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Podcast Science 06 – A la recherche du graviton

Bonjour à tou-te-s!

Cette semaine,

  • nous commençons par un petit plug pour notre ami Anh Tuan, son podcast scientifique vidéo C’est Pas Faux et sa chronique scientifique dans le podcast Will & Co,
  • puis Alan parle de la première exoplanète habitable, Gliese 581g, poétiquement surnomée Zarmina par son découvreur

En fait l’existence de cette planète a depuis été sérieusement remise en cause ! Pour un dossier un peu plus à jour sur les exoplanètes, allez voir le dossier de notre épisode #160 !

En bonus, la vidéo TED de Brian Green sur la théorie des cordes:

Enfin, la désormais fameuse quote de Mathieu:

“Un mathématicien qui n’est pas également un poète ne sera jamais un mathématicien accompli” (Karl Theodor Wilhelm Weierstrass, mathématicien allemand du XIXe siècle

En bonus bis: Quelques liens pour en savoir plus sur les exoplanètes et Zarmina (Gliese 581g) en particulier:

Le même sujet traité par la BBC: http://www.bbc.co.uk/programmes/b00txj8l#synopsis

Qu’est-ce qu’une Exoplanète ? (Wikipedia) http://fr.wikipedia.org/wiki/Exoplan%C3%A8te

Planètes telluriques (Wikipedia) http://fr.wikipedia.org/wiki/Plan%C3%A8te_tellurique

L’effet Doppler et la dilatation du temps (Wikipedia) http://fr.wikipedia.org/wiki/Effet_Doppler-Fizeau et http://fr.wikipedia.org/wiki/Dilatation_du_temps

Les différentes news sur la planète (en anglais):

http://news.ucsc.edu/2010/09/planet.html
http://en.wikipedia.org/wiki/Gliese_581
http://blogs.discovermagazine.com/discoblog/2010/10/04/so-how-long-would-it-take-to-travel-to-that-exciting-new-exoplanet/
http://www.popsci.com/science/article/2010-09/researcher-says-chances-life-newly-discovered-exoplanet-100-percent

Prochain enregistrement le jeudi 14 octobre 2010!

D’ici là, une excellente semaine à toutes et à tous!

Dossier: la théorie des cordes 2/2: bienvenue dans la 11e dimension!

La première partie de ce dossier. Ce dossier à été enregistré par Marco dans l’épisode #6.

Rappel 

4 forces fondamentales:

  • Gravitation
    • maintient les étoiles ensembles.
    • maintient les planètes en orbite autour du soleil.
  • Electro-magnétisme
    • maintient l’atome cohérent.
    • responsable de l’électricité et du magnétisme.
  • Interaction forte
    • maintient le noyau de l’atome entier (neutrons vs protons)
  • Interaction faible
    • responsable de la radioactivité.

La gravitation est trop faible pour qu’il soit possible d’unifier en une seule théorie ces 4 forces.

=> Conflit entre la théorie de la relativité et la mécanique quantique:

  • Relativité généraledécrit un Univers:
    • macroscopique
    • organisé
    • prévisible
  • Mécanique quantique décrit au niveau des particules un Univers:
    • microscopique
    • chaotique
    • imprévisible

Dans le modèle standard de la physique:

  • la mécanique quantique propose qu’il existe des particules messagèresqui sont responsables des 3 forces atomiques fondamentales:
    • électromagnétisme: les photons
    • interaction forte : les gluons
    • interaction faible: les bosons lourds
  • mais le modèle standard n’arrive pas à décrire la particule qui transmet la gravitation.

Théodore Kaluza

En 1919, un mathématicien allemand quasiment inconnu, Théodore Kaluza, a suggéré une idée extrêmement audacieuse et bizarre pour son époque:

  • Einstein a réussi à décrire la force de gravitation en terme de déformation et de courbes de l’espace-temps.
  • Il va tenter de faire une description similaire avec l’autre force connue: la force électro-magnétique:
    • Décrire le force électromagnétique en terme de déformations et courbes.
    • Mais des déformations et courbes de quoi?
    • Einstein avait déjà épuisé les déformations et courbes de l’espace et du temps pour décrire la force de gravitation.
    • Il n’y plus de dimensions disponibles à déformer ou courber.
  • Kaluza suggère alors que notre univers pourrait avoir en réalité plus de dimensions que les 3 dimensions de l’espace qu’on connaît:
    • Il pourrait donc y avoir des dimensions additionnelles qui d’une certaine manière on ne pourrait pas voir.
    • Pour décrire une force supplémentaire (en l’occurrence la force électro-magnétique), on aurait besoin d’une dimension supplémentaire.
    • => 4 dimensions de l’espace et plus 3.
    • Il imagina que la force électro-magnétique correspond à des courbes et déformation dans cette 4ème dimension.

Kaluza est confronté à 2 questions:

Question 1: où sont ces dimensions additionnelles?

  • Question résolue par Oscar Klein en 1926.
  • Klein propose deux types de dimensions:
    • Type 1: les grandes dimensions faciles à percevoir (3 dimensions de l’espace que l’on connaît + 1 dimension du temps).
    • Type 2: les dimensions infimeset enroulées sur elles-mêmes.
      • Des dimensions si petites, que bien qu’elles nous entourent, on ne les voit pas.
    • Exemple d’un long câbleobservé à longue distance – Si on imagine un câble vu de loin:
      • Pour l’observateur celui-ci ne représente qu’une droite.
        • Sans épaisseur.
        • Il semble très fin.
        • Un objet unidimensionnel.
      • Si on zoome, si l’on se rapproche assez près:
        • On voit qu’il a une certaine épaisseur.
        • On s’aperçoit qu’il y a bien une deuxième dimension.
          • Celle qui s’entoure autour du câble.
        • Des fourmis peuvent accéder à toutes les dimensions du câble:
          • Aller en avant et en arrière sur la longueur du câble.
          • Tourner autour du câble dans un sens ou dans un autre…=> nouvelle dimension
    • Au niveau microscopique de la structure de l’espace:
      • Il existerait des dimensions supplémentaires enroulées comme des petits anneaux.
      • Si on était des fourmis microscopiques on pourrait:
        • Marcher sur les dimensions classiques de notre espace spatial en 3d que l’on connaît.
        • Faire aussi le tour de ces infimes anneaux minuscules.

Question 2: Est-ce que cette théorie fonctionne?

  • Elle est confrontée à des problèmes.
  • Par exemple, on est pas arrivé à ce que la masse de l’électron s’intègre dans ce modèle.

La théorie des cordes

Elle n’a rien à voir avec les théorie des dimensions supplémentaires émises par Kaluza et Klein.
Mais on s’aperçoit qu’elle ressuscite leurs idées (dimensions).
La théorie des cordes tente de répondre à la question suivante:

  • Quels sont les éléments basiques, fondamentaux, indivisibles qui constituent le monde qui nous entoure?

Elle propose que les éléments élémentaires de la matière sont des brins d’énergie en oscillation semblable à des cordes:

  • Au plus profond de chaque particule, il existe des petits filaments d’énergie qui vibrent dans des dimensions additionnelles et que l’on ne peut pas observer, parce qu’elle sont courbées dans un espace trop petit.
  • Des cordes vibrantes infiniment petites, ouvertes ou fermées, qui composent toutes les forces et la matière de l’Univers
    • et non des particules ponctuelles comme le propose la mécanique quantique.
  • La matière au niveau fondamental serait donc constitué d’états vibrants, qui peuvent osciller selon différents schémas.
  • L’Univers serait donc construit d’un réseau constitué d’un nombre immense de minuscules filaments d’énergie en vibration.
  • Ce sont les modes d’oscillations de ces brins d’énergie vibrants qui décrivent les différentes particules de la matière:
  • Différents types de vibrations produisent différentes particules:
    • Bosons(force carriers – particules messagères)
      • gluon
      • photon (électro-magnétisme)
      • graviton (gravitation)
    • Fermions(supersymétrie => théorie des supercordes):
      • électron
      • quark
  • Et les particules sont responsable de la richesse du monde qui nous entoure et dans lequel on vit.

Ces dimensions supplémentaires seraient responsables de la vibration des cordes.

  • Sans ces dimensions supplémentaires, la théorie s’écroule.
  • La cohérence mathématique impose la présence de dimensions supplémentaires dans la théorie des cordes.

Le Graviton

Mais la théorie des cordes ne fonctionne pas dans un univers à 3 dimensions, ni à 4, ni à 5…

Les efforts des physiciens d’unir les différentes théories des cordes se voient avortés car deux calculs devant aboutir à la même réponse donnent des résultats différents!

