mercredi 17 décembre 2014

La perovskite (Mg,Fe)SiO3 a maintenant un "vrai" nom : la bridgmanite

Pour Agreg surtout
Thèmes : minéralogie, manteau terrestre

 Jusqu'à présent la fameuse pérovskite (Mg,Fe)SiO3 n’avait pas reçu de nom car aucun spécimen n’avait été trouvé dans la nature. Or c’est une des règles de l’Association Internationale de Minéralogie que de ne donner un nom qu’à des minéraux connus à l’état naturel. Et c’est sans doute le minéral le plus abondant de la planète Terre ! Stricto sensu la pérovskite est le minéral CaTiO3 (oxyde de titane calcique) mais la pérovskite au sens large désigne tout minéral qui a une structure analogue à celui-ci et notamment la pérovskite silicatée (Mg,Fe)SiO3 qui est le principal minéral trouvé dans le manteau inférieur terrestre (constitue jusqu'à 93% de ce manteau). 

Météorite Tenham


Oliver Tschauner, un minéralogiste de l’Université du Nevada à Las Vegas, et des collègues de CalTech et Chicago, publient dans le numéro de Science du 28 Novembre la découverte de pérovskite (Mg,Fe)SiO3 dans la météorite Tenham, une chondrite L6 tombée en Australie en 1879.  Ils ont caractérisé le minéral grâce au rayonnement X synchrotron du grand synchrotron de Chicago, l’APS (Advanced Photon Source), comparable à Soleil en France.

On trouve des minéraux de haute pression dans les météorites à cause des gigantesques chocs que celles-ci ont subi, ces chocs s’accompagnant d’une élévation énorme de la pression pendant un temps relativement bref.

Le nom proposé et accepté par l’Association Internationale de Minéralogie est la bridgmanite, en l’honneur de Percy Williams Bridgman (1882-1961), un physicien américain qui travailla à Harvard et qui fut prix Nobel de physique en 1946 pour sa contribution à la reproduction en laboratoire de pressions extrêmement importantes. Il a rendu possible le domaine appelé « la haute pression » en Sciences de la Terre.

Article original :
Oliver Tschauner, Chi Ma, John R. Beckett, Clemens Prescher, Vitali B. Prakapenkan, Discovery of bridgmanite, the most abundant mineral in Earth, in a shocked meteorite, Science, 28 November 2014, Vol. 346 no. 6213 pp. 1100-1102, DOI: 10.1126/science.1259369.

samedi 6 décembre 2014

Les humains peuvent voir dans l'infra-rouge

Pour CAPES et Agreg
Thèmes : vision des couleurs, photorécepteurs



La vision des différentes couleurs dépend de la diversité des opsines qui entourent le 11-cis rétinal dans les cônes, qui constituent une catégorie de cellules photoréceptrices de la rétine. Nous avons 3 opsines différentes dans les différents cônes (opsine L (rouge), opsine M (verte) et opsine S (bleue)). Mais il existe aussi une opsine appelée rhodopsine dans les bâtonnets (dont le pic d'absorption est vers 500 nm, ce sera important pour la suite) et également la mélanopsine qui est exprimée par certaines cellules ganglionnaires et qui intervient dans la synchronisation des rythmes circadiens avec l'alternance réelle jour/nuit.

Nous percevons habituellement les longueurs d'onde entre 380 et 720 nm. Un article publié dans PNAS fin Novembre montre et explique comment nous pouvons également voir...à 1000 nm c'est-à-dire dans l'infra-rouge ! Les chercheurs l'ont montré en émettant de manière stochastique des lasers à différentes longueurs d'onde d'infra-rouges devant des volontaires et vers 1000 nm il y a eu le plus de réponses positives des volontaires, synchronisées avec les émissions réelles. Comment est-ce possible ? Les auteurs montrent que la rhodopsine et son 11-cis rétinal sont capables de capturer deux photons de 1000 nm ce qui les mettra dans le même état excité qu'avec un photon habituel à 500 nm : les faibles énergies des 2 photons à 1000 nm se combinent, permettant d'obtenir l'énergie d'un photon à 500 nm (n'oubliez pas que l'énergie des photons est inversement proportionnelle à la longueur d'onde). 

