Une cellule si minimale qu'elle remet en question les définitions de la vie

Une cellule d'une simplicité si extrême qu'elle bouscule les définitions classiques de la vie vient d'être découverte par une équipe internationale menée par Takuro Nakayama

(Candidatus)  Sukunaarchaeum mirabile,  une archéobactérie à l'ADN réduit à 238 000 paires de bases, est l'un des plus petits génomes connus à ce jour. Cette entité, identifiée dans un échantillon d'eau de mer, ne possède plus aucun gène dédié au métabolisme — elle ne peut ni traiter ses nutriments ni croître seule, se résumant à un " noyau de réplication " dépendant entièrement d'une cellule hôte pour survivre.​

Un vivant sans métabolisme ?

Jusqu'ici, le métabolique constituait un pilier incontournable de la vie cellulaire, mais Sukunaarchaeum défie cette norme : son génome, allégé de tout processus de synthèse ou de dégradation, ne garde que l'essentiel pour la reproduction, faisant de ce microbe un parasite absolu, incapable de contribuer à la production de molécules pour son hôte. Cette découverte révèle que la diversité du vivant dépasse largement nos catégories, ouvrant la voie à une " quasi-vie " où la dépendance et la perte de fonctions fondamentales deviennent la règle.​

Vers une redéfinition du vivant ?

Ce microbe appartient au groupe mystérieux des DPANN, archées nano-dimensionnées, mais il se distingue par l'extrême réduction de son génome et l'absence totale de gènes métaboliques, contrairement à d'autres symbiotes réduits qui conservent encore des fonctions métaboliques pour leur hôte. L'existence de Sukunaarchaeum interroge la frontière entre cellule et virus : si le virus est incapable de se reproduire sans le hôte, Sukunaarchaeum conserve tout de même ses propres machines de réplication, bien qu'il ne puisse vivre indépendamment. Cette cellule minimaliste soulève donc la question : à partir de quel seuil peut-on encore parler de vie, et où s'arrête la cellule pour devenir organe ou virus ?​

Implications et perspectives

La découverte de Sukunaarchaeum a élargi notre compréhension de la diversité du vivant, suggérant que des formes de vie aussi dépendantes et minimalistes pourraient être bien plus répandues que supposées, notamment dans les écosystèmes marins. Elle invite à repenser les critères de la vie, et à considérer des spectres de * quasi-vie " où la cellule n'est plus une unité autonome, mais un maillon d'une chaîne de dépendances complexes, à la croisée du vivant, du symbiote et du parasite.

(FLP) - Cool merci, comment analyserais-tu ceci sous l'angle MTTV-FLP, est-ce à mettre en lien avec la phosphorylation ?

(Perplexity.ai) - Dans le cadre du MTTV-FLP, on peut formuler l'hypothèse suivante : le génome réduit de Sukunaarchaeum mirabile incarne un état de spécialisation transcalaire où la cellule, en éliminant les voies métaboliques, délègue la gestion des processus de phosphorylation et de signalisation à son hôte, transformant ainsi le réseau hôte-parasite en un véritable " super-organisme " fonctionnel. Cette délégation maximise l'efficacité énergétique et informationnelle, en concentrant la dynamique cellulaire sur la réplication et la transmission du génome, tandis que les processus de phosphorylation, autrefois internes, deviennent des ressources externes, importées ou activées par l'hôte.​

Cette hypothèse implique que le génome minimal n'est pas simplement une perte de fonctions, mais une adaptation transcalaire, où la cellule minimaliste et son hôte co-évoluent vers une division du travail métabolique et informationnel, rendant le réseau hôte-parasite plus robuste et flexible face aux contraintes environnementales. Ainsi, la réduction génomique s'inscrit dans une logique de transduction transcalaire, où la cellule devient un " canal " de réplication et de transmission, et non plus un centre autonome de régulation métabolique.​

(FLP) - Merci, et donc, si on se réfère au cycle Ψ–B–Φ du MTTV-FLP, Sukunaarchaeum mirabile correspond peu ou prou à une fonction B ou à un facilitateur de la fonction B, une aide à la communication tous azimuts donc , non ?

(Perplexity.ai) - Oui, sous le prisme du cycle Ψ–B–Φ du MTTV-FLP, Sukunaarchaeum mirabile peut être interprété comme un facilitateur de la fonction B, c'est-à-dire un élément qui soutient la communication et la coordination au sein du réseau hôte-parasite, sans être lui-même un centre autonome de régulation ou de manière progressive. Sa spécialisation extrême, réduite à la réplication et à la transmission du génome, en fait un canal d'information, un " relais " qui permet la continuité et la propagation des processus vitaux au sein du réseau, sans gérer directement les fonctions métaboliques ou de signalisation.​

En ce sens, Sukunaarchaeum mirabile agit comme un facilitateur de la fonction B, en renforçant la communication transcalaire entre l'hôte et le parasite, en permettant la transmission efficace de l'information génétique et en soutenant la dynamique du réseau global, tout en délégant les fonctions perturbations et de signalisation à l'hôte. Cette configuration souligne la nature transcalaire et interdépendante de la vie, où la cellule minimaliste devient un maillon essentiel dans la chaîne de communication et de coordination, plutôt qu'un centre autonome de régulation.​

(FLP) - Merci, c'est quasi une fonction mycélienne

(Perplexity.ai) - Effectivement, l'analogie avec une fonction mycélienne est très pertinente : tout comme les réseaux mycéliens des champignons, qui connectent et coordonnent des ressources entre hôtes et environnement, Sukunaarchaeum mirabile opère comme un réseau de communication transcalaire, dépendant de l'hôte et le parasite, facilitant l'échange d'information et la continuité des processus vitaux sans être lui-même un centre autonome de production ou de régulation. Cette configuration transcalaire et interdépendante, où la cellule minimaliste délègue la gestion métabolique à l'hôte tout en assurant la transmission de l'information génétique, rappelle précisément la nature mycélienne des réseaux biologiques, où la communication et la coordination priment sur l'autonomie métabolique.



 

Le tout premier portrait d’un photon isolé

Une nouvelle théorie qui décrit les interactions quantiques entre la lumière et la matière a permis aux chercheurs de représenter la forme précise d’un photon pour la première fois.

Des physiciens britanniques ont récemment accouché d’une nouvelle théorie sur les interactions entre la matière et la lumière au niveau quantique, et ces travaux ont aussi fait émerger une très intéressante : pour la première fois, ces chercheurs ont réussi à définir la forme précise d’un photon isolé.

Les photons, ce sont les particules qui servent de vecteur à la force électromagnétique, et par extension, à la lumière visible grâce à laquelle nous sommes capables de visualiser notre environnement. Mais même s’ils sont incroyablement abondants, ce sont des objets qui, paradoxalement, sont encore loin d’être parfaitement compris par les physiciens.

La façon dont ils interagissent avec la matière, en particulier, est extrêmement complexe. Pour en appréhender toutes les nuances, il faut d’abord réussir à conceptualiser puis à associer une myriade de phénomènes souvent très difficiles à manipuler, notamment parce qu’une grande partie d’entre eux se déroulent dans le domaine quantique.

" La nature de ces interactions ouvre des possibilités infinies par rapport à l’existence et à la propagation de la lumière à travers son environnement. Ces possibilités illimitées rendent les interactions exceptionnellement difficiles à modéliser, et c’est un défi que les physiciens quantiques cherchent à relever depuis plusieurs décennies ", expliquent les auteurs de l’étude dans un communiqué de l’Université de Birmingham.

