L’événement le plus rare de tous les temps avait une demi-vie 1 000 milliards de fois plus longue… que l’âge de l’Univers

En 2019, dans un laboratoire enfoui sous une montagne italienne, un phénomène d’une rareté extrême a été capté par un instrument conçu pour traquer l’invisible. Les chercheurs de la collaboration XENON ont observé la désintégration d’un atome de xénon-124. Rien d’anormal à première vue, sauf que la demi-vie de cet isotope dépasse les 18 trillions d’années – soit plus de mille milliards de fois l’âge actuel de l’univers. Un événement aussi improbable qu’inattendu, qui s’est produit dans l’un des détecteurs les plus sensibles jamais construits.

Loin d’être un simple détail technique, cette désintégration atomique révèle la capacité grandissante de la science à capter les phénomènes les plus discrets, et à repousser les frontières du mesurable.

Quand la désintégration devient (presque) éternelle

La notion de demi-vie est bien connue : elle désigne le temps nécessaire pour que la moitié d’une quantité d’un isotope radioactif se transforme en un autre atome. Dans la majorité des cas, cette transformation se produit à des échelles de temps humaines ou planétaires. Le carbone-14, par exemple, a une demi-vie de 5 730 ans, ce qui le rend utile en archéologie. L’uranium-238, lui, met 4,5 milliards d’années à voir la moitié de ses atomes se désintégrer.

Mais le xénon-124 relève d’un tout autre ordre de grandeur : sa demi-vie est estimée à 18 sextillions d’années (18 suivis de 21 zéros). À cette échelle, les durées cosmiques deviennent presque insignifiantes. Si un simple gramme de xénon-124 était placé dans un endroit isolé de l’univers, il resterait quasiment inchangé bien après que toutes les étoiles se soient éteintes.

Observer l’inobservable : l’expérience XENON1T

Comment, alors, peut-on détecter une désintégration aussi improbable ? La réponse tient dans le gigantisme de l’expérience. Le détecteur XENON1T, situé dans les profondeurs du laboratoire du Gran Sasso, contient deux tonnes de xénon liquide ultra pur. Cela représente près de 10 000 milliards de milliards d’atomes de xénon-124.

Avec une telle quantité, même un événement qui se produit une fois tous les 10^22 ans à l’échelle d’un seul atome peut, statistiquement, se manifester quelques fois par an dans l’ensemble du détecteur. C’est ainsi qu’en 177 jours de fonctionnement, l’équipe a pu observer neuf désintégrations du xénon-124.

Ces désintégrations ne provoquent pas de lumière visible ni d’explosion. Elles émettent des signaux extrêmement ténus, comme des rayons X ou des électrons, que les capteurs ultrasensibles de XENON1T peuvent détecter, dans le silence presque absolu de leur environnement souterrain.

( Photo : les photomultiplicateurs du détecteur Xenon1T, utilisés pour détecter la matière noire et, dans ce cas, une désintégration rare.)

Pourquoi c’est une avancée majeure

En apparence, cette découverte pourrait sembler anecdotique. Après tout, il s’agit d’un isotope rare, dans un contexte très particulier. Mais sa portée est bien plus vaste. D’abord, c’est un exploit technique et scientifique : réussir à observer des processus aussi rares montre que nos outils expérimentaux atteignent un niveau de finesse remarquable.

Ensuite, cela ouvre la voie à d’autres observations de phénomènes ultralents, comme la désintégration du proton. Certaines théories de grande unification prédisent que cette particule, élément fondamental de toute matière, pourrait se désintégrer avec une demi-vie encore plus longue que celle du xénon-124 : plus de 10³⁴ ans, selon les estimations.

À ce jour, aucune désintégration de proton n’a jamais été observée, mais l’expérience XENON montre qu’avec assez de matière, de patience, et de précision, même les événements les plus improbables peuvent finir par se produire sous nos yeux.

Une nouvelle frontière pour la physique fondamentale

La désintégration du xénon-124 ne bouleverse pas notre compréhension actuelle de la physique, mais elle valide certaines prédictions théoriques et renforce la crédibilité de modèles encore peu testés. Elle confirme aussi que des isotopes extrêmement stables ne sont pas éternels, et que tout, même ce que l’on croit figé, finit par évoluer.

Enfin, elle nous rappelle une leçon essentielle de la science moderne : ce n’est pas parce qu’un phénomène est rare qu’il est inaccessible. Il suffit parfois de regarder au bon endroit, suffisamment longtemps, avec les bons instruments.

Des chercheurs observent pour la première fois le ballet secret des atomes : même au zéro absolu, la matière vibre

Au cœur de la matière, bien au-delà de ce que l’œil humain peut percevoir, les atomes ne restent jamais immobiles. Même au zéro absolu, température théorique la plus basse possible, ils vibrent sous l’effet de phénomènes quantiques fondamentaux. Une équipe de chercheurs européens vient de franchir une étape capitale en observant, pour la toute première fois, ces mouvements invisibles au sein d’une molécule complexe, juste avant qu’elle ne se fragmente sous un faisceau de rayons X extrêmement puissant.

