Nouvelles avancées scientifiques : l’antimatière, le cholestérol et les globules rouges Understand article

Traduit par Eva Barbier-Klein. Science in School est publié par EIROforum, une collaboration de huit organisations de recherches intergouvernementales européennes. Cet article passe en revue les dernières nouvelles provenant des membres d’EIROforum.

EIROforum

EIROforum réunit les ressources, les équipements et l’expertise des organisations membres pour soutenir la science européenne dans l’atteinte de son plein potentiel. Pour en savoir plus : www.eiroforum.org

CERN : l’antimatière démasquée

Des études poussées sur l’antimatière (l’équivalent immatériel de la matière) devraient pouvoir révéler la raison pour laquelle l’antimatière créée au cours du Big Bang a disparu. Le nouvel « anti-objet » le plus prometteur est l’antihydrogène, l’élément le moins complexe d’un antimonde hypothétique.

Les neuf premiers atomes d’antimatière ont été créés au CERN en 1995, mais ils étaient trop rapides – presque la vitesse de la lumière – et ne pouvaient donc pas être étudiés de manière approfondie. La découverte suivante eut lieu en 2002, lorsque l’expérience ATHENA résolut ce problème en créant des millions d’atomes d’antihydrogène se déplaçant à vitesse réduite. Neuf ans plus tard, une autre étape fut franchie : réussir à en capturer l’un quelques uns. En juillet 2011, les chercheurs de l’expérience ALPHA au CERN parvinrent à capturer 38 antiatomes et à les garder pendant 172 millisecondes. En juillet 2011, ils ont annoncé avoir réussi à en conserver quelques centaines pendant environ 15 minutes. Cet exploit ouvre la voie à la possibilité de comparaisons précises entre les niveaux d’énergie respective des particules d’hydrogène et d’antihydrogène à l’aide de systèmes de laser ultra précis.

Schéma de l’expérience ALPHA : les antiprotons sont capturés et placés sous ultravide à l’aide de champs électriques et magnétiques. Les atomes d’antihydrogène mélangés aux positrons sont formés et conservés par un piège à aimant magnétique et des bobines miroir
Image reproduite avec l’aimable autorisation de CERN

Pour en savoir plus, consultez la publication sur la recherche (en anglais) :

The ALPHA Collaboration (2011) Confinement of antihydrogen for 1000 seconds. Nature Physics 7: 558-564. doi: 10.1038/nphys2025

Basé à Genève, en Suisse, le CERN est le laboratoire en physique des particules le plus grand au monde. Pour en savoir plus, voir : www.cern.ch

EFDA-JET : Le JET lancé à nouveau

Suite à l’installation de 4500 nouvelles tuiles sur les murs intérieurs, le Torus européen en projet conjoint (JET) s’apprête à reprendre ses expériences à la fin du mois d’août 2011, après 22 mois d’inactivité.

Les salles de contrôle du JET
pendant le développement du
nouveau plasma
Image reproduite avec
l’aimable autorisation de
EFDA-JET

La salle de contrôle bondée du JET a pu assister avec enthousiasme au développement d’un courant plasma spectaculaire d’1 méga-ampère d’une durée de 15 secondes. Une réussite incroyable si l’on sait que généralement, le premier courant plasma suivant la remise en marche de la machine ne consiste qu’en un court flash visible pendant moins d’une seconde.

Des expériences sont prévues pour mieux comprendre le comportement du prochain appareil de fusion international, l’ITER, équipé des mêmes tuiles que celles qui ont récemment été ajoutées au JET. Après l’impressionnant succès du JET, on ne peut qu’être optimiste au sujet de l’ITER, qui continuera à ouvrir la voie à l’utilisation commerciale des réacteurs nucléaires.

Le JET, situé à Culham en Grande-Bretagne, est le réacteur nucléaire européen. L’exploitation scientifique du JET est entreprise par l’Accord Européen pour le Développement de la Fusion (EFDA). Pour en savoir plus : www.jet.efda.org (en anglais)

EMBL : Des globules… vertes

Les scientifiques du laboratoire européen de biologie moléculaire (EMBL), basé à Monterotondo en Italie, ont conçu une nouvelle technique de marquage. Pour la première fois, les chercheurs vont pouvoir identifier les cellules souches issues de la moelle épinière qui donnent naissance aux globules rouges.

La moelle épinière des mammifères tels que les humains ou les souris contient différents groupes de cellules souches, qui se subdivisent en plusieurs types de cellules sanguines. Grâce à cette nouvelle technique, les cellules issues de la moelle épinière des souris deviennent vert fluo lorsqu’elles se destinent à devenir des globules rouges.

