne précise pas si les oiseaux migrateurs, qui accomplissent des milliers de kilomètres, souvent hors de vue des terres ou sans visibilité et retrouvent toujours exactement leur destination, à l’aller comme au retour, disposent de tels neurones. Mais ces oiseaux, comme d’ailleurs d’autres grands migrateurs, tels les cétacés, disposent en supplément d’un système de référencement par rapport au Nord ou par rapport à d’autres repères géodésiques permanents. Il s’agit là de l’équivalent naturel, d’ailleurs encore mal étudié, du compas (boussole) et peut-être même du GPS (qui situe le voyageur en latitude, longitude et altitude). Les chauffeurs de taxis londoniens, aussi expérimentés qu’ils soient, ne semblent pas dotés de cerveaux capables de telles performances.

NB: Une étude de Hynek Burda, de l'université de Duisbourg-Essen, montre à partir de nombreuses observations aériennes que partout dans le monde les bovins domestiques et sauvages s'orientent généralement au repos la tête tournée vers le nord magnétique (et non pas le nord géographique). Ce système d'orientation aurait pu leur être utile dans les temps anciens lorsqu'ils se trouvaient sans repères visibles identifiables dans les plaines et savanes. Mais quel est le mécanisme en cause? Il serait intéressant de le rechercher. Voir http://blogs.takepart.com/tag/hynek-burda-google-earth/

Pour en savoir plus
Article de Phyorg : http://www.physorg.com/news140336390.html

Jean-Paul Baquiast - 25/09/08

Des formes de sélection rudimentaires existaient sur Terre avant l'apparition de la vie : c'est ce qu'annonce notamment un article du NewScientist relatant les travaux de Martin Nowak et Hisashi Ohtsuki, biologistes mathématiciens à Harvard. Ceux-ci ont utilisé des équations simples pour modéliser la croissance de chaînes complexes de molécules prébiotiques, acides nucléiques et protéines(1).

Le modèle montre que, puisque les chaînes longues nécessaires à la vie nécessitent plus de réactions chimiques que les chaînes courtes, elles sont moins fréquentes que celles-ci. Et si des réactions d'assemblage sont plus rapides que d'autres, les chaînes résultant de ces réactions rapides seront plus abondantes.

Le milieu prébiotique constitue dans ces conditions un laboratoire où s'exercent des dynamiques préévolutionnaires. Il dispose de diversité et d'informations, susceptible de générer une chimie complexe. Il s'agit donc d'un milieu favorable à l'apparition de molécules capables de favoriser les copies d'elle-même. Le premier réplicateur qui se reproduit le plus vite et avec le plus de précision réussit à s'imposer et préempte alors toutes les ressources du milieu.

On reproche à ce modèle de ne pas donner beaucoup de pistes pour simuler un tel réplicateur dans des conditions réelles. Le Graal de la recherche en ce domaine ne consiste pas seulement à produire des modèles mathématiques de l'apparition de la vie. Il consiste à produire un ensemble chimique réel, dont on pourra dire qu'il serait semblable aux premières formes de vie, et doté des mêmes caractéristiques.

(1) Prevolutionary dynamics and the origin of evolution, Martin A. Nowak,Hisashi Ohtsuki, in PNAS, septembre 2008 - Voir l'abstract

Pour en savoir plus
New Scientist : http://www.newscientist.com/channel/life/
dn14726-did-evolution-come-before-life.html?

Le World Science Festival
Jean-Paul Baquiast - 29/08/08

Faire connaître au public les grandes avancées conceptuelles et méthodologiques des sciences contemporaines : voici l'objectif de Broa, Green - physicien des cordes - qui, avec de nombreux autres scientifiques s'attaque à ce projet de grande ampleur: Une levée de fonds de 5 millions de dollars a permis d'organiser le "World Science Festival" à New-York du 28 mai au 1er juin, manifestation ayant attiré plus de 120.000 personnes.
Les thèmes les plus difficiles ont été abordés, avec
des techniques empruntant parfois au théâtre et à la danse (notre image) pour les faire comprendre, sans rien sacrifier à la nécessaire rigueur.
Le programme de la manifestation 2008 en donne une bonne vision. D'ores et déjà se prépare le Festival 2009.

