survie

Même chez les plantes, l'habit ne fait pas le moine
Le Kwongan est une région écologique unique du sud-ouest de l'Australie. Elle a dévoilé quelques secrets souterrains du royaume végétal à des chercheurs de l'Université de Montréal et de l'University of Western Australia. Dans cet endroit on retrouve un type de végétation arbustive exceptionnellement riche en espèces qui poussent sur des sols parmi les plus infertiles au monde..
Cette particularité a permis aux chercheurs de découvrir que les plantes utilisent une diversité époustouflante de stratégies d'acquisition des éléments nutritifs dans ces sols extrêmement infertiles. "En milieu naturel, les plantes adaptées aux sols infertiles utilisent presque toutes la même stratégie aérienne leur permettant d'utiliser les nutriments du sol très efficacement: elles produisent des feuilles très coriaces qui persistent pendant plusieurs années. Par contre, jusqu'à maintenant la diversité des adaptations souterraines des racines dans les sols très pauvres demeurait inconnue.
Selon leur étude publiée dans la revue Nature Plants, le Kwongan contient presque toutes les adaptations d'acquisition des nutriments connues dans le monde végétal, sur des sols si pauvres que l'agriculture y est totalement impossible sans avoir recours à une quantité phénoménale de fertilisants. "Jusqu'ici, les scientifiques croyaient que la sélection naturelle aurait dû favoriser une seule stratégie racinaire particulièrement efficace pour l'acquisition des nutriments, étant donné l'extrême infertilité des sols, or, contrairement à ce que l'on observe pour le feuillage, où les différentes espèces de plantes convergent toutes vers la même stratégie d'utilisation efficace des nutriments dans les feuilles, il ne semble pas exister de solution miracle d'acquisition des nutriments par les racines dans les sols très pauvres. Des plantes poussant côte-à-côte peuvent utiliser des stratégies complètement différentes avec autant de succès.
Si les arbustaies semi-arides d'Australie sont perçues comme banales et homogènes, la réalité s'avère complètement différente. "Certaines plantes forment des symbioses racinaires avec des champignons, d'autres avec des bactéries, tandis que d'autres capturent et digèrent des insectes pour les nutriments qu'ils contiennent. De plus, un autre grand groupe d'espèces excrètent des composés organiques leur permettant d'augmenter la disponibilité des nutriments, dit Graham Zemunik, premier auteur de l'étude. Le Kwongan australien est l'un des points chauds de la diversité végétale sur la planète, au même titre que les forêts tropicales".
"Partout dans le monde, on transforme les écosystèmes à un rythme effarant, déclare M Zemunik. Afin de protéger la biodiversité dans le mesure du possible, il essentiel de mieux comprendre le fonctionnement des écosystèmes. Pour y parvenir, notre étude démontre l'importance d'étudier ce qui est dissimulé sous terre et qui n'est pas immédiatement perceptible."
Cette étude, financée par le Conseil australien de la Recherche et la Fondation Kwongan, fait partie d'un programme de recherche plus large mené par le professeur Etienne Laliberté explorant les liens entre la fertilité des sols, la biodiversité végétale et le fonctionnement des écosystèmes. Il est affilié à l'Institut de recherche en biologie végétale de l'Université de Montréal et son département des sciences biologiques. Il est également affilé à la School of Plant Biology de l'University of Western Australia, où il était superviseur de doctorat du premier auteur de l'étude, Graham Zemunik.

Auteur: Internet

Info: avril 2015

[ végétaux ] [ interaction ]

astrophysique

Une nouvelle étude met en doute le modèle standard d’expansion de l’Univers

Le taux d'expansion de l'Univers a deux valeurs différentes mais très précises et qui ne sont pas compatibles. Ce problème, connu sous le nom de tension de Hubble, rejoint d'autres questions, telles que l'origine de l'énergie noire et le problème de la planéité.

(Photo) Pour cette étude, des solutions numériques ont été obtenues pour les densités d'énergie/matière noire et pour le paramètre Hubble.

L'objectif de ce travail est d'expliquer la tension de Hubble à travers une interprétation géométrique de points de vue observationnels sur des variétés incorporées.

Des ensembles de données de 1048 supernovae Panthéon de type Ia et de 34 chronomètres cosmiques combinés à 7 échantillons basés sur la taille de l'oscillation acoustique radiale du baryon ont été utilisés pour contraindre le modèle.

Cette étude a été publiée dans la revue Classical and Quantum Gravity, par Robert Monjo et Rutwig Campoamor-Stursberg, professeurs au Département d'algèbre, géométrie et topologie de l'Université Complutense de Madrid.

L’expansion de l’Univers se produit-elle ou non comme on le pensait auparavant ?