Une molécule au microscope : le défi de l’invisible

Jusqu’ici, le mouvement du point zéro – ce nom désignant les vibrations quantiques minimales d’un système – restait une notion théorique difficile à appréhender directement, notamment dans des molécules complexes. Les chercheurs ont utilisé une molécule appelée 2-iodopyridine, qu’ils ont bombardée avec des impulsions ultracourtes et intenses de rayons X au XFEL (European X-ray Free Electron Laser), près de Hambourg.

L’énergie délivrée a arraché des électrons à la molécule, la chargeant fortement et provoquant une répulsion immédiate entre ses parties, entraînant sa désintégration en fragments. Mais c’est précisément en analysant la trajectoire et l’orientation de ces fragments que les scientifiques ont pu reconstituer la forme et le mouvement interne de la molécule au moment précis de sa rupture.

Pour capturer cette explosion moléculaire dans ses moindres détails, les chercheurs ont utilisé le système COLTRIMS (Cold Target Recoil Ion Momentum Spectroscopy), un appareil capable de suivre simultanément plusieurs particules chargées avec une précision temporelle extrême, mesurée en femtosecondes (un quadrillionième de seconde).

Cette technologie leur a permis de créer une image tridimensionnelle complète de la structure moléculaire, dévoilant que les fragments ne se séparaient pas selon la géométrie plane attendue. Au contraire, ils affichaient des distorsions subtiles, témoins d’un mouvement coordonné et non aléatoire.

La signature d’un phénomène quantique cohérent

Contrairement aux vibrations thermiques ordinaires, le mouvement observé était caractéristique de la mécanique quantique, un phénomène appelé mouvement quantique cohérent. Cette vibration ne résulte pas d’un simple hasard, mais d’une coordination interne dictée par les lois quantiques.

" Ce tremblement n’est pas un chaos, mais un ballet orchestré à l’échelle atomique ", explique Markus Ilchen, auteur principal de l’étude. Ce constat a été confirmé par des simulations informatiques avancées, où seules les modélisations intégrant des effets quantiques ont pu reproduire les données expérimentales avec précision.

( Image : Rebecca Boll au microscope à réaction COLTRIMS (REMI) de l’instrument SQS d’European XFEL, où l’expérience a été réalisée.)

Une avancée majeure pour la compréhension de la matière

Cette expérience marque une étape importante dans le domaine de l’imagerie moléculaire. Pour la première fois, les chercheurs peuvent observer en temps réel le comportement quantique d’une molécule complexe, ce qui ouvre de nombreuses perspectives.

Cette découverte éclaire d’un jour nouveau le comportement fondamental de la matière à l’échelle atomique et quantique, domaines cruciaux pour la chimie, la physique et la modélisation des interactions moléculaires.

Vers de nouvelles frontières scientifiques

Le fait d’observer directement ces vibrations quantiques offre une fenêtre inédite sur les mécanismes qui régissent la stabilité et la réactivité des molécules, potentiellement utile pour développer des matériaux innovants ou mieux comprendre les processus chimiques à l’œuvre dans la nature.

" La mécanique quantique est au cœur de la matière et de la vie ", rappelle Stefan Pabst, chercheur impliqué dans la modélisation. " Voir ses effets aussi clairement est non seulement fascinant, mais essentiel pour faire progresser la science et les technologies futures. "

Cette recherche, publiée dans la revue Science, témoigne de la puissance des technologies modernes pour révéler des phénomènes jusqu’ici purement théoriques. Elle invite à imaginer un avenir où le contrôle et la manipulation du comportement quantique des molécules pourraient révolutionner la science des matériaux, la pharmacologie, et même l’informatique quantique.

En offrant un aperçu inédit du ballet quantique des atomes, cette découverte montre que même au repos apparent, la matière est en mouvement constant, défiant notre compréhension classique du monde. C’est dans ces vibrations invisibles que se joue une part essentielle de la réalité, un mystère lentement dévoilé grâce aux outils les plus avancés de la science moderne.

Le cuivre, l’ennemi numéro 1 des microbes
En mars dernier, des recherches ont montré que le coronavirus SARS-CoV-2 (Covid-19), responsable de la pandémie de Covid-19, peut survivre jusqu’à quatre heures sur du cuivre, jusqu’à 24 heures sur du carton, et jusqu’à trois jours sur du plastique et de l’acier inoxydable (bien que la charge virale soit, après 72 heures, considérablement réduite). À la publication de cette étude, la seule chose qui surprit Bill Keevil était que l’agent pathogène avait survécu aussi longtemps sur le cuivre.

Ce spécialiste en microbiologie à l’Université de Southampton (Royaume-Uni) est en effet habitué à voir “tomber” les microbes au contact du métal. Dans son laboratoire, qu’il s’agisse de Legionella pneumophila, la bactérie responsable de la maladie du légionnaire, du Staphylococcus aureus, résistant à la méthicilline (SARM), du coronavirus responsable du syndrome respiratoire du Moyen-Orient (MERS), ou encore de H1N1, le virus responsable de la pandémie de grippe porcine de 2009, tous, au contact du cuivre, succombent en quelques minutes.

