Une étude, dont les résultats intitulés «Cytosine deamination and the precipitous decline of spontaneous mutation during Earth's history» ont été publiés dans la revue PNAS, laisse penser que la température élevée des océans à l'Archéen a accéléré l'évolution de la vie.

Indiquons tout d'abord que beaucoup de scientifiques estiment que la température des océans à l'Archéen («période de l’histoire de la vie sur Terre s’étendant d’il y a environ 4 milliards d’années à 2,5 milliards d’années») était comprise entre 50 et 80 °C. Comme «la vitesse des réactions chimiques augmente avec la température selon la loi d'Arrhenius* (pour beaucoup de réactions, elle est doublée, voire plus, tous les 10 °C)», l'étude ici présentée a cherché «quelle était l’influence d’une Terre plus chaude sur le taux de mutation aléatoire de l’ADN pendant l’Archéen et même éventuellement l’Hadéen, quand les premiers océans ont commencé à apparaître avec des températures proches de 100 °C».

La vitesse de la réaction dite de désamination de la cytosine, «une des bases de l’ADN, la lettre 'C ' du code génétique», a été plus particulièrement examinée. Alors qu'une réaction de ce genre «conduit à une autre base, l’uracile, notée 'U' (qui ne se trouve que dans l'ARN)», cette étude s'est focalisée sur la désamination «donnant la thymine, le 'T' (qui se trouve dans l'ADN)», car «cette réaction ne nécessite pas de catalyseur, et peut donc se produire spontanément».

Il est alors apparu que cette vitesse de cette désamination était «très sensible à la température, de sorte qu’à la frontière entre l’Hadéen et l’Archéen, le taux de mutation de l’ADN pouvait être 4.000 fois supérieur à celui d’aujourd’hui». De plus, «en tenant compte d’un refroidissement plausible de l’eau des océans durant l’Archéen», il semble «que plus de 99 % des mutations subies par l’ADN de cette façon se soit produites pendant cette période».

Ces éléments donnent ainsi «une indication de ce qu’était l’évolution sur Terre pendant l’Archéen» et des problèmes auxquels la vie a dû faire face «car toute mutation n’est pas forcément une bonne affaire pour un organisme».

Lien externe complémentaire (source Wikipedia)

* Loi d'Arrhenius

Une étude, dont les résultats intitulés «Imaging the water snow-line during a protostellar outburst» ont été publiés dans la revue Nature et sont disponibles sur arxiv.org, a permis, grâce aux observations du réseau ALMA, de déterminer, pour la première fois au sein d’un disque protoplanétaire, la limite eau-neige qui correspond au seuil de température en-dessous duquel l’eau du disque entourant une jeune étoile se change en neige (Notons que la première limite neigeuse du monoxyde de carbone avait été détectée par ALMA en 2013).

Rappelons tout d'abord que «les jeunes étoiles sont souvent entourées de disques de gaz et de poussière, denses et en rotation, qualifiés de protoplanétaires parce qu’en leur sein se forment les planètes». Dans ce cadre, «la chaleur issue d’une jeune étoile semblable au Soleil est telle que l’eau du disque protoplanétaire se trouve à l’état de gaz à une distance inférieure à environ 3 ua de l’étoile (ce qui représente trois fois la distance Terre-Soleil, soit 450 millions de kilomètres environ), tandis qu'à des distances supérieures «la très faible pression change les molécules d’eau gazeuse en une pellicule de glace à la surface des grains de poussière et d’autres particules»: la limite eau-neige correspond précisément «à cette région du disque protoplanétaire où se produit la transition de phase de l’eau, soit le passage de l’état gazeux à l’état solide».

L'étude ici présentée a porté sur l’étoile V883 Orionis, qui «est à peine 30% plus massive que le Soleil». Il est apparu qu'une hausse brutale de sa luminosité «a repoussé la limite eau-neige à une distance de quelque 40 ua (ce qui représente 6 milliards de kilomètres, soit approximativement le rayon de l’orbite de la planète naine Pluton dans notre Système Solaire)».

Plus précisément, «la hausse brutale de luminosité de V883 Orionis» qui s’explique «par la chute de grandes quantités de matière du disque protoplanétaire sur la surface de la jeune étoile», confère à V883 Orionis «une brillance 400 fois supérieure» que le Soleil. C'est grâce à cette forte augmentation de luminosité, «combinée à la résolution d’ALMA en mode longue base», que les «toutes premières observations de la limite eau-neige au sein d’un disque protoplanétaire» ont pu être effectuées.