Selon les auteurs, "les observations géométriques pures, telles que l'échelle de distance cosmique, montrent que l'expansion de l'Univers n'est pas comme celle observée dans le rayonnement de fond cosmique des micro-ondes". Cette différence, expliquent-ils, implique une incompatibilité statistique connue en cosmologie sous le nom de " tension de Hubble ", liée au paramètre d'expansion de l'Univers, dont le nom a été inventé en l'honneur de l'astronome Edwin Hubble, qui a détaillé le taux d'expansion il y a un siècle.

Ces travaux montrent que, lorsqu'on applique la géométrie analytique au mouvement des étoiles supernova, l'expansion cosmique se comporte " comme si elle était linéaire, avec une vitesse égale à l'inverse de l'âge de l'Univers ".

Selon Monjo, l'auteur principal de l'étude, les observations recueillies par les missions spatiales au cours des dernières décennies sont " déformées par les trajectoires courbes de la lumière dans l'espace en expansion ", provoquant une " accélération apparente ".

Pour prouver son hypothèse, l'étude analyse sa compatibilité avec la théorie standard, prédisant une "énergie sombre apparente" de 70%, c'est-à-dire "très similaire à celle vraisemblablement observée dans le fond cosmique des micro-ondes". La différence par rapport au modèle standard serait que cette valeur serait constante, c'est-à-dire qu'elle aurait toujours la même valeur pour s'ajuster à l'expansion linéaire.

Selon cette étude, intitulée " Perspective géométrique pour expliquer la tension de Hubble ", l'Univers serait fini, en expansion linéaire à la vitesse de la lumière, et fermé par un rayon de courbure égal à l'âge de l'Univers. Avec ces ingrédients, les auteurs dérivent une accélération fictive similaire à celle qui explique l’énergie noire.

Les auteurs envisagent l'hypothèse selon laquelle l'Univers pourrait être fini, (...) s'étendant linéairement à la vitesse de la lumière, et fermé par un rayon de courbure égal à l'âge de l'Univers (...).

Actuellement, tous les indices et alternatives à la matière noire sont sérieusement analysés par la communauté scientifique. Si les découvertes de Monjo et Campoamor-Stursberg se confirment, ce sera une nouvelle ère dans la cosmologie moderne.

Auteur: Internet

Info: tameteo.com, Joana Campos Meteored Portugal 05/11/2023

[ cosmologie ]

biophysique

Comment les végétaux gèrent le trop-plein d’énergie solaire

La photosynthèse, c’est-à-dire la conversion d’énergie lumineuse en énergie chimique par les plantes, est essentielle à la vie sur terre. Un excès de lumière s’avère toutefois néfaste pour les complexes de protéines responsables de ce processus. Des chercheurs de l’Université de Genève (UNIGE) ont découvert comment Chlamydomonas reinhardtii, une algue unicellulaire mobile, active la protection de sa machinerie photosynthétique. Leur étude, publiée dans la revue PNAS, indique que les récepteurs (UVR8) qui détectent les rayons ultraviolets provoquent l’activation d’une valve de sécurité qui permet de dissiper sous forme de chaleur l’excès d’énergie. Un second rôle protecteur est ainsi attribué à ces récepteurs, dont l’équipe genevoise avait déjà montré la capacité à induire la production d’une "crème solaire" anti-UV.

Grâce à la photosynthèse, l’énergie du soleil est convertie par les végétaux en énergie chimique afin de produire des sucres pour se nourrir. La première étape de ce processus, qui se déroule dans des compartiments cellulaires nommés chloroplastes, consiste à capturer des photons de lumière grâce à la chlorophylle. Si la lumière est essentielle aux plantes, un excès de soleil pourrait endommager leur machinerie photosynthétique, ce qui affecterait leur croissance et leur productivité. Pour se protéger, les plantes activent alors un mécanisme de protection lorsque la lumière est trop abondante, qui fait appel à une série de protéines capables de convertir l’excès d’énergie en chaleur afin qu’elle se dissipe.

Produire des protéines qui détournent l’énergie

"Ce sont les rayons ultraviolets de type B qui sont susceptibles de causer le plus de dégâts à l’appareil photosynthétique, et nous avons voulu savoir s’ils jouaient un rôle de déclencheur du mécanisme de protection et, le cas échéant, lequel», expliquent Michel Goldschmidt-Clermont et Roman Ulm, professeurs au Département de botanique et biologie végétale de la Faculté des sciences de l’UNIGE. Ces travaux, menés en collaboration avec des chercheurs du Laboratoire de physiologie cellulaire et végétale (CEA/CNRS/Université Grenoble Alpes/INRA) et de l’Université de Californie, ont été effectués chez Chlamydomonas reinhardtii, une algue mobile unicellulaire employée comme organisme modèle.