Les propriétés antimicrobiennes du cuivre ne sont pas nouvelles pour les humains. L’une des premières utilisations enregistrées de cet élément comme agent désinfectant provient du papyrus Ebers, l’un des plus anciens traités médicaux connus, daté du XVIe siècle av. J.-C., pendant le règne d’Amenhotep Ier.

Plus tard, dès 1600 avant J.-C, nous savons que les Chinois utilisaient également des pièces de cuivre pour traiter les douleurs cardiaques et gastriques, ou encore les troubles de la vessie. Autre exemple avec les phéniciens qui, en mer, inséraient parfois des morceaux de leurs épées en bronze (un alliage du cuivre) dans leur blessures pour prévenir les infections. Très tôt également, les femmes ont pris conscience que leurs enfants souffraient beaucoup moins souvent de diarrhées lorsqu’ils buvaient dans des récipients en cuivre. Ce savoir se transmit alors de génération en génération.

Comment expliquer les pouvoirs antimicrobiens du cuivre ?
"Les métaux lourds, dont l’or et l’argent, sont antibactériens, mais la composition atomique spécifique du cuivre lui confère un pouvoir de destruction supplémentaire, explique Bill Keevil. Le cuivre a un électron libre dans sa coquille orbitale externe d’électrons qui participe facilement aux réactions d’oxydoréduction (ce qui fait également du métal un bon conducteur)". C’est cet électron qui, en quelque sorte, vient oxyder les molécules de l’agent pathogène. "L’argent et l’or n’ont pas d’électron libre, poursuit le chercheur. C’est pourquoi ils sont moins réactifs".

Mais le cuivre a également d’autres cordes à son arc. Lorsqu’un microbe atterrit dessus, ses ions vont littéralement faire exploser la membrane cellulaire de l’agent pathogène qui, de ce fait, se retrouve à nu. Les ions s’attaquent ensuite librement à l’ADN ou l’ARN de la victime, empêchant sa réplication.

Bien conscient de toutes ces propriétés, Michael G. Schmidt, professeur de microbiologie à l’Université médicale de Caroline du Sud (États-Unis), focalise depuis plusieurs années ses recherches sur les pouvoirs du cuivre en milieu hospitalier.

Au terme d’une étude menée sur 43 mois, concentrée sur trois hôpitaux proposant des alliages de cuivre sur les rails de chevet, les supports d’administration intraveineuse ou encore sur les accoudoirs de chaises, il avait été constaté une réduction de 58% des infections nosocomiales comparé aux résultats d’établissements plus “classiques”.

Dans le cadre d’une autre étude menée sur deux ans, publiée plus tôt cette année, le chercheur a cette fois comparé les lits d’une unité de soins intensifs proposant des surfaces en plastique et ceux proposant du cuivre. Il est finalement ressorti que les premiers dépassaient les normes de risque acceptées dans près de 90% des échantillons, tandis que les seconds ne dépassaient ces normes que sur 9%.

Depuis plusieurs années, des centres hospitaliers, compte tenu de toutes ces vertus antimicrobiennes, ont évidemment fait le choix du cuivre. Que ce soit dans la robinetterie, les poignées de portes et autres éléments de mobilier. C’est notamment le cas aux États-Unis, en France, en Pologne, ou encore au Pérou et au Chili. Il y a deux ans, des chercheurs britanniques ont également mis au point des blouses imprégnées de nanoparticules de cuivre, toujours dans l’idée de limiter les infections nosocomiales.

Malgré tout, le retour du cuivre se fait encore assez timide, principalement pour des raisons budgétaires. L’actualité sanitaire, en revanche, pourrait pousser d’autres centres hospitaliers à se pencher sur la question. De leur côté, les entrepreneurs pourraient être amenés à proposer des solutions plus abordables.

