La science infuse

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4 septembre 2014

Quand la terre tremble, les crustacés troglodytes trépassent

Le tremblement de terre qui a ravagé la ville italienne de L'Aquila a aussi bouleversé l'écosystème de ses nappes phréatiques.

Le 6 avril 2009, la terre a tremblé à L'Aquila, capitale de la région italienne des Abruzzes, causant la mort de 308 personnes. Mais que se passait-il pendant ce temps-là plusieurs mètres sous les décombres, dans les cavernes gorgées d'eau qui irriguent le sous-sol abruzzais ? C'est à cette question de prime abord incongrue que se sont attelés Dania Galassi et ses collègues italiens en plongeant dans les entrailles poreuses de la région pour y ausculter les bouleversements vécus par les crustacés et autres gastéropodes qui vivent reclus dans ces caves immergées.

Toute une faune vit en effet sous nos pieds, dans les poches inondées des aquifères, ces formations géologiques poreuses qui emprisonnent l'eau souterraine. Sous le massif abruzzais du Gran Sasso, on trouve ainsi un aquifère dit karstique, constitué d'un réseau complexe de fissures et de grottes, peuplées de nombreux organismes microscopiques appelés stygobies (leur nom rappelant le Styx, le fleuve souterrain mythique qui séparait le monde des Enfers) : des crustacés, des vers nématodes, des gastéropodes... Une étonnante faune, aveugle et dépigmentée, pullule, enfouie dans des cavernes inondées : elle représente selon les chercheurs italiens "la composante la moins bien connue de la biodiversité globale", d'autant plus intéressante à étudier qu'elle est le plus souvent endémique, ces organismes étant les derniers survivants d'espèces présentes autrefois à la surface de la Terre avant de s'exiler dans les profondeurs, loin de la lumière du soleil. Et cette étude est d'autant plus urgente que les stygobies ne sont pas à l'abri de l'extinction, pourtant bien cachés dans leurs cavernes...

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4 mai 2014

La musique des micro-gouttelettes

La microfluidique permet de produire un flux contrôlé de gouttelettes microscopiques, converti en sons par des physiciens facétieux.

"La musique est une vraie chance pour rapprocher la science et la société". C'est fort de ce constat (et probablement en suivant aussi leur vive curiosité) qu'une équipe de physiciens du Max Planck Institute à Göttingen (Allemagne) et du Centre de recherche Paul Pascal à Bordeaux a mis au point un nouvel instrument de musique baptisé Microfluidic Jukebox (ou Jukebox microfluidique dans une traduction assez transparente). Leur objectif : illustrer de façon ludique les possibilités offertes par la microfluidique, une technologie développée depuis une vingtaine d'années et reconnue en 2001 par la Technology Review du Massachusetts Institute of Technology (États-Unis) comme l'une des "dix technologies émergentes qui vont changer le monde".

La microfluidique est dédiée à l'étude des mouvements de fluides et à leur manipulation à l'échelle micrométrique. Elle repose sur la fabrication de microscopiques canaux (le plus souvent dans des matériaux polymères souples) dans lesquels circulent différents fluides. Les propriétés particulières des écoulements à ces petites échelles permettent d'engendrer des gouttes micrométriques en faisant se rencontrer deux canaux, l'un contenant la phase dite dispersée (le contenu de la goutte) et l'autre la phase dite porteuse (le flux dans lequel va circuler la goutte après l'intersection des deux canaux). Les biologistes se servent notamment de ces systèmes pour placer dans une goutte une cellule unique ou un brin d'ADN, permettant de réaliser des expériences dans un environnement restreint et contrôlé. Pour Patrick Tabeling, pionnier de la microfluidique en France, "dans un certain nombre de domaines à fort enjeu, comme le séquençage d’ADN ou l’affichage, la microfluidique a la capacité d’apporter des innovations révolutionnaires, c’est-à-dire susceptible de modifier en profondeur les techniques actuelles, et d’induire des changements d’importance comparable dans des domaines connexes". Pensait-il à la musique ? C'est peu probable...

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5 avril 2014

La dynastie du roi des animaux

Le lion règne sur la savane depuis plusieurs milliers d'années : où est-il né ?

