De la biologie quantique dans la photosynthèse ? La biologie actuelle en est-elle au stade où était la physique classique avant la découverte de la physique quantique ? Certains le soupçonnent depuis quelques années, et une publication récente dans Nature Communications vient d'apporter de l'eau à leur moulin. Il y aurait bien des processus quantiques derrière l'efficacité de la photosynthèse.

(On note Ψ la fameuse fonction d'onde décrivant les amplitudes de probabilité en mécanique quantique depuis les travaux de Schrödinger sur sa célèbre équation. On a de nouvelles raisons de penser que la vie exploite les lois de la mécanique quantique pour rendre certains processus plus efficaces, en particulier la photosynthèse. © Engel Group, University of Chicago - En commentaire de la photo d'une feuille au soleil)

C'est un fait bien établi que l'existence des atomes, des molécules et des liaisons chimiques ne sont pas compréhensibles en dehors des lois de la mécanique quantique. En ce sens, la physique et la chimie d'un bloc de métal ou d'une cellule sont quantiques. Mais on sait bien que le comportement de ces objets ne manifeste pas directement la nature quantique de la matière, ils font partie du monde de la physique classique. Cependant, certains phénomènes comme la supraconductivité ou la superfluidité débordent du domaine quantique d'ordinaire réservé à la microphysique pour entrer dans le monde à notre échelle. Lorsque la nécessité de la physique quantique s'est révélée aux physiciens explorant la matière et la lumière, ce fut essentiellement avec deux phénomènes qui semblaient au départ être de simples anomalies bien localisées dans l'univers de la physique classique : le rayonnement du corps noir et l'effet photoélectrique. Nous savons aujourd'hui qu'ils étaient la pointe émergée du monde quantique et que, fondamentalement, le réel est fort différent de la vision du monde bâtie par les fondateurs de la science classique comme Galilée, Descartes et Newton.

La biologie quantique pour expliquer la photosynthèse
De nos jours, les biologistes qui réfléchissent sur le fonctionnement des cellules, de l'ADN ou des neurones considèrent que ces objets sont majoritairement décrits par les lois de la physique classique. Il n'est pas nécessaire d'utiliser l'équation de Schrödinger ou les amplitudes de probabilités qu'elle gouverne pour comprendre l'origine de la vie, les mutations, l'évolution ou l'apparition de la conscience dans un cerveau. Pourtant, ces dernières années, quelques résultats expérimentaux en biologie, notamment sur la photosynthèse, semblaient défier les lois de la physique classique.

Il était et il est encore bien trop tôt pour savoir si la photosynthèse finira par être, pour une éventuelle biologie quantique, ce que le rayonnement du corps noir a été pour la physique quantique. Toutefois, Alexandra Olaya-Castro et Edward O'Reilly, des chercheurs du célèbre University College de Londres, viennent de publier dans Nature Communications un article, également disponible en accès libre sur arxiv, dans lequel ils affirment que des macromolécules biologiques utilisent bel et bien des processus quantiques pour effectuer de la photosynthèse. Jusqu'à présent, le doute planait sur l'inadéquation des processus classiques pour décrire le comportement de chromophores attachés à des protéines qu'utilisent les cellules végétales pour capter et transporter l'énergie lumineuse.

Selon les deux physiciens, certains des états de vibrations moléculaires des chromophores facilitent le transfert d'énergie lors du processus de photosynthèse et contribuent à son efficacité. Ainsi, lorsque deux chromophores vibrent, il arrive que certaines énergies associées à ces vibrations collectives des deux molécules soient telles qu'elles correspondent à des transitions entre deux niveaux d'énergie électronique des molécules. Un phénomène de résonance se produit et un transfert d'énergie en découle entre les deux chromophores.

Distributions de probabilités quantiques négatives
Or, si le processus était purement classique, les mouvements et les positions des atomes dans les chromophores seraient toujours décrits par des distributions de probabilités positives. Alexandra Olaya-Castro et Edward O'Reilly ont découvert qu'il fallait employer des distributions négatives. C'est une signature indiscutable de l'occurrence de processus quantiques. Mieux, il s'agit dans le cas présent de la manifestation d'une superposition d'états quantiques à température ambiante assistant un transfert cohérent d'énergie. On retrouve ces vibrations collectives de macromolécules dans d'autres processus biologiques comme le transfert d'électrons dans les centres de réaction des systèmes photosynthétiques, le changement de structure d'un chromophore lors de l'absorption de photons (comme dans les phénomènes associés à la vision). Selon les chercheurs, il est donc plausible que des phénomènes quantiques assistant des processus biologiques que l'on croyait classiques soient assez répandus. Si tel est le cas, on peut s'attendre à découvrir d'autres manifestations hautement non triviales de la mécanique quantique en biologie. Cela n'aurait certainement pas surpris Werner Heisenberg, et encore moins Niels Bohr qui, il y a déjà plus de 60 ans, prédisaient que l'on pourrait bien rencontrer des limites de la physique classique avec les systèmes vivants.

Les " épines " sont apparues 28 fois indépendamment au cours de l’évolution

Comme les roses, de nombreuses espèces végétales ont des épines, ou plus précisément des aiguillons. Cet attribut est un cas spectaculaire de convergence évolutive.

D’après le dicton, " il n’y a pas de rose sans épines " : rien n’est jamais parfait, rien n’est jamais simple. Pourtant, d’un point de vue scientifique, les roses n’ont pas d’épines, mais des aiguillons ! La différence paraît subtile, mais les épines sont des tiges ou des feuilles qui se sont spécialisées au cours de l’évolution, alors que les aiguillons sont des excroissances de l’épiderme. On peut facilement les détacher sans blesser la plante. Ainsi, les cactus et les aubépines ont des épines, tandis que les roses ont des aiguillons. Elles ne sont d’ailleurs pas les seules : on en observe par exemple chez certaines solanacées proches de l’aubergine.

Quand des espèces ont un ancêtre commun récent, elles partagent une part importante de leur génome, et il n’est donc pas étonnant de retrouver des traits communs. Mais dans le cas des espèces de plantes dotées d’aiguillons, certaines ont un ancêtre commun très éloigné dans le temps. Il est donc probable que les excroissances se sont développées de façon indépendante ; on parle alors de convergence évolutive. Or un consortium international coordonné par Zachary Lippman, du laboratoire de Cold Spring Harbor, aux États-Unis, et impliquant plusieurs équipes dont celle de Mohammed Bendahmane, directeur de recherche Inrae, à l’École normale supérieure de Lyon, vient d’identifier le volet génétique de cette convergence.