Des chercheurs de l'Institut de neurosciences de la Timone apportent un éclairage théorique nouveau sur une illusion visuelle découverte dès le début du XXème siècle. Elle restait incomprise alors qu'elle pose des questions fondamentales sur la manière dont notre cerveau représente les évènements dans l'espace et dans le temps. Cette étude parue le 26 janvier 2017 dans la revue PLOS Computational Biology, montre que la solution se situe dans les mécanismes prédictifs intrinsèques aux traitements neuronaux de l'information.
Les illusions visuelles sont toujours aussi populaires: de façon quasi magique, elles peuvent faire apparaitre des objets là où on ne les attend pas... Elles sont aussi d'excellentes occasions de questionner les contraintes de notre système perceptif. De nombreuses illusions sont basées sur le mouvement, comme par exemple, l'illusion du flash retardé. Observez un point lumineux qui se déplace sur une trajectoire rectiligne. Si un second point lumineux est flashé très brièvement juste au dessus du premier, le point en mouvement sera toujours perçu en avant du flash alors que leurs deux positions horizontales sont rigoureusement identiques.
Traiter l'information visuelle prend du temps et même si ces délais sont remarquablement brefs, ils ne sont cependant pas négligeables et le système nerveux doit les compenser. Pour un objet qui se déplace de façon prédictible, le réseau neuronal peut inférer sa position la plus probable en tenant compte de ce délai de traitement. Pour le flash, par contre, cette prédiction ne peut s'établir car son apparition est imprévisible. Ainsi, alors que les deux cibles sont alignées sur la rétine au moment du flash, la position de l'objet en mouvement est anticipée par le cerveau afin de compenser le délai de traitement: c'est ce traitement différencié qui provoque l'illusion du flash retardé.
Les chercheurs montrent que cette hypothèse permet également d'expliquer les cas où cette illusion ne fonctionne pas: par exemple si le flash a lieu à la fin de la trajectoire ou si la cible rebrousse chemin de façon imprévue. Dans ce travail, l'innovation majeure consiste à utiliser la précision de l'information dans la dynamique du modèle. Ainsi, la position corrigée de la cible en mouvement est calculée en combinant le flux sensoriel avec la représentation interne de la trajectoire, toutes deux existant sous la forme de distributions de probabilités. Manipuler la trajectoire revient à changer la précision, et donc le poids relatif de ces deux informations lorsqu'elles sont combinées de façon optimale afin de connaître où se trouve un objet au temps présent. Les chercheurs proposent d'appeler parodiction (du grec ancien paros, le présent) cette nouvelle théorie qui joint inférence Bayesienne et prise en compte des délais neuronaux.
Malgré la simplicité de cette solution, la parodiction comporte des éléments qui peuvent sembler contre-intuitifs. En effet, dans ce modèle, le monde physique environnant est considéré comme "caché", c'est-à-dire qu'il ne peut être deviné que par nos sensations et notre expérience. Le rôle de la perception visuelle est alors de délivrer à notre système nerveux central l'information la plus probable malgré les différentes sources de bruit, d'ambiguïté et de délais temporels.
Selon les auteurs de cette publication, le traitement visuel consisterait en une "simulation" du monde visuel projeté au temps présent, et ceci avant même que l'information visuelle ne puisse effectivement venir moduler cette simulation, la confirmant ou l'infirmant. Cette hypothèse qui semble relever de la "science-fiction" est actuellement testée avec des modèles de réseaux neuronaux hiérarchiques plus détaillés et biologiquement plausibles qui devraient permettre de comprendre encore mieux les mystères sous-jacents à notre perception. Les illusions visuelles n'ont vraiment pas fini de nous étonner !
(Figure: Dans l'illusion visuelle du flash retardé, un point en mouvement (le point rouge, en haut) est perçu en avant par rapport à un point flashé (en vert en bas), même si ils sont alignés verticalement à l'instant du flash. Depuis la découverte de cette illusion, les débats ne sont pas clos quant à l'origine du traitement différencié des deux points. Dans cette étude, il est proposé que ce décalage de position soit dû à un mécanisme prédictif dont le but est normalement de compenser les délais de traitement de l'information visuelle. En utilisant l'information sur le mouvement du point, du début de la trajectoire jusqu'au moment du flash, la position du point est donc "anticipée" pour correspondre au plus près à la position réelle au temps présent.)