L’équipe de Roman Ulm avait découvert en 2011 l’existence d’un récepteur aux UV-B, baptisé UVR8, dont l’activation permet aux plantes de se défendre contre ces UV et d’élaborer leur propre "crème solaire" moléculaire. Les chercheurs découvrent aujourd’hui que, chez cette algue, ce récepteur déclenche un deuxième mécanisme de protection. "En effet, lorsqu’UVR8 détecte des UV-B, il active un signal qui enclenche, au niveau du noyau cellulaire, la production de protéines , qui seront ensuite importées dans les chloroplastes. Une fois intégrées à l’appareil photosynthétique, elles contribuent à détourner l’énergie en excès, qui sera dissipée sous forme de chaleur grâce à des vibrations moléculaires", détaille Guillaume Allorent, premier auteur de l’article.

Chez les plantes terrestres, la perception des UV-B par ce récepteur est également importante pour la protection de la machinerie photosynthétique, mais le mécanisme n’a pas encore été élucidé. "Il est cependant crucial pour la productivité agricole et l’exploitation biotechnologique des processus photosynthétiques de mieux comprendre les mécanismes responsables de la photoprotection contre la lumière solaire et ses rayons UV-B", indique Michel Goldschmidt-Clermont. La recherche continue.

Auteur: Internet

Info: https://www.unige.ch, 2016

[ assimilation chlorophyllienne ]

biophysique

Un champignon capable d'apprendre sans neurones
Des chercheurs toulousains montrent que le "Physarum polycephalum", un champignon jaune des sous-bois, peut apprendre à ignorer un obstacle de caféine sur son chemin, alors qu'il est unicellulaire et dépourvu de système nerveux.
Un champignon est-il capable d'apprendre ? De retenir une leçon et d'en tirer des conclusions ? De ne pas refaire la même erreur ou de changer son comportement pour s'adapter à une situation ? Indice : il n'a pas de cerveau ni même de système nerveux. Et pourtant, la réponse aux questions est oui... Le Physarum polycephalum, une sorte de champignon - un protiste - jaune citron qui vit dans les sous-bois, large de plusieurs centimètres et pourtant composé d'une unique cellule avec des milliers de noyaux, fait preuve d'étonnantes capacités sous l'oeil des chercheurs.
L'étude a été publiée ce mercredi par la Royal Society : une équipe du Centre de recherches sur la cognition animale, à l'université Toulouse III, s'est amusée à proposer une course d'obstacles à notre champignon jaune. Certains individus avaient un accès direct à leur nourriture (spores et bactéries, miam miam) tandis que d'autres devaient traverser un endroit imprégné de caféine ou de quinine (beurk beurk). "Au tout début réticents à franchir les substances amères", résume le CNRS, les champignons "ont appris au fur et à mesure des jours qu'elles étaient inoffensives et les ont traversées de plus en plus rapidement, se comportant au bout de six jours de la même façon que le groupe témoin".
Les chercheurs ont mesuré la largeur du pseudopode (excroissance de la cellule) utilisé pour rejoindre la nourriture. Un pseudopode étroit est synonyme d'un comportement de répulsion, un pseudopode large représente quant à lui un comportement normal.
Au début réticent à passer sur la quinine, Physarum polycephalum apprend par habituation à ignorer la substance. L'organisme se déplace en avançant vers la nourriture une excroissance appelée pseudopode.
Les chercheurs sont convaincus qu'il ne s'agit pas simplement d'une "adaptation sensorielle" ou d'une "fatigue motrice", qui auraient également pu affecter leur vitesse de déplacement, car la réponse des champignons était spécifique à la substance : les habitués à la caféine restaient réticents à la quinine, et inversement. En outre, si on faisait disparaître la substance désagréable pendant deux jours, Physarum polycephalum réussissait à l'"oublier" et fournissait à nouveau une réponse négative à la prochaine rencontre. Ce sont les signes typiques d'une forme d'apprentissage qu'on appelle habituation, en biologie.
"L'apprentissage, défini comme un changement de comportement provoqué par l'expérience, a jusqu'à présent été étudié seulement chez les organismes multicellulaires dotés d'un système nerveux", écrivent Audrey Dussutour, Romain Boisseau et David Vogel. L'apprentissage est une modification comportementale à l'échelle d'une vie, donc différentes des adaptations biologiques au fil des générations, qui relèvent plutôt de l'évolution.
Physarum polycephalum avait déjà fait le malin lors de précédentes expériences, prouvant par exemple sa capacité à résoudre un labyrinthe (en privilégiant le chemin le plus court) ou de se nourrir de manière "réfléchie", en piochant des protéines et du sucre en certaines proportions jusqu'à reconstituer son régime alimentaire idéal. L'étude de ces mécanismes est cruciale pour "comprendre quand et où, dans l'arbre de l'évolution, les premières manifestations de l'apprentissage sont apparues".