Lorsque différentes espèces partagent les mêmes pressions environnementales, leur évolution, au travers de la sélection naturelle, peut conduire à faire émerger des solutions similaires. Les exemples sont nombreux : les ailes des oiseaux, des insectes et des chauves-souris ; l’écholocalisation des cétacés et des chauves-souris. Dans le cas de la vision, les ocelles des insectes et les yeux des vertébrés et des céphalopodes sont apparus indépendamment, mais, dans les deux cas, le gène Pax6 joue un rôle majeur dans le contrôle de leur développement.

Comme les épines, les poils ou les trichomes (de fines excroissances sur les racines, tiges ou feuilles), les aiguillons procurent de nombreux avantages à la plante : ils la protègent de l’appétit des herbivores ou des insectes, et retiennent l’humidité. Il n’est donc pas étonnant que cet attribut soit apparu de façon indépendante au moins 28 fois depuis 150 millions d’années. Mais comme dans le cas de la vision, retrouve-t-on, chez les différentes espèces dotées d’aiguillons, un même gène qui en contrôle le développement ?

Dans le genre Solanum, où l’on retrouve les pommes de terre, les tomates ou encore les aubergines, près de la moitié des espèces ont des aiguillons. On y constate d’ailleurs un signe de domestication : l’espèce sauvage Solanum insalum, dotée d’aiguillons, a été domestiquée, probablement en Inde, et a donné l’aubergine (Solanum melongena) sélectionnée par les cultivateurs, car dépourvue de ces excroissances protectrices.

Zachary Lippman et ses collègues ont commencé leur étude en croisant ces deux espèces d’aubergine (sauvage et cultivée) afin de localiser le gène responsable de la croissance des aiguillons. Ils ont montré qu’il s’agit d’un gène de la famille LOG (Lonely Guy). Ce gène est impliqué dans la synthèse de la cytokinine, une hormone végétale qui participe à la prolifération cellulaire et au développement de la plante.

Chez l’aubergine cultivée, le gène LOG est présent, mais il présente une mutation qui le rend inopérant et explique l’absence d’aiguillons. Les chercheurs ont identifié en tout 16 mutations différentes qui éclaircissent la perte d’aiguillons dans différentes espèces du genre Solanum.

En explorant d’autres espèces portant ces excroissances, l’équipe de Mohammed Bendahmane a retrouvé ce même gène LOG chez les rosiers. " Nous avons montré que le développement des aiguillons chez le rosier utilise le même mécanisme génétique que celui observé chez le genre Solanum, souligne le chercheur. En effet, une diminution de l’expression du gène LOG chez le rosier conduit à l’absence des aiguillons, comme chez le genre Solanum. "

Zachary Lippman et ses partenaires ont ainsi montré qu’un même mécanisme génétique a été recruté et a mené à cette convergence évolutive. D’après eux, l’apparition fréquente des aiguillons aurait été facilitée par la simplicité de ces excroissances, qui n’appellent pas de caractère physiologique spécifique.

Ce qui est certain, c’est que les roses et leurs épines ont inspiré des générations de poètes, et maintenant des scientifiques. Mais une rose sans épines, ou plutôt sans aiguillons, serait-elle encore une rose ? Cette question inspire à Mohammed Bendahmane un proverbe marocain : " Si l’on veut du miel, il faut supporter les piqûres d’abeilles ; si l’on veut une rose, il faut supporter ses épines. " Ainsi, la réponse est peut-être du côté de l’amour inconditionnel du Petit Prince d’Antoine de Saint-Exupéry pour sa rose.



 

Une nouvelle "loi de la nature" qui englobe le vivant, les planètes et les étoiles

(Photo) Ammonite irisée trouvée près de Calgary, Canada. La diversité biologique (biodiversité) entraîne la diversité minérale, et vice versa.

Selon une équipe composée de scientifiques et de philosophes, la théorie de l'évolution formulée par Charles Darwin au 19e siècle n'est qu'un "cas particulier" d'une loi de la nature qui engloberait le vivant mais aussi les minéraux, les planètes et les étoiles. Attention, débats en perspective !

Et si l'évolution ne se limitait pas à la vie sur Terre ? C'est ce que suggère une équipe de neuf scientifiques et philosophes américains dirigés par la Carnegie Institution for Science, à travers un nouvel article publié dans la revue Proceedings of the National Academy of Sciences.

La publication énonce la "loi de l'augmentation de l'information fonctionnelle", selon laquelle tous les "systèmes naturels complexes" – qu'il s'agisse de la vie sur Terre ou des atomes, des minéraux, des planètes et des étoiles – évoluent vers des états "plus structurés, plus diversifiés et plus complexes".

Vivant, atomes, étoiles…

Concrètement, qu'est-ce que cela signifie ? Juste avant d'en venir aux exemples, il faut définir en quelques mots ce que les auteurs entendent par "évolution". Un terme qu'il faut ici comprendre comme "sélection pour la fonction". Restez concentré, c'est tout simple !

Si le naturaliste du 19e siècle Charles Darwin avait globalement assimilé la "fonction" à la survie des êtres, c'est-à-dire à la capacité de vivre assez longtemps pour produire une progéniture fertile, les auteurs vont plus loin en reconnaissant également comme fonctions la "stabilité" (capacité à perdurer) et la "nouveauté" (nouvelles configurations).

Pour illustrer la sélection de la "nouveauté", l'article évoque à la fois des cas qui concernent le vivant, à l'instar de la photosynthèse, de la vie multicellulaire (quand les cellules ont "appris" à coopérer jusqu'à ne former plus qu'un organisme) et des comportements animaux. Mais aussi des exemples au sein du règne minéral !

Ainsi, les minéraux de la Terre, qui étaient au nombre d'une vingtaine à l'aube de notre système solaire, sont aujourd'hui près de 6 000. Et c'est à partir de seulement deux éléments majeurs – l'hydrogène et l'hélium – que se sont constituées, peu après le big bang, les premières étoiles, au sein desquelles se sont ensuite formés une vingtaine d'éléments chimiques plus lourds, avant que la génération suivante d'étoiles ne s'appuie sur cette diversité initiale pour produire près d'une centaine d'autres éléments.