Cependant un nouveau calcul mathématique démontre que le fait d’obtenir 2 résultats différents ne présente pas en sois une anomalie ni une incohérence (Schwartz, 1984).

  • Cette nouvelle découverte mathématique permet d’établir le maillon manquant:
    • une corde est une particule (mécanique quantique) étalée (relativité, selon Einstein l’espace-temps peut s’étirer).
    • le graviton est la particule qui représente au niveau quantique la modèle de gravitation d’Einstein.

Les 20 constantes de la Nature

Cette théorie ne s’applique pas seulement au graviton.

Quand les scientifiques observent le monde:

  • Il semble qu’il existe environ 20 nombres qui décrivent notre univers (la masse des particules, intensité des forces…).
  • 20 constantes fondamentales de la Nature.
  • Ils ont été mesurés avec précision.
  • Mais personne ne sait pourquoi ces nombres ont les valeurs particulières qu’ils ont.

Problème: Si ces valeurs qu’on connaît étaient autres, notre univers n’existerait pas !
Question:

  • Pourquoi ces nombres sont-ils si finement réglés pour permettre de donner naissance aux étoiles, au planètes, etc…?
  • Pourquoi ces nombres ont ces valeurs qui permettent l’existence de notre univers et pas d’ autres valeurs?

Réponse: La théorie des cordes suggère que les valeurs de ces 20 nombres sont liés aux dimensions extras

  • Les 20 nombres dépendent des vibrations des cordes:
    • Comme si on avait un plan quadrillé d’innombrables nœuds,
    • constitués de dimensions extras entre-mêlées.
    • Les dimensions supplémentaires se referment sur elle-mêmes.
    • Elles s’emmêlent avec des géométries très complexes.
    • Ces vibrations sont modulées par la géométrie des dimensions supplémentaires dans laquelle se déplace et évolue la corde.
  • Donc si on savait exactement à quoi ressemblent les dimensions supplémentaires (on ne le sait pas encore):
    • On serait capable de calculer les schémas de vibrations.
    • Et donc calculer la valeur de ces 20 constantes.
    • Et si la réponse que l’on obtient des calculs correspond aux valeurs observées pour ces nombres par les mesures et les expériences déjà effectuées.
  • On aurait la première explication fondamentale qui décrirait pourquoi la structure de l’univers est telle qu’elle est.

Théorie M

Plusieurs théories des cordes:

  • La théorie des cordes bosonique qui propose 26 dimensions spatiales.
  • La théorie des supercordes suggère l’existence de 6 nouvelles dimensions qui s’ajoutent aux 3 dimensions de l’espace et à celle du temps (10 dimensions au total).
  • Ces dimensions supplémentaires seraient responsables de la vibration des cordes.
  • Cependant 5 différentes variantesde la théorie des supercordes ont vu le jour:
    • Elles ont toutes la même validité théorique.
    • Toutes reposent sur les cordes et l’existence de dimensions supplémentaires.
    • Mais dans les détails elles ne s’accordent pas.
    • Certaines font états de cordes ouvertes, d’autres de cordes fermées
    • On a montré qu’il existerait de l’ordre de 10^500 théories des cordes possibles.
    • On a un “paysage” de théories plutôt qu’une théorie unique.

Seulement l’introduction du nouvelle dimension (la 11ème) a permis de réunir ces variantes au sein d’une seule et unique théorie, appelée la théorie M.

  • En fait, on s’est rendu compte que la théorie des supercordes fonctionne bien dans ce cas de figure particulier qui est celui de:
    • 10 dimensions spatiales
    • 1 dimension temporelle
  • Enoncée en 1995.
  • Elaborée par Edward Witten.
  • Elle regroupe toutes les différentes versions dans un cadre théorique plus large.
  • Elle assume que les différentes théories des cordes sont des solutions particulères dans un éventail de situations déterminées.
  • Elle démontre que les 5 théories des cordes déjà existantes ne sont en réalité que 5 manières de regarder la même chose.
  • Edward Witten a donné la lettre “M” à sa théorie
    • Pour permettre de choisir ultérieurement un nom plus approprié selon que sa théorie s’avère juste ou fausse.
    • Plusieurs interprétations selon les goûts : Magique, Mystérieuse ou Mystique, Mère…

Multivers

L’introduction de la 11ème dimension permet de représenter non pas un univers, mais décrit différents univers parallèles.
Elle introduit un nouveau type d’objet: les Membranes (Branes).

  • Il faut imaginer ces univers parallèles comme des membranes géantes qui cohabitent symphoniquement.
    • Certaines de ces membranes ou univers pourraient avoir les même lois physiques que le nôtre (contenir de la matières, des planètes…).
    • D’autres univers pourraient être régis par des lois physique totalement différentes.
  • Ces univers évolueraient dans les dimensions supplémentaires que décrit la théorie M.
  • A ces membranes sont rattachées des cordes vibrantes ouvertes et minuscules.
  • Selon la théorie de la relativité générale d’Einstein, l’univers formé par le tissu espace-temps peut s’étirer.
  • Selon la théorie M, les dimensions peuvent se courber, mais aussi se déchirer
    • et créer de cette manière des raccourcis qui peuvent relier un point d’une membrane avec un point d’une autre membrane (d’un univers vers un autre univers).

Le graviton, responsable de la force de gravitation, serait une corde vibrante fermée:

  • Elle n’a pas d’extrémité pour se rattacher à une membrane.
  • Elle est donc libre de s’échapper
  • De se transmettre d’un univers à un autre au moyen de ces raccourcis.
  • Il existerait un mode de vibration qui correspondrait à la gravitation à l’échelle microscopique, qui résoudrait enfin le problème de la gravitation quantique.
  • Ce modèle de graviton permet de résoudre le conflitqui oppose:
    • L’intensité infiniment grande des 3 forces atomiques (électromagnétisme, interaction forte et interaction faible).
    • L’intensité apparemment infiniment plus faible de la gravitation.
    • La gravitation serait aussi une force très importante, mais son intensité serait répartie entre plusieurs univers parallèles au moyen des gravitons qui passent d’une dimension à une autre.

BigBang

  • La théorie M permet aussi de mieux comprendre l’origine de l’univers, le fameux Big Bang.
  • Le Big Bang serait le résultat d’une collision entre différentes membranes dimensionnelles.
  • Ce qui laisse à penser que plusieurs Big Bang peuvent avoir eu lieu et d’autres à venir sont aussi envisageables.

Unification

La théorie des cordes semble donc unifier en une seule théorie unique M:

  • Toutes les lois de l’Univers et les 4 forces fondamentales (gravitation, électromagnétisme, interaction forte et interaction faible).
  • Elle pourrait décrire:
    • Non seulement n’importe que phénomène physique que nous observons dans l’Univers.
    • Mais aussi expliquer comment et pourquoi le Cosmos est tel qu’il est.

Mais la théorie des cordes possède aussi son talon d’Achille:

  • Aucune expérience ne peut la vérifier et la corroborer à des échelles aussi petites.
  • Physique expérimentale vs Physique théorique.
  • Les détracteurs diront que la physique se définit comme une science expérimentale basée sur l’observation.
  • La théorie des cordes est-elle donc de la physique ou plutôt une sorte de philosophie, un courant de pensée…?
  • Le framework très ouvert et polyvalent de la théorie des cordes permet d’ajuster un certain nombre de paramètres de manière à s’accommoder de pratiquement à n’importe quelle observation, connues ou à venir:
    • Il est toujours possible de modifier et adapter la théorie pour expliquer un nouveau phénomène.

