L’événement pluvial carnien : quand il a plu pendant deux millions d’années

Au cours de son histoire, notre planète aura essuyé plusieurs épisodes climatiques de longue durée, tels que des ères glaciaires ou de grandes phases de sécheresse. Il y a plus de 230 millions d’années, peu avant que les dinosaures ne pointent le bout de leur gueule, la Terre fut également frappée par un événement pluvial exceptionnel par sa longueur, particulièrement concentré sur les régions tropicales et subtropicales. Que sait-on de cet épisode ?

L’événement pluvial carnien est un événement climatique majeur qui s’est produit il y a environ 233 millions d’années, ce qui nous ramène à la période du Trias. Il fut caractérisé par une période de fortes précipitations dans les régions tropicales et subtropicales de la Terre, recouvertes alors de vastes plaines et de forêts luxuriantes. Cet épisode entraîna une augmentation du niveau de l’eau dans les lacs et les rivières.

Les chercheurs connaissent son existence depuis plusieurs décennies grâce à l’analyse de roches sédimentaires relevées sur plusieurs sites, notamment dans les Alpes orientales et au Royaume-Uni, ainsi qu’à l’examen des fossiles et des isotopes présents à l’intérieur. Pour rappel, les isotopes sont des variantes d’un même élément chimique qui ont un nombre de neutrons différent. Leur présence et leur abondance peuvent alors fournir des informations sur les conditions environnementales passées.

On pense que l’événement pluvial carnien fut déclenché par des changements dans la circulation océanique et atmosphérique de la Terre probablement causés par des éruptions volcaniques massives essuyées dans la province magmatique de Wrangellia (aujourd’hui l’ouest du Canada). Ces éruptions auraient libéré de grandes quantités de dioxyde de carbone, de méthane et d’autres gaz à effet de serre dans l’atmosphère, entraînant alors une augmentation de la température globale de la Terre. Et qui dit augmentation de la température globale dit changements dans la circulation océanique et atmosphérique. Ces derniers auraient alors favorisé la formation de précipitations.

Nous savons que la Pangée, le supercontinent en place à l’époque, était déjà sujette aux moussons. Cependant, ce n’était rien comparé à cet épisode particulier.

(Photo : La Terre il y a environ 233 millions d’années. À l’époque, la Pangée s’était déjà formée.)

Quels impacts sur le vivant ?

Cet épisode aura précipité la fin de nombreuses espèces animales et végétales. Selon une étude publiée dans le Journal of the Geological Society, les pluies acides générées par les éruptions volcaniques, ainsi que l’augmentation des gaz à effet de serre, auraient en effet conduit à des extinctions par " choc de réchauffement " (extinctions causées par un réchauffement climatique rapide et soudain).

Par la suite, d’autres ont pris le relais. De nombreuses espèces animales et végétales ont en effet évolué et se sont diversifiées peu après cet épisode. Cela inclut des groupes tels que les dinosaures, les mammifères, les poissons et les reptiles, ainsi que les plantes à fleurs et les arbres. L’événement pluvial carnien aura également eu des conséquences à plus long terme sur l’environnement, notamment en favorisant la formation de vastes réserves de charbon et de pétrole.

Ainsi, l’événement pluvial carnien, survenu il y a environ 233 millions d’années, est un exemple marquant des épisodes climatiques extrêmes qui ont jalonné l’histoire de notre planète. Cet événement, déclenché par des éruptions volcaniques massives, a radicalement transformé les environnements tropicaux et subtropicaux, entraînant des précipitations soutenues pendant près de deux millions d’années. Les conséquences de ces précipitations prolongées furent vastes, provoquant l’extinction de nombreuses espèces et ouvrant la voie à l’émergence et à la diversification de nouveaux groupes, dont les dinosaures et les mammifères.

Les recherches sur cet événement, fondées sur l’analyse de roches sédimentaires et de fossiles, ont non seulement amélioré notre compréhension des impacts du changement climatique rapide sur la biodiversité, mais ont également révélé comment de tels événements peuvent influencer la formation de ressources naturelles comme le charbon et le pétrole. En examinant les conditions et les causes de cet épisode pluvial, les scientifiques ont pu reconstituer une partie essentielle de l’histoire de la Terre, offrant des perspectives précieuses sur les mécanismes climatiques et leurs effets à long terme.

L’étude de l’événement pluvial carnien nous rappelle l’importance de comprendre les interactions entre les forces géologiques et climatiques de notre planète, ainsi que leurs impacts sur la vie terrestre. Ces connaissances sont cruciales non seulement pour éclairer notre passé, mais aussi pour anticiper les défis environnementaux futurs et mieux appréhender les dynamiques climatiques actuelles.



 

Un requin vieux de 400 ans : la nature détient-elle le secret de la longévité ?

Dans les profondeurs glacées du Groenland nage un géant méconnu. Le requin du Groenland, capable de vivre jusqu'à 400 ans, garde jalousement les secrets de sa longévité exceptionnelle. Comment ce colosse de 6 mètres défie-t-il les lois du temps ? Des scientifiques allemands viennent enfin de percer une partie de ce mystère intéressant.

Le requin du Groenland représente un véritable miracle de la nature. Ce prédateur discret des eaux arctiques détient le record de longévité parmi tous les vertébrés connus. Des chercheurs ont récemment décodé près de 92 % de son génome pour comprendre les mécanismes qui lui permettent de traverser les siècles. Cette découverte, en prépublication sur bioRxiv, pourrait moderniser notre compréhension du vieillissement et offrir de nouvelles perspectives pour la santé humaine. Cette révélation scientifique datant de fin 2024 mérite notre attention tant ses implications sont profondes.

Le géant discret des mers arctiques

Rares sont ceux qui ont aperçu le requin du Groenland dans son habitat naturel. Ce fantôme des océans nordiques peut passer inaperçu pendant des années, navigant silencieusement dans les eaux glacées de l'Atlantique Nord et de l'Arctique. Sa discrétion n'a d'égale que sa patience : il grandit d'à peine un centimètre par an.