Auteur: Internet

Info: http://www.liberation.fr/futurs/2016/04/27

végétal

Quand le désordre nous dit comment le vivant se construit
Une majorité de plantes distribuent leurs feuilles et fleurs en spirale le long des tiges mais ces spirales sont souvent imparfaites. Un nouveau modèle stochastique de la genèse de ces spirales chez les plantes a été élaboré par les équipes de Teva Vernoux au Laboratoire de reproduction et développement des plantes et Christophe Godin de l'équipe-projet Inria Virtual Plants. Il montre que les désordres dans les spirales sont comme des filigranes qui donnent des informations sur les principes de construction des plantes. Cette étude est publiée dans la revue eLife.
Les organismes vivants produisent des structures ordonnées qui ont depuis toujours attiré la curiosité des chercheurs comme celle du grand public pour leur beauté et leur variété. Mais ces structures complexes ne sont pas parfaites et présentent des défauts à des degrés plus ou moins importants. C'est le cas sur la tige des plantes. Ces dernières produisent tout au long de leur vie de nouveaux organes (branches, feuilles, fleurs,...) le long des tiges, le plus souvent suivant une organisation en spirale. Les nouveaux organes sont produits dans un tissu spécialisé à l'extrémité de la tige et se positionnent successivement les uns par rapport aux autres en inhibant localement la production de nouveaux organes dans leur voisinage. C'est comme si dans une foule tous les individus produisaient un champ de force répulsif qui les empêchait de s'approcher trop les uns les autres. Dans ce système, il faut que la croissance de la tige éloigne suffisamment les derniers organes produits pour qu'un nouvel organe puisse à nouveau être créé. La croissance induit ainsi des initiations rythmiques d'organes. De façon étonnante, il a été observé récemment qu'il n'est pas rare que ce mécanisme régulier soit perturbé et que plusieurs organes soient initiés en même temps ou même inversés par rapport à l'ordre qu'ils devraient avoir sur une spirale idéale. Comment est-il possible de continuer à construire des spirales quand l'ordre des organes est à ce point perturbé ?
Une équipe composée de biologistes et mathématiciens menée par Teva Vernoux du laboratoire Reproduction et Développement des Plantes à l'ENS Lyon et Christophe Godin de l'équipe-projet Virtual Plants de l'INRIA à Montpellier, a crée un nouveau modèle de la genèse des spirales sur les tiges des plantes en introduisant une part d'aléatoire dans la manière dont les cellules perçoivent l'inhibition produite par les branches/feuilles/fleurs existantes. Ce modèle dans lequel la production des nouveaux organes est en partie déterminée par les lois du hasard permet de recréer avec précision à la fois la régularité des spirales mais également les perturbations de la temporalité des initiations perturbant la spirale. Le modèle suggère qu'une part d'aléatoire gouverne la construction des plantes mais surtout que la quantification des désordres des spirales sur la tige informe sur les paramètres du modèle et donc sur les mécanismes qui contrôlent le mise en place des spirales. Ces désordres sont ainsi comme les filigranes sur les billets de banque: quand on sait comment les mettre en évidence (en les plaçant devant une source lumineuse dans ce cas), il devient possible de lire une information cachée qu'ils portent. Comprendre le désordre nous permet donc de mieux comprendre comment se construisent les systèmes vivants.

Auteur: Internet

Info: A stochastic multicellular model identifies biological watermarks from disorders in self-organized patterns of phyllotaxis. Refahi Y, Brunoud G, Farcot E, Jean-Marie A, Pulkkinen M, Vernoux T, Godin C.Elife. 2016 Jul 6

[ méta-moteur ] [ imperfection ]

fiasco

Echec du lancement de Galactica, IA générative scientifique de Meta

Le 15 novembre dernier, Meta a mis en ligne une version démo de Galactica, une IA développée pour la recherche scientifique. Deux jours après son lancement, elle a été retirée du Web pour avoir débité des inepties. 

Galactica est un modèle de langage à grande échelle (LLM), entraînée sur 48 millions de données scientifiques comprenant 120 milliards de paramètres. Il a pour mission de "résumer des articles universitaires, résoudre des problèmes mathématiques, générer des articles Wiki, écrire du code scientifique, annoter des molécules et des protéines, et bien plus encore".

Dès sa diffusion sur le Web, de nombreuses réponses aux questions posées par les utilisateurs se sont révélées confuses, absurdes ou fausses.

