Une étude, dont les résultats intitulés «Three-dimensional preservation of cellular and subcellular structures suggests 1.6 billion-year-old crown-group red algae» ont été publiés dans la revue PLOS Biology, rapporte la découverte en Inde de la plus ancienne plante fossilisée connue, apparemment une algue rouge, vieille de 1,6 milliard d'années, ce qui laisse penser que la vie multicellulaire avancée existait sur la Terre bien plus tôt qu'on ne le croyait jusqu'alors, puisque «le fossile indien est 400 millions d'années plus ancien que les algues rouges fossilisées mises au jour avant cela».

Plus précisément, deux types de fossiles qui ressemblent à l'algue rouge ont été trouvés «dans des roches sédimentaires exceptionnellement bien préservées à Chitrakoot, dans la partie centrale de l'Inde»: un de ses types est «celui d'une plante de type filandreux» tandis que l'autre est le fossile d'une plante charnue.

Cette algue «était piégée dans des formations calcaires contenues dans des sédiments de phosphorite vieux de 1,6 milliard d'années». Grâce à la «tomographie microscopique aux rayons X, qui fournit des images en trois dimensions», les structures internes des cellules, «dont des faisceaux de filaments qui forment la partie charnue caractéristique des algues rouges», ont pu être observées.

De plus, dans chaque cellule de l'algue ancienne, ont pu être localisées «ce qui semble être des parties de chloroplaste, où se produit la photosynthèse dans les plantes. Des structures régulières au centre de la membrane de toutes les cellules ont aussi été vues, «ce qui est typique de l'algue rouge». Cependant bien que les traits de ces fossiles correspondent «à la morphologie et à la structure d'une algue rouge», on ne peut pas «être totalement certains qu'il s'agit d'algues rouges pour des spécimens aussi anciens dans lesquels il ne reste pas d'ADN».

Rappelons pour finir que les premières traces de vie sur Terre qui «datent d'au moins 3,5 milliards d'années», correspondent à des organismes unicellulaires «qui, à la différence des eucaryotes, les organismes multicellulaires (animaux, plantes, champignons), n'ont pas de noyau». C'est «beaucoup plus tard dans l'histoire de la planète, il y a environ 600 millions d'années, à l'approche de la transition vers l'ère phanérozoïque, la période durant laquelle la vie est visible» que «des grands organismes eucaryotes multicellulaires sont devenus fréquents».

Une étude, dont les résultats intitulés «Dynamics of cortical dendritic membrane potential and spikes in freely behaving rats» ont été publiés dans la revue Science, révèle que les dendrites génèrent dix fois plus de signaux nerveux que les corps cellulaires.

Rappelons tout d'abord qu'en 2013, grâce à des électrodes, qui «avaient été implantées dans le cerveau de souris jusqu'à venir toucher des dendrites», des 'potentiels d'action', «ces vagues de dépolarisation de la membrane qui constituent l'influx nerveux», avaient été détectés. Jusqu'alors, on pensait «que l'influx nerveux prenait naissance dans le corps cellulaire du neurone, ou soma, pour se propager ensuite dans l'axone afin d'atteindre les dendrites des neurones suivants, en aval dans le sens de propagation du signal».

Aujourd'hui, l'étude ici présentée confirme que la vision que «les dendrites ne seraient que des conducteurs électriques» est bien trop simpliste (cette vision a pu être influencée par nos circuits électroniques, «le processeur et ses connecteurs correspondant au soma et à ses dendrites»). Pour le démontrer, l'expérience doit faire en sorte que «les électrodes ne viennent pas perforer les dendrites, ce qui altère le fonctionnement du neurone», mais qu'elles «viennent simplement au contact» des dendrites.

Les mesures ont ainsi fait apparaître «que les dendrites produisent des influx modulés en amplitude (en volts), alors que les somas ne génèrent que des signaux identiques, donc une information binaire». Il en résulte que «quelque chose d'analogique» vient «s'ajouter au travail du cerveau, où l'on ne voyait jusque-là que du numérique». De ce fait, les applications de cette découverte «pourraient être médicales, avec des traitements contre des maladies neurologiques, voire informatiques, si ces idées nouvelles pouvaient améliorer les réseaux neuronaux».

Une étude, dont les résultats intitulés «Spin alignment of stars in old open clusters» sont publiés dans la revue Nature Astronomy, a permis de révéler, grâce à la mission Kepler, un surprenant alignement des axes de rotation d'étoiles géantes rouges dans deux anciens amas ouverts de la Voie lactée qui trahit les conditions dans lesquelles les étoiles se sont formées dans notre galaxie.