Les corneilles se rassemblent autour de leur camarade décédé pour mieux se "familiariser" avec le danger.
Pour les humains, la découverte d'un membre mort de notre propre espèce (congénère) est une indication évidente et alarmante de danger. Il semble donc intuitif que d'autres animaux, pour ces raisons ou d'autres, considèrent la découverte d'un congénère mort aussi significatif. Pourtant, très peu d'animaux réagissent à leurs morts de manière observable et quantifiable. Ceux qui le font, comme les éléphants, les dauphins, les singes ou les corbeaux/ corneilles, sont par conséquent une précieuse source autant de curiosité, que d'indices sur notre propre évolution en tant qu'êtres humains.
Les corvidés sont connus pour se comporter bizarrement face à la mort d'un de leur congénère : ils se rassemblent et piaillent/ croassent bruyamment à proximité. L'idée que cela fait partie d'une sorte de rituel funéraire a souvent été proposée. Mais ce qu'ils font réellement est resté un mystère et les scientifiques n'avaient que quelques anecdotes rapportées d'un tel comportement. Une équipe a ainsi décidé de savoir pourquoi ces volatiles agissent avec tant d'attention autour de leurs congénères morts.
Pour ce faire, ils ont mis en place une expérience novatrice, en se basant sur de précédentes recherches, notamment par celles menées par John Marzluff de l'université de Washington à Seattle, qui ont révélé que les corbeaux se souviendront d'un individu apparemment dangereux. Non seulement, ils ne l'oublieront pas, mais transmettront leur savoir à leur congénère et tous ensembles râleront bruyamment à la vue de la douteuse face, et cela sur plusieurs années. Pour éviter tout véritable harcèlement de la part des corbeaux, dans la "vraie vie", le visage des chercheurs fut recouvert d'un masque en latex.
En utilisant un déguisement similaire, pour cette nouvelle étude, les chercheurs ont introduit un individu masqué dans une zone où des corneilles (Corvus brachyrhynchos) savaient qu'elles obtiendraient une friandise de l'expérimentatrice, Kaeli Swift, également de l'université de Washington.
En apportant des friandises, elle a joué le rôle de la gentille chercheuse. Mais l'individu masqué tenait le rôle du méchant, en arrivant sur la scène en tenant une corneille morte "comme un plat de hors-d'oeuvre" (image d'entête). Ce sinistre individu devait se tenir à la même place, sans bouger, pendant 30 minutes.
Le premier jour que cette personne masquée est apparue, les corneilles ont évité la nourriture que Swift avait posée. Au lieu de cela, elles ont râlé et se sont engagées dans des comportements de harcèlement à distance. Les corneilles se sont rassemblées en de grands groupes afin d'apparaître menaçantes face au prédateur potentiel.
Dans ce cas, le harcèlement avait plus d'un but, selon les chercheurs. Cela inclut "châtier le prédateur, en affichant une position dominante ou l'apprentissage social de la personne ou du lieu dangereux". Si un faucon était placé à côté du cadavre de la corneille, elles étaient encore plus susceptibles d'éviter la nourriture, indiquant qu'elles croyaient que le faucon était le danger. Lorsque la personne masquée revint le lendemain, même sans une corneille morte, elles évitaient encore la nourriture.
Ces résultats montrent que les corneilles vont éviter une zone ou une chose qui est considérée comme dangereuse pour leur propre espèce. En d'autres termes, elles savent ce qu'est la mort et savent la craindre.
Cela nous apprend que les corvidés voient la mort, au moins en partie, comme un "moment d'enseignement" pour emprunter une phrase anthropomorphique. C'est un signal de danger et le danger est quelque chose à éviter.
Et cette peur d'une situation potentiellement mortelle les poursuit. Même 6 semaines plus tard, plus d'un tiers des 65 paires de corneilles ont continué de répondre de cette façon.
L'étude est dans la même lignée que celles qui ont essayé de mieux comprendre comment les animaux réagissent à leur congénère mort. Les Geais buissonniers, qui sont de la même famille (corvidés), ont également été observés tenir ce type de "funérailles" quand ils voient un camarade mort. Mais alors que les geais répondront également négativement face à d'autres espèces d'oiseaux morts de la même taille, les corneilles ne le font pas. Si la personne masquée tendait un pigeon mort à la place, les corneilles ne semblaient pas aussi dérangées.
Ces résultats soulignent l'importance de leur mémoire dans l'apprentissage et la mémorisation du détail des visages humains. C'est une compétence qui leur permet de faire la différence entre un humain inoffensif, d'un potentiellement dangereux.

Les graines héritent des souvenirs de leur mère Des chercheurs de l'UNIGE démontrent que le contrôle maternel et environnemental de la dormance des graines s'effectue via des mécanismes épigénétiques inédits. Les graines restent dans un état de dormance - un blocage temporaire de leur croissance - tant que les conditions environnementales ne sont pas idéales pour germer. La profondeur de ce sommeil, qui est influencée par différents facteurs, est héritée de leur mère, comme l'avaient montré des chercheurs de l'Université de Genève (UNIGE). Ils révèlent aujourd'hui dans la revue eLife comment cette empreinte maternelle est transmise grâce à de petits fragments d'ARN dits 'interférents', qui inactivent certains gènes. Les biologistes dévoilent également qu'un mécanisme similaire permet de transmettre une autre empreinte, celle des températures présentes au cours du développement de la graine. Plus cette température était basse, plus le niveau de dormance de la graine sera élevé. Ce mécanisme permet à la graine d'optimiser le moment de sa germination. L'information est ensuite effacée dans l'embryon germé, pour que la génération suivante puisse stocker de nouvelles données sur son environnement. La dormance est mise en oeuvre pendant le développement des graines dans la plante mère. Cette propriété permet aux graines de germer pendant la bonne saison, d'éviter que tous les rejetons d'une plante se développent au même endroit et entrent en compétition pour des ressources limitées, et favorise la dispersion des plantes. Les graines perdent également leur dormance à des échéances variables. "Des sous-espèces d'une même plante peuvent avoir différents niveaux de dormance selon les latitudes sous lesquelles elles sont produites, et nous voulions comprendre pourquoi", explique Luis Lopez-Molina, professeur au Département de botanique et biologie végétale de la Faculté des sciences de l'UNIGE. Le gène paternel est réduit au silence Comme tous les organismes ayant une reproduction sexuée, la graine reçoit deux versions de chaque gène, un allèle maternel et un allèle paternel, qui peuvent avoir des niveaux d'expressions différents. Les biologistes de l'UNIGE avaient montré en 2016 que les niveaux de dormance d'Arabidopsis thaliana (l'Arabette des Dames), un organisme-modèle utilisé en laboratoire, sont hérités de la mère. En effet, chez la graine, le niveau d'expression d'un gène régulateur de dormance appelé allantoinase (ALN) est le même que celui de l'allèle maternel. Ceci implique que c'est l'allèle maternel d'ALN qui est principalement exprimé, au détriment de l'allèle paternel. Dans l'étude actuelle, les chercheurs montrent que cette empreinte maternelle est transmise par un mécanisme épigénétique, qui influence l'expression de certains gènes sans en modifier la séquence. L'allèle paternel d'ALN est 'réduit au silence' par des modifications biochimiques appelées méthylations, qui sont effectuées dans la région promotrice du gène afin de l'inactiver. "Ces méthylations sont elles-mêmes le résultat d'un processus dans lequel sont impliqués différents complexes d'enzymes et de facteurs, ainsi que de petits fragments d'ARN dits 'interférents'. Il s'agit d'un exemple inédit d'empreinte génomique, car elle se fait en l'absence de l'enzyme habituellement responsable de la méthylation", détaille Mayumi Iwasaki, chercheuse au sein du groupe genevois et première auteure de l'article. L'empreinte du froid passé empêche l'éveil de la graine Les conditions environnementales présentes pendant la formation de la graine laissent aussi leur empreinte, car son niveau de dormance augmente avec une baisse des températures. "Nous avons découvert que, dans ce cas, les deux allèles du gène ALN sont fortement réprimés dans la graine. Ceci est dû à un mécanisme épigénétique semblable, mais dont les acteurs ne sont pas tous identiques à ceux qui opèrent pour réduire l'allèle paternel au silence", expose Luis Lopez-Molina. Cette empreinte du froid permet à la graine de conserver des informations sur les températures passées pour les inclure dans le choix du moment optimal de germination. Après la germination, le gène ALN est à nouveau réactivé dans l'embryon. La mémoire du froid sera ainsi effacée, ce qui permet de remettre les compteurs à zéro pour la génération suivante. "Etudier comment les facteurs maternels et environnementaux provoquent l'éveil des graines dormantes est d'une importance cruciale pour l'agriculture, notamment pour prévenir une germination précoce dans un environnement soumis aux changements climatiques", conclut Mayumi Iwasaki. L'enjeu au niveau écologique est, lui aussi, majeur, car l'augmentation des températures pourrait diminuer la dormance de la banque de semences et modifier ainsi la répartition des espèces végétales sous une latitude donnée. Ceci entraînerait de multiples conséquences, directe et indirectes, pour les espèces animales et végétales indigènes. Internet,

