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Une étude, dont les résultats intitulés «Plastid thylakoid architecture optimizes photosynthesis in diatoms» ont été publiés dans la revue Nature communications, propose un modèle structural du processus photosynthétique chez le phytoplancton, en se basant sur le cas de la diatomée Phaeodactylum tricornutum.
Rappelons tout d'abord que «la photosynthèse est un mécanisme remarquable de production d'énergie chimique à partir d'énergie lumineuse» rendu possible «grâce à deux petites usines photochimiques, appelées photosystèmes I et II» qui, cependant, «ne doivent pas être en contact afin d'éviter les courts-circuits, qui diminuent la photosynthèse». Comme, chez les plantes, «ils sont séparés par des structures» qui ne semblent pas exister chez le phytoplancton, on peut se demander: comment se fait-il que ce phytoplancton soit responsable de la moitié de la photosynthèse sur Terre?
Pour répondre à cette question, l'étude ici présentée a développé «un modèle 3D du système photosynthétique des diatomées» à partir de «différentes approches d'imagerie cellulaire à haute résolution appliquées à la diatomée Phaeodactylum tricornutum». Il met en évidence des micro-domaines «qui séparent, comme chez les plantes, les deux photosystèmes, permettant une photosynthèse encore plus efficace».Cette étude explique ainsi «comment les diatomées produisent chaque jour environ 20 % de l'oxygène libéré sur Terre et pourquoi elles dominent les océans depuis environ 100 millions d'années».
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Une étude, dont les résultats intitulés «Analysis of Mixed Formic and Acetic Acid Aggregates Interacting with Water. A Molecular Dynamics Simulation Study» ont été publiés dans la revue The Journal of Physical Chemistry C, a permis, en modélisant des aérosols composés d’un mélange de molécules d’acides organiques par les méthodes numériques de la dynamique moléculaire, d’apporter les premiers éléments tendant à prouver la véracité de l'hypothèse que les propriétés d’une particule composée d’un mélange d’espèces peuvent être déduites des propriétés de particules constituées des corps purs correspondants.
Rappelons tout d'abord que le terme 'aérosol' définit d'une manière générale, «un ensemble de fines particules, solides ou liquides, constituées d’une substance chimique pure ou d’un mélange de substances chimiques en suspension dans un milieu gazeux».
Comme «l'atmosphère de notre planète contient une très grande variété d’aérosols, d’origine naturelle (poussières désertiques, émissions volcaniques, aérosols marins…) ou provenant des activités humaines (combustion des carburants fossiles, émissions industrielles, transports…)», l'impact de ces aérosols sur la santé et le climat «pose de nombreuses questions» dont l'une concerne plus spécifiquement leur rôle dans la formation des nuages.
Plus précisément, ces aérosols, en atmosphère humide, «peuvent plus ou moins facilement capturer les molécules d’eau, conduisant à la formation de gouttelettes d’eau liquide ou de particules de glace en suspension, en fonction non seulement des conditions thermodynamiques (température, taux d’humidité)» mais aussi des propriétés physico-chimiques de chaque aérosol.Pour incorporer ces phénomènes dans les modèles climatiques actuels, on part souvent de l’hypothèse «que, pour une particule composée d’un mélange d’espèces, l’affinité vis-à-vis de l’eau peut être déduite des propriétés de particules constituées des corps purs correspondants».
Pour sa part, l'étude ici présentée vient, pour la première fois, d’apporter des éléments de preuve de la validité de cette hypothèse, à l’échelle moléculaire, en montrant que le comportement de nanoparticules composées de mélanges de molécules d’acide formique et d’acide acétique mises en contact avec différentes quantités de molécules d’eau représentant différents taux d’humidité, peut parfaitement se déduire du comportement analysé pour les nanoparticules composées des corps purs correspondants».
