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DISTRIBUTION
MLP
ISSN 0 153-4092
Commission paritaire n° 0927K82079 Dépôt légal : 5636 – Novembre 2025 N° d’édition : M0770577-01 www.pourlascience.fr 170 bis boulevard du Montparnasse – 75 014 Paris Tél. 01 55 42 84 00
« Eutrophisation » ou « Impact sur l’eau » : Ptot 0,007 kg/tonne
Imprimé en France
Maury Imprimeur SA Malesherbes N° d’imprimeur : 287 142
François Lassagne Rédacteur en chef
ATTRACTION JOVIENNE
Faut-il encore la présenter ? La géante gazeuse, cinquième planète du système solaire, visible à l’œil nu, est connue depuis l’Antiquité. Sa distance au Soleil et son environnement radiatif ont demandé des trésors d’ingéniosité pour concevoir les sondes à même de l’atteindre… et de lui survivre. Depuis Pioneer 10, en 1973, Jupiter a reçu la visite d’une petite dizaine d’engins d’exploration, dont elle constituait la destination ou une étape vers d’autres objectifs plus lointains. Et le corps le plus massif du Système après le Soleil s’est ainsi livré, peu à peu, de manière plus précise. La dernière machine humaine envoyée dans les mondes joviens est Juno. Lancée en 2011, par la Nasa, parvenue en orbite en 2016, elle a achevé sa mission cet automne – une ultime extension restant dans l’attente d’une décision au moment où nous écrivons ces lignes. Le but de cet orbiteur était notamment de nous éclairer sur les couches internes de Jupiter et sa magnétosphère. Ses données ont mis en évidence de nouveaux phénomènes, aidé à éclaircir certains mécanismes, et surtout confirmé la nature décidément singulière de la planète. Ainsi son cœur est-il… diffus. Ni région massive et concentrée (comme dans une planète tellurique), ni absence : le noyau de la géante est flou, sans démarcation nette avec son manteau d’hydrogène métallique. Au passage, son origine vient d’être remise en cause… depuis la Terre. Le scénario imaginé pour expliquer ce cœur en miettes bat de l’aile : des simulations écartent l’idée d’un impacteur ayant pénétré l’atmosphère de la géante dans sa jeunesse au profit de processus d’agrégation de gaz et d’éléments lourds lors de sa formation. Il faudra attendre la décennie 2030 pour de prochains rendezvous avec Jupiter : Juice (ESA), lancée en 2023, doit y parvenir en 2031 ; Europa Clipper (Nasa), lancée en 2024, arrivera en orbite en 2030. Toutes deux visent non pas tant l’étude de la planète que de ses lunes principales. L’exploration se poursuivra donc dans les marges de la géante. Mais nul doute : l’attraction jovienne persiste. n
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OMMAIRE
ACTUALITÉS GRANDS FORMATS
P. 6
ÉCHOS DES LABOS
• De faux alliés dans la sclérose en plaques
• Réchauffement climatique : la quantité de carbone stockable divisée par 10
• Des champs hors du Croissant fertile
• Comment les ponts s’effondrent
• Une mère, des fils de deux espèces différentes
• Un cristal temporel visible à l’œil nu
P. 18
LES LIVRES DU MOIS
P. 20
DISPUTES
ENVIRONNEMENTALES
Rupture de style à la COP30
Catherine Aubertin
P. 22
LES SCIENCES À LA LOUPE
Les limites de la « big science »
Yves Gingras
P. 38
ENTOMOLOGIE MÉDICALE
LA BACTÉRIE
WOLBACHIA FAIT
RECULER LA DENGUE
Anna-Bella Failloux et Pierre Kaldy
Infecter le moustique Aedes aegypti, principal vecteur de la dengue, avec certaines bactéries, le protège du virus responsable de la maladie. La libération de ces insectes infectés limite fortement et durablement la propagation de celle-ci.
P. 48
ANTHROPOLOGIE
« “L’ANTHROPOLOGIE DE LA VIE” EXPLORE “LA VIE EN SOCIÉTÉ” »
Entretien avec Perig Pitrou
Perig Pitrou développe une « anthropologie de la vie » en s’appuyant sur l’étude et la comparaison d’une pluralité de savoirs, de gestes, de rituels et d’expériences humaines mettant en jeu la vie et le vivant.
