Biocarburants : le panda nous sort du caca.

En ces temps de haro sur le pétrole, toutes les alternatives sont scrutées de près. En plus des alternatives électriques (et en oubliant les arnaques du genre moteur Pantone) , les biocarburants peuvent constituer une solution crédible. Mais il reste quelques problèmes à régler.

Par exemple, les carburants à base de cellulose (dont on fait déjà le cellophane, entre autres) sont une voie à explorer . Le problème, c’est que les matériaux de base sont pleins de lignocellulose, qui forme une structure fibreuse très résistante. Il faut donc réussir à détruire cette structure avant de pouvoir produire de l’éthanol qui servira à nourrir nos moteurs et nous emmener à Torremolinos pour les vacances.

Et on apprend au meeting national de l’American Chemical Society qu’une avancée pour le moins surprenante vient de se produire. C’est sur un poster présenté par des membres de l’université du Mississippi que l’on se rend compte que le salut pourrait venir … des déjections de panda géant.

En effet, le panda a un régime alimentaire à faire verdir les plus végétariens d’entre nous (et de façon bien plus mignonne, ce qui ne gâche rien) : 99% de ce qu’il mange, c’est du bambou, et il en mange entre 10 et 20 kg par jour (alors que personnellement je cale après trois bouchées). Il est donc important pour lui de digérer cet aliment plein de cellulose et le transformer en sucre (qui nous servira pour faire de l’éthanol). C’est donc dans le système gastro-intestinal du panda que les scientifiques ont cherché.

Rassurez-vous, aucun panda n’a été blessé pendant ces recherches. Pour la bonne raison que les chimistes se sont simplifié la vie en analysant les déjections de panda. Celles-ci sont pleines de bactéries et d’enzymes capables de convertir jusqu’à 95% de la masse de bambou en sucres simples. Il reste maintenant à déterminer quels ingrédients sont cruciaux, à les isoler, pour aboutir à une façon de faire des biocarburants moins chers et de manière plus efficace et écologique.

Cette nouvelle montre aussi l’importance qu’il peut y avoir à préserver la biodiversité. Non seulement d’un point de vue philosophique (et aussi, je sais pas si je l’ai déjà dit, parce que les pandas sont trop mignons), mais aussi technologique.

Spintronique : le nano-tube de l’hiver?

Nanotubes de carbone chez softmachines.org

Il arrive que deux découvertes plutôt « à la mode » se marient, avec plus ou moins de succès (on se souviendra du croisement tecktonik-emo d’il y a cinq-six ans), en faisant naître, quand il s’agit de science (où la possibilité d’une chance d’existence est toujours annoncée en grande pompe au moins cinq ans en avance), de grands espoirs. C’est ce qui se passe quand la découverte sanctionnée par le Nobel de Physique 2010, la fabrication de graphène – un assemblage en feuillet d’atomes de carbone – est une des voies envisagées pour concevoir les ordinateurs de demain.

En effet, nos ordinateurs actuels, comme une très grande partie de nos outils, reposent sur l’électronique, c’est-à-dire sur le mouvement des charges électriques élémentaires que sont les électrons. Mais une autre caractéristique de ces électrons est intéressante : ils possèdent un champ magnétique, nommé spin, qui peut (puisqu’il est pour un électron seul dans un état sur deux possible) former une information (un bit classique), mais aussi s’associer avec le spin d’un autre électron pour former une information plus complexe (on parlera alors de Qubit). Le passage du bit au Qubit peut potentiellement permettre une explosion exponentielle des puissances de calcul des futurs ordinateurs, basés sur la spintronique.

Et pour le moment, la grande majorité des essais de fabrication d’un tel ordinateur quantique sont basés sur le Silicium, hérité de la technologie électronique. Mais les progrès réalisés dans les assemblages de carbone, un élément aux propriétés semblables au silicium, permettent de se poser la question de son utilisation. Or, jusqu’ici, cela ne semblait qu’une vague promesse, à l’instar d’une équipe d’Aimé Jacquet en 1997 dont on entrevoit les promesses mais qui pose beaucoup de problèmes techniques. Notamment le fait que, dans les feuillets de graphène, le spin des électrons n’est pas affecté par le mouvement de ceux-ci, mais est aléatoire : pas très pratique pour transmettre de l’information.