LHC

Un des objectifs du nouvel accélérateur de particules du CERN (LHC):

  • Effectuer une collision de particules à de très hautes énergies qui pourrait éjecter des débrisde nos dimensions dans les autres dimensions.
    • Si la différence d’énergie avant la collision est plus grande que celle après la collision.
    • => une partie de l’énergie se serait égarée dans d’autres dimensions.
  • Tenter de prouver l’existence du gravitonen collisionnant à des très grandes vitesses des particules.
    • Graviton qui pourrait apparaître lors d’une collision.
  • Les expériences prévues pour ces prochaines années au CERN sont donc cruciales pour valider ou non cette nouvelle théorie M prometteuse d’unification des lois de l’Univers…
          • Multivers
  • L’introduction de la 11ème dimension permet de représenter non pas un univers, mais décrit différents univers parallèles.
  • Elle introduit un nouveau type d’objet: les Membranes (Branes)
    • Il faut imaginer ces univers parallèles comme des membranes géantes qui cohabitent symphoniquement.
      • Certaines de ces membranes ou univers pourraient avoir les même lois physiques que le nôtre (contenir de la matières, des planètes…)
      • D’autres univers pourraient être régis par des lois physique totalement différentes.
    • Ces univers évolueraient dans les dimensions supplémentaires que décrit la théorie M.
    • A ces membranes sont rattachées des cordes vibrantes ouvertes et minuscules.
    • Selon la théorie de la relativité générale d’Einstein, l’univers formé par le tissu espace-temps peut s’étirer.
    • Selon la théorie M, les dimensions peuvent se courber, mais aussi se déchirer
      • et créer de cette manière des raccourcis qui peuvent relier un point d’une membrane avec un point d’une autre membrane (d’un univers vers un autre univers).
  • Le graviton, responsable de la force de gravitation, serait une corde vibrante fermée:
    • Elle n’a pas d’extrémité pour se rattacher à une membrane.
    • Elle est donc libre de s’échapper
    • De se transmettre d’un univers à un autre au moyen de ces raccourcis.
    • Il existerait un mode de vibration qui corresponderait à la gravitation à l’échelle microscopique, qui résouderait enfin le problème de la gravitation quantique.
    • Ce modèle de graviton permet de résoudre le conflit qui oppose:
        • L’intensité infiniment grande des 3 forces atomiques (électromagnétisme, intéraction forte et intéraction faible).
        • L’intensité apparemment infiniment plus faible de la gravitation.
        • La gravitation serait aussi une force très importante, mais son intensité serait répartie entre plusieurs univers parallèles au moyen des gravitons qui passent d’une dimension à une autre.
  • BigBang:
    • La théorie M permet aussi de mieux comprendre l’origine de l’univers, le fameux Big Bang.
    • Le Big Bang serait le résultat d’une collision entre différentes membranes dimensionnelles proposées par la théorie.
    • Ce qui laisse à penser que plusieurs Big Bang peuvent avoir eu lieu et d’autres à venir sont aussi envisageables.

Podcast Science 05 – La réponse à l’ultime question de la vie, de l’univers et tout

Cette semaine, grand moment à plus d’un titre:

Séquence émotion no 1 : Nous avons 42 fans sur notre page Facebook, et pour rappel, 42 est la réponse à l’ultime question de la vie, de l’univers et tout. Tout grand merci à  @xavieragnes pour le coup de pub! Ainsi qu’à @alexip et à notre ami @anhtuann pour leur promo sans réserve!

Séquence émotion no 2: Mathieu est arrivé à bout (de la moitié) de ses peines et nous livre cette semaine le dossier tant attendu sur la théorie des cordes, épisode 1! Il est en ligne ici

Et pour vos longs dimanches d’automne pluvieux, le fameux documentaire obligatoire d’Arte mentionné par Mathieu: Ce Qu’Einstein Ne Savait Pas Encore en 3 épisodes sur DailyMotion et ici même:

1. Le rêve d’Einstein


Ce Qu’Einstein Ne Savait Pas Encore 1/3
envoyé par T3RPR0. – L’info internationale vidéo.

2. La théorie des cordes


Ce Qu’Einstein Ne Savait Pas Encore 2/3
envoyé par T3RPR0. – Regardez les dernières vidéos d’actu.

3. Bienvenue dans la 11e dimension!


Ce Qu’Einstein Ne Savait Pas Encore 3/3
envoyé par T3RPR0. – L’info internationale vidéo.

Sinon, petite news en passant: des briques anti-co2 http://www.popsci.com/science/article/2010-09/new-process-turns-co2-carbonate-bricks

Et la quote de la semaine:

“Les mots sont modelés sur des objets à notre échelle. Ils ont acquis leur efficacité en s’adaptant à des phénomènes ou à des évènements de notre monde quotidien. Aussi quand on aborde des réalités à une autre échelle, les mots deviennent facilement des obstacles” (Hubert Reeves)

Prochain enregistrement le jeudi 7 octobre.

Bonne semaine à tou-te-s!

Dossier: la théorie des cordes (1/2), l’impossible réconciliation du micro et du macro

Dossier présenté par Mathieu dans l’épisode #5.

C’est un dossier en deux partie. Allez voir la seconde partie: la théorie des cordes (2/2), bienvenue dans la 11e dimension!

Cette semaine, il s’agit de poser le décor et d’expliquer dans quel contexte la théorie des cordes s’inscrit. La théorie elle-même sera abordée la semaine prochaine.

Un peu d’histoire d’abord:

Newton

Newton au XVII ème siècle a découvert la force de gravitation:

  • il comprend comment calculer la force de gravitation (F=mg).
  • il ne comprend pas comment elle fonctionne, quel en est le mécanisme fondamental, son essence.

Comme on le verra un peu plus tard, c’est ce qui va pousser Einstein à tenter de répondre à cette question pour comprendre comment fonctionne la gravitation

Selon la loi de la gravitation universelle de Newton:

  • le champs de gravitation du soleil maintient les planètes en orbite autour de lui.
  • si le soleil s’éteint, sa force de gravitation disparaît et les planètes sortent instantanément de leur orbite pour dériver dans l’espace.

Einstein

Selon la théorie de la relativité générale d’Einstein (1907):

  • rien ni la force de gravitation ne peut voyager plus vite que la lumière (300’000 km/s)
  • et la lumière met 8 minutes pour arriver à la Terre depuis le Soleil.
  • Comment donc la Terre pourrait-elle quitter son orbite instantanément (selon Newton) avant que l’obscurité n’arrive à la Terre?

Einstein propose une nouvelle approche de la force de gravitation pour résoudre ce conflit, en résumé:

  • il dit que le médium qui transmet la gravitation, c’est l’espace lui-même
  • Selon Einstein, les 3 dimensions de l’espace et la dimension du temps (en tout 4 dimensions) sont liées dans un même tissu espace-temps.
  • il dit que l’espace est lisse et plat si aucune matière est présente
  • Mais si de la matière est présente, comme le soleil par exemple, ça provoque:
    • un déformation de ce plan
    • une courbe dans l’espace-temps
  • On peut imaginer une pomme qui déformerait un drap/tissu flottant
  • Les astres et planètes évoluent le long de ce tissu et déforment l’espace autour d’eux
  • Leurs poids déforment la surface de l’espace-temps comme s’il s’agissait d’un trampoline
  • C’est cette déformation qui transmet la force de gravitation
  • Les déformations de la surface du tissu espace-temps seraient la cause de la gravitation
  • Le soleil a courbé l’environnement spatial autour de lui
    • ce qui crée un sorte de vallée autour de lui
    • la terre roule le long de cette vallée
    • et c’est ce qui maintient l’orbite de la terre autour du soleil
  • cf image de l’espace-temps ci-dessous:

Wikipedia: Courbure de l'espace temps
Wikipedia: Influence d’une masse (ici la Terre) sur l’espace temps

Selon cette théorie:

  • la Terre n’est pas maintenue en orbite autour du soleil à cause du champs de gravitation de celui-ci comme l’a décrit Newton
  • mais suit plutôt les courbes de gravité du tissu espace-temps générées par le poids du Soleil.
  • Ainsi si le Soleil disparaît, la variation de masse résultante créerait des ondes de perturbation (comme des vagues) sur le tissu espace-temps.
  • Ces ondulations voyageraient à la vitesse de la lumière jusqu’à la Terre qui sortirait alors de son orbite.
  • En fait la théorie de la relativité générale définit la force de gravitation comme des courbes dans le tissu espace-temps générées par des objets lourds (étoiles, planètes…)
  • Ce modèle décrit un Univers organisé et prévisible.

Il ne reste plus à Einstein qu’à unifier la force de gravitation avec l’unique autre force connue à cette époque, la force électromagnétique

  • et toutes les lois de l’Univers seraient ainsi décrites au moyen d’une seule équation maîtresse.

Force Electromagnétique

  • Ce sont les équations de Maxwell-Lorentz qui constituent le postulat de base qui permet de réunir en une seule force électromagnétique la force électrique et la force magnétique.
  • Pour Einstein, les équations de Maxwell-Lorentz et la théorie de la relativité générale réunies au sein d’une seule et unique théorie réveillerait la nature de l’Univers.
  • Mais Einstein se heurte à un problème, la force de gravitation est infiniment plus faible que la force électromagnétique.
  • Ce conflit rend incompatible une théorie unique de l’Univers.

La Mécanique Quantique

C’est alors qu’apparaît la mécanique quantique

  • qui étudie les interactions qu’il existe entre les particules infiniment petites qui composent la matière.
  • La mécanique quantique définit 2 nouvelles forces atomiques qui viennent s’ajouter à la force de gravitation décrite par Einstein et à la force électromagnétique définie par Maxwell et Lorentz:
  • De plus, la mécanique quantique affirme qu’à l’échelle des particules règne l’incertitude.
  • C’est-à-dire, elle prône que l’issue d’une expérience est imprévisible (alors que pour rappel, Einstein décrit l’Univers comme organisé et prévisible!).
  • Les résultats ne peuvent uniquement être prédits qu’en termes de probabilité.
  • De plus, la mécanique quantique confirme que l’intensité des forces atomiques et de la force électromagnétique est infiniment plus élevée que l’intensité de la force de gravitation.