Les portraits des contributeurs sont de Seb Jarnot
Ce numéro comporte un courrier de réabonnement posé sur le magazine sur une sélection d’abonnés.
Lauren N. Wilson et Daniel T. Ksepka
Quand les oiseaux ont-ils commencé à migrer pour se reproduire, l’été, en Arctique ? La réponse réside peut-être dans une poignée de fossiles du Crétacé arrachés de haute lutte aux boues – et aux moustiques –de l’Alaska.
P. 64
HISTOIRE DES SCIENCES
CE QUE LA TRAQUE DU HIGGS DOIT
AUX BOSONS W ET Z
Daniel Froidevaux
Le physicien Daniel Froidevaux, qui participa au cheminement conduisant à la découverte des bosons W et Z en 1983 puis à celle du boson de Higgs en 2012, revient sur quatre décennies fondatrices de la physique contemporaine.
P. 24
PLANÉTOLOGIE
JUPITER : UNE PLANÈTE À CŒUR OUVERT
Robin George Andrews
La mission Juno a offert une vision inégalée de la structure interne de la planète géante. Certaines de ces découvertes conduisent à réécrire l’histoire de Jupiter.
P. 34
PHYSIQUE
« L’HYDROGÈNE MÉTALLIQUE EST LA CLÉ POUR COMPRENDRE JUPITER »
Entretien avec Marius Millot
Dans des conditions extrêmes de pression et de température, l’hydrogène devient conducteur. Présente à l’intérieur de Jupiter en grande quantité, cette phase métallique est responsable du puissant champ magnétique de la planète, mais reste mal comprise.
RENDEZ-VOUS
P. 72
LOGIQUE & CALCUL
FLOCONS ET DRAGONS POUR PAVER LE PLAN
Jean-Paul Delahaye
Certaines fractales poussent l’exotisme jusqu’à s’emboîter parfaitement pour former de beaux pavages du plan.
P. 78
ART & SCIENCE
Vermeer, entre astrologie et astronomie Loïc Mangin
P. 80
IDÉES DE PHYSIQUE
La conduite aléatoire des électrons
Jean-Michel Courty et Édouard Kierlik
P. 84
CHRONIQUES DE L’ÉVOLUTION
Vieux comme l’éponge Hervé Le Guyader
P. 88
SCIENCE & GASTRONOMIE
Les crèmes… c’est du flan ! Hervé This
P. 90 À PICORER
P. 6 Échos des labos
P. 18 Livres du mois
P. 20 Disputes environnementales
P. 22 Les sciences à la loupe
DE FAUX ALLIÉS DANS LA SCLÉROSE EN PLAQUES
Chez les personnes souffrant de sclérose en plaques, les cellules du système immunitaire (les microglies, en orange sur cette vue d’artiste) attaquent la gaine de myéline des axones (en bleu) et provoquent une inflammation, avec de nombreuses manifestations cliniques sévères.
Chez les patients atteints de sclérose en plaques, certains lymphocytes T aux effets plutôt anti-inflammatoires aggravent ici indirectement l’inflammation.
Trop vulnérable pour supporter une inflammation sans subir d’irréversibles dégâts, notre système nerveux central est normalement inaccessible aux cellules immunitaires comme les lymphocytes B et T. Mais dans le cas de la sclérose en plaques (SEP), une maladie chronique auto immune, ces derniers parviennent périodiquement à envahir et attaquer les tissus cérébraux et spinaux, ce qui provoque une forte inflammation neuronale. Ces phases d’invasion immunitaires sont nommées « poussées », et sont caractérisées par des manifestations cliniques sévères (troubles visuels, moteurs et sensitifs). Elles alternent avec des phases dites « de rémission », où les cellules immunitaires sont chassées
du système nerveux, l’inflammation réprimée et les symptômes plus modérés. Une sous-famille de lymphocytes T, dits « auxiliaires », contribue notamment à l’inflammation en libérant de nombreuses cytokines. Mais il existe aussi des lymphocytes T dits « régulateurs
Le rôle des lymphocytes Tfr dans la SEP n’avait jusqu’alors pas été exploré
folliculaires » (Tfr) qui sont, à l’inverse, plutôt connus pour leurs propriétés antiinflammatoires et leur importance dans la régulation de l’auto-immunité, et dont le rôle dans la SEP n’avait jusqu’alors pas été exploré. Pour en savoir plus, l’équipe de Nicolas Fazilleau, de l’institut Infinity (Inserm, CNRS, université de Toulouse), a mené une véritable enquête et a mis en évidence l’influence contre-intuitive des Tfr dans la gravité des manifestations cliniques de la SEP.