Nous ne pouvons que regretter de ne pas voir se tenir en Europe de tels Festivals. C'est en grande partie par ces gestes que s'explique l'avance conceptuelle de la science américaine et son soutien par le public cultivé. Il faut espérer que nous aurons au moins accès aux comptes-rendus des séances.

On pourrait s'interroger sur les arrières-pensées idéologico-politiques de certains des sponsors, notamment la Templeton Foundation qui milite pour le rapprochement des sciences et des religions. Mais il semble que le choix des orateurs et intervenants respecte une honnête neutralité. Nous y retrouvons la plupart des grands scientifiques que nous connaissons et apprécions.

Pour en savoir plus
World Science Festival :
http://www.worldsciencefestival.com/
Programme 2008 :
http://www.worldsciencefestival.com/2008-festival/events/all-events-by-date

Un robot contrôlé par des neurones de rat.
16 août 2008, par Christophe Jacquemin

Dans un communiqué daté du 16 août, l'université de Reading au Royaume-Uni vient d'annoncer la mise au point d'un robot contrôlé entièrement par des neurones vivants... de rats.
Notons que même si la presse a abondamment ici fait l'état d'une première, il faut signaler que Steve Potter avait déjà bien défriché le travail depuis longtemps avec son robot baptisé "Hybrot" - hybride de composants biologiques et robotiques (notre actualité du 04/01/2003 et du 08/05/2003).
Il s'agit donc ici d''un robot possédant un cerveau mi-biologique, mi-électronique. Celui-ciproduit des impulsions électriques, reliées au robot par des électrodes, ce qui lui permet de contrôler son fonctionnement : "Nous lui avons déjà donné un certain apprentissage par répétition, puisqu'il reproduit certaines actions", explique Kevin Warwick, qui dirige l'équipe. Le robot (baptisé Gordon) a ainsi appris, par exemple, à contourner des obstacles, à éviter un mur.

A gauche : le robot constitue le "corps" agissant du réseau de neurones.
Gordon est équipé de sonars et de capteurs de lumière jouant le rôle sensoriel d'entrée. En sortie : contrôle de la vitesse de rotation des roues et de la direction.
Selon le chercheur, et à plus long terme, en permettant de suivre les réactions des neurones en activité, d'étudier le fonctionnement de la mémoire et les moyens de la contrôler, ce type d'expérience pourrait trouver des applications dans le domaine des traitements de maladies neurodégénératives, comme la maladie d'Alzheimer ou de Parkinson.

Pour en savoir plus
Lire notre article plus complet, rubrique "Du côté des labos"
Communiqué de presse de l'université de Reading (en anglais): http://www.reading.ac.uk/about/newsandevents/releases/PR16530.asp

Succès américain sur Mars
26 mai 2008, par Jean-Paul Baquiast

La sonde américaine Phoenix a commencé lundi 26 mars une mission de trois mois dans la région arctique de Mars jusqu'à présent inexplorée pour sonder le permafrost de la planète, y rechercher de l'eau gelée et tenter d'y trouver des indices de vie passée. Son atterrissage s’était bien passé, le dimanche à 23H38 GMT. après un voyage de neuf mois et une descente périlleuse dans la région du Vastitas Borealis, plaine circumpolaire avec peu de relief présumée riche en eau gelée. La sonde s’est posée en douceur, sans les nombreux moyens utilisés précédemment pour amortir les prises de contact.