"L'évolution est partout"

"Charles Darwin a décrit avec éloquence la façon dont les plantes et les animaux évoluent par sélection naturelle, avec de nombreuses variations et caractéristiques des individus et de nombreuses configurations différentes. Nous soutenons que la théorie darwinienne n'est qu'un cas très particulier et très important au sein d'un phénomène naturel beaucoup plus vaste", résume dans un communiqué le Pr Robert M. Hazen, de Carnegie, qui a supervisé les travaux.

Et son collègue Michael L. Wong, astrobiologiste à Carnegie et premier auteur de l'étude, de compléter : "l'univers génère de nouvelles combinaisons d'atomes, de molécules, de cellules, etc. Les combinaisons qui sont stables et qui peuvent engendrer encore plus de nouveauté continueront à évoluer."

"C'est ce qui fait de la vie l'exemple le plus frappant de l'évolution, mais l'évolution est partout."

Cette nouvelle "loi de la nature" qui décrit une complexité croissante n'est pas sans en rappeler une autre : le deuxième principe de la thermodynamique. Celui-ci stipule en effet que "l'entropie" (autrement dit, le désordre) d'un système isolé augmente avec le temps – raison pour laquelle la chaleur circule toujours des objets les plus chauds vers les objets les plus froids.

Discussion ouverte

Forces et mouvement, gravité, électromagnétisme, énergie… La plupart des "lois de la nature", décrivant et expliquant les phénomènes observés en permanence dans le monde naturel, ont été énoncées il y a plus de 150 ans.

Nul doute que la nouvelle "loi de la nature" énoncée par l'équipe américaine – formée de trois philosophes des sciences, de deux astrobiologistes, d'un spécialiste des données, d'un minéralogiste et d'un physicien théorique – suscitera moult réactions au sein de la communauté scientifique.

"À ce stade du développement de ces idées, un peu comme les premiers concepts au milieu du 19e siècle pour comprendre "l'énergie" et "l'entropie", une discussion ouverte et large est maintenant essentielle", a d'ailleurs commenté dans le communiqué Stuart Kauffman, chercheur à l'Institut de biologie des systèmes (Seattle).

Pour rappel, une théorie n'est "scientifique" que si les principes qui la constituent conduisent à au moins une prédiction suffisamment précise pour pouvoir être testée par une expérience (ou une mesure) susceptible de la réfuter…

Ce que l'Homme et le gorille ont en commun
Des chercheurs du Wellcome Trust Sanger Institute (Royaume-Uni), avec la participation de l'équipe d'Emmanouil Dermitzakis, professeur Louis-Jeantet à la Faculté de médecine de l'UNIGE, ont réussi à séquencer le génome du gorille, le seul hominidé dont le génome n'avait pas encore été décodé. Cette étude a révélé qu'une partie du génome humain ressemble davantage à celui du gorille qu'à celui du chimpanzé. Les résultats de cette recherche offrent des perspectives inédites sur l'origine de l'Homme.
L'être humain, le chimpanzé et le gorille présentent de nombreuses similitudes anatomiques et physiologiques. Des études moléculaires ont confirmé que l'Homme est plus proche des grands singes d'Afrique, en particulier du chimpanzé, que des ourang-outans. Des analyses complémentaires ont ensuite exploré les différences fonctionnelles entre les espèces de grands singes et déterminé leur influence sur l'évolution de l'être humain à travers le séquenc¸age de l'ADN du chimpanzé et de l'orang-outan, mais pas celui du gorille.
L'équipe de chercheurs menée par le Wellcome Trust Sanger Institute propose la première analyse génomique du gorille jamais réalisée qui constitue une base d'étude de l'évolution des hominidés. C'est la première fois que des scientifiques réussissent à comparer les génomes des quatre espèces d'hominidés: les humains, les chimpanzés, les gorilles et les orangs-outangs.
"Le séquençage du génome du gorille est important puisqu'il permet de lever le voile sur la période de l'évolution durant laquelle nos ancêtres ont commencé à s'éloigner de nos cousins les plus proches. Nous pouvons ainsi examiner les similitudes et les dissemblances entre nos gènes et ceux du gorille, le plus grand des primates anthropoi¨des, explique Aylwyn Scally du Wellcome Trust Sanger Institute. Nous avons assemblé l'ADN de Kamilah, un gorille femelle des plaines de l'ouest, et nous l'avons comparé aux génomes d'autres grands singes. Nous avons également prélevé l'ADN d'autres gorilles afin d'analyser les différences génétiques entre les espèces de gorille."
Cette étude met en lumière la période à laquelle trois espèces étroitement liées, le gorille, le chimpanzé et l'Homme, ont commencé à se différencier. Contrairement à ce que l'on pourrait penser, les espèces ne divergent pas toujours brutalement à un moment donné, elles se séparent parfois progressivement sur une longue période.
L'équipe a découvert que la divergence génétique entre les gorilles et les humains et chimpanzés date d'il y a environ 10 millions d'années. La dissemblance génomique entre les gorilles des plaines de l'est et de l'ouest est, quant à elle, beaucoup plus récente et remonte à 1 million d'années. Leur génome se sont graduellement éloignés jusqu'à être complètement distincts. Cette divergence est comparable, à certains égards, à celle qui existe entre les chimpanzés et les bonobos, et entre l'Homme moderne et l'homme de Néanderthal. L'équipe a analysé plus de 11 000 gènes chez l'humain, le chimpanzé et le gorille afin de déterminer les changements génétiques apparus au cours de l'évolution.
Bien que l'Homme et le chimpanzé soient génétiquement proches, les chercheurs ont découvert que cette ressemblance ne s'appliquait pas à la totalité du génome. En réalité, 15% du génome humain se rapproche davantage de celui du gorille que de celui du chimpanzé. Les chercheurs ont découvert que, chez ces trois espèces, les gènes liés à la perception sensorielle, à l'oui¨e et au développement cérébral, ont montré des signes d'évolution accélérée, particulièrement chez l'humain et le gorille. Les résultats de cette recherche ont révélé non seulement des dissemblances entre les espèces, mettant en lumière des millions d'années de divergence évolutionniste, mais également des similarités.
Les gorilles et les humains partagent en effet de nombreuses modifications génétiques, impliquées notamment dans l'évolution de l'audition. Il y a quelques années, des scientifiques avaient suggéré que l'évolution rapide des gènes humains liés à l'audition était en corrélation avec celle du langage. Cette déclaration est aujourd'hui remise en question puisque cette étude démontre que les gènes de l'audition ont évolué au même rythme chez l'être humain et chez le gorille.
Grâce à cette recherche, les scientifiques ont fait le tour de toutes les comparaisons entre les espèces d'hominidés. Après des décennies de débats, leurs interprétations génétiques sont désormais cohérentes avec le registre fossile. Les paléontologues et les généticiens peuvent dorénavant travailler sur les mêmes bases.
"Cette étude offre des perspectives inédites sur l'évolution de nos ancêtres et de nos origines. Les conclusions de ce travail de recherche sont pertinentes d'un point de vue historique, mais ce n'est pas tout. Elles sont d'une importance fondamentale pour la compréhension de notre génome, de la variabilité génétique et des conséquences médicales des mutations", commente Emmanouil Dermitzakis. Avec son équipe genevoise, ce a participé à l'analyse des activités génétiques à partir de cellules prélevées chez le gorille, l'Homme, le chimpanzé et le bonobo. Ses résultats démontrent que d'un point de vue général l'expression des gènes correspond aux différences génétiques entre les espèces.