Par exemple, l’IA a inventé l’existence d’un logiciel Gaydar pour trouver des homosexuels sur Facebook et a proposé une étude sur les avantages de manger du verre pilé. Dans d’autres résultats de recherche, de nombreuses références et citations étaient fabriquées de toute pièce et attribuées à des vrais scientifiques.

Selon Carl Bergstrom, professeur de biologie à l’Université de Washington, il s’agit - pardonnez l’expression - "d’un générateur de conneries aléatoires".

D’après Dan Hendrycks, chercheur en sécurité de l’intelligence artificielle à l’Université de Californie à Berkeley, interrogé dans C/Net, Meta aurait dû sonder leur IA pour ce type de dérives avant de la diffuser et souligne au passage que "la division IA de Meta ne dispose pas d’une équipe chargée de la sécurité, contrairement à ses homologues, DeepMind, Anthropic et OpenAI".

C’est incompréhensible que le géant du Web ait rendu publique cette version aussi imparfaite que dangereuse. D’ailleurs chaque résultat généré était accompagné de l’avertissement: "Les résultats peuvent être peu fiables. Les modèles de langage ont tendance à inventer".

De nombreuses études le démontrent, le défaut l’IA générative - un fait connu et reconnu - est sa tendance à halluciner le matériel qu’elle présente dans le contexte d’informations factuelles.

Il faut toujours vérifier les faits énoncés par un logiciel IA de rédaction. L’utilisation de ce type d’outils demande un esprit critique, car à chaque nouveau prompt ou invite, l’IA débite un nouveau texte, parfois en contradiction avec le précédent.

L’objectif de Galactica est louable en voulant aider les scientifiques à traiter la masse pharaonique d’informations scientifiques publiées, impossible à assimiler par un cerveau humain.

Mais c’est la deuxième fois en quelques mois qu’une IA de Meta déçoit. Le robot conversationnel BlenderBot lancé en septembre, devait permettre aux utilisateurs de discuter avec lui afin d’approfondir ses connaissances, mais le niveau des échanges était tout simplement médiocre. Un timing incompréhensible, car ce lancement faisait suite à la polémique autour de LaMDA en juin, le Chatbot de Google, dont les propos étaient si sensés et profonds, qu’il avait convaincu un ingénieur d’avoir atteint le stade de la conscience.

La ferveur est grande autour de l’IA générative, elle est décrite comme le "BIG BANG de la Silicon Valley" et "l’invention qui va définir la décennie à venir".

En lançant cette version prématurée de Galactica, Meta a jeté un discrédit sur ces logiciels. Il ne faut pas en tenir compte. Une véritable révolution est en marche et tous les secteurs de l’économie seront touchés.  

Auteur: Turrettini Emily

Info: Bilan.ch, 24 nov 2022. Sources de l'auteure : C/Net / Cosmos / Venture Beat / TechTalk / The Daily Beast

[ ratage ] [ traitement des métadonnées ] [ bêtise encyclopédique ]

régénération

Des scientifiques découvrent accidentellement des métaux qui se réparent d'eux-mêmes sans intervention humaine.

Le concept des métaux auto-cicatrisants - ponts, vaisseaux spatiaux ou robots capables de se réparer spontanément - est peut-être un peu plus proche de la réalité. Pour la première fois, des scientifiques ont observé un métal solide réparer ses propres fissures sans intervention humaine, défiant ainsi les théories fondamentales de la science des matériaux.

"Nous n'aurions jamais pensé que le métal puisse réparer lui-même ses fissures", déclare Zhenan Bao, ingénieur chimiste à l'université de Stanford, qui n'a pas participé à la nouvelle étude. Selon la théorie conventionnelle des matériaux, l'application d'une contrainte à un métal fissuré ne peut qu'élargir les fissures. Les nouvelles découvertes "vont certainement amener les gens à repenser la manière dont nous prévoyons la fiabilité mécanique des structures et des équipements métalliques", déclare Bao.

Michael Demkowicz, spécialiste des matériaux à l'université A&M du Texas et coauteur de la nouvelle étude, récemment publiée dans Nature, a théorisé pour la première fois l'autoréparation des métaux il y a dix ans, lorsque ses simulations informatiques ont montré que les métaux solides pouvaient se "souder" d'eux-mêmes pour fermer de petites fissures. Comme les métaux ont généralement besoin de températures élevées pour changer de forme, de nombreux scientifiques pensaient que les simulations étaient erronées, explique M. Demkowicz.