Phoenix a réussi à déployer ses deux antennes solaires, après avoir attendu 20 minutes de manière à laisser la poussière se déposer pour éviter que les panneaux solaires ne soient souillés. Elle a transmis ses premières images montrant un paysage désolé, plat et gelé, ressemblant à certaines plaines arctiques de la Terre. L’objectif est d’obtenir des échantillons de sol gelé afin de déterminer l’intérêt de la zone pour d’éventuelles missions habitées. Les températures varient de moins 73 à moins 33 degrés Celsius.

Phoenix est dotée d'instruments qui, en analysant la composition du permafrost, sont capables de détecter des molécules notamment de carbone et d'hydrogène, des éléments nécessaires à la vie. Les premiers jours de Phoenix sur Mars -- une mission de 420 millions de dollars -- seront consacrés à vérifier l'état du vaisseau, avant de débuter les investigations du sol du pôle nord de la planète. Une étape clé de la mission de Phoenix sera le déploiement prévu mardi de son bras articulé de 2,35 mètres, capable de creuser à une profondeur d'un mètre dans le sol. Un des instruments du bras robotisé peut chauffer les échantillons pour détecter des substances volatiles comme l'eau. Le vaisseau est aussi dotée d'une caméra, que la Nasa a baptisée "les yeux" de Phoenix, accrochée à deux mètres du sol, qui doit fournir des images panoramiques et à haute définition mais aussi en relief du paysage environnant. Les scientifiques sur Terre pourraient ainsi disposer de photographies en trois dimensions du travail du bras articulé de Phoenix ou des particules atmosphériques.

Des indices de la présence d'eau ont déjà été découverts sur Mars par les robots américains Opportunity et Spirit, qui explorent depuis trois ans la surface de la planète au niveau de son équateur.

Et l'Europe ?

L’orbiteur européen Mars Express s’est associé à ce succès en relayant pendant l’atterrissage les informations envoyées par Phoenix. Elles ont été traitées à l’ESOC (ESA's Space Operations Centre) de Darmstadt, Allemagne. L’ESA pour sa part continue à préparer la prochaine mission Aurora d’exploration martienne. Celle-ci comporte un point fort, le programme ExoMars qui doit aboutir au débarquement sur Mars d’un premier Rover européen, en cours de prototypage. L’équipe d’ExoMars aborde actuellement les détails de conception de l’atterrisseur et du Rover

Exploration du métagénome humain
12 avril 2008, par Jean-Paul Baquiast

Le séquençage du métagénome humain va prendre la suite du séquençage du génome humain. C’est une bonne nouvelle pour la biologie. Les laboratoires européens y contribueront dans le cadre du programme MetaHIT (pour Metagenomics of Human Intestinal Tract), coordonné par l’INRA. Son lancement a été annoncé le 11 avril. MetaHIT mobilisera une douzaine d'organismes de recherche et d'industriels européens parmi lesquels le Wellcome Trust Sanger Institute (Royaume-Uni), le Centre national français de séquençage ou The European Molecular Biology Laboratory. Son budget s'élève à 20 millions d'euros pour quatre ans avec une contribution de la Commission européenne de 11,4 millions d'euros. MetaHIT s'inscrit dans un cadre plus général qui rassemblera des partenaires internationaux, américains et chinois notamment.

On désigne par métagénome l'ensemble de tous les gènes des espèces bactériennes vivant en symbiose avec l'homme (ou avec tout autre type d'animal d'ailleurs), dans son tube digestif mais aussi à la surface de sa peau ou dans divers orifices naturels. Il s’agit d’un monde encore pratiquement inconnu, d'une grande complexité et d'une dimension bien supérieure à celle du génome humain. Le projet, via le séquençage, a pour objet de caractériser les fonctions de ces génomes et d'analyser les interactions qui existent entre eux et la physiologie humaine. Il pourrait ouvrir de nombreuses perspectives d'applications industrielles et médicales.