Qu'est-ce qui captive, ou ennuie, les adolescents au musée ?
Les jeunes qui vont au musée s'ennuient si les oeuvres d'une salle affichent toutes le même style. En revanche, ils apprécient les tableaux présentant beaucoup de détails.
On a tendance à croire que les adolescents ne sont pas intéressés par les musées, mais est-ce vraiment le cas ? Et, lorsqu'ils en visitent un, qu'est-ce qui leur plaît et les incite à revenir ?
Laure Martin-Le Mével s'est penchée sur la façon dont la perception des adolescents à l'égard du musée traditionnel peut se modifier à la suite d'une expérience de visite.
Pour mener à bien ses travaux, elle a demandé à six adolescents âgés de 14 à 16 ans de visiter l'exposition Il était une fois l'impressionnisme : chefs-d'oeuvre de la peinture française du Clark, présentée au Musée des beaux-arts de Montréal (MBAM) d'octobre 2012 à janvier 2013.
Elle a également mené deux entrevues individuelles avec chacun d'eux, l'une avant la visite et l'autre après. Ces entrevues, combinées avec la visite du musée, lui ont permis de décrire le processus de modification de leurs perceptions en révélant les médiateurs de la visite et les médiations qui se sont opérées chez des adolescents pendant la visite.
Un médiateur est ce qui attire l'attention (autres visiteurs, environnement physique, oeuvres, descriptions, etc.) tandis que la médiation est une action qui se produit au contact du médiateur (rêver, comprendre, se projeter, admirer, comparer, refuser...).
Ce qui les rebute, ce qui les attire
Les tableaux Ferme dans les Landes (Théodore Rousseau, 1867) et Charmeur de serpents (Jean-Léon Gérôme, 1879) sont les deux oeuvres qui ont le plus retenu l'attention des jeunes. Bien que fort différents, ces tableaux ont en commun d'être de grandes toiles aux détails nombreux et aux couleurs voyantes.
Fait intéressant, durant la visite du MBAM, les jeunes ont indiqué que la présence d'un autre adolescent était un élément rassurant pour eux. Par contre, la présence des autres visiteurs - qui étaient souvent agglutinés devant des toiles et qui empêchaient de bien voir l'oeuvre - les a gênés. De plus, ils étaient parfois ennuyés par la redondance qu'affichaient quelques salles exhibant une série d'oeuvres au style similaire. " La diversification des oeuvres devrait être un élément à considérer pour éviter l'ennui chez les jeunes, au même titre que la composition de l'espace ou le choix de l'accompagnateur", mentionne Laure Martin-Le Mével.
Par ailleurs, les participants ont grandement apprécié les tableaux qui présentaient beaucoup de détails de même que les courts récits qui accompagnaient certaines toiles. Les panneaux explicatifs qui contenaient des anecdotes - et plus particulièrement celles ayant un ton humoristique - rendaient l'oeuvre et l'artiste encore plus intéressants à leurs yeux.
Laure Martin-Le Mével a constaté que différentes médiations se sont manifestées pendant la visite du musée.
Par exemple, au contact d'un tableau très coloré, les adolescents à l'imagination foisonnante ont dit s'être mis à rêver; les moins familiarisés avec les musées ont acquis une compréhension des oeuvres grâce aux descriptions les accompagnant; enfin, devant une peinture affichant moult détails, les jeunes au profil artistique ont parlé d'admiration.
Elle a noté à cet égard que tous les participants ont rapporté s'être inventé des histoires en regardant certains tableaux et en lisant leurs descriptions. Cela s'explique selon elle par le fait que rêver est une médiation accessible à tous. " Contrairement aux autres médiations, on n'a pas besoin de savoir peindre ou d'avoir des connaissances en histoire de l'art pour rêver devant une toile ", précise-t-elle.
C'est pourquoi elle estime que la visite du MBAM a permis aux jeunes de se forger des connaissances bien à eux, de développer progressivement un " sentiment de compréhension qui les aide à se sentir davantage à l'aise et à leur place au musée ".
Pour elle, les adolescents sont parfaitement capables de s'intégrer et de s'intéresser à l'univers muséal et chaque visite constitue une nouvelle mise en condition qui viendra modifier la visite suivante, laquelle enrichira à son tour la prochaine expérience muséale !
" Le goût de l'art n'est pas inné, conclut Mme Martin-Le Mével. Lorsqu'il visite un musée, l'adolescent entre en contact à la fois avec l'art et avec différents éléments et c'est à travers ces relations qu'émergent des actions qui, en s'accumulant, vont définir ce qu'est l'art pour ces adolescents. "
À la lumière de ses observations, Laure Martin-Le Mével suggère aux musées traditionnels :
- d'associer des peintures avec des photos d'environnements géographiques familiers du public pour leur permettre de comparer ou de se projeter;
- de placer des éléments de l'exposition au centre des salles ou de proposer des salles avec des formes atypiques pour accentuer leur intérêt;
- de présenter dans une même salle quelques oeuvres qui diffèrent radicalement des autres; de privilégier les oeuvres colorées et avec des détails.