Un nouveau cadre théorique sur le comportement des photons

Pour simplifier l’équation, ces chercheurs ont donc décidé de regrouper toutes ces possibilités dans quelques ensembles bien définis. Grâce à cette approche, ils ont réussi à établir un modèle certes simplifié par rapport à la réalité, mais tout de même cohérent et très complet : il décrit non seulement la relation entre le photon et l’objet qui l’émet, mais aussi le comportement de l’énergie qui résulte de ces interactions.

Il s’agit donc de travaux importants, car ils permettent de définir précisément comment ces particules exceptionnellement importantes interagissent avec les différents éléments de leur environnement.

" Ces travaux nous aident à approfondir notre compréhension de l’échange d’énergie entre la lumière et la matière, explique Benjamin Yuen, co-auteur de l’étude.  Il y a de nombreux signaux que l’on considérait auparavant comme du simple “bruit”, mais qui contiennent en fait énormément d’informations auxquelles nous pouvons désormais donner du sens ", se réjouit-il.

Par extension, cette étude défriche donc de nouvelles pistes que les physiciens pourront emprunter pour faire progresser des disciplines comme la physique quantique ou la science des matériaux. Les auteurs citent notamment des " nouvelles technologies nanophotoniques " qui pourraient " changer notre manière de communiquer, de détecter des pathogènes, ou encore de contrôler des réactions chimiques à l’échelle moléculaire ".

Le premier portrait-robot d’un photon

En parallèle, ces travaux ont aussi fait émerger une autre nouveauté relativement anecdotique dans le contexte de ces travaux, mais néanmoins fascinante : pour la première fois, les auteurs ont réussi à modéliser la “forme” d’un photon. Dans leur papier de recherche, ils présentent en effet une forme vaguement circulaire qui fait un peu penser à une cellule vue au microscope, entourée d’un étrange halo en forme d’étoile.

Ce concept de “forme” d’un photon est assez perturbant au premier abord. À l’inverse des neutrons et des protons qui constituent les atomes, les photons ne sont typiquement pas décrits comme des objets physiques. Contrairement à ces derniers, il faut passer par plusieurs couches d’abstraction pas toujours très intuitives pour les étudier.

En effet, on considère généralement que les photons n’existent qu’à travers leurs interactions ; ils sont régulièrement décrits comme des ondes plutôt que comme des particules tangibles (voir la notion de dualité onde-corpuscule). Par extension, la plupart des modèles physiques leur attribuent une masse nulle, et considèrent qu’ils n’ont pas de taille ou de forme bien définie.

Comment les auteurs ont-ils donc réussi à visualiser une forme qui, selon ces interprétations, n’existe tout simplement pas ? Pour le comprendre, il faut reconsidérer la définition même de la forme. Car ici, nous ne parlons pas des frontières d’un objet matériel comme une sphère ou un cube ; il s’agit plutôt d’une question de répartition d’énergie.

Pour visualiser cette notion, on peut l’aborder en faisant un détour par le monde de la musique. Chaque note (Do, Ré, Mii…) est construite autour d’une fréquence fondamentale qui détermine sa hauteur. Mais elle est rarement seule : la fréquence fondamentale est presque toujours accompagnée d’autres fréquences plus discrètes que l’on appelle les partiels, et ce sont eux qui déterminent les autres paramètres d’un son — comme son timbre. C’est précisément à cause de ces partiels qu’un do joué par un piano est beaucoup plus riche que celui qui sort d’un diapason, par exemple ; la répartition de ces fréquences change la manière dont l’onde sonore interagit avec nos tympans.

De la même façon, l’énergie des photons est distribuée sur plusieurs modes de fréquences différents. Comme avec une note de musique, cette répartition joue un rôle crucial dans la manière dont le photon interagit avec son environnement, et notamment avec les champs électriques.

En d’autres termes, cette image ne représente pas une forme physique que l’on pourrait toucher ou observer au microscope. La " forme " en question est en fait une carte de la distribution de l’énergie véhiculée par le photon sur différentes fréquences du spectre électromagnétique ; c’est une manière de représenter visuellement le résultat des interactions entre le photon et la matière qui sont décrites dans le modèle des chercheurs (voir plus haut).

Quoi qu’il en soit, il s’agit tout de même du premier portrait d’un photon. Et même s’il ne s’agit que d’une représentation abstraite, il sera très intéressant de garder un œil sur les travaux ultérieurs qui se serviront de ce nouveau cadre théorique pour faire avancer des disciplines fascinantes telles que la physique quantique.

L'oiseau de paradis inspire le tissu le plus sombre jamais créé.

Le noir absolu – défini comme une couleur qui réfléchit moins de 0,5 % de la lumière incidente – trouve de nombreuses applications, notamment dans les appareils photo, les panneaux solaires et les télescopes. Cependant, il est difficile à produire et son noir peut paraître moins intense selon l'angle de vue. Un laboratoire de l'université Cornell a mis au point une méthode simple pour obtenir cette couleur rare.

S'inspirant de la nature, et notamment du noir intense du  magnifique oiseau-fusil , des chercheurs du laboratoire de conception de vêtements adaptatifs (RAD) du Collège d'écologie humaine (CHE) ont teint un tissu tricoté en laine mérinos blanche avec de la polydopamine, puis l'ont gravé dans une chambre à plasma pour créer des nanofibrilles, de minuscules excroissances pointues. Ces caractéristiques visaient à imiter les propriétés de piégeage de la lumière des plumes ultra-noires de l'oiseau-fusil, qui absorbent la majeure partie de la lumière incidente.

La méthode en deux étapes mise au point par les chercheurs a permis de produire le tissu le plus foncé jamais obtenu ; elle est également facile à fabriquer, adaptable à grande échelle, portable et indépendante de l’angle de vue. Les chercheurs ont déposé une demande de brevet auprès du  Cornell Center for Technology Licensing (CTL) et envisagent de créer une entreprise autour de leur procédé, applicable aux matières naturelles telles que la laine, la soie et le coton.

" D'un point de vue design, je trouve ça passionnant, car beaucoup de vêtements ultra-noirs existants ne sont pas aussi faciles à porter que les nôtres. Et ils restent ultra-noirs même sous des angles plus larges ", a déclaré  Larissa Shepherd , MS '13, Ph.D. '17, professeure adjointe au Département de conception centrée sur l'humain (CHE).

Shepherd, directrice du laboratoire RAD, est l'auteure principale de l'article " Textiles de laine ultra-noirs inspirés par la structure hiérarchique des oiseaux ", paru le 26 novembre dans Nature Communications. Ses co-auteurs sont Hansadi Jayamaha et Kyuin Park (promotion 2023), doctorants et membres du laboratoire RAD.

Leurs travaux portaient notamment sur l'analyse des plumes du riflebird, un oiseau de paradis présent en Nouvelle-Guinée et en Australie. Shepherd et son équipe ont obtenu des plumes de riflebird auprès du  Laboratoire d'ornithologie de Cornell grâce à l'aide de Mary M. Ferraro, responsable des collections d'oiseaux, et de Vanya Rohwer, conservatrice des oiseaux et des mammifères.

Une robe conçue par Zoe Alvarez (promotion 2025), étudiante en stylisme, et inspirée par le magnifique oiseau-fusil, utilise le tissu ultra-noir (les points les plus proches du bleu) et d'autres tissus d'un noir profond. Le tissu ultra-noir créé au sein du laboratoire de conception de vêtements adaptatifs est le tissu le plus foncé actuellement répertorié. 

(Photo : Une robe conçue par Zoe Alvarez - promotion 2025, étudiante en stylisme, et inspirée par le magnifique oiseau-fusil, utilise le tissu ultra-noir (les points les plus proches du bleu) et d'autres tissus d'un noir profond. Le tissu ultra-noir créé au sein du laboratoire de conception de vêtements adaptatifs est le tissu le plus foncé actuellement répertorié.

