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Un ensemble d'études, qui sont ou seront publiés dans plusieurs revues scientifiques, résulte de l'observation pour la première fois d'ondes gravitationnelles émises lors de la fusion de deux étoiles à neutrons par la collaboration LIGO-Virgo ainsi que de l'observation de la lumière émise dans les heures, jours et semaines par 70 autres observatoires sur Terre et dans l'espace.
Alors que, jusqu'ici, seules des ondes gravitationnelles issus de la fusion de deux trous noirs avaient été observées, cet événement nouveau, baptisé GW170817, a pu faire l'objet d'un travail collaboratif mondial, qui marque «l'avènement d'une astronomie dite 'multi-messagers'» (expression utilisée dans l'étude intitulée «Multi-messenger Observations of a Binary Neutron Star Merger» et parue dans la revue The Astrophysical Journal Letters).
GW170817 a ainsi conduit à la récolte d'une moisson extraordinaire de résultats, parmi lesquels figurent «une solution à l'énigme des sursauts gamma et à celle de l'origine des éléments chimiques les plus lourds (comme le plomb, l'or ou le platine)», l'analyse «des propriétés des étoiles à neutrons» et «une mesure indépendante de la vitesse d'expansion de l'Univers» ( l'étude est intitulée «A gravitational-wave standard siren measurement of the Hubble constant» et publiée dans la revue Nature).
GW170817 s'est produit, comme son immatriculation, l'indique le 17 août 2017: «l’instrument LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) de la NSF aux États-Unis, en collaboration avec l’interféromètre Virgo basé en Italie, a détecté le passage d’ondes gravitationnelles au travers de la Terre», comme le synthétise le communiqué de Presse de LIGO , disponible en pdf. Environ deux secondes plus tard, «deux observatoires spatiaux, le Fermi Gamma-ray Space Telescope de la NASA et l’INTErnational Gamma Ray Astrophysics Laboratory (INTEGRAL) de l’ESA, ont détecté un sursaut gamma court en provenance de cette même région du ciel». On peut lire à ce propos l'étude intitulée «The X-ray counterpart to the gravitational-wave event GW170817» et publiée parmi d'autres dans la revue Nature)
Le réseau d’observatoires LIGO-Virgo ayant «localisé la source dans une vaste région du ciel austral, de dimensions équivalentes à celles de plusieurs centaines de pleines Lunes, et peuplée de millions d’étoiles», à la nuit tombée «de nombreux télescopes implantés au Chili ont sondé cette zone du ciel, à la recherche de nouvelles sources».
C'est le télescope Swote d’1 mètre, qui «fut le premier à détecter une nouvelle source de lumière à proximité directe de NGC 4993*, une galaxie lenticulaire située dans la constellation de l’Hydre». Quasi-simultanément, VISTA a pu repérer «cette même source à diverses longueurs d’onde infrarouges». Puis, «à mesure que les régions occidentales du globe plongeaient dans l’obscurité, les télescopes hawaïens Pan-STARRS et Subaru l’ont à leur tour repérée et regardée évoluer rapidement».
Au bout du compte, le travail d'observation de «la contrepartie visible de la source d’ondes gravitationnelles, par plusieurs télescopes de l’ESO au Chili permet de conclure que le «singulier objet» produit, provient de la fusion de deux étoiles à neutrons, dont «les conséquences cataclysmiques», prédites de longue date (il y a plus de trente ans) et baptisés 'kilonova' (en raison du fait que l'événement explosif en question a une luminosité «1000 fois supérieure à celle d’une nova classique»), participent à la dissémination «des éléments lourds tels que l’or et le platine dans tout l’Univers». Cette découverte apporte ainsi «la preuve irréfutable que les sursauts gamma de courte durée sont causés par les fusions d’étoiles à neutrons».
Grâce aux «estimations de distance déduites des données concernant les ondes gravitationnelles ainsi que d’autres observations» qui sont concordantes, il a été établi qu'il y avait une distance identique à la Terre «pour GW170817 et NGC 4993 (soit environ 130 millions d’années lumière)» de sorte que cette source constitue «la source d’ondes gravitationnelles ainsi que l’une des sources de sursaut gamma les plus proches détectées à ce jour». Cette conclusion est confirmée par le fait que «les observations effectuées au moyen des installations de l’ESO» ont «révélé des propriétés remarquablement proches des prévisions théoriques».
Plus précisément, à la suite de la fusion des deux étoiles à neutrons (dont les masses sont ici comprises entre 1,1 et 1,6 fois la masse du Soleil) ), «un jet d’éléments chimiques lourds radioactifs en expansion rapide a quitté la kilonova, à une vitesse proche du cinquième de la vitesse de la lumière» et «durant les jours qui suivirent, la couleur de la kilonova est passée du bleu profond au rouge intense», un changement qui «s’est effectué en un temps bien plus court que celui caractérisant toute autre explosion stellaire connue».