Cette croissance extraordinairement lente ne l'empêche pas d'atteindre des dimensions impressionnantes. Après plusieurs siècles d'existence, certains spécimens mesurent jusqu'à 6 mètres de long. Plus étonnant encore, ce squale ne connaît la puberté qu'après avoir soufflé sa centième bougie. Une particularité qui intrigue les biologistes marins du monde entier.

En 2016, une étude scientifique avait déjà secoué la communauté scientifique en estimant qu'un seul individu pouvait vivre jusqu'à 400 ans. Cette découverte plaçait alors le requin du Groenland au sommet des espèces les plus longévives de notre Planète. Un spécimen photographié dans l'océan Arctique aurait ainsi commencé son existence en 1627, à l'époque où Louis XIII régnait sur la France.

(Phoho : L'animal le plus vieux du monde, le requin du Groenland, pourrait révolutionner la science de la longévité.)

Les secrets génétiques de sa longévité exceptionnelle 

Pour percer les mystères de cette longévité hors norme, une équipe de biologistes allemands a entrepris un travail colossal. Leur objectif : séquencer l'ADN du requin du Groenland pour identifier les mutations génétiques à l'origine de sa résistance au temps. Sous la direction du Dr. Steve Hoffman, ces chercheurs ont réussi à déchiffrer 92 % du génome de ce prédateur.

La première surprise fut la taille exceptionnelle de ce génome, plus vaste que celui de tous les autres requins déjà étudiés. Mais c'est sa composition qui a véritablement stupéfié les scientifiques. Environ 70 % des gènes du requin du Groenland sont des « gènes sauteurs », capables de se déplacer et de se dupliquer à différents endroits de la séquence ADN.

Habituellement, ces gènes mobiles représentent un danger potentiel pour l'organisme. Ils peuvent provoquer des mutations indésirables, voire des cancers. Pourtant, le requin du Groenland a développé un système astucieux pour transformer cette menace en avantage. Selon le Dr. Arne Sahm, coauteur de l'étude, ces gènes sauteurs semblent spécialisés dans la réparation de l'ADN, neutralisant ainsi leurs effets néfastes et renforçant même l'intégrité du génome.

Des applications prometteuses pour la santé humaine

Cette découverte suscite un enthousiasme considérable dans le domaine de la médecine anti-âge. Si le génome humain diffère sensiblement de celui du requin du Groenland, l'étude des mécanismes de longévité chez ces espèces remarquables ouvre de nouvelles voies thérapeutiques.

Le Dr. Vera Gorbunova, experte en biologie du vieillissement, envisage déjà des applications concrètes. Elle suggère la possibilité de développer des médicaments ciblant certains gènes humains pour les faire fonctionner de manière similaire à ceux du requin glacial. Une telle approche pourrait améliorer nos capacités naturelles de réparation de l'ADN.

L'objectif n'est pas de faire vivre les humains pendant des siècles, précisent les chercheurs. Il s'agit plutôt de retarder le vieillissement cellulaire et les pathologies qui l'accompagnent. Cette avancée pourrait contribuer à augmenter notre espérance de vie en bonne santé, un enjeu majeur pour nos sociétés vieillissantes.

Comprendre comment le requin du Groenland défie le temps nous rappelle que la nature regorge encore de secrets fondamentaux. Chaque espèce exceptionnelle porte en elle des leçons précieuses pour la science et potentiellement des solutions aux défis humains.

Comment le cerveau participe au cancer

Des neurones voient le jour au sein même du microenvironnement tumoral, contribuant au développement du cancer. Ces cellules nerveuses dérivent de progéniteurs provenant du cerveau et sont acheminés via la circulation sanguine. Cette découverte étonnante ouvre la voie à tout un nouveau champ de recherche, relatif au rôle du système nerveux dans le développement des cancers et aux interactions entre les systèmes vasculaires, immunitaires et nerveux dans la tumorigenèse.

La production de nouveaux neurones est un événement plutôt rare chez l'adulte, cantonné à deux régions particulières du cerveau: le gyrus denté dans l'hippocampe et la zone sous-ventriculaire. Mais voilà que l'équipe Inserm Atip-Avenir dirigée par Claire Magnon* à l'Institut de Radiobiologie Cellulaire et Moléculaire, dirigé par Paul-Henri Roméo (CEA, Fontenay-aux-Roses), vient de montrer que ce phénomène se produit également en dehors du système nerveux central: dans les tumeurs !

En 2013, cette chercheuse avait déjà mis en évidence, dans des tumeurs de la prostate, que l'infiltration de fibres nerveuses, issues de prolongements d'axones de neurones préexistants, était associée à la survenue et à la progression de ce cancer. Depuis, d'autres études ont permis de confirmer le rôle inattendu, mais apparemment important, des fibres nerveuses dans le microenvironnement tumoral de nombreux cancers solides.

Soucieuse de comprendre l'origine du réseau neuronal tumoral, Claire Magnon a une idée surprenante: et si le réseau nerveux impliqué dans le développement des tumeurs provenait de nouveaux neurones se formant sur place ? Et dans ce cas, comment pourrait être initiée cette neurogenèse tumorale ?

Des cellules neurales souches dans les tumeurs
Pour tester cette hypothèse, Claire Magnon a étudié les tumeurs de 52 patients atteints de cancer de la prostate. Elle y a découvert des cellules exprimant une protéine, la doublecortine (DCX), connue pour être exprimée par les cellules progénitrices neuronales, lors du développement embryonnaire et chez l'adulte dans les deux zones du cerveau où les neurones se renouvellent. De plus, dans les tumeurs étudiées, la quantité de cellules DCX+ est parfaitement corrélée à la sévérité du cancer. "Cette découverte étonnante atteste de la présence de progéniteurs neuronaux DCX+ en dehors du cerveau chez l'adulte. Et nos travaux montrent qu'ils participent bien à la formation de nouveaux neurones dans les tumeurs", clarifie-t-elle.