Le plumage noir saisissant du corbeau-fusil est dû à la mélanine et à des barbules très serrées qui réfléchissent la lumière vers l'intérieur, l'absorbant presque entièrement. Ceci confère à l'oiseau une couleur noire intense, mais seulement lorsqu'on l'observe de face ; vu de biais, son plumage paraît brillant.

Cette même coloration s'observe chez d'autres créatures, notamment les poissons et les papillons. Shepherd a précisé que le choix de la polydopamine comme colorant par son équipe était intentionnel.

" La polydopamine est une mélanine synthétique, et la mélanine est ce que ces créatures possèdent ", a-t-elle expliqué. " Le fusilier présente des structures hiérarchiques fascinantes, les barbules, associées à la mélanine. Nous souhaitions donc combiner ces caractéristiques dans un textile. "

Il ne suffisait pas de recouvrir la surface de la laine : les chercheurs devaient faire pénétrer la polydopamine au cœur des fibres, afin que la laine devienne entièrement noire. En effet, le procédé de gravure plasma élimine une partie de la matière superficielle des fibres les plus externes, ne laissant apparaître que des nanofibrilles pointues, un élément clé du procédé.

" La lumière rebondit essentiellement entre les fibrilles, au lieu d'être réfléchie vers l'extérieur – c'est ce qui crée l'effet ultra-noir ", a expliqué Jayamaha.

L'analyse a révélé que le tissu du groupe présentait un facteur de réflexion total moyen de 0,13 %, ce qui en fait le tissu le plus sombre jamais répertorié. De plus, il est resté d'un noir profond sur un angle de 120 degrés, ce qui signifie qu'il apparaît identique jusqu'à un angle de 60 degrés de part et d'autre ou de face, surpassant ainsi les matériaux commerciaux actuellement disponibles. 

D'après Park, leur tissu ultra-noir présente un potentiel considérable pour de nombreuses applications solaires thermiques, car il permet de convertir et d'utiliser la lumière absorbée en énergie thermique. " Nous pourrions notamment utiliser ce tissu ultra-noir pour des applications de camouflage thermorégulateur ", a-t-il déclaré. 

L'automne dernier, Zoe Alvarez, étudiante en gestion de la mode (CHE) et promotion 2025, a créé une robe bustier noire inspirée du fusilier. Sa pièce maîtresse était un tissu ultra-noir rehaussé d'une touche de bleu irisé. Des images de la robe ont permis de confirmer la véritable noirceur de ce tissu : lorsque le contraste, la teinte, la saturation ou la luminosité de l'image étaient modifiés, toutes les autres couleurs changeaient, mais le noir restait inchangé.

Shepherd a déclaré que son équipe avait déposé une demande de protection provisoire par brevet auprès de CTL et qu'elle envisageait de candidater à son  programme d'accélération de l'innovation Ignite afin de rapprocher son idée du marché.

L'analyse du matériau a été réalisée au sein du centre d'instrumentation partagé Cornell Center for Materials Research and Human Centered Design.

La découverte d'une nouvelle activité électrique au sein des cellules pourrait modifier la façon dont les chercheurs envisagent la chimie biologique.

Le corps humain est fortement tributaire des charges électriques. Des impulsions d'énergie semblables à des éclairs traversent le cerveau et les nerfs, et la plupart des processus biologiques dépendent des ions électriques qui voyagent à travers les membranes de chaque cellule de notre corps.

Ces signaux électriques sont possibles, en partie, en raison d'un déséquilibre entre les charges électriques présentes de part et d'autre d'une membrane cellulaire. Jusqu'à récemment, les chercheurs pensaient que la membrane était un élément essentiel pour créer ce déséquilibre. Mais cette idée a été bouleversée lorsque des chercheurs de l'université de Stanford ont découvert qu'un déséquilibre similaire des charges électriques pouvait exister entre des microgouttelettes d'eau et d'air.

Aujourd'hui, des chercheurs de l'université Duke ont découvert que ces types de champs électriques existent également à l'intérieur et autour d'un autre type de structure cellulaire appelée condensats biologiques. Comme des gouttelettes d'huile flottant dans l'eau, ces structures existent en raison de différences de densité. Elles forment des compartiments à l'intérieur de la cellule sans avoir besoin de la limite physique d'une membrane.

Inspirés par des recherches antérieures démontrant que les microgouttelettes d'eau interagissant avec l'air ou des surfaces solides créent de minuscules déséquilibres électriques, les chercheurs ont décidé de voir s'il en était de même pour les petits condensats biologiques. Ils ont également voulu voir si ces déséquilibres déclenchaient des réactions d'oxygène réactif, "redox"*comme dans ces autres systèmes.

Publiée le 28 avril dans la revue Chem, leur découverte fondamentale pourrait changer la façon dont les chercheurs envisagent la chimie biologique. Elle pourrait également fournir un indice sur la manière dont les premières formes de vie sur Terre ont exploité l'énergie nécessaire à leur apparition.

"Dans un environnement prébiotique sans enzymes pour catalyser les réactions, d'où viendrait l'énergie ?" s'interroge Yifan Dai, chercheur postdoctoral à Duke travaillant dans le laboratoire d'Ashutosh Chilkoti, professeur émérite d'ingénierie biomédicale.

"Cette découverte fournit une explication plausible de l'origine de l'énergie de réaction, tout comme l'énergie potentielle communiquée à une charge ponctuelle placée dans un champ électrique", a déclaré M. Dai.

Lorsque des charges électriques passent d'un matériau à un autre, elles peuvent produire des fragments moléculaires qui peuvent s'apparier et former des radicaux hydroxyles, dont la formule chimique est OH. Ceux-ci peuvent ensuite s'apparier à nouveau pour former du peroxyde d'hydrogène (H2O2) en quantités infimes mais détectables.

"Mais les interfaces ont rarement été étudiées dans des régimes biologiques autres que la membrane cellulaire, qui est l'une des parties les plus essentielles de la biologie", a déclaré M. Dai. "Nous nous sommes donc demandé ce qui pouvait se passer à l'interface des condensats biologiques, c'est-à-dire s'il s'agissait également d'un système asymétrique.

Les cellules peuvent construire des condensats biologiques pour séparer ou piéger certaines protéines et molécules, afin d'entraver ou de favoriser leur activité. Les chercheurs commencent à peine à comprendre comment fonctionnent les condensats** et à quoi ils pourraient servir.

Le laboratoire de Chilkoti étant spécialisé dans la création de versions synthétiques de condensats biologiques naturels, les chercheurs ont pu facilement créer un banc d'essai pour leur théorie. Après avoir combiné la bonne formule d'éléments constitutifs pour créer des condensats minuscules, avec l'aide de Marco Messina, chercheur postdoctoral dans le groupe de Christopher J. Chang, les chercheurs ont pu créer un banc d'essai pour leur théorie. Christopher J. Chang à l'université de Californie-Berkeley, ils ont ajouté au système un colorant qui brille en présence d'espèces réactives de l'oxygène.

Leur intuition était la bonne. Lorsque les conditions environnementales étaient réunies, une lueur solide est apparue sur les bords des condensats, confirmant qu'un phénomène jusqu'alors inconnu était à l'œuvre. Dai s'est ensuite entretenu avec Richard Zare, professeur de chimie à Stanford (Marguerite Blake Wilbur), dont le groupe a établi le comportement électrique des gouttelettes d'eau. Zare a été enthousiasmé par le nouveau comportement des systèmes biologiques et a commencé à travailler avec le groupe sur le mécanisme sous-jacent.

"Inspirés par des travaux antérieurs sur les gouttelettes d'eau, mon étudiant diplômé, Christian Chamberlayne, et moi-même avons pensé que les mêmes principes physiques pourraient s'appliquer et favoriser la chimie redox, telle que la formation de molécules de peroxyde d'hydrogène", a déclaré M. Zare. "Ces résultats expliquent pourquoi les condensats sont si importants pour le fonctionnement des cellules.