La différence d’intensité énorme qu’il existe entre les forces atomiques et la force de gravitation pose des problèmes:

  • Comment opère donc la force de gravitation au niveau des particules et quel est son rôle?
  • Elle est beaucoup trop faible pour maintenir unies les particules au sein du noyau.
  • Donc comment mettre en relation la force de gravitation et les forces atomiques?
  • Les équations de la relativité générale d’Einstein définissent très bien la force de gravitation comme une déformation du tissu espace-temps, mais quand on entre dans le monde sub-atomique la gravitation semble ne pas exister.
  • Les formules mathématiques de la mécanique quantiques expliquent très bien comment se comportent les particules sub-atomiques, mais ignorent complètement la force de gravitation.
    • Elle n’en a d’ailleurs pas besoin pour décrire le mouvement des particules.
  • C’est pour cette raison que lorsque le mécanique quantique s’applique aux systèmes macroscopiques (du domaine de la relativité), elle ne fonctionne pas.

Trou noirs

Certains comportements de l’Univers, comme par exemple les trous noirs, ne peuvent pas être expliqués complètement.

Les trous noirs

La Question: Pour analyser les trous noirs faut-il faire appel à la théorie de la relativité générale car l’étoile est compressée en un point très lourd ou faut-il plutôt s’appuyer sur la mécanique quantique car l’étoile est minuscule ?

  • On voit que si on applique les deux théories elles se heurtent au niveau des résultats et leurs prédictions sont incohérentes.

Le Conflit existant entre les deux théories

  • Le fait que tant la relativité que la mécanique quantique ne fonctionnent pas dans certains scénarios implique qu’il y a quelque chose d’incomplet dans ces théories. Cela empêche d’élaborer une Théorie du Tout “parfaite” qui fonctionne toujours
    • un modèle qui permettrait d’unifier et de réunir la théorie de la relativité générale d’Einstein (physique de l’infiniment  grand) avec celle de la mécanique quantique (physique de l’infiniment petit).
    • une Théorie unique du Tout capable de décrire tant les phénomènes du monde macroscopique que ceux du monde microscopique.
    • qui permettrait de définir l’Univers à toutes les échelles.
    • qui reflète les fondements ultimes qui régissent l’Univers.
    • un modèle qui démontrerait au moyen d’une seule équation mathématique que toutes les forces de l’Univers sont régies par ces 4 forces fondamentales (gravitation, électromagnétisme, interaction forte et interaction faible).
    • l’objectif est réellement d’atteindre l’expression mathématique finale qui nous amènerait à comprendre tout le Cosmos

La théorie des cordes

  • L’objectif de la théorie des cordes est de résoudre ce conflit.
  • La théorie des cordes est une approche complètement nouvelle de considérer la matière fondamentale et les forces qui agissent dans l’Univers.
  • Son originalité donnent des perspectives de pouvoir enfin unifier la théorie de la relativité générale avec celle de la mécanique quantique.
  • Son modèle mathématique basé sur les équations d’Euler

La suite, la semaine prochaine!

Podcast Science 04 – Des salamandres et des feux rouges

Cette semaine, nous prenons de grandes décisions: sommaire ou pas sommaire?

Nous tranchons et décrétons que sommaire il n’y aura pas! Les intéressé-e-s pourront toujours consulter le présent site web avant d’écouter 🙂

Tant qu’à faire, nous tranchons dans le timing également décidant de raccourcir les transitions pour nous en tenir enfin à 30 minutes (ou presque).

En préambule, quelques remerciements pour leur feedback:

Et, c’est le début de la gloire! Nous avons même droit à une mention dans Multimedia-certified (le projet de Xavier Bertschy, petit coucou au passage: http://multimedia-certified.ch/fr/2010/09/21/podcastscience-fm-une-nouvelle-emission-scientifique/)

La news de Mathieu: Ces animaux qui nous aident dans la recherche pour la régénération des membres humains

Sources: http://pubs.acs.org/cen/science/88/8831sci1.html
http://www.tendencias21.net/Una-serie-de-animales-potencian-la-investigacion-sobre-la-regeneracion-humana_a4756.html
(Articles en anglais et en espagnol)

Le dossier d’Alan: Le Daltonisme

Enfin, Mathieu signale cette semaine:  les premiers vols suisses du Solar Impulse

Et bien sûr, la fameuse quote de la semaine:

“Rien n’est poison, tout est poison : seule la dose fait le poison”,

Paracèlse (1493 ou 1494 – 1541)

Prochain enregistrement: le jeudi 30 septembre 2010

Une excellente semaine à tou-te-s!

Dossier: le daltonisme

Dossier d’Alan dans l’épisode #4.

Définition de Wikipedia:

Le daltonisme est une anomalie dans laquelle un ou plusieurs des trois types de cônes de la rétine oculaire, responsables de la perception des couleurs sont déficients. Un daltonien est une personne atteinte de cette affection.

Mes bonnes résolutions fondent en cet automne naissant comme neige au soleil. En effet, afin de limiter le nombre de sujets et, hypothétiquement, la durée du podcast, je m’étais proposé d’aller piocher le sujet du dossier de la semaine dans les sujets d’actualité scientifique, histoire de faire d’une pierre deux coups. Mais rien dans les news de cette semaine ne m’a véritablement inspiré, ça arrive… Alors j’ai choisi de me tourner vers l’explication d’un phénomène qui affecte l’un de mes proches, le daltonisme. Renseignement pris, le proche en question, sait plein de choses sur le daltonisme mais il ne comprend pas pourquoi ça lui est arrivé à lui et pas à sa petite sœur. Honte sur moi! Science bien vulgarisée commence à la maison me dis-je aussitôt (comme quoi, on a ou on a pas le sens de la formule… Mieux vaut laisser la quote à Mathieu 😉 )

Est-il vrai que c’est une maladie génétique? Qu’elle est transmise par la mère? Que seuls les garçons peuvent-être daltoniens?

Les réponses en court:

  • vrai pour la génétique (mais cela survient parfois suite à une lésion nerveuse, oculaire ou cérébrale ou encore à cause de certaines substances chimiques);
  • vrai pour la transmission par la mère (dans les cas de transmission génétique bien sûr), mais à nuancer quand même: dans les rares cas de transmission à des filles, alors les deux parents passent le gène incriminé;
  • et donc pour le dernier point: pas tout à fait vrai pour la transmission aux garçons uniquement: les filles aussi peuvent être daltoniennes. Mais la probabilité est nettement diminuée. Et la génétique mendelienne va nous expliquer pourquoi dans un instant.

Mais d’abord, le daltonisme, qu’est-ce c’est?

C’est un problème de la rétine oculaire, qui affecte la perception des couleurs. Il en existe plusieurs types, que je ne vais pas détailler ici car ils sont super bien documentés sur Wikipedia, page “Daltonisme”, paragraphe “Types de dyschromatopsie” (du petit nom scientifique de la chose… On l’appelle habituellement daltonisme, en raison du nom du premier chercheur à l’avoir documentée, un chimiste anglais du XIXà siècle, John Dalton, lui-même atteint). Bref, dans l’immense majorité des cas, il s’agit d’une anomalie des récepteurs de la couleur verte, qui devient du coup impossible à distinguer de la couleur rouge.

Qu’est-ce qu’une anomalie des récepteurs de la couleur verte?

La rétine (Wikipedia)L’œil, qui est une extension du cerveau, est très complexe. Il est composé de plusieurs constituants, dont la rétine, qui est une mince membrane faite de plusieurs couches, et qui tapisse la paroi interne de l’œil. La rétine est l’organe sensible de la vision. Elle est composée, entre autres, de récepteurs sensibles

  • soit à la vision nocturne, au noir et au blanc, les bâtonnets,
  • soit à la vision diurne (de jour) et aux couleurs, les cônes.

Le daltonisme est une maladie des cônes

Dans sa forme la plus courante, la “deutéranopie”, pour les initiés, le daltonisme est une fait une absence des cônes sensibles au vert. Du coup, pour la personne affectée, il n’y aucune espèce de différence entre du vert et du rouge…

Mais il y en a d’autres formes. Des liens à la fin de cet article permettent de voir ce que voit un daltonien en fonction de son type de daltonisme.

Comment se transmet le daltonisme?