Soulignons ici que «les mouvements de la neige dans l’espace revêtent un caractère essentiel dans le contexte de la formation planétaire», car «la présence de glace d’eau régule l’efficacité de la coagulation des grains de poussière» qui correspondent au premier stade de la formation planétaire: en effet, «en deçà de la limite eau-neige, là où l’eau est présente sous forme de vapeur, sont censées se former des planètes rocheuses de petite taille semblable à la nôtre», tandis qu'au-delà «la présence de glace d’eau permet la rapide formation de boules de neige cosmiques, qui éventuellement donneront lieu à la constitution de planètes massives et gazeuses telle Jupiter».

La découverte que ces explosions, «dont la survenue semble constituer une phase évolutive de la plupart des systèmes planétaires», peuvent «repousser la limite eau-neige à une distance quelque dix fois supérieure à son éloignement classique» est précieuse «pour le développement de bons modèles de formation planétaire». Ainsi, cette toute première observation par ALMA d’un phénomène qui semble être courant, apporte une information pour «une compréhension plus fine des processus de formation et d’évolution planétaires au sein de l’Univers».

Une étude, dont les résultats intitulés «Time reversal and holography with spacetime transformations» ont été publiés dans la revue Nature Physics, a permis de faire revivre à une onde sa vie passée grâce à un concept, baptisé 'miroir temporel instantané', qui a été testé avec des vagues.

Plus précisément, l'expérience en question se déroule dans une cuve remplie d’eau. Si on perturbe la surface en appliquant (par exemple, un motif en forme de Tour Eiffel) «un paquet d’ondes va se propager autour de la perturbation». Cependant, «lorsqu’on applique un brusque changement dans le milieu de propagation, les ondes vont se figer avant de se scinder en deux parties», l’une de ces parties poursuivant son chemin et «l’autre retournant en sens inverse, vers son point d’origine».

Alors que, jusqu'ici, «pour refocaliser un paquet d’ondes qui se propagent», on employait, dans le cas des ondes acoustiques et électromagnétiques, «un miroir à retournement temporel, qui nécessite l’utilisation d’un système d’enregistrement constitué de nombreux capteurs et d'un matériel électronique assez lourd pour 'capter' l’onde et la réémettre en sens inverse», cet expérience s'affranchit de tout matériel électronique en s'appuyant sur les symétries entre l'espace et le temps.

En effet, ici c'est le milieu qui «joue ce rôle de système de mémoire», car «la brusque modification imposée à la cuve (en fait une forte accélération dans le sens vertical, de l’ordre de 20 fois l’accélération de la pesanteur g pendant quelques millisecondes)» étant «extrêmement rapide par rapport à la période des ondes», un paquet d’ondes rétro-propagé apparaît, «qui se refocalise exactement sur sa source» («l'amplitude de cette onde qui revit exactement sa vie passée dépend alors de l’amplitude de la perturbation du milieu»).

Ce procédé a été appelé 'miroir temporel instantané' (ITM en anglais) «car tout se passe comme si le signal d’origine était 'réfléchi sur un miroir', à partir du moment où le milieu est brusquement perturbé». Notons que «dans le cas de motifs complexes, la dispersion des ondes à la surface, ainsi que les interférences entre les ondes générées par les différents éléments du motif pourraient constituer un frein à la refocalisation du système»: en effet, «au bout de quelques instants, l’image initiale est indiscernable, remplacée par un motif d’interférences complexe», mais la refocalisation a tout de même bien lieu.

Ce concept, qui «peut en théorie s’appliquer à tout type d’ondes : acoustiques, électromagnétiques, mécaniques ou même quantiques» se heurte, en général, à «la difficulté de perturber suffisamment le milieu de propagation, et suffisamment vite par rapport à la période des ondes utilisées, pour agir comme miroir temporel instantané». De ce fait, l'expérience proposée par cette étude constitue essentiellement «un formidable dispositif pédagogique pour initier le public à la magie de la réversibilité des ondes avec des résultats observables à l’œil nu».