D’abord, les chercheurs ont constaté que la quantité de Tfr augmentait pendant les phases de poussées et diminuait lors des phases de rémission. Avec un modèle murin dépourvu de Tfr et soumis à la maladie, ils ont constaté que les symptômes sont moins graves que chez leurs congénères pourvus de Tfr.
L’équipe s’est ensuite intéressée aux lymphocytes T auxiliaires émetteurs de cytokines pro-inflammatoires. En l’absence de Tfr, l’expression des cytokines dans le système nerveux central est moindre. De façon surprenante, c’est donc
quand les Tfr, réputés anti-inflammatoires, sont absents que le nombre de cytokines est au plus bas et l’inflammation limitée.
Pour comprendre le mécanisme sousjacent, il faut se tourner vers un troisième acteur : les lymphocytes B capables de soutenir l’expression des cytokines par les lymphocytes T auxiliaires. Nicolas Fazilleau et ses collègues les ont recensés durant les différentes phases de la SEP. Ils ont alors mis en évidence que, chez le modèle murin, l’absence de Tfr entraînait une diminution significative du nombre de lymphocytes B infiltrés dans le cerveau lors des poussées.
Les chercheurs ont suivi cette piste et sont remontés aux centres germinatifs d’où proviennent les lymphocytes B. Ils ont alors montré que chez les souris dépourvues de Tfr, les lymphocytes B étaient certes plus rares dans le cerveau, mais beaucoup plus nombreux dans les centres germinatifs, et qu’ils exprimaient davantage une protéine appelée S1PR2 normalement exprimée seulement au cours de la maturation des lymphocytes et chargée d’empêcher leur sortie prématurée des centres germinatifs. Pour compléter cette observation, les chercheurs ont mis en présence des lymphocytes B et des Tfr, et ont prouvé que ces derniers limitaient l’expression de S1PR2 à la surface de leurs congénères. Ainsi, le rôle contreintuitif des Tfr est pleinement identifié : à leur contact, les lymphocytes B quittent les centres germinatifs et migrent vers le cerveau où ils stimulent l’expression de cytokines par les lymphocytes T auxiliaires, augmentent la neuro-inflammation et aggravent les symptômes cliniques.
Dans de nombreuses maladies autoimmunes, les Tfr, connus pour leurs propriétés anti-inflammatoires, sont perçus favorablement, comme une cible thérapeutique à stimuler. Dans le cas de la SEP, c’est exactement le contraire. Actuellement, les médicaments les plus utilisés ciblent et détruisent les lymphocytes B, ce qui entraîne en parallèle un affaiblissement global du système immunitaire et des effets secondaires lourds. Les Tfr ferontils une cible thérapeutique plus précise avec moins d’effets indésirables ? n
Marguerite Jamet
F. Martinez et al., Sci. Transl. Med., 2025.
GÉO-INGÉNIERIE
Réchauffement climatique : la quantité de carbone stockable divisée par 10
Le stockage géologique du carbone est considéré comme une technologie clé pour limiter le réchauffement climatique, mais une nouvelle étude vient de diviser par 10 la taille du « réservoir terrestre » disponible. Pourquoi et avec quelles conséquences ? Le point avec l’ingénieure Alina-Berenice Christ, coautrice de l’étude.
Propos recueillis par Guillaume Jacquemont
Alina-Berenice Christ, ingénieure en modélisation géologique, IFP Énergies nouvelles.
En quoi consiste le stockage géologique du carbone et à quel point en auronsnous besoin ?