Néanmoins, il faut des intensités assez importantes pour percevoir quelque chose et on est loin de la "vision" infra-rouge des serpents !! (signalons au passage que les serpents perçoivent l'infra-rouge grâce à un canal ionique thermo-sensible et non pas par des réactions photochimiques)

Voir aussi cet article.


samedi 29 novembre 2014

Un climat méditerranéen à Bordeaux ?

Pour CAPES et Agreg
Thèmes : climat, réchauffement, effet de serre, cycle de l'eau




Le réchauffement climatique dû aux activités humaines est une réalité bien ancrée maintenant mais les conséquences précises de cette évolution du climat à l'échelle régionale en France sont encore mal connus. D'où l'intérêt d'un colloque ce vendredi à Bordeaux qui essaie de faire le point sur la question pour le Sud-Ouest de la France (Aquitaine/Midi-Pyrénées en gros). 

Entre 1960 et 2010, les températures moyennes annuelles régionales ont déjà augmenté de 1°C (et ce n'est pas l'année 2014 qui va arranger les choses : le 23 novembre il a fait 26°C à Biarritz pour ne citer que cette date mais c'est un épisode d'une longue série). Qui dit plus de chaleur, dit plus d'évapotranspiration des végétaux. Or les précipitations ont diminué : de 1960 à 2010 on est passé de 1100 mm/an à 900 mm/an (baisse de près de 20%). De nombreuses rivières ont leur débit qui baissent, impactant également l'agriculture (c'est dans ce contexte qu'a lieu la "bataille" autour du barrage de Sivens). 

D'après un rapport de l'Agence de l'eau Adour-Garonne, c'est carrément un climat méditerranéen qui s'installera en Aquitaine. Les modèles montrent que la température pourrait augmenter de 1,5°C à 2,8°C supplémentaires d'ici 2050. La vallée de la Garonne aurait des étés particulièrement secs et torrides. Les chutes de neige sur les Pyrénées devraient diminuer de 35 à 60%. Du coup, les rivières ne bénéficieront plus d'apport d'eau important à la fonte du printemps et la période de basses eaux va commencer plus tôt, au moment où la végétation a le plus besoin d'eau. En parallèle, les besoins en eau vont augmenter (on prévoit un million et demi d'habitants supplémentaires dans la région). 

L'agriculture sera donc fortement impactée. Le développement du maïs serait avancé de 15 jours et les rendements de cette culture particulièrement exigeante en eau va baisser. Les agriculteurs devraient se tourner vers des cultures moins gourmandes en eau comme le sorgho ou le tournesol et devraient utiliser des méthodes d'irrigation modernes comme le "goutte à goutte". 

Il n'y a pas que le vin qui sera précieux à Bordeaux...
 

Voir cet article

samedi 8 novembre 2014

Un bébé système solaire fait "cheeeeese"

Pour CAPES et Agreg

Thèmes : astronomie, système solaire

C'est une image qu'on n'imaginait jamais voir "en vrai" mais seulement en image de synthèse : la formation d'un système planétaire autour d'une jeune étoile. 



Et la voilà prise par les antennes radiotélescopiques ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) au Chili. Il s'agit d'un disque protoplanétaire, constitués de gaz et de poussières où la matière s'entrechoque pour former des éléments plus gros qui formeront par la suite des planètes. Au centre de ce disque, une jeune étoile, HL Tauri, non (encore) visible à l'oeil nu, qui se trouve dans la région de la constellation du Taureau à 450 années-lumière de la Terre. Cette étoile était difficilement visible jusqu'à présent même avec le Télescope spatial Hubble car caché par une nébuleuse. HL Tauri est vraiment très jeune et n'a pas plus d'un million d'années et ses réactions thermonucléaires ne sont pas encore enclenchées. Elle se serait formée par l'effondrement gravitationnel d'une partie de la nébuleuse qui nous la cache.