Image reproduite avec
l’aimable autorisation de
André-Pierre Olivier

Cette identification est rendue possible par une balise fluorescente qui s’attache à l’ARN d’un gène que seul ce type de cellule produit. D’autres laboratoires ont d’ores et déjà commencé à utiliser cette technique, qui va aider les scientifiques à comprendre quels sont les groupes de cellules souches à l’origine des globules rouges et analyser les mécanismes moléculaires impliqués.

Pour en savoir plus, vous pouvez consulter l’article de recherche (en anglais) :

Rasmussen KD, O’Carroll D (2011) The miR-144/451eGFP allele, a novel tool for resolving the erythroid potential of hematopoietic precursors. Blood 118(11): 2988-2992. doi: 10.1182/blood-2011-04-350728

ESA : Le télescope spatial Herschel redécouvre l’histoire de la galaxie

Le taux de formation d’étoiles a connu son apogée dans la jeunesse de l’univers, il y a environ 10 milliards d’années. À cette époque, les galaxies créaient des étoiles dix à cent fois plus souvent que la nôtre ne le fait actuellement. Un taux de natalité si élevé est très rare dans l’univers que nous connaissons aujourd’hui et semble toujours être déclenché par la collision entre deux galaxies. Les astronomes en ont donc conclu que ce qui est vrai aujourd’hui l’était aussi hier.

Un scénario possible de la
création des étoiles
Image reproduite avec
l’aimable autorisation de
ESA-AOES Medialab

À l’aide du télescope spatial Herschel de l’Agence spatiale européenne (ESA), les astronomes ont pu observer les galaxies les plus lointaines, qui leur sont apparues comme elles étaient il y a des milliards d’années. Cet aperçu du passé a permis d’apprendre que les galaxies n’avaient pas besoin d’entrer en collision pour créer une nouvelle étoile. Cette découverte met à mal la théorie jusqu’alors admise et dépeint un portrait plus précis de la façon dont les étoiles naissent, et dont les galaxies évoluent.

Pour en savoir plus, vous pouvez consulter l’article de recherche (en anglais) :

Elbaz D et al. (2011) GOODS–Herschel: an infrared main sequence for star-forming galaxies. Astronomy & Astrophysics 533: A119. doi: 10.1051/0004-6361/201117239

L’ESA est le tremplin vers l’espace de l’Europe. Son siège est basé à Paris, en France. Pour en savoir plus : www.esa.int (disponible en français)

ESO : l’ALMA entre en action

L’observatoire spatial terrestre le plus complexe au monde, l’ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) a été officiellement ouvert aux astronomes. L’ALMA est un issu d’un partenariat entre l’Europe, l’Amérique du Nord et l’Asie de l’Est, en coopération avec le Chili. L’observatoire européen austral (ESO) représente la partie européenne du projet. La première image qu’il a fournie, alors que sa construction n’était pas encore achevée, était une vue inédite de l’univers, impossible à obtenir via un télescope à lumière visible ou à infrarouge. Des milliers de scientifiques du monde entier se sont battus pour être parmi les premiers chercheurs à pouvoir explorer les zones les plus sombres, froides et lointaines du cosmos, ainsi que ses plus grand secrets, grâce à ce nouvel outil astronomique.

Les galaxies des Antennes (aussi connues sous le nom de NGC 4038 et 4039) sont deux galaxies spirales en collision. Elles se situent à environ 70 millions d’années-lumière de notre galaxie, dans la constellation du Corbeau. Ici, vous pouvez voir les observations réalisées par l’ALMA pendant la phase de test de l’observatoire durant laquelle deux longueurs d’ondes ont été utilisées, ainsi que les observations du télescope Hubble de l’ASE/NASA. Cliquer sur l’image pour l’agrandir
Image reproduite avec l’aimable autorisation de ALMA (ESO / NAOJ / NRAO); ; image de la lumière visible: the NASA / ESA Hubble Space Telescope

Pour en savoir plus, consultez le communiqué de presse : www.eso.org/public/news/eso1137

Pour en savoir plus sur l’ALMA :

Mignone C, Pierce-Price, D (2010) The ALMA Observatory: the sky is only one step away. Science in School 15: 44-49. www.scienceinschool.org/2010/issue15/alma

L’ESO est l’observatoire le plus productif au monde. Son siège se situe à Garching près de Munich en Allemagne et ses télescopes se trouvent au Chili. Pour plus d’informations : www.eso.org