De nombreux organismes, comme l’Agence internationale de l’énergie (AIE) ou le Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat (GIEC), considèrent le stockage géologique du carbone comme un pilier incontournable pour atteindre la neutralité carbone en 2050. Il s’agit de capturer le CO2, soit directement dans l’atmosphère, soit en sortie d’usine, puis de l’injecter dans des couches sédimentaires poreuses, surmontées par des roches imperméables qui l’empêchent de s’échapper. Du fait des conditions de température et de pression dans ces couches (situées à plus de 800 mètres de profondeur), le CO2 prend la forme d’une sorte de gaz liquide, qui occupe 30 fois moins de place qu’à la surface. C’est aujourd’hui une technologie mature, étudiée depuis une trentaine d’années – même si cela reste dans des installations pilotes et qu’il faudra être capable de réaliser un changement d’échelle.
La capacité totale de stockage serait de 1 460 gigatonnes d’après votre étude, contre environ 14 000 selon les estimations précédentes. Pourquoi le volume était-il à ce point surestimé ?
Parce que les estimations précédentes ne prenaient pas en compte toute une série de limites. Dans notre étude, nous avons d’abord regardé l’ensemble des volumes de roches poreuses disponibles dans les bassins sédimentaires terrestres, puis nous avons appliqué des critères d’exclusion de plusieurs types : géologiques, environnementaux, géopolitiques… Ont par exemple été exclues les zones présentant un risque sismique, les zones protégées, les alentours des villes (pour des raisons d’acceptation sociétale et d’occupation
du sous-sol par des infrastructures préexistantes), les eaux internationales (où les activités autorisées sont restreintes)… Bien sûr, certains de ces critères sont plus flexibles que des limites physiques absolues. C’est pourquoi nous avons calculé non seulement une valeur probable (les 1 460 gigatonnes que vous citez), mais aussi des limites hautes et basses, en considérant certains assouplissements ou durcissements possibles (comme réduire la taille de la zone d’exclusion autour des villes). Nous aboutissons ainsi à une quantité de CO2 stockable comprise entre 1 290 et 2 710 gigatonnes. La limite haute de notre estimation prudente est donc très inférieure aux 14 000 gigatonnes des estimations précédentes, en raison de nos critères d’exclusion.
Quelles conséquences pour la lutte contre le réchauffement climatique ?
Soulignons tout d’abord que même si les capacités de stockage sont bien plus faibles qu’initialement estimées, elles restent importantes. Elles devraient ainsi suffire pendant 175 ans, soit jusqu’en 2200 – du moins si l’on suit les scénarios du GIEC visant à limiter le réchauffement à 2 °C, qui incluent une réduction importante des émissions de CO2. À elles seules, ces capacités permettraient de réduire l’augmentation prévue de 0,7 °C. C’est loin d’être négligeable et le stockage géologique du carbone demeure un atout précieux dans le panel de mesures qui sera nécessaire. Ce n’est pas pour autant une solution miracle. Le réservoir terrestre est une ressource limitée, à gérer avec parcimonie, par exemple en réservant le stockage géologique aux secteurs difficiles à décarboner, comme l’industrie du ciment et de l’acier. Nous devons en tout cas mener une réflexion stratégique pour l’exploitation de cette ressource, et ce sur plusieurs générations. n
M. J. Gidden et al., Nature, 2025.
ARCHÉOLOGIE
DES CHAMPS HORS DU CROISSANT FERTILE
Il y a neuf mille ans, un peuple prénéolithique exploitait déjà des champs d’orge sauvage. C’était dans l’actuel Ouzbékistan, très loin du fameux Croissant fertile.
Comment l’agriculture est elle apparue ? Depuis plusieurs décennies, les fouilles archéologiques au Proche et au MoyenOrient montrent que répondre à cette question cruciale n’est pas simple. Le site israélien d’Ohalo II, près du lac de Tibériade, atteste notamment que, bien avant la domestication des céréales, des populations prénéolithiques ont longuement pratiqué la cueillette sur des champs d’orge sauvages au cœur même du Croissant fertile – cette vaste zone entre l’Égypte et l’Irak supposée être le foyer de l’agriculture eurasienne. Or récemment, Xinying Zhou, de l’Académie chinoise des sciences, et une équipe internationale témoignent de l’existence d’une telle préagriculture aussi en Asie centrale… à plus de 2 000 kilomètres du lac de Tibériade !