Une étude, dont les résultats intitulés «The Origin of Chaos in the Orbit of Comet 1P/Halley» sont publiés dans la revue MNRAS (Monthly Notices of the Royal Astronomical Society) et disponibles en pdf sur arxiv.org, a permis de montrer que Vénus influence de façon notable la trajectoire de la comète de Halley.

Indiquons tout d'abord que «la nature chaotique de la trajectoire de cette comète est connue depuis longtemps»: ainsi, pour «une étude soviétique parue dans Astronomy and Astrophysics en 1989» les principales perturbations «étaient dues à Jupiter, et non pas à la Terre comme certains le pensaient».

Pour avoir une idée de l'intensité de ces perturbations, relevons qu'entre «son périhélie d’octobre 1607 et celui de septembre 1682, il s’est écoulé un peu moins de 75 ans», alors «qu’il a fallu attendre près de 76 ans et demi pour le périhélie suivant (mars 1759)».

Afin d'identifier précisément les responsables de ces irrégularités, l'étude ici présentée a analysé la façon dont toutes les planètes du Système solaire perturbent la trajectoire de la comète de Halley. Sa découverte c'est qu'il faut essentiellement tenir compte de l'influence de la planète Vénus en plus de Jupiter: elle découle du fait que la comète passe relativement souvent près de Vénus quand elle s'approche du Soleil et que «tout autant que la masse, la proximité avec une planète» est déterminante du point de vue de la gravitation.

Cette étude fait apparaître, en particulier, «qu’au cours des trois prochains millénaires, c’est Vénus qui sera la principale 'perturbatrice' orbitale de la comète, avec quatre passages assez rapprochés» («lors du premier d’entre eux, aux alentours de l’an 3035», Halley devrait passer «à seulement 8,1 millions de kilomètres» de Vénus). Cependant, «dans un peu plus de trois millénaires», Jupiter reprendra la direction des opérations.

Une étude, dont les résultats intitulés «Copper-induced structural conversion templates prion protein oligomerization and neurotoxicity» ont été publiés dans la revue Science Advances, a permis pour la première fois de montrer comment, au niveau moléculaire, des ions cuivre peuvent causer un mauvais repliement des prions.

Rappelons tout d'abord que les prions sont des protéines normales, présentes dans le cerveau, «qui devraient être inoffensives», mais deviennent infectieuses en cas d’un mauvais repliement: dans ce cas, au contact d’autres protéines, «le prion peut imposer sa structure aux autres protéines, qui s'accumulent en amas protéiques créant des dommages aux cellules et au cerveau».

Ainsi, «les prions causent les encéphalopathies spongiformes, qui sont incurables : maladie de la vache folle, maladie de Creutzfeldt-Jakob ou kuru (maladie identifiée en Nouvelle-Guinée)». De plus, «le mauvais repliement des protéines et la formation d’amas protéiques sont des mécanismes qui se retrouvent dans d’autres troubles neurodégénératifs comme les maladies d’Alzheimer et de Parkinson».

Notons à ce propos que, du fait que «les prions mal repliés ne peuvent pas être inactivés par la chaleur ni les radiations», s’ils entrent en contact avec des instruments chirurgicaux, «ils peuvent se transmettre à d’autres patients». Comme «il a été montré que la maladie d’Alzheimer peut se transmettre lors d’opérations chirurgicales», cela plaide pour sa proximité avec les maladies à prions.

Pour sa part, l'étude ici présentée établit «un lien direct entre l'exposition au cuivre et la neurotoxicité de la protéine prion». En fait, «le lien entre le cuivre et les prions était déjà connu», mais, jusqu'ici, le mécanisme exact n'était pas identifié.

Plus précisément, étant donné que «la protéine PrP impliquée dans les encéphalopathies spongiformes est capable de se lier à des métaux» («son extrémité N-terminale contient quatre copies d’une séquence qui s’associe à différents ions divalents, comme Cu²⁺, Ni²⁺ et Mn²⁺»), cette étude a fait apparaître, «grâce à une technique d’imagerie très puissante», que le mauvais repliement de PrP «commence lorsque des ions cuivre se lient à cette extrémité protéique». Ainsi, «les prions mal repliés collent entre eux 900 fois mieux que les protéines PrP normales».

Comme chez la souris, il a été également montré «que ces changements induits par le cuivre sont associés à l’inflammation et à des dommages dans le tissu nerveux», cette étude suggère fortement «qu'un excès d'ions cuivre peut être à l'origine d'une maladie neurodégénérative».