Cette étude d’astérosismologie, qui remet «en question les modèles classiques de formation d'étoiles», comporte aussi des «simulations 3D d'effondrement de nuages pré-stellaires». Elle apporte un éclairage sur «les conditions primordiales de la formation d'étoiles dans des amas stellaires âgés de 8 milliards d'années, quand l'Univers était encore très jeune. »

Rappelons tout d'abord que «la plupart des étoiles de la Voie lactée se sont formées par l'effondrement d'un nuage de gaz géant dans des zones obscurcies par le gaz et les poussières, ce qui les rend difficiles à observer directement».

Pour obtenir «un éclairage nouveau sur des processus jusque-là sous-estimés qui jouent un rôle important dans l'évolution stellaire et la formation planétaire, ainsi que, de manière générale, dans la formation et l'évolution de notre galaxie», l'étude ici présentée a fait appel à l'astérosismologie, qui, «avec l'avènement de la photométrie spatiale de haute précision», a démontré «sa capacité à sonder les intérieurs stellaires et à déterminer les paramètres fondamentaux des étoiles».

Plus précisément, «la lumière émise par environ cinquante géantes rouges de masse comprise entre une et deux masses solaires», situées «dans deux anciens amas ouverts de la Voie Lactée (NGC 6791, âgé de huit milliards d’années, et NGC 6819, âgé de deux milliards d’années)», a été analysée. Ces étoiles, qui «ont été observées pendant quatre ans en continu par le satellite Kepler de la Nasa», présentent «des oscillations observables distinctement qui sont similaires à celles du Soleil».

Grâce aux «milliers de modes d'oscillation présents», la mesure précise «de l’orientation de l'axe de rotation de chaque étoile de l'échantillon» a pu être effectuée. Il est alors apparu que «presque toutes les étoiles (environ 70 %) présentent des axes de rotation fortement alignés les uns par rapport aux autres» pointant «vers une direction commune dans le ciel». Ce résultat «était totalement inattendu car, normalement, la turbulence générée par les mouvements désordonnés du gaz dans les amas aurait dû produire des axes distribués aléatoirement».

Il en a été déduit, en tenant compte «de la morphologie des amas d’étoiles et des distances importantes les séparant dans un amas ouvert», que ce fort alignement des axes de rotation ne peut découler que des interactions de marée et qu'il «a nécessairement eu lieu à l'époque de la formation des amas, il y a des milliards d'années».

Des simulations hydrodynamiques numériques en 3D reproduisant «différentes conditions ayant présidé à la formation des étoiles» ont alors été réalisées: elles «font notamment varier la quantité d‘énergie liée à la rotation initiale du proto-amas par rapport à celle associée aux turbulences».

Comme il a été déterminé avec ces simulations «que les axes des étoiles s’alignent efficacement lorsqu’au moins 50 % du bilan d’énergie total des proto-amas est associé à la rotation», il apparaît que «les propriétés de la rotation du nuage moléculaire (notamment sa vitesse angulaire globale) ont été efficacement transférées vers les étoiles individuelles se formant à l'intérieur du nuage».

De plus, ces simulations montrent que «seules les étoiles dont la masse est suffisamment importante (d’au moins 0,7 masse solaire) peuvent hériter de ces propriétés», les étoiles moins massives ne possèdant pas cet alignement observé des axes de rotation du fait que «leur processus de formation a été en grande partie dominé par des turbulences qui ont brouillé ce mouvement angulaire».

Une étude, dont les résultats intitulés «New Middle Pleistocene hominin cranium from Gruta da Aroeira (Portugal)» ont été publiés dans la revue PNAS, fait la description d'un crâne d'hominidé fossilisé datant de 400.000 ans (Pléistocène moyen), mis au jour en 2014 sur le site de la grotte d'Aroeira au Portugal. Ce fossile pourrait aider à élucider l'évolution des ancêtres des humains en Europe et, en particulier, l'origine des Néandertaliens.

Piégé dans un bloc de pierre, ce crâne «a été trouvé à proximité d'un grand nombre de ces outils de pierre dont des bifaces, de petites haches» et «les paléontologues ont aussi découvert 209 restes d'animaux, comme des cervidés». L'âge de ce crâne, qui a pu être établi «précisément grâce à la datation des sédiments et stalagmites dans lesquels il était piégé», en fait «le plus ancien crâne fossilisé d'hominidé trouvé dans la Péninsule ibérique».

Ce fossile est «intéressant car cette région d'Europe est cruciale pour comprendre les origines et l'évolution de l'homme de Neandertal». Jusqu'ici, «l'histoire de l'évolution des ancêtres des humains en Europe pendant cette période était très controversée en raison de la rareté et de la datation incertaine des fossiles qui allait de 200.000 à plus de 400.000 ans».

Le crâne d'Aroeira qui partage «des traits anatomiques avec d'autres fossiles de la même période découverts dans le nord de l'Espagne, dans le sud de la France et en Italie», accroît «la diversité anatomique de la collection de fossiles d'hominidés de cette période en Europe, suggérant que des populations montraient différentes combinaisons de caractéristiques morphologiques».