"Je pensais qu'il s'agissait d'un joli modèle de jouet, mais qu'il était très difficile de l'explorer expérimentalement à l'époque", déclare Khalid Hattar, coauteur de l'étude et ingénieur nucléaire à l'université du Tennessee, à Knoxville. C'est alors qu'il est tombé sur des preuves concrètes de la théorie de Demkowicz. En 2016, il a étudié, avec des scientifiques des laboratoires nationaux Sandia, la manière dont les fissures se propagent sur des morceaux de platine de taille nanométrique dans le vide. À l'aide d'un microscope électronique spécialisé, ils ont stimulé le métal 200 fois par seconde et ont observé les fractures se propager en toile d'araignée sur sa surface. Puis, au bout d'une quarantaine de minutes, les dommages ont commencé à disparaître ; les chercheurs ont vu les fissures se reconstituer comme dans une vidéo jouée à l'envers. "Je suppose que Mike avait raison après tout", se souvient Hattar.

La capacité d'auto-réparation semble apparaître lorsque les bords d'une fissure sont suffisamment rapprochés pour que leurs atomes respectifs se lient. Dans certaines zones, les irrégularités de la structure cristalline nette d'un métal se déplacent sous l'effet d'une tension externe, telle que la force exercée par l'usure naturelle. En se déplaçant, ces irrégularités induisent une contrainte de compression qui déclenche l'effet de recollage.

L'équipe de Sandia et Demkowicz ont reproduit leurs observations avec le platine et le cuivre. Les simulations informatiques suggèrent que l'aluminium et l'argent devraient également s'auto-guérir, mais les chercheurs ne savent pas si des alliages tels que l'acier peuvent réaliser cette prouesse. Il n'est pas non plus certain que l'autoréparation puisse jamais être un outil pratique en dehors du vide ; les particules atmosphériques à l'intérieur d'une fissure peuvent l'empêcher de se recoller, explique l'équipe. Quoi qu'il en soit, ce phénomène amènera certains spécialistes des matériaux à repenser ce qu'ils savent du métal. "Dans les bonnes circonstances", déclare M. Demkowicz, "les matériaux peuvent faire des choses auxquelles nous ne nous attendions pas".

Auteur: Internet

Info: https://www.scientificamerican.com, Lucy Tu, le 1 octobre 2023

cybernétique

Comment utiliser la puissance collective des mini-robots pour créer des motifs inspirés de la nature.
Les scientifiques ont démontré comment des essaims de robots minuscules pouvaient être programmés comme des cellules pour former des formes ensemble en s'appuyant sur les interactions avec leurs voisins.

Imaginez un avenir où des centaines ou des milliers de petits robots balayeront le terrain après une catastrophe naturelle. Imaginez-vous opéré(e) par des nano-robots qui pratiquent une chirurgie interne. Un jour une telle technologie pourrait être disponible grâce à la recherche mettant en œuvre les principes biologiques de l'auto-organisation en robotique à essaims.

Soutenus par le projet SWARM-ORGAN financé par l'UE les scientifiques ont montré comment des centaines de mini-robots pouvaient utiliser les mécanismes génétiques et cellulaires régissant la morphogénèse biologique précoce. Leurs conclusions ont été publiées récemment dans la revue "Science Robotics".

L'article explique le concept: "La morphogenèse permet à des millions de cellules de s'auto-organiser en structures complexes et prendre des formes fonctionnelles très variées pendant le développement embryonnaire. Ce processus émane des interactions locales de cellules sous le contrôle de circuits génétiques identiques dans chaque cellule, résistants au bruit intrinsèque, et capables de s'adapter à des environnements changeants." Comme indiqué dans le même article, ces attributs offrent "de véritables opportunités dans les applications robotiques en essaim allant de la construction à l'exploration".

Il conclut: "Les résultats montrent des essaims de 300 robots qui s'auto-construisent en des formes organiques et modulables, résistant aux dommages. C'est un pas vers l'émergence de la formation de formes fonctionnelles dans les essaims de robots suivant les principes de l'ingénierie morphogénétique auto-organisée."

La technologie humaine inspirée par la nature
Le Dr James Sharpe chef de l'unité Barcelonnaise du Laboratoire européen de biologie moléculaire a déclaré: "Nous montrons qu'il est possible d'appliquer les concepts naturels d'auto-organisation à la technologie humaine comme les robots."

Le communiqué de presse explique le processus: "S'inspirant de la biologie, les robots stockent des morphogènes: des molécules virtuelles qui transportent l'information structurante. Les couleurs indiquent la concentration en morphogène de chaque robot: le vert indique des valeurs morphogènes très élevées, le bleu et le violet indiquent des valeurs inférieures, et aucune couleur n'indique une absence quasi-totale du morphogène dans le robot."