Une migration du cerveau vers la tumeur
Pour déterminer l'origine de ces progéniteurs neuronaux, Claire Magon a utilisé des souris transgéniques, porteuses de tumeurs. Elle a quantifié les cellules DCX+ présentes dans les deux régions du cerveau où elles résident habituellement. Elle a alors constaté que, lors de l'établissement d'une tumeur, leur quantité est réduite dans l'une d'elles: la zone sous-ventriculaire. "Il y avait deux explications: soit les cellules DCX+ mourraient dans cette région sans qu'on en connaisse la cause, soit elles quittaient cette zone, ce qui pouvait expliquer leur apparition au niveau de la tumeur".

Différentes expériences ont montré que cette seconde hypothèse était la bonne avec la mise en évidence du passage des cellules DCX+ de la zone sous-ventriculaire du cerveau dans la circulation sanguine et de l'extrême similarité entre les cellules centrales et celles retrouvées dans la tumeur. "En pratique, nous constatons des anomalies de perméabilité de la barrière hématoencéphalique de la zone sous-ventriculaire chez les souris cancéreuses, favorisant le passage des cellules DCX+ dans le sang. Rien ne permet pour l'instant de savoir si ce problème de perméabilité précède l'apparition du cancer sous l'effet d'autres facteurs, ou si elle est provoquée par le cancer lui-même, via des signaux issus de la tumeur en formation.

Quoi qu'il en soit, les cellules DCX+ migrent dans le sang jusqu'à la tumeur, y compris dans les nodules métastatiques, où elles s'intègrent au microenvironnement. Là, elles se différencient en neuroblastes puis en neurones adrénergiques producteurs d'adrénaline. Or, l'adrénaline régule le système vasculaire et c'est probablement ce mécanisme qui favorise à son tour le développement tumoral. Mais ces hypothèses restent à vérifier".

Une piste thérapeutique
En attendant, cette recherche ouvre la porte à une nouvelle piste thérapeutique: De fait, des observations cliniques montrent que les patients atteints de cancer de la prostate qui utilisent des bêtabloquants (qui bloquent les récepteurs adrénergiques) à des fins cardiovasculaires, présentent de meilleurs taux de survie. "Il serait intéressant de tester ces médicaments en tant qu'anticancéreux" estime la chercheuse. Deux essais cliniques allant dans ce sens ont récemment ouvert aux Etats-Unis. De façon plus générale, "l'étude de ce réseau nerveux dans le microenvironnement tumoral pourrait apporter des réponses sur le pourquoi des résistances à certains traitements et favoriser le développement de nouveaux médicaments", conclut-elle.

La Chine établit un record mondial en piégeant la lumière plus d’une heure

Des chercheurs de l’Académie des sciences de l’information quantique de Pékin (BAQIS) ont réussi à stocker des informations sous forme de lumière pendant plus d’une heure, battant ainsi le précédent record et réalisant un exploit scientifique sans précédent. Ce défi, qui semblait insurmontable, représente une avancée majeure dans le domaine de l’informatique quantique. En effet, le stockage de la lumière est un enjeu central pour la recherche sur les ordinateurs quantiques qui pourraient transformer la façon dont nous traitons et stockons les données. Mais pourquoi est-ce si difficile de conserver la lumière et en quoi cette découverte pourrait-elle changer notre compréhension de la mécanique quantique ?

Le défi du stockage de la lumière

La lumière, ou plus précisément les photons qui la composent, sont des particules fondamentales qui voyagent à des vitesses incroyables. Or, c’est précisément cette rapidité qui rend leur stockage difficile. Contrairement aux électrons, qui peuvent être capturés dans des dispositifs à base de matériaux semi-conducteurs, les photons se déplacent à une telle vitesse qu’ils sont pratiquement impossibles à capturer et à stocker dans leur forme originale. De plus, les technologies actuelles de stockage de la lumière ne permettent de le faire que pendant de très courtes durées, ce qui limite leur utilisation dans les systèmes de communication quantique et les ordinateurs quantiques.

Les chercheurs du BAQIS ont donc dû trouver une manière innovante de ralentir ces photons suffisamment pour pouvoir les emprisonner sans perdre leurs informations précieuses. Cette avancée représente un énorme pas en avant dans la quête de stockage de données en utilisant les propriétés uniques des photons.

La solution innovante : conversion de la lumière en son

Pour contourner le problème de la vitesse des photons, les chercheurs ont opté pour une méthode astucieuse : convertir les signaux lumineux en signaux sonores. Étant beaucoup plus lents, les signaux sonores peuvent être facilement manipulés et stockés dans des matériaux spécifiques. Imaginez une particule de lumière transformée en une vibration sonore. Ce processus permet aux chercheurs de ralentir la lumière à une vitesse où elle devient beaucoup plus facile à retenir.

Pour ce faire, l’équipe a utilisé un matériau particulier, un film de carbure de silicium monocristallin, capable de piéger efficacement les informations lumineuses sous forme de signaux sonores. En raison de ses propriétés uniques (notamment sa stabilité de fréquence et ses faibles pertes internes), ce matériau a permis de prolonger la durée de stockage des photons de manière spectaculaire. Cette technologie permet ainsi d’encapsuler les informations contenues dans la lumière et de les maintenir pendant des périodes beaucoup plus longues qu’auparavant.

(image : un film de carbure de silicium monocristallin a permis aux chercheurs de piéger efficacement les informations lumineuses. )

Des résultats prometteurs

Le record mondial établi par les chercheurs est impressionnant : 4 035 secondes, soit plus d’une heure de stockage de lumière. Cette durée est bien au-delà de tout ce qui avait été réalisé précédemment. En effet, les précédentes tentatives de stockage de photons n’avaient permis de les maintenir pendant que quelques fractions de seconde. Le film de carbure de silicium monocristallin a montré des performances exceptionnelles, notamment en maintenant une stabilité de fréquence élevée même à des températures extrêmement basses.