En outre, les spectres acquis dans le cadre du programme de l’ESO 'ePESSTO' (Sondage Spectroscopique Public d’Objets Transitoires) et au moyen de l’instrument X-shooter installé sur le VLT «suggèrent la présence de césium et de tellure issus de la fusion des étoiles à neutrons». Les éléments lourds, qui «auraient été disséminés dans l’espace lors de la phase kilonova», trahissent «la formation, au sein d’objets stellaires de densité élevée, d’éléments plus lourds que le fer produits lors de réactions nucléaires» et correspondent à un processus de nucléosynthèse de type r qui était «jusqu’à présent demeuré purement théorique».
Lien externe complémentaire (source Simbad)
* NGC 4993
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Une étude, dont les résultats intitulés «A Specific ChREBP and PPARα Cross-Talk Is Required for the Glucose-Mediated FGF21 Response» ont été publiés dans la revue Cell Reports, a permis de franchir une nouvelle étape dans la compréhension des mécanismes de régulation de l'hormone hépatique FGF21 qui exerce divers effets métaboliques et intervient dans le contrôle de l'appétence au sucre.
Soulignons tout d'abord que «le foie est un régulateur central du métabolisme et du dialogue avec les autres organes, notamment avec le cerveau pour assurer le contrôle de différents types de comportements alimentaires». C'est dans le dialogue entre le foie et le cerveau, que «la protéine FGF21 (pour Fibroblast Growth Factor 21), une hormone produite de manière prédominante par le foie (hepatokine), intervient en exerçant divers effets métaboliques parmi lesquels le contrôle de l’appétence pour le sucre et l’alcool».
Le travail ici présenté qui est le fruit de plusieurs années d'efforts « pour mieux appréhender la régulation de l’expression de cette hormone FGF21», met en évidence, «par des approches moléculaires et de physiologie intégrée», que «le gène codant pour FGF21 est activé dans des situations opposées: par un jeûne (carence) mais également par un apport en glucose (apport calorique)». Dans cette régulation, «pour adapter le métabolisme du foie dans des situations de jeûne ou d’apport en glucose», deux signaux, PPARalpha et ChREBP1 (facteurs de transcription), sont en jeu.
Cette étude montre («de manière inattendue») que «les deux signaux sont indispensables pour le contrôle de FGF21 en réponse au sucre», car «sans PPARalpha, ChREBP ne peut se lier à l’ADN et influer positivement sur l’expression de FGF21». En outre, elle révèle pour la première fois «un rôle physiologique de PPARalpha en situation de prise alimentaire»: en effet, «il participe avec ChREBP à la régulation de la préférence au glucose in vivo».
En fin de compte, «dans la mesure où l’on connait de nombreuses molécules capables d’activer PPARalpha», ces observations «laissent entrevoir les effets bénéfiques potentiels de certains médicaments sur le comportement alimentaire (par exemple, chez les patients diabétiques)».
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Une étude, dont les résultats intitulés «Aquatic urban ecology at the scale of a capital: community structure and interactions in street gutters» ont été publiés dans la revue The ISME Journal, a permis de montrer que les caniveaux parisiens abritent une grande diversité de micro-organismes.
Comme ces micro-organismes sont organisés en communautés, ils «sont susceptibles d'être des acteurs importants du traitement des eaux de pluie et des détritus urbains en contribuant à la décomposition des déchets solides et d'autres types de polluants (gaz d'échappement, huile moteur, etc.)». De ce fait, «des connaissances approfondies sur la composition et le rôle de ces communautés biologiques pourraient amener à identifier les éventuels services fournis par ces écosystèmes».
Pour sa part, cette étude rapporte l'analyse de «divers échantillons d'eau non potable (provenant de la Seine, du canal de l'Ourcq, des bouches de lavage et des caniveaux)», réalisée en vue «de déterminer quelles espèces de micro-organismes y étaient présentes».
Ainsi, «une centaine d'échantillons d'eau et de biofilms (des communautés de micro-organismes) prélevés dans tous les arrondissements de Paris» ont conduit à l'identification de «6900 espèces potentielles d'eucaryotes». Si «une grande partie de cette biodiversité correspond à des micro-algues du groupe des diatomées», il existe aussi «d'autres eucaryotes unicellulaires (alvéolés, amibes, rhizariens), des champignons (dont certains connus pour être des décomposeurs), des éponges et des mollusques».Du fait que «les analyses montrent que près de 70 % de ces espèces sont absentes des sources d'eau non potable» et que les types de communautés changent «énormément d'un site de prélèvement à l'autre», ces observations suggèrent «une origine probablement liée aux activités humaines et/ou une adaptation urbaine de ces micro-organismes». En fin de compte, les caniveaux des rues apparaissent «comme un nouveau compartiment biologique aux rôles écologiques à explorer».