Les robots transmettent ces informations à leurs voisins par messagerie infrarouge. "En cela les robots sont semblables à des cellules biologiques car eux aussi ne peuvent communiquer directement qu'avec d'autres cellules physiquement proches d'eux. ... L'essaim prend différentes formes en déplaçant les robots des zones à faible concentration en morphogène vers les zones à forte concentration en morphogène – appelées “taches de turing” ce qui conduit à la croissance de protubérances qui sortent de l'essaim." Une vidéo présente la création de différentes formes dans ces essaims. L'équipe de recherche a également montré les propriétés d'auto-guérison de ces robots qui leur permettent de s'adapter aux dommages.

Le projet SWARM-ORGAN (A theoretical framework for swarms of GRN-controlled agents which display adaptive tissue-like organisation) s'est terminé en 2016. Son objectif était "d'explorer de manière exhaustive une approche spécifique – à savoir l'utilisation des RRN (réseaux de régulation génétique) – comme méthode de contrôle potentiellement puissante pour ces systèmes" selon le site web du projet. Une équipe multidisciplinaire composée d'experts aux profils variés notamment en biologie des systèmes développementaux en informatique en robotique morphogénétique et en physique a participé au projet.

Auteur: Internet

Info: https://www.techno-science.net, 27/02/2019

[ différenciation cellulaire ]

santé

Anorexie : une nouvelle étude montre que les causes ne sont pas seulement psychologiques

Des chercheurs d'une université de Caroline du Nord ont récemment examiné près de 17 000 personnes souffrant d'anorexie et ont prouvé, dans une étude publiée dans Nature Genetics, que l'anorexie mentale était un trouble non plus seulement psychiatrique mais "métabo-psychiatrique".

Atlantico.fr : En quoi les résultats apportés par cette étude sont-ils nouveaux et révolutionnaires ? Quelles informations inédites apportent-ils sur l'anorexie ?

Corinne Chicheportiche-Ayache : L’anorexie était considérée jusqu’à présent comme une pathologie essentiellement d’ordre mentale. Les facteurs prédisposant au développement de ce trouble seraient socio-culturels, psychologiques et potentiellement génétiques. En pratique, la peur intense de prendre du poids ou la volonté d’en perdre, associée à une distorsion plus ou moins importante de l’image corporelle conduit à la mise en place de mécanismes d’hypercontrôle du poids allant de la restriction (quantitative mais aussi qualitative : Tri des aliments) jusqu'à la régulation (vomissements, hyperactivité physique, recours aux diurétiques ou aux laxatifs). Ce que met en évidence cette étude c’est que le trouble serait en fait une association complexe d’un trouble mental et d’un trouble métabolique. Certaines particularités génétiques favoriseraient la capacité de l’organisme à lutter contre la faim ! En fait, le fonctionnement physiologique régule naturellement la perte de poids par des signaux favorisant l’appétit pour lutter contre cette dernière ; il semblerait que ces signaux soient dysfonctionnels dans le cas de l’anorexie.

Atlantico.fr : Selon cette même-étude, les troubles de l'anorexie mentale se confondent avec d'autres désordres psychiatriques comme le trouble obsessionnel-compulsif, la dépression, l'anxiété etc. Dans ce cas, comment reconnaître une anorexie mentale et lutter efficacement contre ?

R: Ce n’est pas tant que l’anorexie se confond avec d’autres désordres psychiatriques. C’est que l’anorexie peut être associée à des troubles de la personnalité, de l’humeur, phobiques, des troubles obsessionnels-compulsifs ou addictifs. Le suivi réalisé avec le psychiatre permettra de mieux définir les éventuels troublés associés. Ce qui définit l’anorexie mentale c’est tout abord la peur démesurée de prendre du poids ou la volonté d’en perdre. Elle se traduit donc par une perte importante du poids ou une incapacité à en prendre associée à une lutte active contre la faim et à des conduites de contrôle (restrictives ou purgatives) ainsi qu’à des complications cliniques telles que l’aménorhée, arrêt des règles par atteinte de l’axe hypothalamo-hypophysaire) mais aussi des carences ou de la dénutrition, des atteintes osseuses, hématologiques, etc..

Atlantico.fr : Quelles sont les impacts et les conséquences de cette étude ? Si l'anorexie n'est plus seulement un trouble psychiatrique, quelles thérapies deviennent obsolètes et quels traitements deviennent nécessaires ?

R : A ce stade, il est trop tôt pour évaluer précisément les conséquences de ces résultats. Ces résultats sont prometteurs mais ne remettent absolument pas en question la prise en charge actuelle de cette pathologie. Rappelons que c’est la pathologie psychiatrique qui entraîne le plus de conséquences somatiques. Elle concerne 0,5% des adolescentes. Le traitement associe un suivi nutritionnel sérieux (hospitalier dans les cas les plus sévères) à une prise en charge psychiatrique (psychothérapies diverses individuelles et/ou familiales, traitements médicamenteux, etc…) destiné à retrouver un poids corporel selon un contrat thérapeutique établi avec la patiente. Les traitements actuels ne sont donc pas remis en question. Cette étude ouvre potentiellement la voie à des futurs traitements régulant le dysfonctionnement métabolique.