L’impact de cette découverte, rapportée dans Nature Communications, pourrait être immense. L’une des principales applications réside dans le domaine des ordinateurs quantiques. Ces ordinateurs utilisent les principes de la mécanique quantique pour effectuer des calculs à des vitesses bien plus rapides que celles des ordinateurs classiques. Cependant, pour que l’informatique quantique atteigne son plein potentiel, les chercheurs doivent être en mesure de stocker et de manipuler des informations quantiques sur de longues périodes sans perte. Grâce à ce nouveau procédé de stockage de la lumière, il devient possible de maintenir plus efficacement les informations quantiques, ce qui pourrait accélérer le développement d’ordinateurs quantiques puissants.

D’autres applications intéressantes incluent la cryptographie quantique qui pourrait bénéficier de l’usage de photons pour sécuriser les communications à un niveau encore plus élevé qu’avec les technologies actuelles. Le stockage de la lumière pendant une durée prolongée pourrait également ouvrir la voie à de nouvelles découvertes dans les domaines des télécommunications, des capteurs quantiques et des simulations de phénomènes physiques complexes.

Les chercheurs prévoient maintenant d’étendre cette technologie en cherchant à augmenter la densité d’informations stockées et en explorant de nouvelles manières d’intégrer cette technique à d’autres technologies quantiques.

L'augmentation de l'activité cérébrale chez les mourants pourrait être un signe  mesurable d'expérience de mort imminente

Des chercheurs ont constaté que deux des quatre patients comateux avaient des ondes cérébrales qui s'apparentaient à la conscience après avoir été débranchés de leur respirateur artificiel.

(Photo d'un cerveau schématisé traversé par des ondes) En lisant les ondes cérébrales, les chercheurs ont confirmé l'idée selon laquelle les mourants peuvent voir leur vie défiler devant leurs yeux ou vivre des expériences extracorporelles. 

Certaines personnes ayant survécu à un arrêt cardiaque, issues de milieux culturels et religieux différents, ont fait état d'expériences de mort imminente. Il peut s'agir de la sensation de quitter son corps, d'une lumière vive au bout d'un tunnel ou de souvenirs d'événements passés. Aujourd'hui, les chercheurs avancent à grands pas vers une explication scientifique de ces événements.

Dans une étude publiée lundi dans les Proceedings of the National Academy of Sciences, des chercheurs rapportent que deux parmie quatre patients comateux en fin de vie ont connu une poussée d'activité cérébrale qui s'apparente à la conscience après avoir été débranchés de leur respirateur et que leur cœur e soit arrrêté.

Ces résultats indiquent que les scientifiques ont encore des choses à apprendre sur le comportement du cerveau au passage de la mort. L'étude "suggère que nous sommes en train d'identifier un marqueur de la conscience lucide". Tel l'explique Sam Parnia, pneumologue à l'université de New York, qui n'a pas participé à la recherche,.à Sara Reardon, de Science.

Les scientifiques ne savent pas vraiment pourquoi les expériences de mort imminente se produisent. Ces phénomènes mystérieux " représentent un paradoxe biologique qui remet en question notre compréhension fondamentale du cerveau mourant, dont on pense généralement qu’il ne fonctionne pas dans de telles conditions ", selon l’article.

Mais des travaux antérieurs ont également montré une activité cérébrale accrue en fin de vie. Dans une étude réalisée sur des rats en 2013, Jimo Borjigin, co-auteur de la nouvelle étude et neuroscientifique à l'Université du Michigan, a montré  que le cerveau des rongeurs produisait des poussées d'ondes gamma pendant 30 secondes après l'arrêt de leur cœur. Les ondes gamma sont des ondes cérébrales rapides associées à l'attention, à la mémoire de travail et à la mémoire à long terme. Elles indiquent donc, mais ne prouvent pas, que les rats auraient pu être conscients, écrit Stephanie Pappas  dans Live Science. De plus, une étude de 2022 a révélé qu’une personne décédée d’une crise cardiaque alors que son activité cérébrale était mesurée avait également une activité d’ondes gamma après son arrêt cardiaque.

La nouvelle recherche portait sur quatre patients décédés alors que leur activité cérébrale était surveillée par électroencéphalographie (EEG). Tous étaient dans le coma et étaient considérés comme ne pouvant bénéficier d’une assistance médicale, écrit  Hannah Devlin du Guardian. Leurs familles avaient donné la permission aux médecins de retirer les patients du système de réanimation.

Mais les mesures de l'activité cérébrale de deux des patients ont montré des augmentations des ondes gamma après coup. Les surtensions duraient quelques minutes et étaient parfois très fortes. "C'était incroyablement élevé", a déclaré Borjigin à  Clare Wilson du New Scientist .

Les chercheurs ont notamment observé des signaux intenses dans une zone du cerveau qui peut être active lorsque les personnes ont des expériences ou des rêves hors du corps. "Si cette partie du cerveau s'illumine, cela signifie que le patient voit quelque chose, peut entendre quelque chose et qu'il peut ressentir des sensations hors du corps", explique Borjigin à Issam Ahmed de l'Agence France-Presse (AFP).

Les résultats pourraient conduire à des investigations plus approfondies sur le cerveau mourant et sur la conscience lors d'un arrêt cardiaque, écrivent les auteurs.

"Cet article est vraiment important pour le domaine et pour le domaine de la conscience en général", a déclaré à Science Charlotte Martial, scientifique biomédicale qui étudie les expériences de mort imminente à l'Université de Liège en Belgique et qui n'a pas contribué à l'étude .

Il semble clair que cette activation des ondes gamma doit être confirmée chez davantage de patients.

"Plus nous aurons de résultats cohérents, plus il y aura de preuves qu'il s'agit probablement d'un mécanisme qui se produit au moment du décès", a déclaré à Live Science Ajmal Zemmar, neurochirurgien à l'Université de Louisville Health et co-auteur de l'étude de 2022. "Et si nous pouvons localiser cela à un seul endroit, ce sera encore mieux."

