SCIENCES A COEUR – saison 4

Notre Terre recèle bien des secrets enfouis dans son histoire géologique… Qui ne s’est pas interrogé en apercevant de drôles de microorganismes en regardant de près les roches d’une falaise ou d’une pierre de construction ? Les nannofossiles, c’est ce que recherche avec passion Silvia Gardin, qui dirige l’équipe « Dynamique des paléoécosystèmes et rythmes de l'histoire du vivant », au Centre de Recherche sur la Paléobiodiversité et les Paléoenvironnements. La recherche fondamentale menée par l’équipe de Silvia Gardin permet ainsi la découverte de nouvelles espèces jusque-là inconnues, de révéler les tendances des climats passés, ou bien encore d’expliquer certains mécanismes d’adaptation des organismes…

Le concept de signal social, issu du domaine de la psychologie, existe depuis longtemps ; en revanche, le traitement du signal social par les sciences de l’ingénieur est très récent, et riche de perspectives pour analyser, comprendre et aider certaines pathologies du développement. Le groupe de recherche que dirige Mohamed Chetouani nommé « intégration multimodale, interaction et signal social » au sein de l’Institut des Systèmes Intelligents et de Robotique – ISIR, rassemble des chercheurs venus d’horizons divers : ingénieurs, neuroscientifiques, psychologues et psychiatres. Chacun contribue, dans son domaine d’expertise, à mieux comprendre la diversité des troubles du développement et de l’interaction – notamment chez les enfants autistes – et ainsi imaginer des systèmes d’assistance pour améliorer ces interactions, ou encore lutter contre des troubles cognitifs légers.

L’écologie représente un défi scientifique particulier : comment étudier, le plus finement possible, dans tous les milieux qui existent, les innombrables interactions chimiques, physiques, biologiques, les dynamiques d’évolution, de la biodiversité ? C’est le pari auquel s’attaquent tous les jours les chercheurs du laboratoire BIOEMCO (Biogéochimie et Ecologie des Milieux Continentaux) que dirige Luc Abbadie. Il s’agit, comme il le dit lui-même, de « chausser toutes les paires de lunettes en même temps », et de gagner ainsi un autre pari, celui de l’aventure humaine et des approches pluridisciplinaires. L’émergence de l’ingénierie écologique est aussi au cœur des préoccupations de Luc Abbadie. Cette nouvelle discipline, véritable tournant scientifique pour l’écologie, se définit par l’utilisation du vivant comme un outil, pour orienter l’environnement, suivant les grandes règles connues en la matière…

Qu’est-ce que la mémoire spatiale ? Pour nous rendre d’un endroit à l’autre, nous diriger dans l’espace, nous utilisons différentes informations perçues par nos sens : essentiellement la vision, mais aussi la position et les mouvements du corps. L’équipe « navigation, mémoire et vieillissement » que dirige Laure Rondi-Reig étudie les différents systèmes de mémoire impliqués dans l’élaboration de notre carte mentale de l’environnement. Par des mécanismes de comparaison, de correction des erreurs, plusieurs structures de notre cerveau (essentiellement l’hippocampe et le cervelet) parviennent, de par leurs interactions continues, à « trouver le chemin », y compris lors de changements sur le trajet habituel.

Créé il y a à peine 30 ans, internet constitue aujourd’hui la forme ultime de communication à distance, et pourtant, que de fragilités dans les réseaux ! Problèmes de sécurité, consommation d’énergie, surcharge, contrôle,... le concept actuel d’internet est arrivé à un point de rupture. Il s’agit désormais de créer une nouvelle génération de réseaux, dans un contexte généralisé de mobilité. L’amélioration permanente du système actuel se poursuit mais la création d’un concept radicalement nouveau n’a pas encore eu lieu...

Résoudre des problèmes en mathématiques appliquées peut être expliqué de manière schématique, voire même compréhensible ! Tel un petit Poucet, nous suivrons avec Pascal Frey le chemin pavé de cailloux blancs du modèle à la simulation : la formalisation du problème (on pose l’équation), l’analyse mathématique (le problème est-il « bien » posé ?), l’analyse numérique qui permet une approche simplifiée, la simulation pour varier les paramètres à l’intérieur de divers scénarii, et enfin l’exploitation des résultats…

Refroidis à des températures extrêmes, près du zéro absolu (-273,15 °C), certains matériaux conducteurs acquièrent de surprenantes propriétés, liées à la physique quantique : ils n’opposent plus aucune résistance au passage du courant électrique– ils deviennent supraconducteurs – et excluent tout champ magnétique à proximité. Tous les jours Dimitri Roditchev et son équipe de l’Institut des NanoSciences de Paris mettent en place des expériences dans des conditions de plus en plus extrêmes d’ultra-vide, de très basse température, ou sous fort champ magnétique… afin de révéler des propriétés supraconductrices sur de nouveaux matériaux.