Lorsqu’il n’est pas acquis suite à une lésion, le daltonisme est transmis par un gène récessif du chromosome X, ce qui explique pourquoi il ne peut être transmis que par la mère et s’exprime en priorité chez les garçons. Dit comme ça, l’explication ne saute pas tout de suite aux yeux, pourtant, c’est totalement logique une fois qu’on a compris quelques principes. Et c’est là qu’intervient notre ami Gregor Mendel.

Mendel est un personnage formidable: c’était un moine et botaniste tchèque de langue allemande. Enfin je dis tchèque, on pourrait dire autrichien également car sa région, la Moravie, appartenait à l’époque (milieu du XIXe siècle) à la couronne d’Autriche. Les lois de Mendel sont aussi célèbres dans l’histoire de la science que le bain d’Archimède ou la pomme de Newton. Ce sont, dans son cas, des expériences menées sur le pois qui permirent à Mendel de découvrir les lois de l’hérédité. Complètement en dehors des circuits scientifiques, ses recherches extraordinaires ont été  oubliées de la communauté scientifique. Il était pourtant contemporain de Darwin, dont nous avons déjà parlé, mais personne n’a pensé à faire le lien entre les deux théories (l’Evolution de Darwin, et la génétique dont Mendel est le père incontesté!)

Les règles de l’hérédité

Ce que Mendel a découvert, en étudiant des pois, ce sont les règles de l’hérédité. Qu’est-ce qui se transmet d’une génération à l’autre et comment? Toutes les tentatives précédentes furent des échecs. Mendel est vraiment un de ces génies qui a réussi à comprendre ce que personne n’avait compris jusque là.

On va prendre le cas des êtres humains pour faire plus simple, mais le principe fonctionne pour toutes les créatures, plantes ou animaux, à reproduction sexuée:

Le mère fournit exactement la moitié du patrimoine génétique. Le père exactement l’autre moitié. Les gènes ne se mélangent jamais, mais se combinent entre eux, de manière aléatoire. (C’est pourquoi, à part pour les jumeaux homozygotes, au patrimoine génétique identique, les frères et sœurs de mêmes parents se ressemblent souvent (pas toujours) et ne sont jamais jamais jamais identique).

Quand on dit que les gènes ne se mélangent jamais, ça veut dire que pour une caractéristique donnée, c’est soit un gène du père soit un gène de la mère qui va s’exprimer, mais ce n’est jamais moitié moitié.

Oui mais, me direz-vous, si les gènes ne se mélangent pas, comment se fait-il que les enfants dont un parent a la peau noire et l’autre parent la peau blanche ne se retrouvent pas ou noirs ou blancs mais quelque part entre deux? Héhé, j’adore la question… Eh bien, il n’y a pas qu’un gène responsable de la couleur de la peau, mais une quinzaine, ce qui permet toutes les nuances de couleur!

Si je reviens à Mendel: donc, les chromosomes, qui portent l’information génétique, viennent en paires, ce qui permet, pour chaque gène, d’en avoir un en version maternelle et un en version paternelle. C’est vrai pour toutes les paires de chromosomes, sauf pour la dernière paire, la 23e, le chromosome X et le chromosome Y.

D’abord une règle toute simple, en principe, si vous avez deux X, vous êtes une fille. Si vous avez un XY, vous êtes un garçon. Lors de la reproduction, la mère passe le chromosome X et le père passe soit un chromosome X (si c’est une fille) ou un chromosome Y si c’est un garçon.

Ce qu’il faut retenir, c’est qu’un garçon n’a qu’un chromosome X alors que la fille en a 2. Mettez cela de côté, on y revient tout de suite.

Les gènes récessifs

L’une des découvertes majeures de Mendel, c’est que certains gènes sont dominants (ils s’expriment quoi qu’il arrive) alors que d’autres sont récessifs (il en faut deux identiques pour qu’ils s’expriment). Le gène récessif le plus connu est celui des yeux bleus. Je connais le cas dans ma famille: j’ai les yeux brun-vert, ma femme les yeux carrément verts. Et pourtant notre fille a les yeux bleus. Et ma mère et la mère de ma femme avaient les yeux bleus. Ce gène nous a été transmis à tous les deux, mais ne s’est pas exprimé, car l’autre gène sur la même position, celui de nos pères respectifs, était dominant et s’est exprimé. Par contre, les aléas de la combinaison génétique a voulu que nous transmettions tous les deux le gène des yeux bleus à notre fille, qui donc s’est retrouvée avec deux gènes des yeux bleus. Et chez qui la caractéristique a pu s’exprimer.

Le gène récessif sur le chromosome X

Dans les paires “normales” de chromosomes (c’est à dire les 22 premières), pour qu’un gène récessif s’exprime, il faut qu’il existe à double, dans les deux versions des chromosomes.

Mais si c’est un gène du chromosome X, chez un garçon, pas besoin de paire! Le garçon n’ayant qu’un chromosome X, récessif ou pas, le gène va s’exprimer à tous les coups! Ce qui explique les quelque 10% de daltoniens en moyenne chez les garçons (aux Etats-Unis. En France, on parle de 8.5% et je n’ai pas trouvé les chiffres pour la Suisse).

Ceci dit, le daltonisme chez une fille peut parfaitement exister aussi, mais alors il faut qu’il existe sur les deux versions du chromosome X, ce qui est nettement moins probable (0.45% de la population) mais arrive quand même. Et dans ce cas, la transmission ne se fait pas que par la lignée maternelle, mais également par la lignée paternelle!

Donc, si je reprends la phrase un peu effrayante de tout à l’heure, qui résumait le problème, soit  “le daltonisme est transmis par un gène récessif du chromosome X”, j’espère qu’elle est moins effrayante maintenant et qu’elle fait totalement sens, sinon, je reverrai volontiers ma copie 🙂

Quelques liens:

Ce que voit un daltonien:

http://www.vischeck.com/examples/

Ressources sur le daltonisme:

Portail informatif: http://www.daltonisme.com/

Nouveaux tests de dépistage en ligne, faites le test, on ne sait jamais! http://www.opticien-lentilles.com/daltonien_beta/nouveau_test_daltonien.php

Génétique mendelienne

Les 3 lois de Mendel: http://fr.wikipedia.org/wiki/Lois_de_Mendel (ou si vous lisez l’anglais, article beaucoup mieux documenté ici: http://en.wikipedia.org/wiki/Mendelian_inheritance)

Gregor Mendel: http://fr.wikipedia.org/wiki/Gregor_Mendel

Les gènes responsables de la couleur de la peau: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC212702/ (article en anglais)

Podcast Science 03 – La constante de 45 minutes

 

Cette semaine, nous nous jurons de ne pas dépasser 30 minutes et nous réduisons le nombre de sujets traités… Peine perdue, les 45 minutes semblent être une constante qui régit les lois de podcast science.

On continue d’y croire, la semaine prochaine, vraiment, c’est promis, on abrège!

Après un petit point sur les feedbacks chaleureux (merci encore à nos amis de Niptech, qui nous ont fait une super promo dans leur dernier numéro, l’épisode 46) et constructifs (merci Mme Professeur Von 😉 ), nous lançons une  question ouverte: sommaire ou pas sommaire? Merci d’avance à notre immense auditoire de son feedback!

La news de la semaine: “Les lois de la Physique ne sont pas toutes les mêmes dans l’Univers”

http://www.science.unsw.edu.au/news/laws-of-physics-vary/
http://www.newscientist.com/article/dn19429-laws-of-physics-may-change-across-the-universe.html
http://www.tendencias21.net/Las-leyes-fisicas-no-son-las-mismas-en-todo-el-Universo_a4825.html

(articles en anglais et en espagnol)

Le dossier de la semaine: “L’épigénétique“ (ou comment notre malbouffe altère non seulement nos gènes, mais également ceux de nos enfants, pour des générations et des générations à venir)

La quote de la semaine:

“Il n’existe aucune branche des mathématiques, aussi abstraite soit-elle, qui ne puisse un jour arriver à s’appliquer à un phénomène du monde réel.” (Nikolaï Ivanovitch Lobatchevski)

La minute culturelle:
Depuis le 1er juillet, exposition permanente « Univers de Particules » au rez-de-chaussée du Globe de la science et de l’innovation du CERN, à Genève. Exposition gratuite, comme toutes les activités de vulgarisation scientifique du CERN. C’est une  exposition plonge le visiteur dans une atmosphère féérique avec des sphères changeant de couleurs qui apparaissent dans l’obscurité du Globe. On doit s’asseoir dans des « fauteuil-œufs » pour entendre des physiciens expliquer les règles et l’évolution de l’univers…

Pour en savoir plus: http://outreach.web.cern.ch/outreach/FR/expos_cern/univers_particules.html

Une toute bonne semaine!!