En outre, cette étude apporte «des informations cruciales concernant le rôle de la température sur l’état des particules constituant l’aérosol», car il est apparu, «dans la plage de températures étudiées (typiquement entre 180 et 275 K)», que «non seulement ces nanoparticules passent d’un comportement visqueux à un comportement liquide lorsque la température augmente» mais aussi que «la répartition spatiale des molécules d’acide et des molécules d’eau dans les nanoparticules est fortement modifiée».En effet, «alors qu’à très basse température les nanoparticules sont formées d’un cœur constitué de molécules d’acide agrégées les unes aux autres et recouvert de molécules d’eau, ce cœur est progressivement dissous lorsque la température augmente pour conduire à la formation, à plus haute température, d’une gouttelette d’eau à la surface de laquelle sont dispersées les molécules d’acide organique».
Il en résulte qu'en modifiant «la composition de la surface de contact entre ces nanoparticules et l’atmosphère environnante, la température influence fortement la capacité des nanoparticules d’aérosols à piéger des molécules d’eau et, par conséquent, leurs propriétés hygroscopiques». Les informations fournies par cette étude sont donc très précieuses pour améliorer à terme les prévisions climatiques.
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Une étude, dont les résultats intitulés «Room-temperature superfluidity in a polariton condensate» ont été publiés dans la revue Nature Physics, a permis d'obtenir à température ambiante une transition de phase pour la lumière vers un état superfluide.
Rappelons tout d'abord que «le concept de superfluide est parti des travaux d'Albert Einstein et Satyendra Nath Bose dans les années 1920, qui ont conduit à la notion de condensation de Bose-Einstein». Ce concept, «bien qu'issu de recherches des deux physiciens sur la lumière», a été, en «se montrant pertinent pour comprendre le comportement de l'hélium 4 près du zéro absolu ou celui des matériaux supraconducteurs», d'abord appliqué, paradoxalement, à la matière.
Plus précisément, «un superfluide, avec une viscosité nulle, peut s'écouler sans rencontrer de résistance parce qu'il est constitué de particules que l'on appelle des bosons»: ainsi, «dans le cas d'un supraconducteur, ce sont des paires d'électrons qui se comportent comme des bosons» et s'écoulent comme un superfluide du fait que la résistance du supraconducteur s'annule à très basses températures (Bien que les électrons soient des fermions, ils «s'assemblent en paires dites de Cooper, qui sont des bosons»).
Comme les photons sont des bosons, «on pourrait naïvement s'attendre à ce que la lumière manifeste certaines propriétés des superfluides», mais «ce n'est pas du tout ce qui est observé dans les expériences menées durant une grande partie du XXe siècle».
L'explication est «que les particules d'un fluide sont en interaction mutuelle et qu'elles peuvent entrer en collision» alors qu'en général, «deux grains de lumière ne se comportent pas comme s'ils pouvaient rebondir l'un sur l'autre, à la manière des molécules de l'air». C'est, cependant, possible «mais cela ne se produit qu'à des énergies très élevées, en rapport avec le phénomène de polarisation du vide quantique et la création de paires d'électrons et de positrons».
Néanmoins, «les progrès dans le domaine de l'optique des milieux non-linaires ont montré que l'interaction de la lumière avec la matière dans certains matériaux forçait en quelque sorte les photons à se comporter comme s'ils étaient des particules capables d'interagir». Des expériences ont alors «montré que, dans certaines situations, la lumière se comporte bien comme un liquide» où émergent «des structures analogues aux tourbillons» se formant quand une rivière rencontre un obstacle.
Pour sa part, l'étude ici présentée, en ayant recours à des 'polaritons', prouve qu'il est aussi «possible de forcer la lumière à s'écouler comme un superfluide dans des expériences d'optique quantique non-linaire», et de supprimer, en conséquence, «les effets de turbulences rencontrés avec les fluides de lumière ordinaire». Surtout, elle a permis d'obtenir «une transition de phase vers un état superfluide à température ambiante», un phénomène «activement recherché avec des électrons au sein d'un solide, car il bouleverserait notre technologie».
Rappelons ici que les polaritons sont, en mécanique quantique, des quasi-particules, car, «sans être des particules élémentaires, comme les photons ou les électrons», ils se comportent sensiblement «comme elles en raison des règles de la théorie quantique».
Dans l'expérience réalisée dans cette étude, «les polaritons sont des sortes de mélange de matière et de lumière» qui «se forment notamment dans une cavité optique formée de deux miroirs». Fabriqués «dans un film extrêmement mince de molécules organiques entre deux miroirs hautement réfléchissants», ils «forcent la lumière à s'écouler comme un liquide quantique superfluide autour d'un obstacle au lieu de se diffuser comme une onde classique».