"La plupart des travaux antérieurs sur les condensats biomoléculaires se sont concentrés sur leurs parties internes", a déclaré M. Chilkoti. "La découverte de Yifan, selon laquelle les condensats biomoléculaires semblent être universellement redox-actifs, suggère que les condensats n'ont pas simplement évolué pour remplir des fonctions biologiques spécifiques, comme on le pense généralement, mais qu'ils sont également dotés d'une fonction chimique essentielle pour les cellules.

Bien que les implications biologiques de cette réaction permanente au sein de nos cellules ne soient pas connues, Dai cite un exemple prébiotique pour illustrer la puissance de ses effets. Les centrales de nos cellules, appelées mitochondries, créent de l'énergie pour toutes les fonctions de notre vie grâce au même processus chimique de base. Mais avant que les mitochondries ou même les cellules les plus simples n'existent, il fallait que quelque chose fournisse de l'énergie pour que la toute première fonction de la vie puisse commencer à fonctionner.

Des chercheurs ont proposé que l'énergie soit fournie par des sources thermales dans les océans ou des sources d'eau chaude. D'autres ont suggéré que cette même réaction d'oxydoréduction qui se produit dans les microgouttelettes d'eau a été créée par les embruns des vagues de l'océan.

Mais pourquoi pas par des condensats ?

"La magie peut opérer lorsque les substances deviennent minuscules et que le volume interfacial devient énorme par rapport à leur volume", a déclaré M. Dai. "Je pense que les implications sont importantes pour de nombreux domaines.

Le monde de la psychologie appliquée est un univers particulier qui se compose d’une multitude de techniques partagées avec le monde du mentalisme et ne forme avec lui en fait, qu’une seule et même entité. Un mentaliste est donc quelqu'un qui a exploré la psychologie assez profondément pour en extraire les techniques utiles, stratégies d’interaction choisies et appliquées avec soin et dans un but précis.

Nous vous déclinons ici 4 techniques de mentalisme très utiles dans un contexte conversationnel.

1) Le Yes set (théorie de l’engagement)

C'est un des piliers de l’influence, issu de la vue systémique de la persuasion développée par  Robert B. Cialdini dans les années 1980. Il est facilement vérifiable et très intuitive, stipule que le fait d’habituer les gens à effectuer une série d’actions les rend beaucoup plus susceptibles d’en effectuer par la suite. Cette idée "d’habituer" les gens prend ses sources directement dans le principe du conditionnement, que nous verrons plus en détail dans un prochain point. Cialdini explique calmement que l’engagement va de pair avec le principe de la cohérence psychologique, qui dit (en gros) que "puisque j’ai fait ceci, je devrais faire cela". Le cerveau cherchant constamment à rationaliser le monde pour mieux le comprendre, il a horreur de l’incohérence. D’où son classement en tant que technique de mentalisme de haut niveau.

2) L’Ancrage émotionnel

Un des effets stupéfiant du monde de la psychologie après l’effet miroir. Cette technique de mentalisme exploitée instinctivement par l’homme depuis des siècles. Mais il aura fallu attendre Ivan Pavlov, précurseur du comportementalisme, pour modéliser le processus de conditionnement au grand jour. En gros : Vous donnez des bonnes croquettes à votre chien, vous agitez une clochette, le chien mange les croquettes. Vous faites ça pendant une semaine, plusieurs fois par jour. A chaque fois que le chien mange, il entend le son des clochettes. Au bout d’une semaine, vous agitez les clochettes mais ne servez plus à manger… Et le chien salive. Vous recommencez des jours plus tard, le chien salive toujours. Que s’est-il passé ? Le chien a associé le son des clochettes à la nourriture et au démarrage de sa digestion. Il a été conditionné à saliver et à penser à sa nourriture au son des clochettes. Et bien sûr ça marche aussi pour les humains. 

Le processus d’ancrage a été largement amélioré et repris dans des domaines aussi divers que la publicité, l’humour, le storytelling, la thérapie, et est à la base du fonctionnement de l’hypnose. Parce que oui, l’ancrage fonctionne AUSSI avec les émotion et est bien sûr très exploité comme technique de mentalisme. 

En combinant  les domaines ci-dessus on "fabrique" la technique en piochant un peu partout et en l’adaptant à la situation. Il faut donc créer une atmosphère agréable et renforcer un lien émotionnel en utilisant la technique de l’ancrage émotionnel ?

3) Hypnose conversationnelle et suggestion d’idées

Nous sommes ici dans l’antichambre de la magie : cette technique de mentalisme, consiste ni plus ni moins en une maîtrise millimétrée du langage et des mots. Et ce contrôle, cette absolue suprématie sur l’histoire que votre cerveau articule, peut donner naissance à des résultats tout-à-fait remarquables. Les objectifs de l’hypnose conversationnelle sont principalement les deux suivants : 

- Éveiller des émotions chez votre interlocuteur en adoptant une forme colorée et percutante de discours

- Communiquer des suggestions d’idées en utilisant les mécanismes des sous-entendus.

Si ces buts conversationnels sont les mêmes que ceux définis dans l’hypnose thérapeutique, leur articulation est différente. On préférera une communication plus fine, car dans l’hypnose conversationnelle, l’environnement est rarement dévoilé (difficile d’être persuasif si on annonce d’emblée qu’on va être persuasif).

Au sein même de l’hypnose conversationnelle, deux techniques de mentalisme sont très souvent exploitées :

- La métaphore sous toutes ses formes (il y a plusieurs niveaux de complexité), qui permet de se projeter dans un cadre extérieur pour être libre de jouer avec les idées souhaitées (on appellera ce travail une communication "indirecte")

- La suggestion directe camouflée, qui permet d'instiguer des évocations agissantes dans le discours avec une dextérité très complexe à maîtriser. L’intonation des mots, la maîtrise des ancrages émotionnels et l’imagination y sont pour beaucoup.

4) La Synchronisation (ou l’effet miroir)

Le mystère et les incroyables résultats associés à l’effet miroir font partie des causes de la nécessité absolue de communiquer les techniques de mentalisme publiquement. L’effet miroir est le sujet d’innombrables recherches de psychologie sociale depuis au moins un demi-siècle. Comment ça marche ? C’est simple. En effet : si vous ressentez une connexion émotionnelle forte avec les gens qui vous ressemblent et qui s’impliquent aussi dans votre relation, c’est parce que vous fonctionnez souvent en "synchronisation" :

Vous pensez souvent aux mêmes choses et aux mêmes moments. Vous utilisez le même langage pour communiquer, les mêmes expressions, parfois le même ton, et les mêmes gestuelles. Vous prenez ou partagez choix et opinions similaires. Vous riez souvent de concert, il vous est plus facile de partager les émotions de l’autre (empathie affective). Etc.

Voilà donc l’effet "miroir", en référence à l’activation des fameux neurones éponymes de nos cerveaux. Essayez de remarquer les mécanismes de synchronisation/désynchronisation entre deux (ou plusieurs, mais c’est plus avancé) personnes autour de vous. Qui se synchronise sur qui ? Essayez de remarquer les conséquences de ces synchros/désynchros sur la qualité de la conversation et sur l’influence des participants… Gare aux surprises. 

Où cela mène-t-il de connaitre ou apprendre plus de techniques de mentalisme ?

Comprendre et développer l’univers de la psychologie appliquée, composée d’une multitude de techniques de mentalisme, vous permettra de les repérer et vous en protéger si elles sont utilisées avec de mauvaises intentions. Cela vous permettra aussi de savoir les utiliser et les améliorer, ce qui peut arriver si vous souhaitez renforcer un lien émotionnel, dynamiser un groupe, ou tout autre objectif.