Le disque protoplanétaire autour de cette étoile fait en diamètre six fois la distance Soleil-Neptune. Les vides observés en anneau sont la marque de planètes en formation qui ont "nettoyé" leur orbite par leur gravité. C'est un résultat révolutionnaire car les différents modèles n'ont jamais simulé la formation de planètes aussi tôt dans la séquence de développement d'une étoile. La formation de l'étoile et des planètes semble avoir lieu simultanément et non selon la séquence l'étoile d'abord puis éventuellement les planètes ensuite. Les spéculations vont même jusqu'à imaginer que toute formation d'étoile s'accompagne de formations de planètes, ce qui est encore non démontré. 

Ce que nous voyons sur cette image est néanmoins sans doute très similaire à ce qu'il s'est passé il y a 4,57 milliards d'années lors de la formation de notre système solaire.


 Voir cet article

dimanche 26 octobre 2014

Une phéromone pour favoriser les fécondations croisées mâles-femelles

 Plutôt pour Agreg
Thèmes : reproduction, Ptéridophytes, phytohormones/phéromones , déterminisme du sexe


 Des chercheurs japonais viennent de publier dans Science une étude qui montre qu'une fougère (Ptéridophyte) nommée Lygodium japonicum contrôle le sexe de ses voisines grâce à des phéromones. 

Le cycle de développement des fougères est rappelé ci-dessous :

Source : http://lesbeauxjardins.com/cours/botanique/8-pteridophytes/filicinees.htm
 Le sporophyte diploïde produit des spores haploïdes qui, une fois disséminées, se développent en un gamétophyte haploïde. En général, ce gamétophyte est hermaphrodite et produit des gamètes mâles (via les anthéridies) et femelles (via les archégones). Il peut alors y avoir auto-fécondation, ce qui facilite la reproduction mais ne favorise pas les recombinaisons génétiques et la diversité génétique qui en découle. Mais il existe des cas où les gamétophytes sont sexués, mâles ou femelles, et leur répartition spatiale ne se fait pas au hasard. 

Les chercheurs ont montré que les gamétophytes femelles sont capables de produire une phéromone (appelée anthéridiogène) qui oriente le développement des gamétophytes plus jeunes aux alentours en gamétophytes mâles, avec seulement des anthéridies. Cette phéromone est un précurseur des gibbérellines (qui est habituellement une phytohormone). Ce précurseur appelé GA9 est méthylé, ce qui n'est pas habituel dans la voie de biosynthèse des gibbérelines mais cela favorise sa sortie de la cellule et il diffuse dans le sol depuis les gamétophytes femelles. Les jeunes gamétophytes absorbent ce précurseur, le déméthylent et terminent la synthèse des gibbérellines qui les convertissent en mâles : il y a inhibition du développement des archégones et stimulation du développement des anthéridies. Ce système favorise un équilibre dans le sex ratio : si il y a trop de gamétophytes femelles dans une zone les nouveaux gamétophytes en développement seront des mâles et ainsi les fécondations croisées seront favorisées.

Reste à trouver les gènes cibles des gibbérellines et les premières pistes sont les gènes orthologues de ceux des Angiospermes qui sont les cibles des gibbérellines dans ses fonctions plus classiques (croissance des entrenoeuds, levée de dormance, contrôle de la floraison).  Ce serait également intéressant de savoir si les gamétophytes mâles ont aussi une phéromone qui favorise les gamétophytes femelles autour d'eux. 

 
Voir cet article

Article original :  ScienceVol. 346 no. 6208 pp. 469-473
DOI: 10.1126/science.1259923
 Antheridiogen determines sex in ferns via a spatiotemporally split gibberellin synthesis pathway