(Prochain enregistrement, le mercredi 22 septembre)

Dossier: l’épigénétique

Dossier d’Alan dans l’épisode #3.

Définition de Wikipédia:
« L’épigénétique est le domaine qui étudie comment l’environnement et l’histoire individuelle influe sur l’expression des gènes (…) »

La famine néerlandaise de 1944
En juin 1944, les Alliés débarquent en Normandie, avec la ferme intention d’éjecter l’occupant Nazi du continent européen. En septembre 1944, aux Pays-Bas, les Britanniques conduisent l’opération “Market Garden”, soit une tentative de récupérer les ponts franchissant les principaux fleuves des Pays-Bas, dont le Rhin, à Arnhem, et dont le succès aurait permis aux Alliés d’atteindre rapidement la Ruhr et de mettre un terme à la guerre. Les Hollandais sur les lieux s’emballent pour cette opération et entrent en rébellion contre le régime Nazi. Malheureusement, l’opération est un flop. Et les citoyens hollandais sont punis pour avoir pris parti. Leurs rations de nourriture sont réduites à des portions ridicules. Une ration d’adulte tombe à 580 calories par jour (soit environ un quart du minimum nécessaire à un être humain).
Un malheur ne venant jamais seul, l’hiver 1944-1945 est particulièrement rude, et rend le peu de nourriture encore moins accessible. Cette période a été nommée la famine hollandaise (ou l’hiver de la faim).
Parmi les adultes sous-alimentés, se trouvaient bien sûr des femmes enceintes. Affamées, elles ont accouché de nouveaux-nés en mauvaise santé et plus petits que la normale. Horrible, mais pas étonnant, étant donné les circonstances.
Ce qui est complètement étonnant par contre, c’est que les petites filles nées dans ces conditions, devenues femmes dans les années 1960 ont elles aussi donné naissance à des bébés rachitiques ! Qui une fois adultes, dans les années 1980 ont donné naissance à des bébés rachitiques, etc.
En clair, cette terrible famine, subie par des femmes enceintes en 1944 a généré des changements permanents dans leur patrimoine génétique, changements ensuite transmis de manière héréditaire de génération en génération.
Bienvenue dans le monde de l’épigénétique !

Lamarck et Darwin
Au XIXe siècle, si la théorie de l’Evolution par la sélection naturelle, proposée par Charles Darwin, a rencontré un tel succès malgré le contexte, c’est entre autres parce qu’elle mettait un terme définitif aux élucubrations de son illustre prédécesseur, Jean-Baptiste de Lamarck. En fait, Lamarck était l’un des premiers scientifiques à remettre en question le mythe de l’Arche de Noé pour expliquer l’origine des espèces. Il avait déjà compris que les espèces n’étaient pas figées dans leur moule mais qu’elles évoluaient. Il s’est planté car il pensait que les mutation acquises par un individu étaient transmises à la génération suivante. Comme il était simple de démontrer que des souris auxquelles on a coupé la queue ne donnent pas naissance à des souris sans queue, sa théorie s’est peu à peu couverte de ridicule. Et pourtant ! L’épigénétique nous montre aujourd’hui qu’il n’avait pas tout faux ! Certaines modifications acquises peuvent bel et bien être transmises aux générations suivantes.

Les yeux des drosophiles
Les drosophiles, ce sont ces petites mouches qui virevoltent dans la cuisine quand les bananes commencent à mûrir un peu trop. Leur génome est relativement simple à comprendre et du coup, elles sont les stars de la recherche génétique…
En avril 2009, le Dr Renato Paro, de l’Université de Bâle, a annoncé une nouvelle découverte formidable les concernant : si un œuf de drosophile est chauffé à 37° degrés avant éclosion, la mouche a les yeux rouges. Sinon, elle a les yeux blancs. Incroyable, non ? Mieux ! Les yeux rouges sont ensuite passés de génération en génération. Il s’agit donc d’une caractéristique acquise à cause d’un facteur externe (la température) qui devient héréditaire. Lamarck n’était décidément vraiment pas si nul après tout !
Randy Jirtle, un chercheur américain a réussi une expérience incroyable avec des souris. Il s’agissait de souris porteuses du gène agouti, rendant leur pelage beige-jaune et les condamnant à l’obésité et à une très mauvaise santé. En les nourrissant avec des vitamines B bien particulières, il n’a pas soigné ces souris génétiquement malades, mais cela a soigné leurs petits ! C’est tellement incroyable que ça mérite d’être re-phrasé : les descendants de souris porteuses du gène agouti nourries avec des vitamines B ne sont plus malades ni même beiges (le gène Agouti est toujours là, mais il n’est plus exprimé), alors que les descendants de celles qui n’ont pas reçu de vitamines B restent malades de génération en génération !

La question de Thomas Morgan
Tout le mystère qui a longtemps entouré l’épigénétique se trouve finalement assez bien résumé dans la question de Thomas Morgan, un généticien du début du siècle passé, mort en 1945, 8 ans avant qu’on réussisse à comprendre comment l’ADN stocke l’information génétique), bref, sa question était « Si les caractères de l’individu sont déterminés par les gènes, pourquoi toutes les cellules d’un organisme ne sont-elles pas identiques ? ». C’est vrai… Toutes les cellules de notre corps contiennent le même code génétique. De la crotte de nez à l’œil en passant par le foie, le salive, les cheveux, le cerveau… Pourtant, une cellule de cerveau n’a rien à voir avec une cellule de crotte de nez ! Comment ces gènes identiques peuvent-ils s’exprimer si différemment en fonction de leur contexte ? Je ne vais pas entrer ici dans le détail de l’expression des gènes en fonction du contexte, mais juste survoler la partie qui nous intéresse et qui explique certains points de l’épigénétique :

La méthylation de l’ADN

Nucléosome (wikipedia)

Lors d’un processus appelé la méthylation de l’ADN, de minuscules particules (des groupes méthyles) s’arriment à l’ADN, ce qui force les nucléosomes à se coller les uns aux autres, rendant impossible la lecture de tout le segment ADN coincé entre deux nucléosomes. En clair, c’est comme une tache sur un CD. Impossible pour le lecteur de lire ce qu’il y a dessous. L’information est perdue. Les gènes sous la tache sont inhibés. Et même si le patrimoine génétique à proprement parler est toujours le même, les gènes exprimés sont modifiés.
Comme la mutation génétique, la méthylation est une modification du génome qui se transmet de génération en génération, mais la grosse différence, c’est que la méthylation est en principe un phénomène réversible !
Alors qu’est-ce qui peut provoquer, chez l’être humain, ce phénomène de méthylation des gènes ?

Non seulement nous sommes ce que nous mangeons, mais nos erreurs alimentaires actuelles auront des conséquences sur les générations à venir !
Quand on a besoin d’un matériau qui résiste longtemps aux chocs et à la chaleur (voire aux flammes) on utilise un plastic spécial : un polycarbonate à base de bisphénol A. On s’en sert par exemple, pour les casques de vélo, les téléphones portables,  les CD et DVD, les lunettes, les caméras infrarouge, les vitres des phares de voiture, et… les biberons ! (Enfin, pour les biberons, ce n’est plus vrai depuis quelque temps, au Canada, en France, dans certains Etats américains, au Danemark… En Suisse, on s’achemine vers une interdiction, tout le monde est d’accord, mais, comme souvent, ça traîne… Et il est toujours possible de vendre ces biberons en toute légalité). Le bisphénol A n’est pas toxique au sens traditionnel du terme. Ni cancérigène. Mais ses molécules, lorsqu’elles passent dans l’organisme (et c’est malheureusement le cas avec les biberons !), constituent un leurre hormonal : elles servent de clé pour activer les œstrogènes (une hormone féminine) qui à leur tour vont activer des gènes censés être inhibés. « Consommés » dans les premières semaines de la vie ou aux moments critiques (comme la puberté), ces hormones peuvent avoir des conséquences dramatiques sur le développement des organes sexuels, aussi bien une puberté altérée chez les garçons qu’une puberté précoce chez les filles. Et ces caractéristiques sont passées aux générations suivantes!
Et attention, on ne trouve pas le bisphénol A que dans les plastics résistants ! Il y en a même  les boîtes de conserves (la partie blanche à l’intérieur). Certaines études montrent aujourd’hui un lien entre le bisphénol A et l’obésité, qui passe par les mécanismes de l’épigénétique.
J’ai parlé du bisphénol A, mais malheureusement, il en va de même pour les phtalates (bouteilles en PET), le formaldéhyde (càd la colle des meubles en kit), les parabènes (qu’on trouve dans les crèmes solaires et les cosmétiques), les pesticides et fongicides qu’on retrouve partout sur les 5 fruits et légumes qu’on nous recommande de manger chaque jour (le lien entre le « bromure de méthyl » utilisé dans ces substances et la « méthylation » n’est malheureusement pas à démontrer…) Et d’autres substances sont aujourd’hui suspectes comme les édulcorants de synthèse qu’on trouve les sodas light par exemple. Je ne parle même pas de l’alcool à haute dose ni surtout du tabac (Le New Scientist publiait pas plus tard que la semaine dernière une nouvelle étude qui confirme l’impact du tabagisme sur la fertilité, non seulement des fumeurs, mais de leurs descendants) !
Bon j’arrête, je commence à me faire penser à ma prof de sciences de 5e année, complètement à la masse (ce n’est certainement pas elle qui m’a inoculé la passion des sciences) et qui s’était procuré un compteur Geiger après l’explosion du réacteur de Tchernobyl pour mesurer le taux de radioactivité des salades vendues à la Migros avant d’en consommer…
Tout n’est pas encore perdu en ce bas monde !