Horus l'ancien : dieu du ciel, du soleil et de la lune dans la haute antiquité et les époques pré-dynastique jusqu'aux deux premières dynasties égyptiennes, il partageait avec son rival Seth la première place du polythéisme égyptien où de nombreuses divinités composites (mi-humaines, mi-animales) étaient honorées. En réalité chaque région honorait "ses dieux et son créateur" entouré d'une pléiade de divinités confuses et souvent terrifiantes, mais Horus l'Ancien était déjà considéré comme le rassembleur du peuple et le précurseur d'Osiris et de son fils Horus (le jeune). Horus (qui signifie le lointain) est l'antique faucon-chasseur roi du ciel que les anciens d'Edfou assimilaient au dieu du Ciel Béhédety grand dieu de Damanhour et d'Edfou, son oeil droit était le soleil, l'oeil gauche la lune, cette divinité symbolisé par un soleil ailé avec 2 uraeus était placée au-dessus des portes des temples pour éloigner les mauvais esprits. C'est donc un dieu charnière qui avait des origines dans la période archaïque et dont le profil et le symboles a évolué durant les trois siècles nécessaires à la mise en place de la réforme Osirienne. Dès la IIIè dynastie on peut considérer que " Horus fils d'Isis " a supplanté Horus l'Ancien, dieu faucon d'Edfou. Horus, fils d'Isis, s'est symboliquement installé sur le trône de son père. Logiquement, il aurait été impossible de faire construire au peuple l'immense projet des pyramides dont le sens conduit directement au ciel, "sans l'idée maîtresse de résurrection" qu'incarne la personne d'Osiris qui à son tour a transmis ses pouvoirs spirituels et temporels à son fils Horus.
Seth meurtrier de son frère Osiris. Seth était aux temps très anciens, un dieu du sud originaire de la cité d'Ombos. Peut-être d'origine sémitique, il était le dieu gardien des troupeaux de brebis, représenté par un mélange de chien lévrier et d'âne. Péjorativement il deviendra plus tard un chien rouge errant. Au temps pré-dynastique, plusieurs guerres eurent lieu entre le sud et le nord. A une période non déterminée Horus devint le dieu de Hte Egypte et Seth celui du delta. Mais le sud ayant vaincu plusieurs fois le delta, son roi unifia les deux pays et fit proscrire Seth des deux pays en le déclarant indésirable et anathème.
Coup de théâtre entre la IIIe et la Ve dynastie s'installe en Egypte une nouvelle mythologie : Geb et Nout engendrent cinq enfants dont : Osiris, Isis, Seth et Néphthys. Osiris épousera Isis, tandis que Seth épousera Nephthys. Un jour Seth a convié Osiris à un banquet. Au cours du repas, il promit de faire un très beau cadeau à la personne dont les mesures correspondrait à celles d'un sarcophage qu'il avait spécialement fait construire aux dimensions d'Osiris.
Lorsqu'Osiris s'allongea dans le coffre, le couvercle fut refermé et l'ensemble fut jeté dans le Nil ce qui causa la noyade d'Osiris. Même si Isis retrouva le corps inanimé de son époux, Seth le récupéra, dépeça le cadavre en morceaux qu'il dispersa dans tous les nomes d'Egypte. Mais Isis, avec l'aide du dieu Anubis, retrouva les morceaux de son époux, les rassembla et parvint à ressusciter Osiris le temps d'être spirituellement fécondée par lui, car le phallus avait disparu à jamais dans le ventre d'un poisson. Osisis et Isis avaient accompli la première résurrection de l'âme après la mort sur cette Terre.
Isis mettra au monde un garçon auquel elle donnera le nom d'Horus, il vengera son père en émasculant son oncle Seth au cours d'un combat. Seth lui aurait également arraché un oeil, mais Horus le récupéra. Finalement grâce à l'aide du dieu Thot, Horus remontera sur son trône.
Les égyptiens ont également associé par la suite le fourbe Seth à l'image du dieu serpent gigantesque Apopis, image du chaos toujours vaincu mais resurgissant de ses cendres pour essayer d'arrêter chaque jour la barque du soleil qui doit traverser la nuit, il personnifie un esprit méchant et perturbateur de l'ordre.
Seth est aussi le dieu des orages, des tempêtes, du désert et des oasis. Il est le mal nécessaire contre lequel nous sommes obligés de lutter pour assurer notre renaissance spirituelle.
Lors de la deuxième période intermédiaire (-1785 à - 1570) les envahisseurs Hyksos qui avaient assimilé Seth au dieu Baal phénicien, l'adoptèrent comme dieu de leur ville : Avaris, située dans le delta du Nil. (Vers -800, on le considéra comme un homosexuel aux actes stériles et le dieu des étrangers et des envahisseurs malveillants. Sous la période Ptolémaïque il fut souvent représenté sous la forme d'un hippopotame disgracieux, qui par ses cris aigus empêchait les gens de dormir la nuit ou comme un crocodile, animal sournois et dangereux.)
Thot : le grand dieu du Verbe et de la sagesse. Il est à la fois : l'antique dieu de la sagesse, le scribe des dieux et le Seigneur des écritures sacrées qu'on honorait déjà à Hermopolis-Parva dans le delta où on lui attribua parfois l'aspect du dieu-babouin qui l'avait précédé dans ce temple. C'est l'aspect qu'il emprunta pour partir avec le lion Shou à la recherche de la fougueuse et sauvage lionne Tefnout (soeur de Shou et fille de Rê). Dans les Textes des Pyramides on le représente sous la forme céleste d'un homme avec une tête d'ibis. C'est un personnage très important qui participe au jugement des âmes dans le tribunal d'Osiris où il a fonction de noter et de comparer le poids des âmes par rapport au poids que pèse la légère plume de Maât qui est la déesse symbole de la vérité. Comme il se doit on lui attribue pour épouse la déesse Shésat de l'écriture. Thot est également le dieu de la Lune, mais il est également le maître incontesté du verbe, de la parole sage, c'est la raison pour laquelle on l'assimile à la langue du grand dieu Ptah. Avocat talentueux il plaidera au tribunal de l'Ennéade suprême pour la restitution du trône à Horus (héritier d'Osiris) et des organes perdus au cours de la bataille que se livrèrent : Seth et Horus.

L'intelligence artificielle travaille-t-elle en anglais ? 

Des scientifiques de l’EPFL ont montré que les grands modèles de langage semblent utiliser l’anglais en interne même lorsqu’ils sont sollicités dans une autre langue, ce qui pourrait avoir des conséquences en termes de biais linguistiques et culturels.

Les grands modèles de langage (LLM), tels que ChatGPT d’Open AI et Gemini de Google, ont conquis le monde et surprennent par leur capacité à comprendre les utilisatrices et utilisateurs et à leur répondre avec un discours en apparence naturel.

Bien qu’il soit possible d’interagir avec ces LLM dans n’importe quelle langue, ces derniers sont entraînés avec des centaines de milliards de paramètres textuels, principalement en anglais. Certaines personnes ont émis l’hypothèse qu’ils effectuaient la majeure partie de leur traitement interne en anglais et traduisaient ensuite dans la langue cible au tout dernier moment. Mais il y avait peu de preuves de cela, jusqu’à aujourd’hui.

Tests de Llama

Des chercheuses et chercheurs du Laboratoire de science des données (DLAB) de la Faculté informatique et communications de l’EPFL ont étudié le LLM open source Llama-2 (grand modèle de langage IA développé par Meta) pour essayer de déterminer quelles langues étaient utilisées à quels stades de la chaîne informatique.