L’abri-sous-roche de Toda-1 est situé en Ouzbékistan, dans la vallée alluviale du Sourkhan Daria. Les cinq tranchées qui y ont été ouvertes par les archéologues en 2018 et 2019 ont révélé une présence humaine discontinue, du Néolithique jusqu’au Moyen Âge. Les couches les plus anciennes, âgées de 9 200 ans, sont trop vieilles pour être attribuées avec certitude à la culture de Kelteminar, dont on trouve des traces du Tadjikistan à l’Afghanistan.
Ces strates sont caractérisées par l’absence de céramique, et par un outillage microlithique diversifié, parmi lequel une meule et des lames portant des traces d’usure. La comparaison avec des homologues trouvées à Obishir, au Kirghizistan voisin, indique qu’elles ont servi à couper des matières abrasives, possiblement des graminées. La coexistence, dans la même couche, de ces lames de calcaire silicifié et de restes de fruits, de noix et de grains de céréales carbonisés, a conduit l’équipe scientifique à se demander s’il n’y avait pas là une preuve de moisson et de transformation des grains. La réponse est clairement oui. D’après les charbons végétaux, les autochtones consommaient des fruits sauvages, en particulier des pistaches et des pommes. Ils avaient aussi à leur menu de l’orge sauvage à deux rangs (avec deux rangées de grains sur l’épi), qu’ils moissonnaient à l’aide de lames sans doute emmanchées et de faucilles. Si la région est
aujourd’hui très aride, la reconstitution de l’environnement grâce aux restes carbonisés et aux pollens indique qu’il y a neuf mille ans elle était plus humide, au point de ressembler à celle des monts du Zagros ou au pourtour du Croissant fertile. Cette similarité, conjecturent les chercheurs, pourrait avoir facilité la dispersion de populations ayant des pratiques alimentaires communes.
IL Y A HUIT MILLE ANS ENVIRON, LA PRÉAGRICULTURE TOUCHE À SA FIN, QUAND UNE VARIÉTÉ D’ORGE À SIX RANGS
Cette préagriculture a touché à sa fin il y a huit mille ans environ, lorsqu’une variété d’orge domestiquée, à six rangs, a été introduite depuis le plateau iranien. Pour autant, grâce aux fouilles de Toda-1, il apparaît désormais difficile de contester qu’un foyer pré-agricole a existé au cœur de l’Asie centrale, bien loin du Croissant fertile longtemps considéré comme le berceau unique de notre agriculture. n Olivier Voizeux
Vue de la vallée de Surkhan Darya, en Ouzbékistan, où se trouve l’abri-sous-roche de Toda-1.
La Lune rouille !
Avec son atmosphère ténue, où l’oxygène et l’eau sont rares, comment les atomes de fer à la surface de la Lune peuvent-ils s’oxyder ? Grâce à des expériences en laboratoire, Xiandi Zeng, de l’université des sciences et de technologies de Macau, en Chine, et ses collègues suggèrent que des ions oxygène de la magnétosphère terrestre qui bombardent la surface de la Lune y formeraient de l’hématite (Fe2O3), autrement dit de la rouille. Geophysical Research Letters, 2 septembre 2025.
L’union fait la force
Le travail d’équipe permet de déplacer des montagnes ! Mais, chez les humains, la performance d’un groupe est en général, surtout pour une tâche physique, moins bonne que la somme des performances individuelles.
La coordination est souvent la source du problème. Mais les fourmis tisserandes (Oecophylla smaragdina) ne semblent pas avoir ce souci. Chris Reid, de l’université Macquarie, à Sydney, et ses collègues ont constaté que, lorsqu’elles travaillent en groupe, la performance de chaque individu peut doubler ! Current Biology, 8 septembre 2025.
Des parures de coquillages
Dans l’abri-sous-roche de La Roche à Pierrot, à Saint-Césaire en CharenteMaritime, l’équipe d’Isabelle Crevecoeur, du laboratoire Pacea, à Pessac, a découvert de nombreux coquillages percés, suggérant qu’il y avait là, il y a 42 000 ans (au Paléolithique supérieur), un atelier de fabrication de parures, le plus ancien connu d’Europe de l’Ouest. Le rivage était alors à 100 kilomètres de l’abri, signe de l’existence d’un réseau d’échanges et d’une grande mobilité des groupes d’humains. PNAS, 22 septembre 2025.