Aliments recommandés, thé vert et vitamine B9  et B12
Le brocoli, la grenade, l’avocat pour leurs propriétés antioxydantes. Les poissons gras, les légumes verts à feuilles sont particulièrement recommandés pendant la grossesse et durant l’hiver pour la vitamine B12 et les Oméga3. La salade, les céréales, légumes verts pour leur teneur en acide folique (vitamine B9), qui permet de renouveler l’ADN.
Le thé vert, dont on connaissait depuis longtemps les propriétés antioxydantes et anti-cancérigènes (le thé vert est à l’origine du « paradoxe japonais » c’est à dire ce pourquoi les japonais connaissent moins de cancers du poumon alors qu’ils fument plus que les américains et moins de cancers des voies digestives que nous autres alors que les modes de vie sont très similaires!), on a compris aujourd’hui comment ça marche : certains gènes actifs dans la lutte contre le cancer s’inhibent avec l’âge. Le thé vert contient une substance (un polyphénol en bon français) qui fait le ménage dans l’épigénome et désinhibe l’expression de ces gènes, qui peuvent alors à nouveau faire leur boulot et nous protéger du cancer !
Pour ma part, je n’étais pas trop fan de thé vert jusqu’à aujourd’hui, mais je sens que ça va changer 😉
Bref, tout ça pour dire que si on varie son alimentation, qu’on réfléchit un peu à ce qu’on mange et boit (pourquoi par exemple payer très cher pour trimballer de l’eau en camion (ce sont des gaz d’échappement qu’on respire !), l’emballer dans des phtalates toxiques (oui oui, je parle des bouteilles en PET !) quand on a de l’eau quasi gratuite au robinet ?
Ce ne sont tant les grands sacrifices que les petites réflexions et prises de conscience qui feront changer les choses.

L’épigénétique dans l’actualité
Le 6 septembre dernier (donc c’est tout récent), le King’s College de Londres et le BGI, l’une des plus grandes organisations génomiques du monde, à Shenzen en Chine annonçaient la mise sur pied d’un gigantesque projet à 30 millions de dollars intitulé « Epitwin » qui va s’intéresser aux différences d’expression génétiques de quelque 5’000 jumeaux en raison de leur style de vie et de leur hygiène alimentaire. Le but de l’étude est de comprendre quels facteurs précisément produisent quels effets afin de trouver des médicaments permettant de déjouer l’inhibition des gènes impliqués dans les maladies cardiaques, l’obésité, le diabète, l’ostéoporose ou encore la longévité. Jusqu’ici, les études ont toujours porté sur une poignée de jumeaux : l’ampleur de cette étude va multiplier cela par 1’000.
Je n’ai pas trouvé de détails quant au planning de l’étude, mais on peut imaginer que cela va durer un moment. En tous les cas, nous allons suivre le dossier et vous tenir au courant ici des futurs développements.

Liens:

Vidéos d’Arte « Epigénétique, nous sommes ce que nous mangeons » :
1/3 (14min40sec): http://www.dailymotion.com/video/x97qsw_epigenetique-nous-sommes-ce-que-nou_webcam
2/3 (12min42sec): http://www.dailymotion.com/video/x97nhr_epigenetique-nous-sommes-ce-que-nou_webcam
3/3 (15min15sec): http://www.dailymotion.com/video/x97nda_epigenetique-nous-sommes-ce-que-nou_webcam

Lectures ayant permis la constitution de ce dossier :

Epigénétique :

Epigénétique : http://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89pig%C3%A9n%C3%A9tique
Gène Agouti : http://en.wikipedia.org/wiki/Agouti_gene
Drosophile aux yeux rouge : http://www.sciencedaily.com/releases/2009/04/090412081315.htm
Méthylation : http://fr.wikipedia.org/wiki/M%C3%A9thylation
Méthyle : http://fr.wikipedia.org/wiki/M%C3%A9thyle

Histoire :

Thomas Morgan : http://fr.wikipedia.org/wiki/Thomas_Morgan

Famine néerlandaise et épigénétique :

http://www.timesonline.co.uk/tol/news/uk/health/article5029679.ece

Le sujet du Dr Karl, le « Monsieur Science » de la radio-télévision australienne
http://www.abc.net.au/science/articles/2009/10/21/2720208.htm

L’Opération Market Garden http://fr.wikipedia.org/wiki/Op%C3%A9ration_Market_Garden

 

Alimentation, phtalates, hormones et épigénétique :

Bisphénol A (BPA) : http://fr.wikipedia.org/wiki/Bisph%C3%A9nol_A
Polycarbonates : http://fr.wikipedia.org/wiki/Polycarbonate
Alimentation : http://epigenome.eu/fr/2,48,996
Thé vert : http://www.bib.fsagx.ac.be/base/text/v12n2/211.pdf

Actualité :

Le projet « Epitwin » (en anglais) http://www.physorg.com/news202974395.html
New Scientist (Tabagisme) http://www.newscientist.com/article/dn19434-smoking-bad-for-your-fertility-and-your-childs.html?DCMP=OTC-rss&nsref=online-news

Podcast Science 02 – Si tu ne peux l’expliquer simplement…

 

D’abord un grand merci aux auditeurs pour les retours et encouragements sur le 1er numéro, ça fait super-chaud au coeur!

Puis un petit mot sur les autres podcasts amateurs sur la science en français:

Les news de la semaine

Le dossier de la semaine

La quote de la semaine

  • Albert Einstein: “If you can’t explain it simply, you don’t understand it” (Ce que tu ne peux pas expliquer simplement, tu ne le comprends pas)

Voilà qui place la barre assez haut 😉

Et enfin, la minute culturelle:

  • Oh My God, expo au Palais de Rumine sur l’évolution. Avec des Tubix et les Cubix. Derniers jours, jusqu’au 25 septembre http://www.oh-my-god.ch/

Une excellente semaine à tou-te-s!

A la semaine prochaine 🙂

(Prochain enregistrement: jeudi 16 septembre 2010)

Dossier: le bonobo

Dossier d’Alan dans l’épisode #2.

Bonobo (Wikipedia)
Bonobo (Wikipedia)

En anglais, il existe deux mots pour désigner les singes… Les singes à queue « Monkeys » et les singes sans queue, « Apes ».
Les grands singes sans queue, « Great Apes » ou « Hominidés » constituent une famille qui compte aujourd’hui 4 genres :

  • Le genre « Pongo », soit les Orang-Outans ;
  • Le genre « Gorilla », le nom parle de lui-même ;
  • Le genre « Pan », les chimpanzés et bonobos ;
  • Et le genre « Homo » : rien à voir avec l’orientation sexuelle… C’est juste le genre humain !

Lançons un nouveau pavé dans la mare : l’HOMME NE DESCEND PAS DU SINGE !

L’homme EST un singe !

Un ami me disait récemment qu’il faut avoir beaucoup d’imagination pour faire le rapprochement entre un homme et un chimpanzé. Vraiment ? Moi, je pense plutôt qu’il faut faire preuve de beaucoup d’imagination pour ne pas faire le rapprochement.