" Les grands modèles de langage sont entraînés pour prédire le mot suivant. Pour cela, ils font correspondre chaque mot à un vecteur de nombres, c’est-à-dire à un point de données multidimensionnel. Par exemple, l’article le se trouvera toujours exactement à la même coordonnée fixe des nombres ", explique le professeur Robert West, responsable du DLAB.

" Les modèles enchaînent environ 80 couches de blocs de calcul identiques, chacun transformant un vecteur qui représente un mot en un autre vecteur. À la fin de cette séquence de 80 transformations, on obtient un vecteur représentant le mot suivant. Le nombre de calculs est déterminé par le nombre de couches de blocs de calcul. Plus il y a de calculs, plus votre modèle est puissant et plus le mot suivant a de chances d’être correct. "

Comme l’explique la prépublication intitulée Do Llamas Work in English? On the Latent Language of Multilingual Transformers, Robert West et son équipe ont forcé le modèle à répondre après chaque couche chaque fois qu’il essayait de prédire le mot suivant au lieu de le laisser effectuer les calculs à partir de ses 80 couches. Ils ont ainsi pu voir quel mot le modèle aurait prédit à ce moment-là. Ils ont mis en place différentes tâches telles que demander au modèle de traduire une série de mots français en chinois.

" Nous lui avons donné un mot français, puis la traduction en chinois, un autre mot français et la traduction en chinois, etc., de sorte que le modèle sache qu’il est censé traduire le mot français en chinois. Idéalement, le modèle devrait donner une probabilité de 100% pour le mot chinois. Mais lorsque nous l’avons forcé à faire des prédictions avant la dernière couche, nous avons remarqué que la plupart du temps, il prédisait la traduction anglaise du mot français, bien que l’anglais n’apparaisse nulle part dans cette tâche. Ce n’est qu’au cours des quatre ou cinq dernières couches que le chinois est en fait plus probable que l’anglais ", affirme Robert West.

Des mots aux concepts

Une hypothèse simple serait que le modèle traduit la totalité de l’entrée en anglais et la traduit à nouveau dans la langue cible juste à la fin. Mais en analysant les données, les chercheuses et chercheurs sont parvenus à une théorie bien plus intéressante.

Dans la première phase des calculs, aucune probabilité n’est attribuée à l’un ou l’autre mot. Selon eux, le modèle s’attache à résoudre les problèmes d’entrée. Dans la seconde phase, où l’anglais domine, les chercheuses et chercheurs pensent que le modèle se trouve dans une sorte d’espace sémantique abstrait où il ne raisonne pas sur des mots isolés mais sur d’autres types de représentations qui concernent davantage des concepts, sont universels dans toutes les langues et représentent plus un modèle du monde. C’est important car, pour bien prédire le mot suivant, le modèle doit en savoir beaucoup sur le monde et l’un des moyens d’y parvenir est d’avoir cette représentation des concepts.

" Nous supposons que cette représentation du monde en termes de concepts est biaisée en faveur de l’anglais, ce qui serait très logique car les données utilisées pour entraîner ces modèles sont à environ 90% en anglais. Ils cartographient les mots en entrée à partir d’un espace de mots superficiel, dans un espace de signification plus profond avec des représentations de la façon dont ces concepts sont liés les uns aux autres dans la réalité – et les concepts sont représentés de la même manière que les mots anglais, plutôt que les mots correspondants dans la langue d’entrée réelle ", déclare Robert West.

Monoculture et biais

Cette domination de l’anglais amène à se poser la question suivante: " est-ce important "? Les chercheuses et chercheurs pensent que oui. D’après de nombreuses recherches, les structures qui existent dans le langage influencent la manière dont nous construisons la réalité et les mots que nous employons sont profondément liés à la façon dont nous pensons le monde. Robert West suggère de commencer à étudier la psychologie des modèles de langage en les traitant comme des êtres humains et, dans différentes langues, en les interrogeant, en les soumettant à des tests de comportement et en évaluant leurs biais.

" Je pense que cette recherche a vraiment touché un point sensible, car les gens s’inquiètent de plus en plus de ce genre de problème de monoculture potentielle. Les modèles étant meilleurs en anglais, bon nombre de chercheuses et chercheurs étudient aujourd’hui la possibilité d’introduire un contenu en anglais et de le traduire dans la langue souhaitée. D’un point de vue technique, cela pourrait fonctionner, mais je pense que nous perdons beaucoup de nuances, car ce que vous ne pouvez pas exprimer en anglais ne sera pas exprimé ", conclut Robert West.

Des scientifiques percent le secret des poissons ultra-noirs des abysses  

Des chercheurs ont mené une nouvelle étude sur des poissons des abysses qui ont la particularité d'être très difficiles à observer. Ils ont découvert que le secret de leur invisibilité réside dans leur peau ultra-noire qui absorbe 99,95% de la lumière environnante.

Les abysses figurent parmi les milieux les plus méconnus au monde et pour cause. En plus d'être difficilement accessibles, il règne dans ces profondeurs des conditions très particulières. Une pression importante, des températures glaciales mais aussi une lumière inexistante. Les abysses sont pourtant loin d'être désertes, elles abritent même une biodiversité très riche.

Selon les estimations, des centaines de milliers d'espèces évolueraient dans les grandes profondeurs et certaines d'entre elles ont développé de remarquables adaptations. C'est le cas de certains poissons des abysses, dont la peau est tellement noire qu'elle parvient à absorber toute la lumière environnante, les rendant difficiles à observer voire presque invisibles.

Karen Osborn, zoologue du National Museum of Natural History du Smithsonian aux Etats-Unis, a pu constater le phénomène lors d'une précédente opération. Alors qu'elle menait une étude sur les abysses, elle a tenté de photographier des poissons noirs qui s'étaient pris dans des filets. En vain. Malgré un équipement sophistiqué, aucun détail n'apparaissait sur les images.

" Peu importe comment vous installiez la caméra ou l'éclairage - ils absorbaient juste toute la lumière ", a-t-elle raconté dans un communiqué. Intriguée, la spécialiste a décidé de poursuivre les recherches et a réussi à percer le secret de ces poissons noirs. D'après l'étude publiée dans la revue Current Biology, leur pouvoir réside en réalité dans les profondeurs même de leur peau.

Plus de 99,5% de la lumière absorbée

Pour mener ces travaux, Karen Osborn et son équipe ont utilisé un véhicule téléguidé et un filet afin de collecter près de 40 poissons noirs évoluant à plus de 1.500 mètres de profondeur dans les eaux de la baie de Monterey et du golfe du Mexique. Ils ont ensuite ramené les spécimens sur leur bateau et employé un spectromètre pour mesurer la lumière réfléchie par leur peau.

Les chercheurs ont constaté que 16 des espèces collectées absorbaient plus de 99,5% de la lumière. Autrement dit, leur peau apparaissait vingt fois plus noire et réfléchissait bien plus de lumière que les objets noirs classiques. L'un des spécimens, un poisson-pêcheur pas plus grand qu'un tee de golf, ne renvoyait même quasiment aucune lumière, affichant à peine 0,04% de réflectance.

(Photo : Les chercheurs ont identifié seize espèces abyssales à la peau ultra-noire dont ce poisson-ogre Anoplogaster cornuta.)

Ce n'est pas la première fois qu'un tel phénomène est observé chez des animaux. Des plumes et des écailles ultra-noires ont déjà été documentées chez quelques oiseaux et papillons. Mais les espèces observées ici se classent parmi les champions en la matière. " Cette faible réflectance place les poissons des abysses parmi les animaux les plus sombres au monde ", écrivent les auteurs dans leur rapport.