INGÉNIERIE
COMMENT LES PONTS
S’EFFONDRENT
En août 2018, l’effondrement partiel du pont Morandi, à Gênes, en Italie, a rappelé de façon tragique la vulnérabilité des infrastructures vieillissantes. Entre fatigue des matériaux, conditions climatiques plus sévères et augmentation des charges, la sûreté des ouvrages se dégrade, rendant cruciale l’évaluation de leurs faiblesses. Mais prévoir le mode exact de rupture d’un pont reste difficile : cédera t il instantanément ou résistera t il assez longtemps en se déformant pour éviter le pire ? Juan ReyesSuárez, de l’université polytechnique de Valence, en Espagne, et ses collègues ont étudié le cas de ponts à treillis. Ces ouvrages sont composés de poutres en acier agencées en un réseau de triangles, à l’instar du viaduc de Garabit, dans le Cantal.
Les chercheurs ont travaillé sur une version réduite de pont et ont analysé la réponse en sectionnant certaines poutres. L’équipe a ainsi établi un modèle numérique des comportements de la structure en cas de défaillance. En pratique, la connaissance de ces mécanismes offre un outil pour améliorer la conception des ponts ou prévoir des ajustements sur les ouvrages existants afin d’augmenter leur résilience. Cette
Le viaduc ferroviaire du Garabit, conçu par Gustave Eiffel, a été mis en fonction en 1888. Cet ouvrage métallique mesure 565 mètres de long.
étude reste toutefois une première approche limitée à un type très spécifique de pont. En France, la majorité des constructions reposent aujourd’hui sur le béton. À terme, cette approche ouvre néanmoins une voie pour mieux cibler les rénovations du parc français de ponts, dont l’Observatoire de la route souligne la dégradation dans son dernier rapport : en 2023, par exemple, seuls 28 % des ponts gérés par les communes étaient considérés comme en bon état général. n
Pierre Giraudeau
J. Reyes-Suárez et al., Nature, 2025.
BIOLOGIE VÉGÉTALE
LES RACINES
QUI S’ADAPTENT
Quand l’azote et le phosphore se font rares, une plante comme le lupin blanc (Lupinus albus, cicontre) adapte la croissance de ses racines. Des nodules – de petits renflements – s’y développent. Ils hébergent des bactéries capables de capter l’azote atmosphérique qui diffuse dans le sol. La plante forme aussi un système racinaire spécifique, des racines dites « protéoïdes ». Ce sont des racines secondaires qui portent des amas denses de radicelles courtes très serrées leur donnant un aspect de goupillon. La surface de contact avec le sol augmente et les capacités d’absorption du phosphore par la plante sont meilleures. Ces adaptations impliquent une dépense énergétique importante. Laurence Marquès, de l’Institut des sciences des plantes de Montpellier, et ses collègues ont identifié chez le lupin blanc le mécanisme qui régule cette fonction. Cette découverte ouvre de nouvelles pistes de compréhension de l’adaptation des cultures aux contraintes nutritionnelles. n
Isabelle Bellin
L. Marquès et al., PNAS, 2025.
EN BREF
Aux origines des dragons
Séries à succès, romans de fantasy, fêtes populaires en Asie… La figure fantastique du dragon fait encore et toujours recette. D’où vient le succès de ce mythe ?
Quelles formes a-t-il prises au fil du temps ?
Où prend-il sa source ? Les réponses de l’historien spécialiste de l’analyse des mythes Julien d’Huy, à l’occasion de la parution de « Dragon. Généalogie mondiale d’un mythe ».
Vieille de plusieurs dizaines de milliers d’années, la mythologie du dragon reste prospère. Comment expliquer cette vigueur ?