Astrolinguistique : comment communiquer en cas de contact avec une civilisation extraterrestre ?
L’astrolinguistique, xénolinguistique, ou encore exolinguistique, est le domaine de recherche de la linguistique qui s’attèle à déterminer et développer des modèles de langages non-humains (extraterrestres) dans le cas où un premier contact avec une civilisation extraterrestre intelligente serait effectué. Un tel événement ne s’étant toujours pas produit, ce domaine reste encore hypothétique, mais donne lieu à un véritable travail de recherche universitaire de la part des scientifiques.

L’univers observable compte des centaines de millions de galaxies, chacune contenant à leur tour des centaines de millions d’étoiles et de planètes potentielles. L’existence de civilisations extraterrestres intelligentes n’est donc pas à exclure. Si aucun contact avec l’Homme ne s’est encore produit, la possibilité d’un tel événement est envisageable. Tant et si bien que les scientifiques commencent déjà à prévoir cette éventualité en tentant de développer des outils de communication.

Loin d’être de la science-fiction, l’astrolinguistique est une discipline universitaire qui s’est développée au cours des 30 dernières années. Certaines universités, comme la Bowling Green State University (États-Unis), l’ont même intégrée à leurs cours afin de former des chercheurs spécialisés dans ce domaine. La xénolinguistique est en réalité une sous-famille de la linguistique théorique dont l’objectif est la construction et la déconstruction de langages fictifs ou existants.

(Le langage des heptapodes utilisé dans le film Premier Contact a été développé par la linguiste Jessica Coon et le scientifique Stephen Wolfram. Il est considéré comme scientifiquement plausible par la communauté scientifique." photo de l'article original absente)

L’un des précurseurs du domaine est le célèbre linguiste américain Noam Chomsky. Pour ce dernier, la théorie de la grammaire universelle empêcherait l’Homme de comprendre naturellement une civilisation extraterrestre. Cette théorie postule que les bases élémentaires et communes de la grammaire humaine sont génétiquement prédéterminées, encodées dans le génome, indépendamment de la culture ou de l’environnement. L’Homme devrait donc difficilement et lentement déchiffrer chaque structure de ce nouveau langage.

Pour la linguiste canadienne Keren Rice, spécialisée dans les langages indigènes, une communication extrêmement basique entre humains et extraterrestres serait possible tant que les éléments contextuels primitifs restent les mêmes. Par exemple, même si les termes pour désigner une planète changent, il est fort probable qu’une civilisation extraterrestre connaisse l’objet lui-même, c’est-à-dire qu’elle ait déjà vu une planète.

L’astrolinguistique est plus largement intégrée au domaine de la Communication avec une intelligence extraterrestre (CETI) sur lequel se penchent de nombreux chercheurs et institutions scientifiques. La question fait régulièrement l’objet de discussions scientifiques lors de l’American Association for the Advancement of Science.

Généralement, quatre formes de langages possibles sont définis : le langage mathématique, le langage pictural, le langage algorithmique et multimodal, et le langage naturel. Les outils linguistiques développés dans le cadre de ces recherches s’appuient sur des études actuelles visant à décrypter des langages humains encore non déchiffrés, comme le Linéaire A, un langage utilisé en Crête ancienne entre 1900 et 1400 av. J.-C.

Le Lincos (pour lingua cosmica) est un des tous premiers langages mathématiques développé par le mathématicien allemand Hans Freudenthal au début des années 1960, dans son livre Lincos: Design of a Language for Cosmic Intercourse. Il utilise une structure mathématique basique pour transmettre des messages, destinée à être comprise par n’importe quelle civilisation intelligente. Par la suite, des scientifiques comme Lancelot Hogben et Carl Sagan proposeront eux aussi des syntaxes reposant sur des principes mathématiques.

Ce disque est embarqué par les sondes Voyager 1 et 2 afin de raconter l’histoire de la Terre. Elle contient un message de bienvenu en 60 langages différents, des échantillons de musiques de plusieurs styles et ethnies, des sons d’origine humaine ainsi que des schémas et informations électroniques compréhensibles par une civilisation avancée.

De la même manière, le message d’Arecibo contenait quelques structures atomiques, les briques de l’ADN, un schéma du Système solaire et un dessin du télescope Arecibo lui-même. Un hybride de langage mathématique et pictural, considéré comme scientifiquement réaliste, a été développé pour le film Premier Contact, sous la direction de la linguiste Jessica Coon.

Le langage multimodal combine plusieurs systèmes de communication afin de maximiser les chances de compréhension. Le Teen-Age Message développé par des scientifiques russes en est un bon exemple.

Ce dernier combine un signal radio destiné à permettre aux destinataires d’en remonter la source, une musique jouée sur un thérémine, ainsi qu’une association d’images semblables à celles du message d’Arecibo. Tandis que le langage algorithmique prend la forme d’un code informatique pouvant être exécuté sur n’importe quelle machine.

Enfin, le langage naturel renvoie au cas où une civilisation communiquerait, volontairement ou non, avec nous dans son langage natif. Dans ce cas, les scientifiques devraient déconstruire le langage en isolant des schémas répétitifs, des rythmes, des taux de répétition, des structures complexes et des propriétés linguistiques sous-jacentes renvoyant à un système de communication intelligent.

Manipulation du savoir : L'intersection de la fenêtre d'Overton et de l'activisme académique

Les frontières de la science sont-elles devenues poreuses avec l'activisme académique ? C'est la question centrale que soulève Jean-François Le Drian dans son nouvel ouvrage, "Activismes" paru chez VA Éditions, et au cours de cette entrevue. Au fil de la discussion, l'auteur dévoile les dessous d'une manipulation subtile du savoir, où l'intersection de la fenêtre d'Overton et de l'activisme académique joue un rôle déterminant. Il décrit avec précision comment de simples idées peuvent être élevées au rang de concepts scientifiquement acceptables, affectant ainsi l’intégrité de la recherche authentique et de la méthodologie scientifique. Cet échange éclairant met en lumière le combat essentiel pour préserver l'authenticité et l'objectivité de la science face à une mer montante de pseudoscience et d'idéologies activiste.

(Q) Pour nos lecteurs qui ne sont pas familiers avec la fenêtre d'Overton, pourriez-vous brièvement expliquer ce concept et comment il peut être utilisé pour changer la perception du public sur certaines idées ?