Auteur: Internet

Info: https://www.atlantico.fr, Avec Corinne Chicheportiche-Ayache, 19 juillet 2019

[ problème métabolique ]

animal-minéral

Des progrès dans la compréhension de la biominéralisation par une nouvelle microscopie X

Chez les organismes vivants, les processus de biominéralisation régulent la croissance des tissus minéralisés, tels que les dents, les os, les coquilles… Ces procédés restent fascinants à étudier pour une meilleure compréhension du monde naturel qui nous entoure et de sa diversité, d'autant plus que ces recherches peuvent contribuer à l'élaboration de procédés biomimétiques pour la réalisation de nouveaux matériaux.

Une équipe interdisciplinaire française, à laquelle participe l'équipe du LIONS de l'UMR NIMBE, s'est intéressée à la bio-formation du carbonate de calcium, dont la structure complexe est encore largement incomprise. La texture complexe de matériaux naturels, observés auprès du synchrotron de l'ESRF par une méthode originale de diffraction de rayons X développée par l'Institut Frenel, est décrite et les résultats publiés dans la revue "Nature Materials". Un point de départ pour comprendre l'élaboration de ce composé, et définir les conditions physiques, chimiques et biologiques nécessaires pour produire de façon synthétique ce type de biominéraux.

La compréhension en sciences des matériaux, paléoclimatologie et sciences de l’environnement des phénomènes de biominéralisation ouvrent des perspectives fascinantes et attirent nombre de chercheurs. Le carbonate de calcium en est une bonne illustration : les théories issues de la cristallisation classique ne peuvent expliquer la formation des structures biominérales calcaires extrêmement complexes, telles que celles observées chez l’oursin ou l’huître perlière par exemple. La formation de ce constituant majeur de la croute terrestre reste ainsi encore largement incomprise.

L’étude, menée par une équipe interdisciplinaire française et publiée dans la revue Nature Materials, exploite une nouvelle microscopie en rayons X permettant de révéler les spécificités structurales du biominéral. Elle conduit à l’identification de modèles probables de biominéralisation.

L’approche développée par cette équipe est motivée par une contradiction apparente : tandis que les espèces vivantes capables de cristalliser le carbonate de calcium produisent une remarquable diversité architecturale aux échelles macro et micrométriques, à l’échelle sub-micrométrique, la structure biominérale se caractérise au contraire, par l'observation constante d'une même structure granulaire et cristalline. Par conséquent, une description des caractéristiques cristallines à cette échelle "mésométrique", c'est-à-dire, à l’échelle de quelques granules (50-500 nm), est une clé pour construire des scénarios réalistes de biominéralisation. C’est également une difficulté majeure pour la microscopie, puisqu’aucune des approches expérimentales actuellement utilisées (électroniques, X ou visibles) n’est capable d’y accéder.

Grâce à la nouvelle approche de microscopie X en synchrotron, la ptychographie de Bragg, développée en 2011 par l’Institut Fresnel, il a été possible de révéler les détails tridimensionnels de l'organisation méso-cristalline des prismes de calcite, les unités minérales constituant l’extérieur de la coquille de l’huître perlière. Bien que ces prismes soient habituellement décrits comme des mono-cristaux "parfaits", il a été possible de mettre en évidence l'existence de grands domaines cristallins d’iso-orientations et d’iso-déformations, légèrement différents les uns des autres. Ces résultats entièrement originaux plaident en faveur de chemins de cristallisation non classiques, comme la fusion partielle d’un ensemble de nanoparticules primaires ou l’existence de précurseurs de type liquides.

Ce résultat a été obtenu dans cadre d’un programme de recherche à 4 ans financé par l’ANR (ANR-11-BS20-0005). Il constitue le point de départ d’un projet ERC Consolidator (#724881), qui a pour objectif d’établir les conditions physiques, chimiques et biologiques nécessaires pour produire des biominéraux synthétiques à la demande.

Auteur: Internet

Info: Réf :  F. Mastropietro, P. Godard, M. Burghammer, C. Chevallard, J. Daillant, J. Duboisset, M. Allain, P. Guenoun, J. Nouet, V. Chamard, Revealing crystalline domains in a mollusc shell “single-crystalline” prism, Nature Materials (2017). Communiqué CNRS/INSIS : "Une nouvelle microscopie éclaire la formation des biominéraux", 1er sept 2017

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