Google a franchit une étape spectaculaire : un ordinateur quantique pulvérise 47 ans de calculs en quelques secondes

La technologie quantique franchit une nouvelle étape spectaculaire. Google a récemment annoncé une avancée majeure : un ordinateur quantique capable d’effectuer en quelques secondes des calculs que les superordinateurs classiques mettraient 47 ans à résoudre. Cette prouesse technologique ouvre un nouveau chapitre dans l’histoire de l’informatique, avec des implications potentielles pour de nombreux domaines.

Qu’est-ce que l’informatique quantique ?

L’informatique quantique repose sur les principes de la mécanique quantique, une branche de la physique qui explore les comportements des particules à l’échelle subatomique. Contrairement aux ordinateurs traditionnels, qui fonctionnent avec des bits pouvant être soit 0 soit 1, les ordinateurs quantiques utilisent des qubits. Grâce au phénomène de superposition, un qubit peut exister simultanément dans plusieurs états, augmentant de manière exponentielle la capacité de calcul.

Un autre principe fondamental de cette technologie est l’intrication. Deux qubits intriqués partagent un lien si profond que l’état de l’un influe immédiatement sur l’autre, quelle que soit la distance qui les sépare. Ces propriétés permettent aux ordinateurs quantiques de traiter des problèmes complexes que les machines traditionnelles peinent à résoudre.

Les capacités révolutionnaires de Sycamore

Google a présenté son dernier processeur quantique, Sycamore, doté de 70 qubits. Cette mise à jour représente un bond considérable par rapport à son précédent modèle de 53 qubits. Avec une capacité multipliée par plus de 241 millions, ce processeur atteint une puissance de calcul jamais vue.

Un exemple frappant ? L’ordinateur quantique de Google peut effectuer en quelques secondes des calculs qui nécessiteraient des décennies sur Frontier, le superordinateur classique le plus rapide à ce jour, basé dans le Tennessee.

Une révolution pour la recherche scientifique

Grâce à cette puissance, les chercheurs pourront aborder des problématiques complexes, comme :

- La découverte de nouveaux médicaments : en simulant des interactions moléculaires impossibles à modéliser avec des ordinateurs classiques.

- La résolution de problèmes environnementaux : en modélisant des systèmes climatiques complexes pour prédire et atténuer les effets du changement climatique.

- L’optimisation industrielle : en calculant des solutions optimales pour des réseaux logistiques, énergétiques, ou financiers.

 Les défis de l’informatique quantique

Malgré ses promesses, cette technologie n’est pas exempte de défis. Les qubits sont extrêmement sensibles aux perturbations environnementales, un phénomène appelé décohérence. Cela rend leur manipulation complexe et limite la durée pendant laquelle ils peuvent effectuer des calculs fiables.

Un autre obstacle majeur est la correction d’erreurs. Contrairement aux bits classiques, les qubits sont sujets à des erreurs fréquentes. Développer des méthodes de correction efficaces reste une priorité pour rendre ces machines véritablement opérationnelles.

Une menace pour lacybersécurité

Les ordinateurs quantiques représentent également un risque pour les systèmes de cryptage actuels. Ils pourraient théoriquement casser des clés de chiffrement en un temps record, mettant en danger la sécurité des données sensibles. Paradoxalement, la même technologie pourrait ouvrir la voie à des méthodes de cryptage plus robustes, comme la cryptographie quantique.