(R) Pour expliquer ce concept, il est préférable de l’illustrer avec un exemple. Si je vous disais que les djinns existent, peuvent nous posséder, nous adresser des injonctions, vous seriez dans un premier temps tenter de ranger cette thèse dans la catégorie des superstitions et des lubies et vous auriez certainement raison.

Si un philosophe se met à distinguer entre la propriété des pensées et la paternité des pensées et décide d’étudier en employant un jargon académique la possibilité d’une paternité extérieure des pensées, l’impensable devient tout à coup pensable.

Justement, dans mon livre, j’explique comment un philosophe reconnu par ses pairs en arrive à affirmer que la psychologie est nécessairement culturelle et que par conséquent certaines théories psychologiques peuvent valablement affirmer la possibilité d’une paternité extérieure des pensées.

Ici on passe de l’impensable au pensable puis au possible. Il ne reste plus qu’à faire porter ces idées par les activistes de la folie pour les rendre acceptables, le stade suivant étant de loger ces représentations dans le registre du " souhaitable ".

Ainsi, un idéologue activiste doté d’un doctorat peut donc tout à fait, s’il s’y prend bien, faire entrer l’idée la plus absurde dans le registre de l’acceptable voire parfois même du non discuté.

(Q) Dans votre texte, vous mettez en lumière la manière dont certaines idées reçoivent un "sceau académique" sans une vérification empirique rigoureuse. Comment les institutions académiques, selon vous, ont-elles été transformées en vecteurs de diffusion d'idées influencées par l'activisme ?

(R) Selon moi, l’une des grandes erreurs de notre temps consiste à accorder trop d’importance à la sociologie de la connaissance au détriment de la philosophie des sciences. Au lieu de s’intéresser au contenu, la tendance consiste à s’attacher aux intentions présumées du créateur d’idées, de thèses, à son " habitat social ".

Il est malheureusement facile de construire des théories qui font rentrer tous les faits et qui par conséquents ne devraient pas être qualifiées de théories scientifique. C’est le cas de certaines théories dites " normatives " dont le degré de scientificité est généralement très faible.

Le simple usage d’un jargon spécialisé usité au sein d’une mouvance universitaire permettra à un universitaire militant d’obtenir une reconnaissance par ses pairs qui aux yeux du public vaudra reconnaissance du caractère scientifique d’une thèse qui en réalité ne possèdera le plus souvent qu’un caractère normatif.

(Q) Vous évoquez la saturation de l'espace académique avec des "hadiths scientifiques". Comment ce mécanisme fonctionne-t-il et quels sont ses effets sur la recherche authentique ?

(R) Les hadiths scientifiques sont des scripts normatifs sans degré de scientificité auxquels on attache une connotation scientifique le plus souvent parce que leurs inventeurs disposent d’un titre académique et que le hadith possède un vernis académique qui lui confère une apparence de scientificité.

(Q) Face à la montée d'un tel activisme, que recommanderiez-vous aux chercheurs pour préserver l'intégrité de leurs travaux et s'assurer qu'ils ne sont pas noyés dans un "océan de pseudoscience" pour reprendre vos termes ?

(R) La première chose est de bannir le raisonnement téléologique, celui qui consiste à décider à l’avance du résultat à atteindre et à ajuster son raisonnement à ses intentions. Un " vrai " chercheur devrait parfois pouvoir aboutir à des conclusions qui lui déplaisent et qui contredisent ses croyances préexistantes.

Il faut revenir à la méthode qui consiste à chercher continuellement à falsifier, à réfuter ses propres convictions. Aujourd’hui, même dans les milieux universitaires, on procède de manière inverse en produisant les rationalisations ou en sélectionnant les faits qui viendront soutenir une idéologie préexistante.

Le biais de confirmation est exactement le contraire de la méthode scientifique. Malheureusement, il affecte autant les départements de sociologie et de sciences politiques que le grand public.

Quand l’énergie et l’information voyagent ensemble : nouvelle découverte en physique quantique

Malgré ses complexités, la physique quantique est un domaine fascinant qui offre des perspectives inédites sur le fonctionnement de l’Univers à une échelle microscopique. Une étude menée récemment par une équipe de chercheurs a révélé une relation étonnamment simple entre deux concepts centraux de cette discipline : la transmission d’énergie et celle d’information à travers des interfaces reliant différentes théories quantiques des champs. Ces travaux apportent ainsi un nouvel éclairage sur la manière dont ces deux éléments fondamentaux interagissent.

La physique quantique des champs, c’est quoi ?

La théorie quantique des champs (TQC) est utilisée pour décrire comment les particules subatomiques, comme les électrons ou les photons, interagissent entre elles et avec des champs, tels que le champ électromagnétique. C’est une base essentielle pour comprendre non seulement les particules élémentaires, mais aussi les matériaux complexes. En utilisant cette théorie, les chercheurs peuvent en effet explorer les interactions fondamentales de l’Univers et développer de nouvelles technologies.

Dans ce cadre, les interfaces entre différentes théories quantiques des champs jouent un rôle clé. Ces interfaces sont des zones de transition où deux théories différentes peuvent interagir ou coexister. Par exemple, elles sont cruciales lorsqu’il s’agit de comprendre comment l’énergie ou l’information est transférée d’un système à un autre.

Jusqu’à récemment, il était toutefois difficile de mesurer et de comprendre précisément ce qui se passe lors de ces transitions. Une nouvelle étude menée par des chercheurs de l’Université de Tokyo a réussi à surmonter ces défis en révélant des relations simples entre les taux de transmission d’énergie et d’information à travers ces interfaces.

Énergie et information : les nouvelles règles

Pour cette étude, les chercheurs se sont penchés sur les théories quantiques des champs en deux dimensions avec invariance d’échelle, un cadre théorique relativement simplifié, mais crucial pour comprendre certains systèmes physiques. Ils ont alors découvert une série d’inégalités qui régissent la transmission de l’énergie et de l’information à travers une interface. Concrètement, leurs travaux ont montré que : 

- Le taux de transfert d’énergie est toujours inférieur ou égal au taux de transfert d’information.

- Le taux de transfert d’information est à son tour limité par la taille de l’espace de Hilbert qui mesure le nombre d’états possibles d’un système à haute énergie.

