La science infuse

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Technologie et innovation

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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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18 août 2013

Facebook, nouvelle armée de réserve des généticiens ?

Le frêne commun est menacé d'extinction par un champignon apparu dans les année 1990 en Pologne.

Marre de jouer à Angry Birds ou à Candy Crush ? Les généticiens de Norwich (Royaume-Uni) ont pensé à vous et viennent de lancer un nouveau jeu sur Facebook, le réseau social numéro 1 dans le monde. Baptisé Fraxinus, ce jeu vous enrôle dans une aventure scientifique au cœur du génome du frêne commun (Fraxinus excelsior) et de l'un de ses parasites, le champignon Chalara fraxinea, responsable de la maladie du flétrissement du frêne, également appelée chalarose. qui pourrait entraîner sa quasi disparition du continent européen. Ainsi, fin 2012, soit seulement quatre ans après l'identification d'un premier foyer en Haute-Saône, 39 départements français étaient déjà touchés par cette épiphytie.

Le projet OpenAshDieBack, regroupant plusieurs laboratoires (le laboratoire Sainsbury, le Centre John Innes et le Centre d'analyse génomique) tous basés à Norwich, au nord de Londres, a été lancé en décembre 2012 alors que les séquençages des génomes du frêne et du champignon responsable de la chalarose (identifié en 2006) venaient d'être achevés. Face à cet afflux de données génétiques, les biologistes anglais ont immédiatement décidé de les rendre publiques, avant même d'avoir eu le temps de les analyser eux-mêmes. Il faut dire que la tâche s'avère immense : le génome de Chalara fraxinea comporte 63 millions de paires de bases, et celui du frêne 954 millions ! Les chercheurs du monde entier réfléchissent ainsi aux moyens de faire face à ce "déluge" de données issues du séquençage. Dans un récent article publié dans la revue Genome Biology, trois biologistes américains proposent de s'inspirer de l'astronomie, qui a dû elle aussi gérer un "tsunami" de données, en créant un cyberécosystème dédié à cette tâche, et appellent de leur vœu l'émergence d'une "astrogénomique" s'appuyant sur des standards de fichiers communs et des bases de données en libre accès, comme a pu le faire la NASA.

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11 août 2013

La bactérie chercheuse d'or est née !

Depuis 1889, époque où ces trois chercheurs d'or œuvraient à Rockerville, dans le Dakota du Sud (États-Unis), les techniques pour détecter des traces d'or ont bien évolué !

La mythologie de la Ruée vers l'or charrie avec elle quantité d'images d'orpailleurs, penchés sur leurs batées à la recherche de paillettes d'or entraînées par les rivières aurifères, dont un bon nombre irrigue les campagnes métropolitaines sans oublier la Guyane. Heureusement les méthodes d'exploitation se sont perfectionnées depuis le XIX° siècle, permettant d'assouvir la soif toujours plus grande pour ce minerai convoité par les industriels en raison de ses excellentes propriétés physiques mais surtout par les réserves des banques mondiales : la Banque de France détient ainsi à elle seule 2 435 tonnes d'or (derrière les États-Unis, l'Allemagne, le FMI et l'Italie). La détection de nouveaux filons s'avère toutefois délicate, la phase d'exploration étant sans cesse interrompue le temps que les échantillons soient analysés en laboratoire afin de confirmer la présence d'or (Au). Une collaboration entre les universités d'Adélaïde (Australie) et du Nebraska à Lincoln (États-Unis) propose une méthode inédite pour détecter l'or : une bactérie, issue du génie génétique, dont la sensibilité au métal avoisinerait celle des appareils actuels.

Les chercheurs ont développé ce qu'il convient d'appeler un biocapteur (ou biosenseur), "un objet biologique capable de réagir à un stimulus extérieur, la réaction pouvant alors être manipulée pour constituer un signal mesurable qui est alors utilisé pour obtenir des informations qualitatives ou quantitatives à propos du stimulus initial". Ici, l'objet biologique est une bactérie intestinale répandue, nommée Escherichia coli. Pour la rendre sensible au stimulus extérieur qui nous intéresse ici, à savoir la présence d'or dans son environnement, les scientifiques ont manipulé le patrimoine génétique de la bactérie pour y intégrer une unité ADN particulière, identifiée en 2007 par Fernando Soncini, Susana Checa et leurs collègues de l'université nationale de Rosario (Argentine) chez une autre bactérie, Salmonella enterica. Cette unité génétique est ce que les généticiens appellent un opéron, terme inventé en 1960 par Jacques Monod, André Lwoff et François Jacob (récemment disparu) lors de leurs travaux sur le métabolisme bactérien du lactose, récompensés par le prix Nobel de physiologie de 1965.

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18 mai 2013

Un robot bionique qui marche (et vibre) au poil

Les soies de Setaria viridis ont inspiré un nouveau modèle de robot capable de se mouvoir grâce à sa surface "poilue".

C'est en s'inspirant d'un jeu traditionnel de certaines régions chinoises que Yong Qin et ses collègues de l'université de Lanzhou (Chine) ont mis au point un petit robot d'un genre nouveau : dépourvue de roues mais hérissée de "poils", la petite machine est capable de se mouvoir le long de tuyaux sous l'effet de sa seule vibration.

L'idée originale des ingénieurs chinois vient de la sétaire verte (Setaria viridis), une graminée fréquente sur les bords de chemins en France comme dans toutes les régions tempérées, et objet d'un jeu apprécié par les petits Chinois des champs. Le principe est simple : tendus entre deux bâtons, deux fils de coton servent de support à deux épis de sétaire (on parle plus exactement de panicules dans le cas des graminées) disposés aux deux extrémités de la piste de jeu. Chaque concurrent fait alors avancer sa panicule le long du fil en faisant vibrer celui-ci, le but étant qu'elle reste en place au moment où les deux bolides végétaux vont se percuter à mi-parcours (le jeu vous paraîtra plus clair avec cette démonstration en images). Comment la panicule avance ? Grâce à ses fines soies, longues de 6 à 10 mm, qui sont en contact avec la surface rugueuse du fil de coton : élastiques, les soies se déforment sous l'effet de la vibration et, en se relâchant, sautent un peu plus loin le long du fil. Ce déplacement a été mis en équation, en tenant compte des propriétés élastiques de la soie et de l'angle qu'elle forme avec le fil.

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