Vers une suprématie quantique

Google affirme avoir atteint une étape appelée suprématie quantique, où un ordinateur quantique dépasse les capacités des superordinateurs classiques. Cette déclaration suscite des débats dans la communauté scientifique. Pourtant, des experts comme Steve Brierley, PDG de Riverlane, considèrent cette avancée comme un tournant décisif.

D’autres, comme le professeur Winfried Hensinger de l’Université du Sussex, soulignent que des progrès importants restent à faire, notamment dans la réduction des erreurs et l’allongement de la cohérence quantique.

Perspectives d’avenir

Le domaine de l’informatique quantique est en pleine effervescence. Des géants technologiques tels qu’IBM, Microsoft et Google, ainsi que de nombreuses startups, investissent massivement dans cette course. Si les défis actuels sont surmontés, les applications potentielles sont immenses, touchant des secteurs aussi variés que la médecine, l’intelligence artificielle et la gestion énergétique.

L’impact à long terme

Dans un futur proche, l’informatique quantique pourrait révolutionner notre manière d’aborder des problèmes complexes. Cependant, l’adoption à grande échelle dépendra de la capacité à rendre cette technologie accessible, stable et économiquement viable.

Google a ouvert une nouvelle voie en démontrant la puissance des ordinateurs quantiques. Bien que de nombreux défis subsistent, ces machines pourraient bientôt transformer des industries entières et redéfinir les limites de l’innovation scientifique. 



 

Les cellules souches cultivées dans l’espace présentent un avantage surprenant

Une découverte révolutionnaire dans l'espace ouvre de nouvelles perspectives pour la médecine régénérative. Les cellules souches cultivées en microgravité démontrent des capacités de régénération accrues. Cette avancée pourrait transformer notre approche du vieillissement et des maladies neurodégénératives. Quelles sont les implications pour l'avenir de la santé humaine ?

- L'apesanteur, catalyseur de régénération cellulaire

- un environnement de culture tridimensionnel plus naturel

- Perspectives thérapeutiques et défis futurs

Les cellules souches, véritables architectes de notre corps, ont toujours fasciné les scientifiques par leur capacité à se régénérer et à se transformer en divers types cellulaires. Une étude récente, menée par des chercheurs de la Mayo Clinic en Floride, vient de révéler un potentiel insoupçonné de ces cellules lorsqu'elles sont cultivées dans l'espace. Cette découverte, publiée dans NPJ Microgravity en novembre 2024, pourrait révolutionner notre compréhension de la régénération cellulaire et ouvrir de nouvelles voies thérapeutiques.

L'apesanteur, catalyseur de régénération cellulaire

Les expériences menées à bord de la Station Spatiale Internationale (ISS) ont mis en lumière un phénomène surprenant : la microgravité amplifie les capacités régénératives des cellules souches. Le Dr Abba Zubair, pathologiste à la Mayo Clinic, explique : « L'étude des cellules souches dans l'espace a révélé des mécanismes cellulaires qui seraient restés indétectables ou inconnus en présence de la gravité terrestre normale ».

Cette découverte ouvre des perspectives captivantes pour la recherche scientifique et ses applications cliniques potentielles. Les chercheurs ont observé que plusieurs types de cellules souches adultes, notamment les cellules souches mésenchymateuses (CSM), présentaient des avantages significatifs lorsqu'elles étaient cultivées en microgravité :

- meilleure gestion des réponses immunitaires ;

- réduction accrue de l'inflammation ;

- expansion cellulaire améliorée ;

- stabilité accrue de la réplication, même après le retour sur Terre.

(Photo) Cultivées en microgravité, les cellules souches évoluent dans un environnement semblable aux conditions de croissance du corps humain.  

Un environnement de culture tridimensionnel plus naturel

L'un des aspects les plus prometteurs de cette recherche réside dans la manière dont l'environnement spatial reproduit plus fidèlement les conditions de croissance cellulaire dans le corps humain. Le Dr Zubair souligne : " L'environnement spatial offre un avantage pour la croissance des cellules souches en fournissant un état tridimensionnel plus naturel pour leur expansion, qui ressemble étroitement à la croissance des cellules dans le corps humain ".

Cette approche contraste avec les cultures bidimensionnelles traditionnelles utilisées sur Terre, qui imitent moins efficacement les tissus humains. Le tableau suivant compare les deux environnements de culture :

Caractéristique                     Culture terrestre (2D)             Culture spatiale (3D)

Structure                               Plane                                      Tridimensionnelle

Imitation des tissus               Limitée                                     Proche du corps humain

Potentiel de régénération     Normal                                     Accru

Perspectives thérapeutiques et défis futurs

Les implications de cette découverte sont considérables pour le traitement de diverses pathologies. Les cellules souches cultivées dans l'espace pourraient offrir des solutions novatrices pour lutter contre :

- les accidents vasculaires cérébraux ;

- le cancer ;

- les maladies neurodégénératives comme la démence.