Comme pour le séquençage du génome humain, les données brutes issues de MetaHIT seront mises gracieusement à la disposition de la communauté scientifique. En revanche, dès que des travaux apporteront une valeur ajoutée sur la fonction de telle ou telle séquence bactérienne, une protection par brevet de la propriété intellectuelle pourra être obtenue.

Ces bactéries, au nombre d’un millier d’espèces, vivant en symbiose avec l’homme, ont des fonctions indispensables à la santé. Elles synthétisent des vitamines, contribuent à la dégradation de certains composés inassimilables sans elles et jouent un grand rôle dans les fonctions immunitaire. Elles protègent contre les bactéries pathogènes en interaction avec les cellules épithéliales intestinales.

Seule une toute petite fraction de cette population est cultivable en laboratoire grâce aux techniques de la bactériologie classique. Pour l'essentiel des bactéries, on ne sait pratiquement rien. Les responsables de MetaHIT estiment qu'ils pourront rapidement explorer cet univers grâce à la métagénomique. La métagénomique constitue une nouvelle approche permettant d'analyser directement les génomes de tous les micro-organismes vivant au sein d'une niche écologique et qui ne peuvent pas être cultivés. Après extraction de la population microbienne de sa niche, l'ADN est purifié avant d'être séquencé par des méthodes à haut débit. L'analyse informatique de la séquence devrait ensuite permettre d'identifier les fonctions des gènes bactériens puis d'explorer les interactions, normales ou pathologiques entre la flore et l'hôte.

Vu les ambitions d’un tel projet et ses retombées probables, on regrettera que le budget consacré soit si faible. De ce fait, les suites susceptibles de lui être apportées, qui lui donneraient toute sa valeur et qu’il serait bon de prévoir dès maintenant, restent pour le moment dans le flou.

Des robots anesthésistes d'ici 5 ans dans les blocs opératoires...
11 avril 2008, par Christophe Jacquemin

Un robot anesthésiste est en phase de test au bloc opératoire. En présence des anesthésistes et sous leur contrôle, cette machine pilote et contrôle automatiquement la profondeur de l'endormissement et le réveil du patient, ainsi que la lutte contre la douleur pendant l'opération.

Déjà testé sur plus de 200 patients en France et en Europe, ce prototype a été développé par le professeur Marc Fischler, chef du service d'anesthésie-réanimation de l'hôpital Foch de Suresne, avec les docteurs Thierry Chazot et Ngai Liu, grâce au financement de cet hôpital privé à but non lucratif. "Il fallait enfin pouvoir mesurer directement sur le cerveau la profondeur réelle d'une anesthésie, et plus seulement avec les signes cliniques indirects classiques", explique Marc Fischler. En effet, avec les méthodes classiques, encore trop de patients sont capables - à la suite d'un dosage insuffisant - de raconter toute l'opération et les dialogues tenus pendant celle-ci(1). Mais plus grave, à l'inverse, une anesthésie trop profonde - dose de produit trop importante - s'associe statistiquement à une surmortalité à un an. Et ce nouveau système vise à pallier ces handicaps. Par ailleurs, "ce pilotage automatique libère d'une tâche, et le professionnel peut alors mieux se consacrer à la surveillance du malade qui est extrêmement importante", complète le Dr Fischler

Outre l'hôpital Foch, ce programme de recherche biomédicale intéresse les hôpitaux Beaujon, Cochin, la Pitié-Salpêtrière, les CHU d'Angers, Tours, Besançon, cliniques à Bordeaux et Amiens, hôpitaux généraux à Argenteuil et Dreux, ainsi que des centres anticancéreux (Marseille, Saint-Cloud, Toulon) et d'autres centres (Nouméa, Berlin et Bruxelles).

Si pour l'instant, il ne s'agit que d'un prototype, nulle doute pour les spécialistes que, d'ici 5 ans, ce type de robot sera monnaie courante dans tous les blocs opératoires.

(1) Ce qui a pu par exemple donner des procès aux Etats-Unis.