 

Notre cerveau: un chaos bien organisé. Une équipe de l'UNIGE décrypte un des mécanismes de la conscience Déchiffrer le mystère de la conscience est le défi majeur des neurosciences actuelles. Dans ce contexte, l'équipe vient de mettre en lumière une caractéristique importante de la pensée consciente. Grâce aux technologies de pointe en neuroimagerie du Brain & Behaviour Laboratory (BBL) et à des méthodes d'analyses mathématiques, cette équipe a montré que la pensée consciente peut se décomposer en une succession de micro-états cérébraux ou "atomes de la pensée". La séquence temporelle de ces micro-états n'est ni aléatoire, ni déterminée, mais chaotique, ce qui signifie qu'elle a une structure, mais qui ne peut pas être anticipée. Cette organisation chaotique de l'activité cérébrale apparaît comme la clef permettant au cerveau de réagir rapidement à des événements inattendus. Cette étude, qui fait l'objet d'une publication dans la revue PNAS, constitue un pas en avant sur la piste de la compréhension de la conscience, ainsi que de certaines maladies mentales. Le fonctionnement de la conscience reste une question encore très mal comprise des scientifiques. Beaucoup ont essayé d'en saisir les fondements en élaborant des modèles théoriques, mais peu ont réellement tenté d'en comprendre l'organisation cérébrale à partir de mesures de l'activité neuronale. Les prof. Dimitri Van De Ville et Christoph Michel, de la Faculté de médecine et du Centre de neurosciences de l'UNIGE, en collaboration avec l'Institut de Bio-ingénierie de l'Ecole polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL), ont mis en place une expérience pour mieux saisir comment la pensée spontanée et consciente s'organise. En effet, les chercheurs ont mesuré l'activité cérébrale de volontaires en utilisant simultanément deux méthodes de neuroimagerie du Brain & Behaviour Laboratory (BBL) de l'UNIGE: l'électro-encéphalographie (EEG), qui permet d'obtenir des mesures à des échelles de temps de l'ordre de la milliseconde, et l'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf), qui permet de suivre l'activité du cerveau sur des échelles de temps de l'ordre de la seconde. Durant les enregistrements, les volontaires devaient laisser libre cours à leurs pensées, sans se focaliser sur une idée particulière. Les signaux provenant de ces enregistrements ont été analysés à l'aide d'outils mathématiques. Les atomes de la pensée A la suite de ces expériences, les scientifiques ont d'abord remarqué que l'activité cérébrale s'organise en une succession de micro-états. Ces micro-états, considérés comme les "atomes de la pensée", sont les éléments constitutifs de la cognition, un peu comme des "morceaux" de pensée. Chaque micro-état correspond à une configuration particulière de l'activité des neurones dans le cerveau. Les chercheurs ont mis en évidence quatre micro-états distincts qui correspondent aux aspects visuels, auditifs, introspectifs et attentionnels de la pensée. Une pensée apparaît donc comme une alternance de composantes visuelles, auditives, introspectives et attentionnelles. Des fractales dans notre cerveau En outre, en appliquant une analyse mathématique avancée sur les mesures faites au moyen de l'EEG et de l'IRMf, les chercheurs ont fait une découverte surprenante: les atomes ou morceaux de pensée se succèdent avec une structure temporelle semblable aux deux échelles de temps. La même structure est ainsi observée tant à l'échelle de l'ordre du dixième de seconde (avec l'EEG) qu'à celle de l'ordre de la dizaine de secondes (avec IRMf). Cette propriété est la caractéristique principale des fractales dans la théorie du chaos. Un objet fractal présente le même motif lorsqu'il est regardé au microscope, à la loupe ou à l'oeil nu. Il semblerait que la durée des micro-états joue un rôle prédominant dans cette organisation fractale de la pensée. "Prenons l'analogie du livre dans lequel les lettres représentent les atomes de la pensée. Ceux-ci se combinent pour former des mots, qui eux-mêmes se combinent pour former des phrases ; les phrases se combinent en paragraphes, et ainsi de suite jusqu'à obtenir un livre, tout cela avec toujours les mêmes règles syntaxiques" explique Christoph Michel, un des auteurs de l'étude. "Ce que nous avons mis en évidence, c'est une syntaxe de la pensée". Fonctionnel grâce au chaos Ce serait donc grâce à cette organisation "chaotique" de la pensée que le cerveau peut se réorganiser et s'adapter très rapidement selon les besoins. Des perturbations dans les micro-états pourraient être à l'origine de certaines maladies mentales. Par exemple, on a observé chez les schizophrènes des micro-états de durée plus courte que la normale, suggérant la présence de pensées inabouties. Suite à cette découverte, les chercheurs vont maintenant pouvoir s'attacher à comprendre cette syntaxe neuronale chez des patients neurologiques et chez des sujets sains qui subissent un changement de l'état de conscience, comme pendant le sommeil.

Pour échapper aux régulations sur l’IA, une entreprise veut créer un État en pleine mer

Une entreprise veut créer des plateformes en mer pour entraîner des intelligences artificielles, sans respecter aucune loi. La société veut que ces plateformes soient habitées par des mercenaires et des militaires et qu’elles deviennent des États-nations indépendants.

Vous n’aimez pas les régulations ? Allez vous installer dans les eaux internationales ! Si l’idée peut paraître farfelue, c’est cependant ce que propose, très sérieusement, l’entreprise Del Complex. Cette dernière a présenté le 30 octobre 2023 dans un long thread sur X (anciennement Twitter) un gigantesque projet, censé répondre aux problèmes de l’humanité : le BlueSea Fronter Compute Cluster (ou BSFCC).

" Sous couvert de sécurité, le décret présidentiel sur l’IA de Biden et l’IA Act de l’Union européenne visent à centraliser leur pouvoir ", assène Del Complex dès l’introduction de son message. " La solution se trouve en mer. Les BSFCC ne sont pas seulement des plateformes informatiques basées sur des barges, mais des États-nations souverains. " Si le projet semble tellement démesuré qu’il pourrait prêter à sourire, il pourrait bien voir le jour et parvenir, comme il le veut, à échapper à toutes régulations internationales.