Ces inégalités simples, mais universelles suggèrent que pour qu’un système puisse transférer de l’énergie, il doit également transférer de l’information. De plus, la transmission d’énergie et d’information est contrainte par la complexité du système, représentée par la taille de l’espace de Hilbert.

Le schéma d’une surface limite montre comment pour transmettre de l’énergie, il faut également transmettre des informations. Crédits : Yuya Kusuki

Une découverte qui fait avancer la compréhension des systèmes quantiques

Avant cette étude, il n’existait aucune relation clairement définie entre le transfert d’énergie et d’information dans ces systèmes complexes. Les chercheurs savaient que ces deux quantités étaient importantes, mais les liens entre elles restaient obscurs. Grâce à ces travaux, il est désormais possible d’établir une connexion formelle entre elles, ce qui ouvre ainsi de nouvelles perspectives pour la recherche en physique théorique.

Ces découvertes sont particulièrement importantes pour les systèmes où l’énergie et l’information doivent être transmises efficacement. Par exemple, dans la physique des particules, elles pourraient aider à mieux comprendre les collisions de particules à très haute énergie, où des transitions d’un état à un autre se produisent fréquemment. Dans la physique de la matière condensée, elles pourraient éclairer les processus liés à la conduction électrique ou aux transitions de phase, comme celles observées dans les matériaux supraconducteurs.

Vers de nouvelles applications pratiques ?

Bien que cette découverte soit principalement théorique, ses implications pourraient se manifester dans des domaines plus concrets à long terme. Une meilleure compréhension de la relation entre l’énergie et l’information dans les systèmes quantiques pourrait notamment jouer un rôle clé dans le développement de nouvelles technologies de communication et d’informatique quantique.

Imaginez par exemple des ordinateurs quantiques capables de résoudre des problèmes complexes beaucoup plus rapidement que les ordinateurs actuels. Ces technologies, encore en phase de recherche et développement, nécessitent une compréhension approfondie des mécanismes sous-jacents du transfert d’information et d’énergie à travers des systèmes quantiques complexes.

En outre, cette étude pourrait également influencer la recherche en thermodynamique quantique, un domaine émergent qui explore les principes de la thermodynamique à l’échelle quantique. Par exemple, les découvertes pourraient améliorer l’efficacité des dispositifs de stockage d’énergie avancés, comme les batteries quantiques, en optimisant la manière dont l’énergie est transférée et stockée à une échelle microscopique.

En somme, cette étude sur la relation entre le transfert d’énergie et d’information dans les systèmes quantiques des champs constitue donc une avancée significative dans notre compréhension des interactions fondamentales de l’Univers.

 

Des scientifiques découvrent pourquoi le tardigrade est devenu l’un des animaux les plus résistants capables de survivre au vide de l’espace

Un petit animal extrêmement résistant (Crédit photo : Dotted Yeti/Shutterstock)

Le tardigrade ou ourson d’eau est une véritable force de la nature ! Cette créature dotée de huit pattes est l’un des animaux les plus fascinants qui soient. Plus de 1300 espèces ont été référencées mesurant entre 0,1 millimètre pour les plus petites et 1,2 millimètre pour les plus grandes. L’ourson d’eau possède des yeux, des muscles, un système nerveux rudimentaire et un système digestif. Il existe sur notre planète depuis près d’un demi-milliard d’années passant au travers des cinq grandes extinctions majeures.

Cet animal aux superpouvoirs peuple tous les écosystèmes et tous les milieux. On le retrouve aussi bien au sommet des plus hautes montagnes à plus de 6000 mètres d’altitude que dans les fonds océaniques à près de 5000 mètres de profondeur. Il est capable de survivre au moins une heure dans l’eau bouillante et de supporter des doses de radiations qui tueraient n’importe quel autre être vivant.

En période de sècheresse, l’animal possède la capacité de perdre 95 % de son eau et 40 % de son volume initial. Sous cette forme déshydratée appelée cryptobiose, durant laquelle il semble sans vie, il est capable de patienter des années en attendant que les conditions redeviennent idéales pour lui.

Les chercheurs essayent depuis longtemps de comprendre comment le tardigrade a pu évoluer de cette manière et devenir aussi résistant. Dans une nouvelle étude qui vient de paraitre, des scientifiques pensent avoir découvert comment ces animaux miniatures sont devenus les rois de l’adaptation à pratiquement tous les milieux.

Les tardigrades proviennent de vers marins vivant au Cambrien

(photo d'un lobopodien, l’un des ancêtres des tardigrades actuels / Source : Jose manuel canete-travail personnel/CC BY-SA 4.0)

Les chercheurs savent que les tardigrades descendent d’organismes aujourd’hui éteints qui vivaient sur Terre durant le Cambrien, la première des six périodes géologiques du paléozoïque qui s’étendait approximativement de 541 millions d’années à 485,4 millions d’années. Ces organismes nommés lobopodiens formaient un groupe informel de vers marins possédant plusieurs paires de pattes très courtes. Beaucoup de ces animaux ne dépassaient pas quelques centimètres de long bien que certains fossiles découverts laissent apparaitre des animaux pouvant atteindre 20 centimètres et plus. 

Jusqu’à présent, les scientifiques n’étaient jamais parvenus à déterminer exactement de quel groupe de lobopodiens, les tardigrades qui vivent sur Terre aujourd’hui pouvaient descendre. C’est chose faite avec cette découverte publiée dans PNAS réalisée entre autres par des scientifiques de l’Institut coréen de recherche polaire en Corée du Sud et de l’université de Floride du Nord aux États-Unis.

En analysant des fossiles de lobopodiens et une quarantaine d’espèces actuelles de tardigrades, les chercheurs ont découvert que les ancêtres des oursons d’eau vivant aujourd’hui sur Terre sont un groupe de lobopodiens du cambrien appelé luolishaniidés. D’après les recherches, ce groupe a évolué sur des centaines de millions d’années pour donner naissance à des animaux au corps beaucoup moins segmenté, aux pattes beaucoup plus courtes et surtout beaucoup plus petites.

Cette étude vient combler un vide dans la connaissance de l’évolution de ces étonnants animaux et pourrait sembler faire partie de la recherche fondamentale. Pourtant, cette découverte pourrait bien permettre la mise au point de futures applications pratiques.