Si on demandait à un souriceau intelligent et habile de créer un homme ou un chimpanzé en pâte à modeler, il devrait s’y prendre à peu près de la même manière…

Deux pieds, deux jambes, faites d’un mollet, d’un genou, d’une cuisse. Un bassin, un abdomen étroit, un torse, des glandes mammaires pectorales, deux épaules, deux bras, coudes, avant-bras, deux mains de cinq doigts dont un pouce opposable, des ongles, un cou, une grosse tête contenant un gros cerveau, avec des oreilles un peu décollées, deux yeux intelligents installés dans une orbite osseuse, un nez, deux narines, une bouche contenant 32 dents, une langue rose…

Des accouplements possibles tout au long de l’année, des grossesses produisant un seul petit (rarement des jumeaux)…

Et ça, c’est la partie visible… Je ne vous parle même pas de la similitude du squelette, des organes internes, des systèmes nerveux et musculaire…

Au niveau génétique, une gigantesque étude conduite en 2005 par plus de 18 institutions dans 5 pays, consistant à mettre côte à côte chaque gène du génome humain et de celui du chimpanzé et de chercher les différences, a conclu que l’homme et le chimpanzé partagent 99% de leur patrimoine génétique. Les quelques différences tiennent dans un ridicule petit pourcent ! Le chimpanzé est plus proche de l’homme que du gorille ou de l’orang-outan. Ca remet les choses en perspective, non ? (Bon, pour être tout à fait honnêtes, aujourd’hui, ce chiffre de 99% est un peu controversé. On l’a vu, les preuves scientifiques ne vivent jamais bien longtemps… Mais, bon, on se bat sur des zéros après la virgule : l’ADN de l’homme et celui du singe restent extrêmement proches)

Les différences quand on y pense, ne sont pas si nombreuses : on a le museau un peu plus aplati, on a (en général) moins de poils, on s’est parfaitement adaptés à la bipédie, on a un plus gros cerveau et un système phonatoire qui nous permet de parler…. Et même la capacité de se mettre à la place de quelqu’un qui se met à notre place!

Pour autant, nous ne sommes pas plus évolués que le chimpanzé. Mais chacun s’est adapté au mieux aux conditions de son environnement depuis notre ancêtre commun dont on pense qu’il vivait il y a quelque 5-7 millions d’années. Et on peut dire qu’on a eu le temps et l’occasion de changer, en quelque 400’000 générations côté chimpanzé et 383’000 générations côté humain (on estime que depuis un million d’années, une génération humaine dure environ 20 ans. Avant cela, elle était estimée à 15 ans, comme pour les chimpanzés, qui en sont toujours à 15 ans).

Mais bon, tout cela est fascinant, mais l’évolution humaine n’est pas le sujet du jour… Le sujet, c’est le bonobo !

Alors, le bonobo, c’est qui ?

On l’appelle aussi chimpanzé nain (ou pan paniscus) et c’est le cousin germain du chimpanzé commun (ou pan troglodytes). Le bonobo se distingue notamment de son cousin par une face plus sombre et par une bipédie plus fréquente. Le bonobo serait également moins intelligent que son cousin, ce qui serait compensé par un comportement social moins agressif que chez le chimpanzé (lui même moins intelligent et moins agressif que l’homme… Intéressante corrélation !)

Mais bon, je digresse à nouveau… Ce qui est super intéressant, chez les bonobos, et vraiment instructif pour l’homme, c’est leur organisation sociale. L’article de Wikipedia à cet égard, est super intéressant, je cite :

Chez les bonobos, les relations sexuelles, feintes ou réelles, sont plus souvent utilisées comme mode de résolution des conflits, à côté des mécanismes de domination. Les études suggèrent que les 3/4 des rapports sexuels entre bonobos n’ont pas des fins reproductives, mais sociales, et que presque tous les bonobos sont bisexuels. Des scientifiques ont appelé cette méthode d’accouplement le « sexe convivial ». Ils copulent en moyenne 8 fois 10 secondes par jour.

Par exemple, il est courant qu’un membre du groupe pratique des actes sexuels dans le but de plaire à un autre membre ou pour réduire les tensions sociales (par exemple, un individu subordonné peut utiliser des actes sexuels pour calmer un autre individu plus fort ou plus agressif). Mais si cette fréquence des rapports est exceptionnelle dans le règne animal, et supérieure à celle de tous les primates, les accouplements sont rapides et furtifs, sans aucun geste préparatoire, et ne durent en moyenne qu’une quinzaine de secondes. Leur seul tabou sexuel serait l’inceste.

(…)

À côté des pratiques sexuelles variées dont la sexualité orale, le baiser avec la langue et les rapports homosexuels (…) le bonobo serait l’un des seuls à pratiquer, comme l’humain, le coït ventro-ventral (face à face).

(…)

Par ailleurs, l’organisation sociale des bonobos en captivité présente une autre particularité. La paix du groupe est également maintenue par l’existence d’un bouc émissaire (ou pharmakos). Lorsqu’un groupe de chercheursa retiré un bonobo blessé et frappé par les autres membres du groupe, une accentuation de la violence et une baisse de la sexualité ont pu être remarquées. A contrario, lorsque ce dernier fut ré-intégré au groupe, la paix du groupe fut ré-instaurée.

Takayoshi Kano, de l’Institut de primatologie de Kyoto, a commencé, en 1973, à étudier les bonobos dans leur milieu. Dans son livre, The Last Ape (Le Dernier Grand Singe), il oppose sans cesse le chimpanzé brutal et jaloux au bonobo pacifique et libertin. Selon lui, la société humaine serait née d’une liberté sexuelle comparable, et non de l’agression (…). De même, de Waal parle d’une espèce qui « fait l’amour, pas la guerre ».

Bon, l’article met également en garde quant à l’idéalisation des sociétés de bonobos. On en a fait une espèce de mythe d’un modèle social un peu flower-power, et ce modèle ne colle pas toujours à la réalité… Quand les bonobos se battent, ils ne font pas dans la dentelle… Ils visent directement les parties génitales, en particulier les testicules des mâles; ça fait froid dans le dos, mais ça a sans doute le mérite d’être efficace. Et si un mâle étranger à la tribu a la mauvaise idée de passer par là, il se fait tout simplement massacrer par les mâles de la tribu. Leur modèle de politique d’immigration n’est pas franchement peace & love non plus.
Mais bon, modèle intéressant quand même… Ah oui, encore une petite précision… La plupart des sociétés Bonobo observées fonctionnent sur le mode matriarcal. C’est à dire, en résumé, que même s’il existe aussi une hiérarchie chez les mâles, ce sont les femelles qui ont le dernier mot. La position hiérarchique de chaque mâle, d’ailleurs, est déterminée par le statut de sa mère.

Mieux, on vient de découvrir que les mères des jeunes mâles moins bien lottis interviennent pour qu’ils aient leur chance de se reproduire et de s’assurer une dépendance… L’envie d’être grand-mère plus forte que tout… Heureusement que le parallèle s’arrête là, vous imaginez votre mère en entremetteuse ? 😉

Il y aurait encore des centaines de choses à dire sur les bonobos… Leur habitat, leur extinction, les éthologues, les primatologues qui consacrent leur vie à les étudier…

Je voulais juste faire ce sujet 1. pour être un peu moins abstrait que la semaine dernière, 2. car il nous a été soufflé à demi-mot par une auditrice et 3. pour montrer une fois encore que la science, ce n’est pas forcément des maths et de la physique, des trucs super compliqués étudiés en laboratoire, mais que ses champs d’application d’investigation sont plus variés encore qu’on ne peut l’imaginer. La science cherche à expliquer l’origine du cosmos, l’origine de la vie et pour cela elle décortique aussi les petits riens qui font notre quotidien et celui de nos lointains cousins… En observant les sociétés animales, nous en apprenons également très long sur nous, à condition bien entendu de conduire les observations avec patience, rigueur, honnêteté, de manière systématique et, en l’occurrence, avec une sacrée dose de modestie!

http://en.wikipedia.org/wiki/Human_evolution

http://en.wikipedia.org/wiki/Common_descent

http://en.wikipedia.org/wiki/Chimpanzee-human_last_common_ancestor

http://en.wikipedia.org/wiki/Ape

http://fr.wikipedia.org/wiki/Hominidae

http://fr.wikipedia.org/wiki/Panina

http://en.wikipedia.org/wiki/Human_evolutionary_genetics

http://eskeletons.org/

http://en.wikipedia.org/wiki/List_of_bones_of_the_human_skeleton

http://www.astrobio.net/pressrelease/1848/chimps-and-humans-on-similar-clock-time

www.pnas.org/content/103/5/1370.full.pdf

http://www.washingtonpost.com/wp-dyn/content/article/2005/08/31/AR2005083102278.html

http://fr.wikipedia.org/wiki/Jane_Goodall

http://fr.wikipedia.org/wiki/Frans_de_Waal

http://fr.wikipedia.org/wiki/Bonobo

http://www.futura-sciences.com/fr/news/t/zoologie/d/revant-de-devenir-grand-meres-les-mamans-bonobos-aident-leurs-fils_25023/#xtor=RSS-8