Des plateformes installées en eaux internationales pour entraîner des IA sans limites

Del Complex se vante d’être une " société de réalité alternative ", spécialisée dans l’intelligence artificielle, dont le but est de développer une IA générale qui pourrait être implantée dans le cerveau humain grâce à des prothèses neuronales. Pour parvenir à ce but, l’entreprise a besoin de beaucoup de puissance de calcul, mais surtout, d’une législation qui lui permettrait de faire ce qu’elle veut — ce qui n’est pas vraiment le cas.

Del Complex explique, dans la page dédiée au projet, être farouchement opposé aux tentatives actuelles de régulation de l’IA par différents états. Selon l’entreprise, elles " ralentissent le rythme de l’innovation ", et elles " interfèrent également avec le don cosmique de l’humanité " qu’est l’IA.

Alors, pour échapper à " la réglementation draconienne de l’IA ", Del Complex a imaginé son plan de BSFCC. " Libérés de toute surveillance réglementaire, les BlueSea Frontier Compute Clusters offrent des opportunités inégalées pour former et déployer la prochaine génération de modèles d’IA à grande échelle. "

Concrètement, Del Complex veut déployer des plateformes maritimes, équipées de nombreux ordinateurs et d’une énorme puissance de calcul, dans les eaux internationales. Installées à cet endroit, les plateformes n’auraient pas besoin de respecter les différentes réglementations sur l’IA, selon Del Complex. L’entreprise indique ainsi qu’elles ne seront " pas gênées par les règles juridiques conventionnelles ", et que les plateformes pourront " accéder à des documents autrement restreints, qu’il s’agisse de documents protégés par des droits d’auteur, de documents d’entreprise ou de documents confidentiels ".

Les plateformes seraient, d’après l’entreprise, libres de faire ce qu’elles veulent — et elles pourraient également devenir des États souverains, car elles posséderaient un territoire défini, un gouvernement (on imagine que ce gouvernement serait de fait l’entreprise), une population permanente et la capacité à entrer en relation avec d’autres États. Dans les faits, on ne sait pas si les plateformes pourraient complètement être considérées comme des entités à part entière, étant donné que Del Complex est une entreprise américaine, et que les plateformes sont des navires, qui doivent battre pavillon (être affilié à un pays).

Ces considérations ne semblent cependant pas gêner Del Complex. L’entreprise précise aussi que ces plateformes / États-nations seraient habitées par " une population permanente de militaires venant de nations alliées, et de personnels de Xio Sky Security Solutions ", une entreprise de mercenaires.

Des plateformes équipées de laboratoires pour entraîner des intelligences artificielles sur des données habituellement interdites, le tout pour créer des implants neuronaux, naviguant dans les eaux internationales et habitées par des militaires et des mercenaires… tout cela vous parait trop gros pour être vrai ? Pourtant, c’est exactement la dystopie que Del Complex veut construire.

L’entreprise ne voit cependant pas le problème. " Alors que certaines entités internationales pourraient percevoir le BSFCC comme une méthode pour contourner les lois, notre mission est ancrée dans le progrès et l’innovation ", explique-t-elle. " Alors que le monde délibère sur l’avenir de la réglementation de l’IA, Del Complex invite les visionnaires à embarquer pour un voyage vers la prochaine frontière de l’innovation de l’IA, avec le BlueSea Frontier Compute Cluster. " Reste à voir si le projet verra vraiment le jour — et si les organisations internationales laisseront vraiment de nouveaux États-nations peuplés de militaires se créer au milieu de l’océan.

Les MicroARN sont au cœur d’une révolution médicale 

(video : Les repliements d'une molécule d'ARN modélisés par informatique Des scientifiques ont produit une vidéo incroyable à partir de données expérimentales sur le repliement...)

La découverte des microARN, récompensée lundi par le Nobel de médecine, montre combien nos gènes fonctionnent de manière complexe. Reste toutefois à savoir à quel point leur connaissance peut permettre d'élaborer des traitements efficaces.

Hier, lundi 7 octobre, le prix Nobel de médecine et physiologie a ouvert la cérémonie des récompenses philanthropiques qui se tient cette semaine, à Stockholm en Suède. Deux biologistes américains ont été nominés pour leurs éminents travaux en génétique, et plus particulièrement leur découverte des microARN. En quoi est-ce révolutionnaire ? Explications.

Qu'est-ce qu'un micro-ARN ?

Ce sont des bribes d'ARN, pour acide ribonucléique. Petit rappel concernant l'ARN : présent dans toutes nos cellules, il est synthétisé par notre organisme à partir des gènes rassemblés dans notre ADN. Son rôle le plus connu est celui d'intermédiaire entre nos gènes et la production des myriades de protéines qui font fonctionner notre corps, pour lequel on parle d'ARN messager.

Les microARN, eux, font partie de l'ARN dit " non codant " : ils ne sont pas traduits en protéines. Mais ce n'est pas pour autant qu'ils ne jouent aucun rôle ! La découverte des microARN dans les années 1990 par Victor Ambros et Gary Ruvkun, tous deux nobélisés lundi, a montré que notre génome ne se résumait pas une simple ligne droite entre ADN, ARN puis protéines.

(photo : Le 07 octobre, Victor Ambros et Gary Ruvkun ont reçu le prix Nobel de médecine et physiologie pour leurs découvertes sur les microARN.)

Comment agissent les micro-ARN ?

" La découverte des microARN a amené un niveau supplémentaire de complexité en révélant que des régions que l'on pensait non codantes jouent un rôle dans la régulation des gènes ", explique à l'AFP Benoît Ballester, chercheur à l'Inserm et spécialiste du génome non codant. Ces microARN viennent interférer avec le fonctionnement de l'ARN messager : " C'est comme un Velcro qui viendrait s'y fixer et l'empêcherait d'être traduit en protéines ", avance M. Ballester. Conséquence : certains gènes s'expriment peu ou pas - ils sont inhibés -, et d'autres de manière plus marquée - ils sont intensifiés.

Il ne faut cependant pas imaginer les microARN comme une forme de parasites internes qui viendraient gâcher le bon fonctionnement de notre génome. Ils forment " une part intégrante de la régulation de notre génome, c'est aussi important que la traduction classique d'un gène en protéine ", souligne le spécialiste du génome non codant.