La mythologie imprègne nos esprits de façon très puissante. Dans ses grandes lignes, l’imaginaire humain reste très stable, pour ne pas dire presque statique. Malgré les changements de génération, nous avons du mal à sortir du bain culturel dans lequel nous avons grandi, et cela explique pour beaucoup la permanence du dragon dans le temps – je ne fais d’ailleurs pas exception, car l’intérêt que je leur porte doit grandement aux histoires qui ont bercé mon enfance ! Ensuite, les récits sur lesquels je travaille sont comme des structures vides que chaque société comble d’un nouveau sens. Les mythes se transmettent, mais l’interprétation qui en est faite change. Par exemple, le serpent arc-en-ciel est passé d’une figure à laquelle on croyait littéralement (surtout ne pas sortir en sa présence, en particulier les femmes, et encore moins le montrer du doigt) à une figure poétique : regarde l’arc-en-ciel qui s’élance dans le ciel ! Enfin, plusieurs études en neurosciences ont montré que l’être humain a la capacité de réagir beaucoup plus vite face aux serpents et, de manière
JULIEN D’HUY est spécialiste de l’étude des mythes et rattaché au laboratoire d’anthropologie sociale du Collège de France. Il a précédemment publié L’Aube des mythes. Quand les premiers Sapiens parlaient de l’au-delà (La Découverte, 2023) et Cosmogonies. La Préhistoire des mythes (La Découverte, 2020).
générale, aux animaux dangereux comme les araignées ou les lions, que face à des animaux plus inoffensifs. Notre cerveau est littéralement câblé pour s’intéresser à ce type d’espèce prédatrice, pour mémoriser les risques et même avoir tendance à les exagérer. Tout cela réuni constitue un cocktail extrêmement puissant qui explique la permanence de la mythologie du serpent et, partant, du dragon.
À lire dans son intégralité sur www.pourlascience.fr
Au terme de votre enquête, quelle part de mystère le dragon a-t-il perdue ? Les figures du dragon s’enracinent dans une mythologie liée au serpent qui remonte au Paléolithique et aux premières sorties d’Afrique d’Homo sapiens. J’ai pu reconstruire l’évolution de cette mythologie et montrer que les différentes représentations du dragon, avec forcément une part d’invention à chaque fois, sont liées entre elles. C’est notamment vrai du dragon asiatique et du dragon européen. On les oppose souvent, y compris sur le plan idéologique (on parle des « dragons » pour désigner certains pays d’Asie du Sud-Est !), en distinguant une version orientale bienveillante et sage, alors que l’occidentale est maléfique, ce qui est terriblement caricatural. En définitive,
Les figures du dragon s’enracinent dans une mythologie qui remonte au Paléolithique £
Dragon. Généalogie mondiale d’un mythe, Julien d’Huy, Armand Colin, 2025, 472 pages, 24,90 euros
la figure du dragon, comme celle d’autres mythes, nous lie plus qu’elle ne nous oppose.
La méthode statistique est au cœur de votre approche, que vous avez baptisée « phylomythologie ». Comment l’employez-vous ?
Elle emprunte à la biologie la notion d’arbre phylogénétique. Pour classer les espèces et les groupes d’espèces, les systématiciens comparent ce qu’elles ont en commun ou pas, et tracent des arbres de parenté. Bien sûr, les mythes ne sont pas des êtres vivants. À cette réserve importante près, il est possible d’en extraire de l’information de façon à pouvoir comparer, et même coder, différentes versions ou traditions selon leurs ressemblances ou leurs divergences. Un exemple : si j’observe une région où le dragon/serpent peut prendre la forme d’un arc-en-ciel, je la code par 1. Dans une région où cela n’existe pas, le code est 0. Je fais la même chose avec la figure du dragon détenteur d’eau, etc. Mon but est d’obtenir de longues chaînes binaires de 1 et de 0 associées à différentes traditions, différentes aires culturelles, différentes versions. À partir de là, et en utilisant des logiciels spécifiques à la phylogénétique, j’infère les routes
de diffusion dans le temps et dans l’espace, ainsi que les formes ancestrales qui ont disparu.
Vous avez travaillé sur la place d’autres animaux comme le chien ou l’ours dans les mythes. Vous avez alors pu utiliser des résultats de fouilles archéologiques. Et avec une créature imaginaire comme le dragon ? Clairement, la tâche est moins aisée. Ce qui peut malgré tout aider la recherche, c’est le lien très fort qui unit serpents et dragons. À Montespan, en Haute-Garonne, et au Tuc d’Audoubert, dans l’Ariège, on a notamment retrouvé des couleuvres fossilisées datant du Paléolithique supérieur qui ont été emmenées au fond d’une grotte et décapitées. Ces cavernes ont en commun d’avoir été traversées par une rivière. Or, dans nombre de mythes, le dragon est présenté comme un animal aquatique, capable de retenir l’eau. En restant au plus près des données archéologiques, on peut avancer que le serpent/dragon a pu être regardé par les Paléolithiques comme lié à l’eau, voire à sa disparition, dangereux mais neutralisable par la destruction de sa tête.