Où est né le roi de la savane, le lion (Panthera leo) ? Comment a-t-il conquis plusieurs continents, avant de reculer sous les coups de boutoir des chasseurs ? S'il est célébré par de nombreuses civilisations, des empires antiques de Perse et d'Assyrie jusqu'au récit médiéval du Roman de Renart et plus récemment, au Roi lion, l'histoire du grand fauve reste pourtant encore mal connu. Une équipe internationale menée par Ross Barnett, de l'université de Durham (Royaume-Uni), et composée de biologistes venus du Royaume-Uni, du Qatar, des États-Unis, d'Australie, de Suède, du Danemark et de France, a donc cherché à remonter l'arbre généalogique du lion afin de mieux comprendre son évolution au fil des millénaires et son parcours à travers les plaines d'Afrique et d'Asie. 

L'histoire de Panthera leo est difficile à retracer pour plusieurs raisons. Tout d'abord, les fossiles de ses ancêtres sont rares, de part les conditions de fossilisation et de conservation souvent défavorables dans les régions tropicales. Ensuite, plus récemment, la répartition géographique du lion s'est restreinte sévèrement : autrefois l'une des plus vastes de tous les mammifères terrestres (couvrant l'Afrique, l'Asie mais aussi l'Europe, jusqu'à la Sibérie, et l'Amérique, du Pérou à l'Alaska) le grand prédateur s'est mué en proie, et a vu de plus son habitat naturel bouleversé par l'homme. Ainsi, on estime qu'environ un tiers des lions d'Afrique ont été décimés dans les 20 dernières années, alors qu'il ne reste que 400 spécimens du lion d'Asie dans la péninsule de Kâthiâwar, préservés dans le parc national et sanctuaire faunique de Gir. Pour l'Union internationale pour la conservation de la nature (UICN), le lion d'Afrique est aujourd'hui une espèce vulnérable et le lion d'Asie est en danger d'extinction.

La photo de famille reste singulièrement vide, les "survivants" africains et indiens ne donnant qu'une image incomplète de la répartition géographique du fauve il y a encore quelques millénaires, voire quelques siècles. Pour résoudre cette difficulté, les chercheurs se sont tournés vers... les squelettes conservés dans les musées. Les réserves du Muséum national d'histoire naturelle de Paris ont ainsi été mises à contribution : Jacques Cuisin, co-auteur de cette étude et responsable de la plateforme de Préparation/Restauration du musée parisien, a sorti des collectes nationales 10 spécimens prélevés par le passé, dont certains dans des régions comme le Maghreb et l'Iran où les lions ont aujourd'hui disparu.

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2 avril 2014

Le microbe qui a failli éradiquer toute vie sur Terre

Les trilobites font partie des nombreuses espèces marines à avoir disparu lors de la grande extinction permienne.

Il y a environ 252 millions d'années, la vie sur Terre a failli prendre fin. En l'espace de 20 000 ans - une période assez brève à l'échelle géologique - plus de 95 % des espèces marines (comme les trilobites) et près de trois quart des vertébrés terrestres ont été rayées de la surface de la carte. Quelle succession d'événements ont pu ainsi provoquer la plus grande crise biotique qu'ait connu la Terre ? C'est la question à laquelle s'est attelée l'équipe de Daniel Rothman, au Massachusetts Institute of Technology (États-Unis), épaulée par Changqun Cao, paléobiologiste de l'Institut de géologie et de paléontologie de Nankin (Chine), peu satisfaits des différentes théories qui ont vu le jour à propos de "la mère de toutes les extinctions de masse", selon le paléobiologiste américain Douglas Erwin.

Pour mieux comprendre les causes de l'extinction permienne, ainsi baptisée car marquant la fin de l'ère géologique du Permien (et le début du Trias), les chercheurs se sont envolés à Meishan, situé dans la province du Sichuan, au centre-ouest de la Chine. Leur objectif : analyser les roches de cette région, qui constituent pour les géologues le stratotype (c'est-à-dire l'affleurement-type) de la limite permo-triasique. Daniel Rothman et ses collègues se sont particulièrement intéressés à l'analyse du carbone contenu dans ces roches, laquelle indique une forte instabilité au moment de la transition Permien-Trias. Faut-il voir dans ce déséquilibre du cycle du carbone la trace d'événements volcaniques majeurs qui ont eu lieu à cette époque en Sibérie, et qui seraient responsables de l'extinction permienne selon une étude canadienne publiée en 2011 ?

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