Toutefois, l'équipe de recherche souligne que ces travaux ne sont qu'un point de départ. De nombreux défis restent à relever pour transposer ces résultats en applications cliniques concrètes. La prochaine étape consistera à approfondir notre compréhension des mécanismes moléculaires sous-jacents à cette amélioration des capacités régénératives en microgravité.

Le Dr Zubair conclut avec enthousiasme : " Une perspective plus large sur les applications des cellules souches est possible à mesure que la recherche continue d'explorer l'utilisation de l'espace pour faire progresser la médecine régénérative ".

Cette avancée scientifique ouvre la voie à une nouvelle ère de la médecine spatiale, où l'apesanteur pourrait devenir un allié précieux dans notre quête d'une santé humaine améliorée et d'une longévité accrue.  

Notre univers existe à l'intérieur d'un trou noir d'un univers de dimension supérieure 

Vous êtes-vous déjà demandé ce qui se trouve au-delà de l'univers observable ? Et si notre univers n'était qu'une infime partie d'une réalité beaucoup plus vaste et complexe et qu'il se trouvait en fait à l'intérieur d'un trou noir ?

Qu'est-ce qu'un trou noir ?

Un trou noir est une région de l'espace où la gravité est si forte que rien ne peut s'en échapper, pas même la lumière. Selon la théorie de la relativité générale d'Einstein, les trous noirs se forment lorsque des étoiles massives s'effondrent à la fin de leur cycle de vie. La singularité qui en résulte est un point de densité infinie et de volume nul, où les lois de la physique s'effondrent.

Des scientifiques découvrent un lien possible entre le cerveau humain et le cosmos à l'échelle quantique

La limite d'un trou noir s'appelle l'horizon des événements, elle marque le point de non-retour pour tout ce qui la traverse. La taille de l'horizon des événements dépend de la masse du trou noir. Par exemple, un trou noir ayant la masse du soleil aurait un horizon des événements d'environ 3 kilomètres de rayon.

Comment notre univers peut-il se trouver à l'intérieur d'un trou noir ?Une façon d'aborder cette question est de se demander ce qui se passe à l'intérieur d'un trou noir. Selon la physique classique, rien ne peut survivre à l'intérieur d'un trou noir. Cependant, la physique quantique suggère qu'il pourrait y avoir une forme de structure ou d'information qui persiste au-delà de l'horizon des événements.

Une éventualité est que la singularité au centre d'un trou noir n'est pas un point, mais une sphère ou un tore, qui créerait un trou de ver, un raccourci spatio-temporel reéiant deux régions éloignées de l'univers. Dans ce cas, une extrémité du trou de ver se trouverait à l'intérieur du trou noir et l'autre extrémité à l'extérieur, dans une autre région de l'espace.

Une autre possibilité est que la singularité au centre d'un trou noir ne soit pas une sphère ou un tore, mais une hyper-sphère ou un hyper-tore, qui créerait un univers-bulle, une région autonome de l'espace-temps avec ses propres lois physiques et ses propres constantes. Dans ce cas, l'univers-bulle se trouverait à l'intérieur du trou noir, notre univers par exemple.

Quelles sont les preuves de cette hypothèse ?

L'idée que notre univers soit à l'intérieur d'un trou noir est spéculative et n'a été prouvée par aucune observation ou expérience directe. Toutefois, certains indices indirects viennent étayer cette hypothèse.

L'un d'entre eux est le rayonnement électromagnétique cosmique de fond (CMB), qui est le rayonnement résiduel du Big Bang ou fond diffus cosmologique (FDC, ou cosmic microwave background, ou "fond cosmique de micro-ondes") a une température uniforme, à l'exception de minuscules fluctuations révélant la structure de l'univers primitif. Certains physiciens avancent que ces fluctuations pouvaient s'expliquer en supposant que notre univers se trouve à l'intérieur d'un trou noir et que le rayonnement de fond cosmologique est en fait le rayonnement émis par l'horizon des événements.

L'expansion de l'univers serait un autre indice. Selon le modèle standard de la cosmologie, notre univers s'expand à un rythme accéléré en raison de l'énergie noire, une force mystérieuse qui s'oppose à la gravité. Cependant, certains physiciens avancent que l'énergie noire soit une illusion causée par l'hypothèse d'un univers  plat et infini. Si notre univers est en fait courbe et fini, comme il le serait à l'intérieur d'un trou noir, l'énergie noire ne serait pas nécessaire pour expliquer l'expansion.

Quelles seraient les implications pour notre compréhension de la cosmologie et de la physique ?

Si notre univers se trouve effectivement à l'intérieur d'un trou noir, cela aura de profondes répercussions sur notre compréhension de la cosmologie et de la physique. D'une part, cela signifierait que notre univers a une origine et une fin, et qu'il n'est peut-être pas unique ou isolé. Cela signifierait également qu'il pourrait y avoir d'autres univers au-delà du nôtre, reliés par des trous de ver ou existant en tant que bulles distinctes.

Cela signifierait en outre qu'existent d'autres lois de la physique et de nouvelles dimensions de la réalité que nous n'avons pas encore découvertes ou comprises. Cela pourrait aussi expliquer certains paradoxes et autres contradictions entre la mécanique quantique et la relativité générale.