En fin de compte, cette expérience, qui prouve qu'il est «possible d'observer un tel effet dans des conditions ambiantes», ouvre la voie à de futurs travaux sur «la physique des condensats de Bose-Einstein dans des conditions beaucoup plus accessibles» et à la conception «de futurs dispositifs photoniques utilisant les superfluides dans lesquels les pertes par diffusion seraient complètement éliminées».
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Une étude, dont les résultats intitulés «Age of Jupiter inferred from the distinct genetics and formation times of meteorites» ont été publiés dans la revue PNAS, confirme que la planète Jupiter fut la toute première à s'être formée dans le Système solaire.
Comme personne ne dispose d'échantillons de la planète Jupiter, «son noyau étant enveloppé d'épaisses couches de gaz qui la rendent impénétrable», déterminer son âge exact n'est pas une tâche aisée. De ce fait, il faut trouver des moyens indirects «pour connaître sa date de naissance».
Pour sa part, l'étude ici présentée s'est appuyée sur des météorites, en particulier «celles dites ferreuses, échouées sur Terre» qui sont des «fragments d'astéroïdes qui se sont probablement formés plus loin du Soleil qu'ils ne le sont aujourd'hui».
L'analyse des 'signatures isotopiques' de ces météorites, «celle du tungstène et du molybdène», a ainsi permis d'établir «qu'elles proviennent de deux familles différentes, en somme de deux réservoirs distincts dans le disque de gaz qui entourait le jeune Soleil». Selon cette étude, «le mécanisme le plus plausible pour cette séparation» serait que la formation de Jupiter aurait ouvert «un espace dans le disque qui aurait empêché les échanges de matériaux entre les deux réservoirs»
Cela permet de déduire que «le noyau de l'aînée des planètes s'est formé environ un million d'années seulement après son étoile-parent, le Soleil». Comme le fossé qui a divisé la nébuleuse solaire a été une «frontière difficilement franchissable pour les corps de la partie externe, les empêchant ainsi de migrer vers le Système solaire interne», il «pourrait expliquer l'absence de superterres (des planètes rocheuses plus massives que la Terre telle qu'il en a été découvert ailleurs, dans d'autres systèmes planétaires, au cours des quinze dernières décennies)».
Par rapport aux modèles théoriques antérieurs qui indiquaient que «la croissance du noyau de Jupiter, supposé de 10 à 20 masses terrestres, avait dû se produire entre un et dix millions d'années, avant que la nébuleuse solaire ne disparaisse totalement», cette étude qui se veut plus précise fait «état d'une croissance de 20 masses terrestres en un million d'années pour atteindre une cinquantaine de masses terrestres, environ trois millions d'années plus tard».
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Une étude, dont les résultats intitulés «Antibacterial Nucleoside-Analog Inhibitor of Bacterial RNA Polymerase» ont été publiés dans la revue Cell, rapporte la découverte, dans un échantillon de terre prélevé en Italie, d'un nouvel antibiotique produit par un microbe, qui est efficace contre des bactéries résistantes aux anti-microbiens connus.
Baptisé 'pseudouridimycine' (PUM), cet antibiotique «a tué vingt espèces de bactéries en laboratoire et a surtout été efficace contre des streptocoques et des staphylocoques, dont plusieurs sont résistants à de multiples antibiotiques» et «a également pu guérir la scarlatine chez des souris».
Plus précisément, «le pseudouridimycine neutralise une enzyme essentielle à quasiment toutes les fonctions de chaque organisme, le polymérase» selon un mécanisme qui «diffère de celui de la rifampicine, une classe d'antibiotiques qui cible également cette même enzyme». De ce fait, ce nouvel anti-microbien est «dix fois moins susceptible de déclencher une résistance aux antibiotiques que ceux actuellement sur le marché».
Cette étude devrait donc ouvrir la voie «dans les trois ans» à des essais cliniques avec ce nouvel antibiotique et à une mise sur le marché «d'ici dix ans».
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