(image : Schéma de la formation et de la fonction d'un microARN"

Pourquoi est-ce si intéressant ?

La découverte en 1993 du premier microARN par Victor Ambros n'a dans l'immédiat pas été saluée comme une avancée majeure. Le chercheur était un spécialiste de la biologie de certains vers, et c'est chez l'un d'eux (un ver rond d'un millimètre, appelé C. elegans) qu'il a identifié l'existence de microARN. " Personne n'a vraiment fait attention ", reconnaît auprès de l'AFP Eric Miska, généticien à l'université de Cambridge, admettant qu'il avait fallu des années pour y voir autre chose " qu'un truc bizarre chez les vers ".

C'est en 2000 que Gary Ruvkun a identifié l'existence de mécanismes semblables chez l'humain, ouvrant la voie à tout un nouveau pan de la génomique. " Ce minuscule morceau d'ARN, si important pour le développement de ce petit ver, on l'a aussi, vous et moi, souligne Eric Miska. Et il joue même un rôle essentiel, puisqu'il empêche l'apparition de tumeurs ".

Quelles retombées concrètes ?

Si la connaissance des microARN permet déjà de bien mieux comprendre notre génome, reste à savoir s'ils peuvent servir de levier d'action pour guérir des maladies. Depuis plusieurs années, nombre d'entreprises de biotechnologie misent sur cette piste. C'est notamment un terrain prometteur contre les cancers, dans l'idée d'établir des traitements très ciblés. Ces recherches s'inscrivent plus largement dans un contexte où l'on comprend de mieux en mieux comment les tumeurs peuvent se développer différemment au niveau moléculaire d'un patient à l'autre.

Toutefois, contre le cancer ou d'autres pathologies, il n'y a encore " rien qui ne soit proche d'une application réelle ", a précisé à la presse Gunilla Karlsson Hedestam, professeure à l'institut Karolinska, lors de l'annonce du prix Nobel à Stockholm. Les microARN sont en effet une cible complexe à gérer en raison de leur instabilité. Mais, sans forcément en faire la base d'un médicament, nombre de chercheurs espèrent d'abord les utiliser comme " biomarqueur ", c'est-à-dire un outil de diagnostic qui permettrait par exemple d'identifier à quelle typologie de cancer le patient est confronté.

Les Palimpsestes de la Conscience : Une Odyssée Mnésique chez la Seiche

Dans les profondeurs nacrées de leur univers de verre, où la lumière danse avec les reflets changeants de leur peau, les seiches – ces fantômes élégants aux tentacules frémissants – livrent sans le savoir une performance troublante sur les mystères de la mémoire. Une équipe de chercheurs, en metteurs en scène discrets, a orchestré pour elles un ballet expérimental où réalité et illusion se confondent, révélant que ces architectes du camouflage sont aussi des funambules de la cognition, capables de marcher sur le fil ténu des souvenirs véridiques et des chimères mnésiques.

Acte I : Le Banquet des Réminiscences

L'expérience commence par un rituel familier : trois colonnes de verre, chacune parée d'un motif unique comme les étendards d'un royaume sous-marin. La première recèle une crevette, mets de choix qui fait frémir les papilles neurales de la seiche. La seconde abrite un crabe, proie honorable mais moins convoitée. La troisième reste vide, simple promesse non tenue, comme une page blanche dans le livre des souvenirs.

Les seiches,  bibliothécaires attentives, enregistrent scrupuleusement cette scène initiale. Leurs neurones en étoile – ces étranges processeurs distribués dans leurs bras – tissent une première version de l'événement. Mais c'est dans l'acte suivant que le drame se noue.

Acte II : Le Théâtre des Leurres

Quelques instants plus tard, le décor change. Pour certaines seiches (les témoins,  vierges de tromperie), un seul tube réapparaît, accompagné de l'odeur enivrante de crevette – confirmation d'une réalité stable. Pour d'autres, victimes d'une machination savante, deux tubes surgissent : l'un arborant le motif du tube vide originel, l'autre celui de la crevette, le tout baigné soit d'une illusion purement visuelle, soit d'un leurre multisensoriel combinant vision et olfaction.

C'est ici que la mémoire, cette conteuse fragile, commence à broder des histoires parallèles. La similitude des motifs, la promesse olfactive, créent une interference dans le récit mnésique. Comme un palimpseste où une écriture neuve se superpose à l'ancienne sans l'effacer tout à fait, les informations contradictoires s'entremêlent.

Acte III : L'Heure des Choix Impossibles

Une heure passe – une éternité pour un cerveau qui mesure le temps à l'aune des marées métaboliques. Vient alors l'ultime épreuve : choisir entre le tube vide (peut-être habité par le fantôme d'une crevette imaginée) et le tube du crabe (souvenir tangible mais moins désirable).

Les résultats dessinent une cartographie fascinante des états de conscience :

- Les témoins, gardiennes de la mémoire intacte, se jettent sur le crabe avec la détermination de celles qui n'ont rien à se reprocher (12 choix sur 15).

- Les trompées par la vision seule errent dans un brouillard mnésique, divisées entre raison et illusion (7 sur 14 choisissent le crabe, les autres cédant au mirage).

- Celles bernées par vision et odorat résistent mieux à la tromperie (10 sur 14 préfèrent le crabe), comme si l'odeur, langage plus primitif, ancrait une vérité plus profonde.

Plus troublant encore : deux sujets, confrontés au paradoxe, refusent de choisir. Leurs tentacules dessinent dans l'eau des arabesques indécises, leur corps ondule entre les tubes comme une conscience tiraillée. On croirait voir Descartes réduit à l'état de mollusque, douloureusement conscient que " douter, c'est penser ".

Épilogue : Ce Que la Seiche Nous Apprend de Nous-Mêmes

Cette expérience ouvre des abîmes de réflexion :

1  La Mémoire comme Art Narratif : Comme les humains qui reconstruisent leurs souvenirs à chaque évocation, les seiches montrent que la fidélité mnésique n'est jamais absolue, mais toujours une interprétation – parfois infidèle – du passé.