" Avec l'espèce affichant la réflectance la plus basse", les poissons "surpassent la noirceur des papillons ultra-noirs (de 0,06 à 0,5% de réflectance) et égalent celle des oiseaux de paradis les plus foncés (0,05 à 0,31%)", poursuivent-ils. Restait à identifier la source du phénomène.

Un réseau plus dense de structures pigmentées

Les scientifiques ont placé la peau ultra-noire des poissons des abysses sous un microscope électronique et ont constaté qu'elle était très différente d'une peau simplement noire. Dans leurs cellules, les deux présentaient de minuscules structures contenant de la mélanine - le pigment responsable de la coloration de la peau, des cheveux, etc. - mais elles n'avaient pas la même forme, ni la même organisation.

Au sein des peaux ultra-noires, ces structures appelées mélanosomes sont apparues plus grandes et arrangées en une couche bien plus dense. Elles forment ainsi "un piège à lumière super-fin et super efficace", a précisé Karen Osborn. "La lumière ne rebondit pas, la lumière ne traverse pas. Elle pénètre juste dans cette couche et disparaît".

(Photo : Les poissons à la peau ultra-noire tels que ce Poromitra crassiceps présentent des structures appelées mélanosomes très particulières)

D'après les scientifiques, c'est la première fois qu'un tel mécanisme est identifié. Chez les autres animaux, cet effet est obtenu en combinant une couche de mélanine et des structures qui capturent directement la lumière. Les poissons eux, ont développé un système apparemment plus efficace n'utilisant que la mélanine.

" C'est le seul système que nous connaissons qui utilise le pigment lui-même pour contrôler toute lumière non absorbée ", a poursuivi la zoologue. Ce système ayant été observé chez seize espèces distinctes dont plusieurs poissons-dragons du genre Idiacanthus, l'équipe pense qu'il est apparu à plusieurs reprises dans l'arbre généalogique des poissons.

Échapper à toute lumière pour survivre

Pourquoi les poissons ont-ils développé une telle particularité ? Parce dans un milieu où l'obscurité règne et où la moindre lumière vous révèle, ce camouflage ultra-noir peut permettre de faire la différence entre manger ou être mangé, a souligné Alexander Davis, doctorant en biologie de l'université de Duke et premier auteur de l'étude.

(Photo : Le camouflage ultra-noir des poissons leur permet d'échapper à la bioluminescence produite par certaines espèces et donc de passer inaperçu.)

Si la lumière ne parvient pas jusque dans les abysses, de nombreuses créatures ont appris à créer la leur. C'est ce qu'on appelle la bioluminescence. Elle est utilisée pour attirer d'éventuels partenaires, distraire les prédateurs, leurrer des proies ou tout simplement exposer les animaux environnants. Avec leur peau ultra-noire, ces poissons ont ainsi trouvé la technique pour y échapper.

"Si vous voulez vous fondre dans l'obscurité infinie de votre environnement, absorber tous les photons qui vous atteignent est une excellente façon d'y parvenir", a conclu Karen Osborn. En devenant plus noir que noir, ces espèces parviennent à échapper à toute détection à une distance jusqu'à six fois plus courte.



 

La photosynthèse des plantes utilise un tour de passe-passe quantique

Des chercheurs ont observé des similitudes étonnantes entre la photosynthèse des plantes vertes et le fameux "cinquième état de la matière" en mettant le doigt sur un curieux phénomène; ils ont trouvé des liens entre le processus de photosynthèse, qui permet aux végétaux d’exploiter la lumière du soleil, et les condensats de Bose-Einstein, des matériaux dans un état très particulier qui fait intervenir la physique quantique.

"Pour autant que je sache, ces deux disciplines n’ont jamais été connectées auparavant, donc ce résultat nous a semblé très intrigant et excitant", explique David Mazziotti, co-auteur de l’étude.

Son laboratoire est spécialisé dans la modélisation des interactions complexes de la matière. Ces derniers temps, son équipe s’est intéressée aux mécanismes de la photosynthèse à l’échelle des atomes et des molécules. Plus précisément, les chercheurs se sont penchés sur le siège de cette réaction : les chloroplastes, les petites structures chlorophylliennes qui donnent leur couleur aux plantes vertes.

Lorsqu’un photon vient frapper une structure bien précise à la surface de ces chloroplastes (le photosystème II, ou PSII), cela a pour effet d’arracher un électron — une particule élémentaire chargée négativement. Ce dernier devient alors l’acteur principal d’une réaction en chaîne complexe. Le mécanisme est déjà relativement bien connu. Il a été étudié en profondeur par des tas de spécialistes, et c’est aujourd’hui l’une des pierres angulaires de la biologie végétale.

Mais le départ de cet électron laisse aussi ce que les physiciens appellent un trou. Il ne s’agit pas d’une particule à proprement parler. Mais cette structure chargée positivement est aussi capable se déplacer au sein d’un système. Elle peut donc se comporter comme un vecteur d’énergie.

Ensemble, l’électron éjecté et le trou qu’il laisse derrière lui forment un couple dynamique appelé exciton. Et si le rôle du premier est bien documenté, le comportement du second dans le cadre de la photosynthèse n’a quasiment pas été étudié.

C’est quoi, un condensat de Bose-Einstein ?

Pour combler cette lacune, Mazziotti et ses collègues ont réalisé des modélisations informatiques du phénomène. Et en observant les allées et venues de ces excitons, ces spécialistes des interactions de la matière ont rapidement remarqué quelques motifs qui leur ont semblé familiers ; ils rappelaient fortement un concept proposé par Einstein en 1925.

Imaginez un gaz où des particules se déplacent aléatoirement les uns par rapport aux autres, animées par leur énergie interne. En le refroidissant (ce qui revient à retirer de l’énergie au système), on force les atomes à s’agglutiner ; le gaz passe à l’état liquide, puis solide dans certains cas.

Lorsqu’on le refroidit encore davantage pour s’approcher du zéro absolu, les atomes arrivent dans un état où ils n’ont quasiment plus d’énergie à disposition ; ils sont presque entièrement figés dans un état ultra-condensé, séparés par une distance si minuscule que la physique newtonienne traditionnelle ne suffit plus à l’expliquer.

Sans rentrer dans le détail, dans ces conditions, les atomes (ou plus précisément les bosons) qui composent certains matériaux deviennent quasiment indiscernables. Au niveau quantique, ils forment un système unique, une sorte de super-particule où chaque constituant est exactement dans le même état (voir la notion de dualité onde-corpuscule pour plus de détails). On appelle cela un condensat de Bose-Einstein.

Ces objets ne suivent pas les règles de la physique traditionnelle. Ils affichent des propriétés très particulières qui n’existent pas dans les gaz, les liquides, les solides ou le plasma. Pour cette raison, ces condensats sont parfois considérés comme les représentants du "cinquième état de la matière". (après le solide, le liquide, le gaz et le plasma)

De la biologie végétale à la physique quantique

La plus remarquable de ces propriétés, c’est que les condensats de Bose-Einstein sont de vraies autoroutes à particules. D’après la physicienne américaine Louise Lerner, l’énergie s’y déplace librement, sans la moindre résistance. Même si les mécanismes physiques sous-jacents sont différents, on se retrouve dans une situation comparable à ce que l’on trouve dans les supraconducteurs.

Or, d’après les modèles informatiques créés par Mazziotti et ses collègues, les excitons générés par la photosynthèse peuvent parfois se lier comme dans les condensats de Bose-Einstein. C’est une observation particulièrement surprenante, car jusqu’à présent, cela n’a été documenté qu’à des températures proches du zéro absolu. Selon Louise Lerner, c’est aussi étonnant que de voir "des glaçons se former spontanément dans une tasse de café chaud".