Des protéines de tardigrades pour protéger les vaccins de la dégradation

Les tardigrades sont véritablement des animaux exceptionnels, fruits d’une très longue évolution qui s’est déroulée sur des centaines de millions d’années. Au cours de cette longue adaptation évolutive, ils ont appris à survivre en mettant leur métabolisme "en pause" lorsque les conditions de vie devenaient inhospitalières puis à sortir de cet état de "veille" quand les conditions devenaient à nouveau plus sures. Les tardigrades ont également appris, au fil du temps, à synthétiser des protéines qui ne se dégradent pas dans des conditions de vie dans lesquelles d’autres protéines seraient détruites. Les chercheurs espèrent parvenir à déterminer le moment dans l’histoire de l’évolution de cette espèce où cette caractéristique a été acquise de manière à identifier le ou les gènes responsables.

Lorsque ces gènes seront découverts et grâce aux technologies d’éditions de gènes comme CRISPR, les chercheurs espèrent parvenir à reproduire ces caractéristiques étonnantes chez d’autres espèces animales et pourquoi pas chez l’être humain. CRISPR est une technologie assez récente permettant d’utiliser une nucléase appelée Cas9 et un ARN guide afin de modifier un gène cible dans des cellules végétales et animales ou encore de diminuer ou d’augmenter l’expression d’un gène. 

L’utilisation des protéines de tardigrades pourrait servir à protéger les vaccins de la dégradation. D’autres projets, pouvant cependant soulever quelques interrogations éthiques, prévoient d’insérer des gènes de tardigrades dans des embryons humains dans le but d’apporter aux cellules souches embryonnaires une plus grande résistance aux radiations nucléaires.  

Chaque dent est reliée à un organe et chaque douleur peut révéler un problème de santé

La médecine dentaire holistique est une médecine non conventionnelle qui prend en compte le patient dans sa totalité. Comme son nom l’indique – holistique vient du terme grec "holos" qui signifie "tout" – elle considère que la dent est un organe à part entière, certes isolé mais en interaction constante avec le reste du corps. Dans les années 70, une étude menée par le Docteur Jean Orsatelli de l’Université de Marseille a démontré qu’il existait un lien entre les dents et les organes en s’intéressant à l’énergétique dentaire.

L’origine de l’énergétique dentaire

En s’intéressant aux recherches menées par le Docteur Orsatelli, un médecin a décidé de faire de cette science son cheval de bataille afin de rendre hommage à celui qu’il considère comme son Maître, il s’agit du Docteur Albert Roths. Il s’est également inspiré de deux homéopathes reconnus, les docteurs Jean Meuris et Skevos Picramenos qui l’ont encouragé à rédiger sa thèse en doctorat dentaire sur un sujet d’homéopathie. Toutes ces rencontres lui ont appris à traiter chaque patient de manière singulière dans sa globalité en se concentrant sur tous ses symptômes et non pas une pathologie en particulier.

Corrélation entre les dents et les organes

La médecine énergétique mise au point par le Docteur Roths démontre qu’il existe bien une relation entre les dents et les organes. C’est l’exemple de Luc, quatorze ans, qui a été opéré pour sa scoliose dans un hôpital lyonnais. Suite à l’opération, qui fut un sans-fautes, Luc se retrouve malgré tout paralysé et on lui annonce alors qu’il ne remarchera plus jamais. Sa mère, qui refuse de baisser les bras, décide de consulter le Docteur Nogier, précurseur de l’auriculo-médecine qui lui affirme qu’il ne peut rien faire car une dent bloque le flux d’énergie. 

Luc fait sans attendre une radio qui ne montre aucune pathologie, seulement une dent  dévitalisée. Néanmoins, le Docteur Nogier insiste sur l’existence d’un élément qui empêche l’énergie de passer. S’en suit alors l’extraction de la dent dévitalisée, et une chose improbable se produisit : pendant qu’on lui enlevait la dent, le gros orteil de Luc a bougé. Pris en charge par le Docteur Nogier, il a retrouvé l’usage de ses jambes et a une vie tout à fait normale.

Il s’est avéré que peu de temps avant de se faire opérer, Luc a eu un rendez-vous chez le dentiste pour soigner une carie qui a dû être dévitalisée, ce qui a perturbé le flux énergétique et la circulation d’informations. Selon le Docteur Roths, il s’agit d’un cas de résonance entre la dent et le traumatisme de l’opération. Il affirme que "la dent n’est pas un clou planté dans une planche, bien au contraire. Elle est le lieu privilégié où passe tout un circuit énergétique, et au-delà de la dent, la mâchoire, la gencive et la joue, c’est ce qu’il appelle la loge énergétique dentaire".

Selon la médecine énergétique dentaire, il est impossible de soigner certaines maladies sans avoir réglé les problèmes dentaires au préalable. Le Docteur Roths a mis en place une carte des relations qui lient les dents aux organes, appelée somatotopie dentaire.

- La canine inférieure gauche est souvent liée aux cystites et à la constipation

- La première molaire inférieure gauche est liée aux maladies cardio-vasculaires et à la tension artérielle

- L’incisive latérale supérieure et la prémolaire supérieure sont liées au genou

Un simple test pour déceler la source de la douleur

Selon le Docteur Roths, avant de procéder à toute extraction, il faut distinguer la source des maux et savoir exactement quelle est la dent malade. Pour déceler la ou les dent(s) source(s), il procède à un test simple et efficace. Il imbibe une petite tige de coton d’un anesthésique au froid et touche toutes les dents ; si le contact d’une dent avec le froid provoque une douleur dans le corps ou au niveau de la mâchoire, il saura alors laquelle est impliquée et quels maux elle engendre.

Ce test a été effectué à deux reprises sur une de ses patientes pour déceler d’une part, la source de ses douleurs au niveau de ses tibias et d’autre part, celle de sa douleur musculaire au niveau de son bras droit. Les résultats ont montré qu’une seule dent était commune aux deux tests, il décide alors de l’extraire. Suite à l’extraction, les douleurs du bras ont disparu et celle des jambes se sont atténuées.

Il semblerait que certains experts de la médecine commencent à s’intéresser au langage des dents : au niveau des services hospitaliers à haut risque, il est automatiquement demandé quelles dents ont été extraites ou dévitalisées ce qui a tendance à diminuer le risque d’échec thérapeutique et éviter les complications.