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Une étude, dont les résultats intitulés «Hepatitis E Virus Lifecycle and Identification of 3 Forms of the ORF2 Capsid Protein» ont été publiés dans la revue Gastroenterology, a permis de démontrer pour la première fois l'existence de plusieurs formes d'une protéine protégeant le génome du virus de l'hépatite E (VHE), la protéine de capside ORF2. De plus, le virus a été visualisé.
Rappelons tout d'abord que «l'hépatite E est un problème majeur de santé publique qui touche plus de 20 millions de personnes chaque année dans le monde et est responsable de 44 000 décès par an». Le VHE, virus de l’hépatite E, est «présent dans les selles des sujets infectés» et «se transmet principalement en buvant de l'eau contaminée». Cependant la contamination peut se faire «également par consommation de viande infectée, essentiellement à base de foie de porc, peu ou pas cuite». Si, en général, «on en guérit spontanément au bout de quelques semaines», parfois «l'infection s’aggrave et peut évoluer en hépatite fulminante».
L'analyse de cellules cultivées in vitro ainsi que de sérum de patients infectés par le VHE a fait apparaître que la protéine ORF2 se présentait sous trois formes différentes: «une forme associée aux particules virales infectieuses (ORF2i) et deux autres qui sont des formes modifiées (ORF2g et ORF2c), non associées aux particules virales infectieuses».
Comme «ces dernières produites en grande quantité et sécrétées dans le sang représentent les protéines majoritairement reconnues par un test de dépistage actuel qui est abordable contrairement à d’autres tests plus coûteux se basant sur la reconnaissance de l’ARN viral» et comme «la présence de ORF2g et ORF2c n’est pas synonyme d’une virémie active», l’identification de ces différentes formes de la protéine de capside et leur caractérisation va «permettre de développer un test de dépistage abordable et plus fiable se basant sur la seule reconnaissance des protéines associées aux capsides infectieuses».
Pour finir, notons que «parallèlement à cette découverte», le VHE «issu de cultures in vitro, de sang et de selles de patients infectés» a pu être visualisée pour la première fois par microscopie électronique, «grâce à des techniques de capture du virus récemment mises au point et qui ont également permis en 2016, la première visualisation du virus de l’hépatite C». Cela «permettra d'étudier plus en détail l'ultrastructure du VHE».
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Une étude, dont les résultats intitulés «A One-Dimensional Fluidic Nanogenerator with a High Power Conversion Efficiency» ont été publiés dans la revue Angewandte Chemie, a permis de montrer qu’il est possible de produire de l’énergie électrique à des échelles miniatures en exploitant le fait que certains dispositifs de taille nanométrique comme les nanotubes de carbone produisent du courant quand un fluide circule à leur surface.
Plus précisément, «des fibres d’environ 26 nanomètres de diamètre constitués de nanotubes de carbone alignés et ordonnés» ont été mises au point et «lorsque une solution ionique circule autour de ces fibres, une différence de potentiel, dépendante de la vitesse et de la nature du fluide, apparaît entre les deux extrémités du dispositif reliées à des électrodes». La production énergétique de ces nanogénérateurs est, «avec une tension d'une centaine de millivolts et un courant de 0,06 milliampère», de «100 à 1000 fois supérieures à celle des autres dispositifs de taille similaire fonctionnant grâce à des phénomènes électrostatiques ou triboélectriques».
Pour comprendre le principe de ces nanogénérateurs, il faut savoir que lorsque les fibres de nanotubes sont immergées dans une solution ionique, «une première couche d'ions positifs se forme à leur surface, elle même surmontée d’une seconde couche d'ions négatifs».
L'étude a établi «que si la solution ionique est en mouvement autour du dispositif, tandis que la première couche positive s’installe très rapidement, la seconde couche se forme avec une vitesse plus faible en raison de la mobilité moindre des ions négatifs par rapport aux ions positifs dans la solution» de sorte qu'une différence de potentiel se crée «entre l'avant du nanotube, dans un environnement chargé positivement, et l'arrière, chargé négativement». La tension électrique en question «augmente d'autant plus que les ions négatifs sont peu mobiles, mais également à mesure que la température et la vitesse du fluide s'accroissent».
Il faut souligner que si «ce phénomène de double couche d’ions est général lorsqu’on immerge un matériau dans une solution contenant des ions», les propriétés remarquables des nanotubes de carbone conduisent à une «excellente conversion énergétique». Ce dispositif pourrait donc avoir «de multiples applications, par exemple pour des sources embarquées portables». En particulier, dans le sang, ces nanogénérateurs pourraient «servir de source d’énergie pour des dispositifs électroniques médicaux implantés, en exploitant la circulation sanguine».
En outre, comme dans le cadre de cette étude, ces nanogénérateurs ont aussi été «déposés sur des fibres de polymères ensuite tissées pour réaliser des générateurs hydroélectriques efficaces de plus grande taille», il n’est pas exclu qu'à terme cette technologie «puisse compléter les sources d’énergie renouvelables reines actuelles que sont le photovoltaïque et l’éolien».
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