En revanche, que se passe-t-il lorsque l’on plie ce feuillet, pour en faire un tube ? C’est ce qu’ont tenté des chercheurs du Niels Bohr Institute au Danemark, qui publient le résultat de leurs expériences dans Nature Physics. Ils montrent que lorsque l’on force des électrons à se déplacer le long du tube (pour décrire un cercle), leurs spins tournent (i.e. la direction du champ magnétique propre de l’électron change suivant sa position). Théoriquement, on savait que c’était possible dans le cas d’un électron seul se déplaçant dans le vide le long d’un nanotube parfait – autant dire rien d’exploitable en pratique. Maintenant, on sait que c’est réalisable avec un nombre arbitraire d’électrons, dans l’air et avec un nanotube où l’on trouve des impuretés et des défauts, ce qui est bien plus proche de conditions d’utilisation réalistes. L’article montre comment on peut jouer sur l’intensité de cet effet, voire l’annuler. Un petit pas de plus sur la route de l’ordinateur quantique, qui reste tout de même assez lointain.

Du nouveau pour lutter contre les feux de forêts.

Le Montana, ses étendues sauvages et ses barbecues...

Tous les ans, quand vient l’été, reviennent à la une les feux de forêt. Dans le sud de la France, mais aussi partout en Europe, en Russie ou en Californie. Bien entendu, de grands efforts de prévention sont déployés pour éviter leurs départs, mais une fois que le mal est fait, il faut lutter contre les flammes. Mais pour cela, il faut pouvoir localiser les sources de feu, à la fois pour contenir plus efficacement les incendies mais aussi pour être certain de tout éteindre. Pour cela, on utilise en général des techniques d’imagerie, avec des appareils embarqués dans des avions ou hélicoptères pour une meilleure vue.

La technique de visualisation qui vient tout de suite à l’esprit, c’est l’utilisation de caméras infrarouge. Le rayonnement infrarouge émis par un objet est en effet directement associé à sa température via la loi de Planck. En théorie donc, on pourra utiliser ce rayonnement pour trouver les endroits où la température est élevée, avec une bonne résolution et relativement facilement. Mais voilà, en pratique, les choses se compliquent : les rayonnements infrarouges sont alors fortement affaiblis par la fumée et par les particules qui envahissent l’air autour des incendies. Les caméras infrarouges montrent alors leurs limites.

Les chercheurs de l’Institut Fraunhofer publient sur le site internet de l’institution une nouvelle solution pour trouver les sources d’incendies. Leurs capteurs sont basés sur les micro-ondes, en détectant des signaux dont la fréquence se situe entre 8 et 40 GHz. On se rend ainsi compte qu’à 22 GHz, la fumée et les particules résiduelles sont quasiment transparentes, ce qui permet alors de localiser les points les plus chauds dans des conditions bien plus difficiles. Le détecteur permet aussi de découvrir les feux qui se propagent sous la couche superficielle de terre, et qui sont difficiles à identifier pour les pompiers.

La résolution du capteur dépend elle de la taille de l’antenne utilisée. Les chercheurs donnent ainsi l’exemple d’une antenne de 20 cm, pour une fréquence de 22 GHz et située à 30 mètres du sol : on obtient alors une grille dont les unités de base font 2.6 mètres de côté. Cela reste pour le moment moins bien que la technologie infrarouge, mais l’utilisation d’antennes plus grandes, ou éventuellement de plusieurs antennes en réseau, peut permettre d’augmenter cette résolution.

iTest, le test sanguin sur iPhone?

Toujours une brève : on apprend que des chercheurs de l’université de Rhodes Island ont pu tirer parti des techniques de microfluidique (l’utilisation de canaux de dimensions très réduites pour y faire circuler des liquides) et des modèles de lab-on-a-chip pour mettre au point des tests sanguins rapides et bon marché, d’après le site de l’Université.

Le principe repose sur de petites cartes plastiques, sur lesquelles on place une goutte de sang, et qui sera analysée au moyen d’un spectromètre (qui détectera les marqueurs de la carte, spécifiques à la substance à détecter) dans un capteur de la taille d’une boîte à chaussure, pour un coup de 1$50 par test et une durée de quelques dizaines de minutes.

Pour le moment, un test pour la Protéine C-réactive a été mis au point, mais on peut facilement en concevoir d’autres, pour des virus par exemple. De plus, les créateurs du test envisagent de réduire encore la taille pour une meilleure portabilité, en embarquant un capteur directement sur la carte et en utilisant pour analyser les résultats les capacités toujours plus grandes de nos smartphones. Les patients pourront à ce stade (sous réserve que le recherche tienne ses promesses) faire des analyses de chez eux pour transmettre les résultats directement au terminal du soignant.