Son examen ainsi que celui de «deux dents montrant des signes d'usure» indiquent «qu'il s'agissait d'un individu adulte dont ni le sexe, ni l'espèce n'ont pu être déterminés». Ses traits morphologiques sont «typiques de ce qui paraît être un ancêtre de l'homme de Neandertal, dont notamment un épaississement osseux prononcé au niveau des sourcils».

Soulignons pour finir que «ce fossile est aussi l'un des plus anciens sur le continent européen à être directement lié à des outils de la culture acheuléenne qui a commencé à s'étendre en Europe il y a 500.000 après avoir émergé en Afrique et s'être propagée sur le continent européen en passant par le Proche-Orient». Les outils de cette culture «ne sont plus seulement taillés avec une autre pierre mais aussi avec un percuteur tendre comme le bois qui permet une taille plus fine».

Une étude, dont les résultats intitulés «Pure climb creep mechanism drives flow in Earth’s lower mantle» ont été publiés dans la revue Science Advances, a permis, grâce à une modélisation numérique multi-échelles de la déformation plastique des principaux minéraux du manteau terrestre, de montrer que les mécanismes de déformation habituellement invoqués en mécanique des roches (fluage par dislocation ou par diffusion de défauts ponctuels) sont fortement inhibés dans les conditions de pression du manteau.

Rappelons tout d'abord que «la Terre, comme sans doute de nombreuses planètes, évacue sa chaleur interne grâce à de vastes mouvements de convection qui brassent avec une infinie lenteur un manteau de roches solides épais de près de 3 000 km». La structure des minéraux, qui constituent ces roches soumises à de très fortes pressions, «est bien différente de celle des minéraux que l’on rencontre à la surface de la Terre».

Un mécanisme particulier de déformation de ces roches «est couramment observé dans les roches de la croûte terrestre et du manteau supérieur : sous l’action des contraintes qui entrainent la convection, des défauts appelés dislocations peuvent se déplacer dans les cristaux et provoquer des cisaillements conduisant à leurs déformations». Il apparaît cependant que la signature de ce mécanisme, connu «pour générer une orientation préférentielle des minéraux, source d’une anisotropie de propagation des ondes sismiques caractéristique», n’est pas présente «de façon significative dans le manteau inférieur».

 
De ce fait, un autre mécanisme de déformation «est généralement évoqué, en lien avec des défauts ponctuels générés par la présence d’impuretés et appelés lacunes car ce sont des sites cristallographiques où les atomes qui devraient s’y trouver sont manquants», ce qui rend possible à haute température le déplacement de tels défauts qui aboutit à des déformations plastiques.

Le problème est que, la diffusion de ces défauts étant lente, cela impose l'existence «de très petites tailles de grains (moins d’un micromètre)» pour «rendre compte des vitesses de déformation liées à la convection dans la Terre profonde», ce qui semble, «même si la taille des grains dans le manteau profond est très mal connue», très peu réaliste au regard de la température qui y règne.

 
Comme jusqu'ici, aucune de ces deux approches ne permettait «d’expliquer de manière satisfaisante la déformation des roches dans le manteau profond», l'étude ici présentée a «développé une approche basée sur la modélisation multi-échelle de la plasticité de ces roches» pour analyser «le comportement mécanique des principaux minéraux du manteau, en particulier de la bridgmanite qui domine la minéralogie du manteau inférieur».

Il est ainsi apparu «que la pression inhibe fortement le glissement des dislocations dans la bridgmanite et qu’il faut donc de fortes contraintes pour déformer ce matériau». Il en résulte «que le mécanisme impliquant des dislocations ne peut donc opérer aux faibles contraintes régnant dans le manteau». Un mécanisme alternatif a cependant pu être mis en évidence: «à défaut de glisser, les dislocations peuvent absorber ou émettre des lacunes et ainsi se déplacer hors de leurs plans de glissement, un déplacement appelé 'montée'».

Déjà évoqué en sciences des matériaux, ce mécanisme, baptisé dans cette étude 'fluage par montée pure', «permet de reproduire les vitesses de déformation observées dans le manteau» et comme il est «indépendant de la taille des grains, il n’impose pas de contrainte sur ce paramètre pour être efficace». En outre, il est «parfaitement compatible avec les observations sismiques», car il «n’induit pas d’orientations préférentielles des cristaux».

Ce travail, qui «offre un nouveau cadre conceptuel à la modélisation de la viscosité du manteau» mettant en œuvre «l’action combinée des dislocations et des défauts ponctuels», montre «la nécessité de mieux connaître la chimie et la diffusion des défauts ponctuels du manteau pour mieux contraindre sa rhéologie».