2  L'Épreuve du Réel : Leur indécision face aux contradictions rappelle nos propres dilemmes existentiels lorsque nos certitudes vacillent.

3  L'Odorat, Ancre de Vérité : La résistance aux faux souvenirs dans la condition olfactive suggère que certains canaux sensoriels pourraient servir de garde-fous contre les reconstructions abusives.

Dans le silence des laboratoires, une révolution s'esquisse : et si ces mollusques, si éloignés de nous par l'évolution, étaient des miroirs tendus à notre propre fragilité mnésique ? Leurs faux souvenirs dessinent en creux les contours d'une intelligence qui, pour naviguer dans un monde complexe, doit parfois préférer la cohérence à la vérité.

Ainsi, sous leurs airs de fantômes marins, les seiches deviennent les héros malgré eux d'une odyssée cognitive où chaque souvenir est à la fois une relique et une recréation – et où la frontière entre réalité et fiction se dissout comme une encre dans l'océan.

La conscience humaine pourrait être un effet de l’entropie 

Une nouvelle étude suggère que la conscience pourrait être une caractéristique émergente découlant de l’effet d’entropie, soit le mécanisme physique faisant que le désordre au sein de tout système ne peut faire qu’augmenter, et par le biais duquel le cerveau maximiserait les échanges d’informations. Cette conclusion a été déduite de l’analyse de l’activité cérébrale de patients épileptiques ou non, indiquant que les états d’éveil normaux (ou conscients) sont associés à des valeurs entropiques maximales.

En thermodynamique, l’entropie se traduit par le passage inéluctable d’un système d’un agencement ordonné à désordonné. La valeur entropique est le niveau de désorganisation de ce système. Les physiciens suggèrent qu’après le Big Bang, l’Univers est progressivement passé d’un état entropique faible à élevé et qu’à l’instar du temps, l’entropie ne peut qu’augmenter au sein d’un système. De leur côté, les neurobiologistes estiment que le principe est transposable à l’organisation de nos connexions neuronales.

La question est de savoir quel type d’organisation neuronale sous-tend les valeurs de synchronisation observées dans les états d’alerte normaux ou non. C’est ce que des chercheurs de l’Université de Toronto et de l’Université de Paris Descartes ont exploré. " Nous avons cherché à identifier les caractéristiques globales de l’organisation du cerveau qui sont optimales pour le traitement sensoriel et qui peuvent guider l’émergence de la conscience ", expliquent-ils dans leur étude, publiée dans la revue Physical Review E.

Les observations de l’activité cérébrale chez l’Homme ont montré qu’elle est sujette à une importante fluctuation au niveau des interactions cellulaires. Cette variabilité serait à la base d’un large éventail d’états, incluant la conscience. D’un autre côté, des travaux antérieurs traitant du fonctionnement cérébral ont suggéré que l’état conscient n’est pas nécessairement associé à des degrés élevés de synchronisation entre les neurones, mais davantage à des niveaux moyens. Les chercheurs de la nouvelle étude ont alors supposé que ce qui est maximisé au cours de cet état n’est pas la connectivité neuronale, mais le nombre de configurations par lesquelles un certain degré de connectivité peut être atteint.

État de conscience = entropie élevée ?

Dans le cadre de leur analyse, les scientifiques ont utilisé la mécanique statistique pour l’appliquer à la modélisation de réseaux neuronaux. Ainsi, cette méthode permet de calculer des caractéristiques thermodynamiques complexes. Parmi ces propriétés figure la manière dont l’activité électrique d’un ensemble de neurones oscille de façon synchronisée avec celle d’un autre ensemble. Cette évaluation permet de déterminer précisément de quelle façon les cellules cérébrales sont liées entre elles.

Selon les chercheurs, il existerait une multitude de façons d’organiser les connexions synaptiques en fonction de la taille de l’ensemble de neurones. Afin de tester leur hypothèse, des données d’émission de champs électriques et magnétiques provenant de 9 personnes distinctes ont été collectées. Parmi les participants, 7 souffraient d’épilepsie. Dans un premier temps, les modèles de connectivité ont été évalués et comparés lorsqu’une partie des volontaires était endormie ou éveillée. Dans un deuxième temps, la connectivité de 5 des patients épileptiques a été analysée, lorsqu’ils avaient des crises de convulsions ainsi que lorsqu’ils étaient en état d’alerte normal. Ces paramètres ont ensuite été rassemblés afin de calculer leurs niveaux d’entropie cérébrale. Le résultat est le même dans l’ensemble des cas : le cerveau affiche une entropie plus élevée lorsqu’il est dans un état de conscience.

Les chercheurs estiment qu’en maximisant l’entropie, le cerveau optimise l’échange d’informations entre les neurones. Cela nous permettrait de percevoir et d’interagir de manière optimale avec notre environnement. Quant à la conscience, ils en ont déduit qu’elle pourrait tout simplement être une caractéristique émergente découlant de cette entropie. Toutefois, ces conclusions sont encore hautement spéculatives en raison des limites que comporte l’étude, telles que le nombre restreint de participants à l’étude. Le terme " entropie " devrait même être considéré avec parcimonie dans ce cadre, selon l’auteur principal de l’étude, Ramon Guevarra Erra de l’Université de Paris Descartes.

De nouvelles expériences sur un échantillon plus large sont nécessaires afin de véritablement corroborer ces résultats. On pourrait aussi évaluer d’autres caractéristiques thermodynamiques par le biais de l’imagerie par résonance magnétique, qui peut être utilisée pour mesurer l’oxygénation — une propriété directement liée au métabolisme et donc à la génération de chaleur (et de ce fait d’augmentation de l’entropie). Des investigations menées en dehors de conditions d’hôpital seraient également intéressantes afin d’évaluer des états de conscience associés à des comportements cognitifs plus subtils. On pourrait par exemple analyser l’activité cérébrale de personnes exécutant une tâche spécifique, comme écouter ou jouer de la musique.