CSI : Cracovie ou les Experts chez les rouquins.

Cela n’étonne plus personne qu’Horatio Caine arrive, à partir d’une tâche de sperme séché sur les draps d’un Motel sordide, à déterminer que son suspect fait 1m86, chausse du 43 et n’aime pas trop les choux de Bruxelles. Dans la réalité, bien sur, les choses sont un peu plus complexes. En particulier, il n;est pas si évident de savoir à quoi ressemble un suspect à partir de son ADN.

Un pas a été franchi grâce à des chercheurs polonais et néerlandais. On peut en effet lire dans Human Genetics la méthode qu’ils ont mis au point pour identifier à partir de l’ADN prélevé par exemple sur une scène de crime la couleur des cheveux d’un individu. Pour cela, ils se basent sur les variations au sein de 12 gènes préalablement identifiés comme étant associés à la couleur des cheveux.

Les résultats obtenus sont fiables à 90% pour les roux et les cheveux noirs, et 80% pour les cheveux bruns, alors qu’auparavant seuls les cheveux roux étaient identifiables, à cause de leur rareté (ce qui risque encore de donner du plomb dans l’aile à « tout ce qui est rare est précieux »). Les variations d’efficacité entre les différentes couleurs peuvent s’expliquer par des facteurs environnementaux, entre autres; on sait aussi que nos cheveux changent de couleur avec l’âge, certains passant du blond au brun entre l’enfance et l’âge adulte par exemple. Comme les sujets utilisés pour identifier les gènes sont des adultes, une certaine part d’erreur est induite. Les marqueurs génétiques identifiés permettent même de tenter des distinctions au sein des nuances de couleurs, mais avec moins de succès.

Les résultats obtenus sont à peu près comparables avec les prédictions qui peuvent être faites pour la couleur des yeux, et fournissent donc un outil supplémentaire à la police scientifique. Aux médecins également, dont certains à la morale discutable pourraient être tentés d’utiliser ces travaux pour permettre aux parents un certain choix dans la bouille de leur progéniture.

Au coeur du chocolat.

On ne va pas refaire toute l’histoire du chocolat, arrivé en Espagne en provenance du Nouveau Monde peu après la découverte des Amériques. Depuis, il a gagné le cœur du monde entier, et est distribué à grande échelle. Pourtant, la production de cacao, l’ingrédient principal de l’autre or noir, reste l’apanage de petits producteurs issus de pays en voie de développement. Et ceux-ci sont pauvres : la plupart ne gagnent que deux dollars par jour. En revanche, on note une disparité suivant le type de cacao cultivé. En effet, si 90% de la production est faite de la variété forastero, la plus rustique et la plus résistante, ceux qui cultivent le criollo, la variété la plus rare et la plus appréciée des connaisseurs (et donc la plus chère), s’en tirent bien mieux. Mais cette variété est très fragile.

Pour essayer d’améliorer cette production, et donc la vie des paysans en même temps que la qualité des chocolats disponibles pour le grand public, l’Université de Penn State et le CIRAD ont séquencé le génome de le criollo, et dévoilent leurs résultats dans Nature Genetics. Ils ont ainsi découvert 28 798 gènes codant pour des protéines, qui sont impliquées dans différents processus de la vie du cacaoyer. Et deux de ces processus sont particulièrement importants pour l’agronomie.

Tout d’abord, les chercheurs ont identifiés 84 gènes qui peuvent modifier le beurre de cacao, non seulement en quantité, mais aussi en qualité. D’autres gènes codent eux la production de flavonoïdes, d’anti-oxydants naturels, de terpénoïde, d’arômes et de pigments, qui vont jouer sur le goût du chocolat, voire ses bienfaits pour la santé. Ensuite, les généticiens ont identifié des séquences du code génétique permettant la résistance à certaines maladies.

Que faire avec ce génome, ou en tout cas la majeure partie dont on dispose (84% ont été publié)? Ces trouvailles vont permettre de faire des croisements plus sélectifs, en ciblant mieux les gènes que l’on veut conserver, pour améliorer à la fois la quantité et la qualité du produit fini. On peut alors espérer une amélioration de la production de chocolat pour le producteur, pour le consommateur et pour l’environnement.

Pour ceux intéressés, le génome est accessible ici.