ESRF : Des rayons X plus performants

La technique découverte par les scientifiques de l’ESRF est peut-être en passe de révolutionner l’analyse chimique des matériaux rares tels que les échantillons de météorites et les fossiles. Les rayons X sont sensibles aux formes et aux textures présentes à l’intérieur de l’échantillon donné, mais ne déterminent généralement pas leur état chimique. Cette nouvelle technique permet aux rayons X de réaliser une image de la distribution des liaisons chimiques d’éléments importants situés au cœur de la roche opaque, ce qui était auparavant impossible sans détruire l’échantillon. « J’aimerais utiliser cette approche avec des roches martiennes ou lunaires. Elle permet non seulement de repérer tous les éléments présents dans la roche ; mais aussi de déceler la présence d’oxygène, et l’appartenance ou non à une molécule d’eau », explique Simo Huotari, scientifique basé à Helsinki, en Finlande, et ayant participé au développement de cette technique.

Le carbone et l’oxygène sont
difficiles à analyser s’ils sont
pris dans d’autres matériaux.
La nouvelle technique de
rayon X synchrotron permet
non seulement de les repérer,
mais aussi de détecter leurs
liaisons chimiques
Image reproduite avec
l’aimable autorisation de
Tuomas Pylkkänen (Université
d’Helsinki)

Pour en savoir plus, vous pouvez consulter l’article « New synchrotron technique could see hidden building blocks of life » sur le site de l’ESRF (www.esrf.eu, disponible en français) ou directement via http://tinyurl.com/69o9g7g (en anglais)

Vous pouvez aussi consulter l’article de recherche (en anglais) :

Huotari S et al. (2011) Direct tomography with chemical-bond contrast. Nature Materials 10: 489–493. doi: 10.1038/nmat3031

Situé à Grenoble, en France, l’ESRF produit la source de rayonnement synchrotron la plus puissante d’Europe. Pour en savoir plus : www.esrf.eu (disponible en français)

XFEL Européen : la lumière au bout du tunnel

Le XFEL européen est un laboratoire de recherche dont la construction n’est pas encore terminée. Il se situe près d’Hambourg, en Allemagne. Son rôle est de générer des flashs de rayons X très puissants pour aider les scientifiques du monde entier dans leurs recherches. Pour en savoir plus : www.xfel.eu (en anglais)

Les scientifiques examinent l’un des nombreux tunnels qui composent les locaux du XFEL européen. La photo a été prise peu après l’achèvement de la construction du tunnel. À partir de 2014, c’est ici que les électrons seront poussés à produire des radiations de rayons X extrêmement puissantes grâce à l’utilisation de champs magnétiques. Ils devront auparavant subir une accélération qui leur fera presque atteindre la vitesse de la lumière dans un tunnel de plus de 2 km de long. Quand l’équipement sera complètement opérationnel, l’endroit où se trouvent ces hommes sera très dangereux et sera donc équipé d’un système de contrôle sophistiqué, afin d’éviter toute intrusion inopportune. Les chercheurs pourront ainsi mener leurs recherches en toute sécurité
Image reproduite avec l’aimable autorisation de European XFEL

ILL : Le cholestérol n’est pas si rapide

Les scientifiques étudiant la diffusion des neutrons à l’institut Laue-Langevin (ILL) et au Centre NIST pour la recherche sur les neutrons à Gaithersburg, aux États-Unis, ont découvert que le déplacement du cholestérol au sein d’une cellule et entre les cellules peut prendre plusieurs heures, soit beaucoup plus de temps que ce qui était envisagé jusqu’alors.

Le cholestérol se trouve sur la partie externe de la membrane des cellules. Il permet la transmission des signaux chimiques et nerveux dans tout le corps et constitue ainsi la base de plusieurs hormones importantes et permet l’isolation des fibres nerveuses. Il est donc primordial de maintenir un niveau de cholestérol correct, grâce à la redistribution entre et au sein des cellules. Les dysfonctionnements dans la répartition du cholestérol sont impliqués dans la maladie d’Alzheimer, l’artériosclérose et divers problèmes cardiovasculaires. Faire des recherches sur la vitesse de répartition du cholestérol permettra de développer de meilleurs traitements pour soigner ce type de maladies.

Le modèle Spacefill de la
molécule de cholestérol
Image reproduite avec
l’aimable autorisation de
RedAndr; source de l’image :
Wikimedia Commons

Pour en savoir plus, vous pouvez consulter l’article de recherche (en anglais) :

Garg A et al. (2011) Noninvasive neutron scattering measurements reveal slower cholesterol transport in model lipid membranes. Biophysical Journal 101(2): 370-377. doi: 10.1016/j.bpj.2011.06.014

L’ILL est un centre de recherche international leader dans la science et la technologie des neutrons. Il est basé à Grenoble, en France. Pour en savoir plus : www.ill.eu (en anglais)