Les récentes recherches de Matthieu Sollogoub et de son équipe de l’Institut Parisien de Chimie Moléculaire dans le domaine de la glycochimie ont permis de maîtriser la synthèse de certains hydrates de carbone, tout en déchiffrant leurs propriétés structurales, chimiques et biologiques. Leurs recherches sur les cyclodextrines notamment ont abouti à la fabrication de molécules-cages que l’on peut transformer de manière presque infinie. Matthieu Sollogoub nous fait partager sa passion pour le domaine des « glycosciences », pour une chimie moléculaire innovante : il nous explique comment et pourquoi ses découvertes faites « presque par hasard » présentent de forts intérêts fondamentaux, autant que de potentielles applications industrielles ou thérapeutiques.

Les récentes recherches de Matthieu Sollogoub et de son équipe de l’Institut Parisien de Chimie Moléculaire dans le domaine de la glycochimie ont permis de maîtriser la synthèse de certains hydrates de carbone, tout en déchiffrant leurs propriétés structurales, chimiques et biologiques. Leurs recherches sur les cyclodextrines notamment ont abouti à la fabrication de molécules-cages que l’on peut transformer de manière presque infinie. Matthieu Sollogoub nous fait partager sa passion pour le domaine des « glycosciences », pour une chimie moléculaire innovante : il nous explique comment et pourquoi ses découvertes faites « presque par hasard » présentent de forts intérêts fondamentaux, autant que de potentielles applications industrielles ou thérapeutiques.

Les généticiens du laboratoire de Michelle Debatisse étudient le fonctionnement d’une phase particulière de la vie de la cellule, la réplication de l’ADN : étape cruciale, elle met en jeu des machines moléculaires qui effectuent le recopiage des chromosomes, ainsi que des mécanismes complexes qui surveillent la qualité du travail, et évitent autant que possible la survenue de mutations, notamment celle de réarrangements chromosomiques.Des travaux récents de l’équipe ont permis d’observer, pour la première fois de manière directe, que la réplication démarre avec une fréquence anormalement faible dans des zones spécifiques des chromosomes, appelées sites fragiles...

Rencontre autour de la biologie marine : le phytoplancton au service de l’environnement par Hervé Moreau, directeur de recherche, Observatoire Océanologique de Banyuls-sur-mer, responsable du laboratoire de biologie intégrative des organismes marins L’ensemble de la population mondiale de phytoplancton, ces minuscules algues omniprésentes dans les océans, produit à elle seule 50 % de la photosynthèse nécessaire à la vie sur Terre. Hervé Moreau et son équipe de la station marine de Banyuls-sur-mer étudient les mécanismes de développement et d’adaptation de certaines espèces de phytoplancton, dont Ostreoccocus, une microalgue verte. Depuis moins de 10 ans, une révolution est en cours dans le domaine de la recherche en biologie marine : l’arrivée dans les laboratoires de la génomique environnementale. En effet, il est maintenant possible, grâce à l’amélioration des techniques de séquençage de l’ADN, d’étudier tout un pan de la vie marine jusque-là inconnu, parmi les organismes les plus nombreux dans les eaux mondiales : les micro-organismes et les virus.

Le domaine de la physique des particules cherche à mieux connaître les constituants les plus élémentaires de la matière, à l'échelle subatomique : les quarks, les leptons et leurs interactions. Sophie Trincaz-Duvoid fait partie de ces milliers de chercheurs, qui, dans le monde entier, participent au projet de recherche qui détient le record des superlatifs : le LHC, pour Large Hadron Collider... c'est le circuit le plus rapide du monde, plus froid que l'espace intersidéral, le plus vide du système solaire, avec les détecteurs les plus grands et les plus performants jamais construits et dont le projet avant démarrage s'étale sur plus de 25 ans... Ce collisionneur proton-proton - situé au CERN près de Genève - devrait permettre de répondre à certaines questions essentielles de la physique des particules qui restent sans réponse. Sur la question de la masse entre autres, les physiciens ont de très grands espoirs de pouvoir prouver l'existence d'une nouvelle particule jamais encore observée, le boson de Higgs.