Un nouveau regard sur l’invisibilité

De H.G. Wells aux espions du futur, l’invisibilité est une quête à la fois scientifique et imaginaire. Imaginaire, car notre technologie Moldu reste bien loin de pouvoir produire la cape d’Harry Potter ; et scientifique, car les recherches continuent. De premières solutions existent au stade de prototype, plus efficaces que le style « momie » propre à tout bon homme invisible. L’idée la plus simple est de se munir d’une caméra pour filmer l’arrière-plan, et le projeter sur soi. Cette technique rudimentaire est déjà mise en pratique, mais a quelques sérieuses limitations techniques, devant s’adapter aux différents angles de vue, ce qui risque de s’avérer bien compliqué dans un environnement urbain, par exemple.

L’apparition des métamatériaux, qui permettent de déformer entre autres les ondes électromagnétiques (et donc la lumière) de manière très fine, a marqué une révolution dans la quête de l’invisibilité. Ces matériaux peuvent donc être utilisés pour faire contourner un objet à la lumière en la déformant, et des dispositifs ont déjà été réalisés pour des micro-ondes, mais aussi pour de la lumière visible. Ces dispositifs sont très prometteurs, mais ils nécessitent pour le moment des conditions drastiques d’illumination, ainsi qu’une structure fixe (qui encombrera donc énormément les mouvements des ninjas des temps modernes).

Dans le Journal of Optics, des chercheurs anglais innovent en proposant une autre approche : plutôt que de détourner les rayons lumineux, ils proposent de modifier leurs vitesses. En effet, certains métamatériaux permettent d’accélérer ou de ralentir la lumière. Supposons alors que vous vouliez vous rendre d’un point A (votre bureau ou votre maison) à un point B (l’avant première du nouveau Harry Potter, par exemple). Ce que les opticiens proposent, c’est d’accélérer la lumière sur la seconde moitié de votre trajet – de sorte à ce qu’elle arrive avant que vous n’ayez le temps d’interférer avec elle – et de la ralentir sur la première partie, afin qu’elle arrive trop tard. En faisant ensuite de l’autre coté l’opération inverse, les scientifiques pensent pouvoir arriver à ce qu’ils appellent la « téléportation Star Trek », c’est à dire que l’observateur vous verra passer directement de votre poste de travail au fauteuil du cinéma sans vous voir acheter le pop-corn.

Évidemment, cette technologie n’en est qu’à ses balbutiements, et on est encore loin de la combinaison pour forces spéciales. Néanmoins, des applications concrètes existent déjà, dans le domaine des fibres optiques : on peut ainsi réaliser des opérations (de maintenance, par exemple) en temps réel sans perte de signal pour l’utilisateur. D’autres applications sont possibles, même si plus hypothétiques, dans le domaine de la protection des côtes ou contre les séismes grâce aux métamatériaux modifiant les ondes sonores, marines ou terrestres.

Des applications de l’origami…

L’origami (à propos du lien, comparez les grues anglaises et françaises, vous verrez comme nos encyclopédistes sont moins doués) est un art japonais, qui consiste à obtenir des formes complexes en pliant du papier. Les grues en sont les exemples les plus célèbres, mais les formes peuvent s’avérer étonnamment complexes.

Evidemment, la règle 34.

Des chercheurs français s’étaient déjà intéressés à l' »origami capillaire« , c’est à dire au pliage de feuilles élastiques sans intervention humaine, en tirant parti de la tension de surface de l’eau qui va, pour minimiser son énergie de surface (il est préférable pour l’eau d’être au contact de la feuille élastique plutôt qu’au contact de l’air), jouer le rôle du plieur, pour obtenir des formes simples, des cubes ou des pyramides. L’origami peut même être contrôlé électriquement, en tirant parti de l’électro-mouillage (on peut modifier les propriétés de la feuille pour que l’eau s’enroule dedans ou non).

Des chercheurs de l’université de l’Illinois viennent de présenter une amélioration de la technique dans le journal Advanced Materials. Ce groupe est spécialisé dans la construction de structures complexes de métaux ou céramiques, important pour des applications biologiques. La précédente méthode utilisée par ce laboratoire consistait à construire les structures au moyen de ce qui ressemble à une imprimante, en procédant couche par couche. Le problème de cette technique, outre les restrictions en terme de forme, vient du fait que les couches du dessous ont tendance à se déformer, à cause du poids de celles qu’elles supportent.

Les chercheurs ont donc combiné la déposition de couches avec la technique de l’origami capillaire, en humidifiant les couches à plier. Cette technique permet ainsi d’ouvrir le champ des formes possibles, comme s’ouvrent les ailes de nos grues de papier (ailes impossibles à créer avec la précédente technique). Cette technique mérite encore d’être améliorée, pour pouvoir passer à des échelles beaucoup plus grandes, ou plus petites, et pour augmenter la gamme de matériaux utilisables.