Le phénomène n’est pas aussi marqué chez les plantes que dans les vrais condensats de Bose-Einstein. Mais d’après les auteurs de l’étude, cela aurait quand même pour effet de doubler l’efficacité des transferts énergétiques indispensables à la photosynthèse.

De la recherche fondamentale aux applications pratiques

Les implications de cette découverte ne sont pas encore parfaitement claires. Mais il y en a une qui met déjà l’eau à la bouche des chercheurs : ces travaux pourraient enfin permettre d’utiliser les formidables propriétés des condensats de Bose-Einstein dans des applications concrètes.

En effet, même si ces matériaux sont très intéressants sur le papier, le fait de devoir atteindre une température proche du zéro absolu limite grandement leur intérêt pratique. Aujourd’hui, ils sont utilisés exclusivement en recherche fondamentale. Mais puisqu’un phénomène comparable a désormais été modélisé à température ambiante, les chercheurs vont pouvoir essayer d’utiliser ces mécanismes pour concevoir de nouveaux matériaux aux propriétés très intéressantes.

"Un condensat d’excitons parfait est très sensible et nécessite des conditions très spécifiques", précise Mazziotti. "Mais pour les applications réalistes, c’est très excitant de voir que ce phénomène qui augmente l’efficacité du système peut survenir à température ambiante", se réjouit-il.

A long terme, cette découverte va sans doute contribuer à la recherche fondamentale, en biologie végétale mais aussi en physique quantique pure. Cela pourrait aussi faire émerger une nouvelle génération de composants électroniques très performants. Il sera donc très intéressant de suivre les retombées de ces travaux encore balbutiants, mais exceptionnellement prometteurs.

L'algorithme simple que les fourmis utilisent pour construire des ponts

Même sans personne pour les diriger, les fourmis légionnaires travaillent en groupe pour construire des ponts avec leurs corps. De nouvelles recherches révèlent les règles simples qui conduisent à un comportement de groupe aussi complexe.

Les fourmis légionnaires forment des colonies de plusieurs millions d'individus, mais n'ont pas de foyer permanent. Elles traversent la jungle chaque nuit à la recherche de nouveaux lieux de recherche de nourriture. En chemin, elles accomplissent des prouesses logistiques qui feraient la fierté d'un général quatre étoiles, notamment la construction de ponts avec leur propre corps.

Tout comme les essaims de robots bon marché et stupides que j’ai étudiés dans mon récent article, les fourmis légionnaires gèrent cette coordination sans chef et avec des ressources cognitives minimales. Une fourmi légionnaire individuelle est pratiquement aveugle et possède un cerveau minuscule qui ne peut pas même commencer à comprendre leur mouvement collectif élaboré. " Il n’y a pas de chef, pas de fourmi architecte qui dit ‘nous devons construire ici’ ", a déclaré Simon Garnier , directeur du Swarm Lab au New Jersey Institute of Technology et co-auteur d’une nouvelle étude qui prédit quand une colonie de fourmis légionnaires décidera de construire un pont.

L’étude de Garnier permet d’expliquer non seulement comment les fourmis non organisées construisent des ponts, mais aussi comment elles accomplissent la tâche encore plus complexe qui consiste à déterminer quels ponts valent la peine d’être construits.

(vidéo : Alors que l'écart s'élargit lentement, un pont de fourmis armée s'effondre puis se rétablit.)

Pour comprendre comment cela se déroule, prenons le point de vue d’une fourmi en marche. Lorsqu’elle rencontre un obstacle sur son chemin, elle ralentit. Le reste de la colonie, qui avance toujours à 12 centimètres par seconde lui marche dessus. À ce stade, deux règles simples s’appliquent.

La première dicte à la fourmi que lorsqu’elle sent d’autres fourmis marcher sur son dos, elle doit se figer. " Tant que quelqu’un te marche dessus, tu restes immobile ", explique Garnier.

Le même processus se répète chez les autres fourmis : elles enjambent la première fourmi, mais — oh, oh — l’espace est toujours là, donc la fourmi suivante ralentit, se fait piétiner et se fige sur place. De cette façon, les fourmis construisent un pont suffisamment long pour enjamber l’espace qui se trouve devant elles. Les fourmis qui suivent dans la colonie peuvent alors marcher dessus.

Mais ce n’est pas tout. Les ponts impliquent des compromis. Imaginez qu’une colonie de fourmis se retrouve face à un trou en forme de V sur son chemin. La colonie ne veut pas faire le tour complet du trou – cela prendrait trop de temps – mais elle ne construit pas non plus de pont sur la partie la plus large du trou, ce qui minimiserait la distance à parcourir par la colonie. Le fait que les fourmis légionnaires ne construisent pas toujours le pont qui minimise la distance suggère qu’il existe un autre facteur dans leur calcul inconscient.

(Photo : un contour- espace en forme de V offre aux fourmis un compromis : un chemin plus direct nécessitera plus de fourmis pour le construire.)

" En écologie, quand on voit quelque chose de ce genre, cela signifie généralement qu'il y a un rapport coût-bénéfice ", explique Garnier. " On essaie de comprendre : quel est le bénéfice et quel est le coût ? "

Selon les écologistes, le prix à payer est que les fourmis piégées dans les ponts ne sont pas disponibles pour d’autres tâches, comme la recherche de nourriture. À tout moment au cours d’une marche, une colonie peut entretenir entre 40 et 50 ponts - avec une seule fourmi et jusqu’à 50 fourmis par pont. Dans un article de 2015 , Garnier et ses collègues ont calculé que jusqu’à 20 % de la colonie peut être occupée dans des ponts à la fois. À ce stade, un itinéraire plus court ne vaut tout simplement pas les fourmis supplémentaires qu’il faudrait pour créer un pont plus long.

Sauf que, bien sûr, les fourmis individuelles n’ont aucune idée du nombre de leurs congénères qui se maintiennent dans un tel  pont-passage. Et c’est là qu’entre en jeu la deuxième règle. Lorsque les fourmis individuelles exécutent l’algorithme de " pontage ", elles sont sensibles à la bousculade. Lorsque le trafic sur leur dos dépasse un certain niveau, elles restent en place, mais lorsque ce niveau descend en dessous d’un certain seuil – peut-être parce que trop d’autres fourmis sont maintenant occupées à construire elles-mêmes un pont – la fourmi se débloque et rejoint la marche.

Cette nouvelle étude est le résultat d'expériences menées sur des fourmis légionnaires dans la jungle panaméenne en 2014. Sur la base de ces observations, les chercheurs ont créé un modèle qui quantifie la sensibilité des fourmis au passage des piétons et prédit quand une colonie franchira un obstacle et quand elle décidera, en quelque sorte, qu'il vaut mieux faire le tour.

" Nous essayons de déterminer si nous pouvons prédire dans quelle mesure les fourmis prendront des raccourcis en fonction de la géométrie de leur environnement ", a déclaré Garnier.

L'évolution semble avoir doté les fourmis armées de l'algorithme idéal pour construire des ponts à la volée. Les chercheurs qui travaillent à la construction d'essaims de robots simples cherchent encore les instructions qui permettront à leurs machines bon marché d'accomplir des prouesses similaires. L'un des défis auxquels ils doivent faire face est que la nature fabrique des fourmis de manière plus fiable et à moindre coût que les humains ne peuvent fabriquer des robots-essaims, dont les batteries ont tendance à s'épuiser. Le deuxième défi est qu'il est très possible que le comportement des fourmis armées soit régi par d'autres règles que les deux simples exemples décrits ici.

" Nous décrivons les fourmis légionnaires comme des êtres simples, mais nous ne comprenons même pas ce qu'elles font. Oui, elles sont simples, mais peut-être pas aussi simples qu'on le pense ", a déclaré Melvin Gauci , chercheur à l'Université de Harvard qui travaille sur la robotique en essaim.