Cette percée rappelle à quel point une technique ancestrale telle que l’origami peut trouver des applications dans des technologies de pointe, grâce à des associations d’idées heureuses apparues on ne sait comment dans la tête d’un chercheur. La beauté de la science, c’est aussi de savoir tirer parti d’associations inattendues.

L’attaque des plantes mort-vivantes.

La survie en conditions hostiles évoque en général, au choix, Denis Brogniart ou certaines bactéries dites extrêmophiles, suivant le niveau d’intérêt pour les micro-organismes. On associe rarement les plantes à ce concept, et de nombreux jardiniers de salon incapables de maintenir en vie un cactus plus de trois jours comprennent pourquoi. Mais c’est parce que souvent, on ignore le monde du Polypode polypodioïde (Pleopeltis polypodioides sur son carnet de baptême), surnommée par nos amis anglo-saxons la « fougère réssuscitante ».

Où arrêtera t on les biotechnologies?

Et cette fougère a en effet une capacité très étonnante: elle est capable de survivre malgré un manque d’eau conséquent. Elle peut survivre à la perte de 95% de l’eau qu’elle contient (un humain peut très difficilement dépasser 20%, si c’est même possible), et reprendre sa vie une fois réhydratée. Ce sont les causes de cette propriété exceptionnelle qu’expose une équipe italo-américaine dans l’American Journal of Botany.

En combinant trois techniques, le western blot, l’immunolocalisation et la microscopie à force atomique, les chercheurs ont découvert qu’une classe de protéines, les déhydrines, qui sont capables grâce à leur charge électrique de capturer et garder l’eau, sont non seulement en grand nombres pendant les périodes de sécheresse, mais quelles se trouvent proches des parois cellulaires. Se trouvant donc entre la paroi cellulaire et la membrane, ces protéines et l’eau qui les entoure agissent comme une sorte de lubrifiant, empêchant des frictions trop importantes avec les changement de volume (elles agissent de même entre les parois cellulaires de différentes cellules). Ce rôle de lubrification permet aux cellules de ne pas subir de dégâts irréparables pendant les périodes de sécheresse.

On peut imaginer, une fois le (ou les) gène(s) codant la production et la régulation des déhydrines isolé(s), un transfert de ces portéines  d’autres plantes par des techniques de (attention, faucheurs, détournez les yeux) transgénèse. On pourrait ainsi améliorer la résistance des plantes au stress hydrique, permettant de faire pousser certaines plantes (le maïs, par exemple) dans des conditions plus défavorables. La fougère livrera peut être une des clés pour une des grandes promesses des biotechnologies.

Une façon simple de s’identifier?

Ere informatique oblige, le nombre de sites auquel on est abonné va en explosant: facebook, twitter, dailymotion, youporn, sans oublier les différents fora et les comptes mails. Chacun de ces sites requiert un nom d’utilisateur et un mot de passe, avec certaines contraintes (nombre de caractères, respect de la casse, présence de chiffres requise ou non…), et peut contenir des informations importantes (l’accès à votre carte bleue ou à votre compte Farmville). On se retrouve donc avec de nombreux mots de passes à retenir, et des mots de passe à garder confidentiel. Les pirates quant à eux ont à leur disposition un arsenal de plus en plus varié, notamment les enregistreurs de frappe, qui jettent un voile sombre sur l’emploi d’ordinateurs publics.

Pour remédier à ces deux soucis, profusion et sécurité, des chercheurs de l’université de Tuebingen ont  trouvé un ingénieux système, nommé OpenSesame. Ce système met à profit les téléphones mobiles, de plus en plus communs: il s’agit d’une application qui retiendra vos mots de passe à votre place. Une fois les mots de passe entrés, l’application va permettre de passer outre le clavier, et donc de court-circuiter les enregistreurs éventuels. Pour cela le site internet auquel vous voulez accéder va vous afficher une image codée, un tag, que vous photographierez avec votre téléphone. Celui-ci enverra alors toutes les informations nécessaires au site, qui vous ouvrira ses portes. Le seul problème qui se pose est celui de la sécurisation du téléphone, qui reste basique (le code PIN étant demandé pour les mots de passe importants, mais on peut imaginer des évolutions grâce au capteur vidéo, par exemple). Pour finir, une vidéo explicative (dans la langue de Rudi Völler):