Propos recueillis par Olivier Voizeux
ET AUSSI
LE GRAND LIVRE DE L’EXOBIOLOGIE
Hervé Cottin et Muriel Gargaud (dir.)
Belin, 2025
336 pages, 36 euros
Pour que la vie apparaisse, il faut tout un monde. Comprendre ses origines sur Terre ou la traquer ailleurs que sur notre planète – les deux objectifs majeurs de l’exobiologie – nécessitent alors un très large angle de vue, que restitue admirablement cet ouvrage, grâce à un panel impressionnant d’experts : de ses briques chimiques à la recherche de planètes susceptibles de l’abriter, de sa propagation dans les milieux les plus extrêmes aux signatures qu’elle laisse derrière elle, la vie est scrutée sous tous ses aspects.
CORTEX
Richard Levy
Albin Michel, 2025
336 pages, 22,90 euros
« L’organe de la liberté » : c’est ainsi que Richard Levy, professeur de neurologie à Sorbonne Université, définit le cortex préfrontal. Le titre n’est pas usurpé, tant cette région située à l’avant du cerveau contribue à nombre de fonctions cognitives essentielles : inhibition des automatismes, esprit critique, créativité… L’auteur les décrit dans cet ouvrage bien vulgarisé et parsemé de multiples anecdotes, qui illustre de façon frappante l’ancrage biologique de notre esprit.
LES MATHS SONT UN TANGO À TROIS TEMPS
Yan Pradeau
Flammarion, 2025
352 pages, 21,50 euros
Saviez-vous que le x qui peuple nos équations vient de l’arabe shay, « la chose », déformé en xay par les Espagnols, puis simplifié en x par René Descartes ? Cette plongée dans l’histoire des mathématiques, par le prisme de ses chiffres, symboles et savants emblématiques, est l’un des ingrédients qui font le sel de ce livre. Un autre est la façon dont, à travers les maths, l’auteur, qui les enseigne au lycée, papillonne dans une multitude de thèmes scientifiques ou quotidiens, allant de l’astronomie à la musique en passant par les systèmes de vote.
JUPITER une planète à cœur ouvert
La mission « Juno » a offert une vision inégalée de la structure interne de la planète géante. Certaines de ces découvertes conduisent à réécrire l’histoire de Jupiter.
ROBIN GEORGE ANDREWS
La célèbre Grande Tache rouge de Jupiter, photographiée (ici, en couleurs modifiées) par la sonde Juno, qui a déterminé que ce gigantesque anticyclone s’enfonçait jusqu’à 500 kilomètres sous le sommet des nuages.
L’ESSENTIEL
> La sonde Juno a terminé sa mission d’exploration de Jupiter et de ses principales lunes.
> Elle a fait de nombreuses découvertes surprenantes.
> Notamment, la mise en évidence d’un noyau léger et diffus interroge les modèles de formation planétaire classiques.
La plus grande planète du Système solaire n’a pas fini de révéler tous ses secrets… mais Juno, la sonde spatiale de la Nasa chargée de les dévoiler est arrivée au bout de sa mission, sans espoir de pouvoir jouer les prolongations. En réalité, elle a déjà survécu bien plus longtemps que prévu : sa trajectoire autour de Jupiter lui a fait régulièrement traverser une tempête électromagnétique qui aurait dû endommager peu à peu ses instruments et son électronique, jusqu’à mettre fin de façon précoce à la campagne d’exploration. Et pourtant, elle a vaillamment poursuivi son objectif, déjouant de nombreux pronostics.
Le mois de septembre 2025 a marqué la fin de la première mission prolongée de Juno (la mission nominale s’étant terminée en 2021).
Un nouveau sursis, avec une seconde extension jusqu’en 2028, est actuellement envisagé par la Nasa. La sonde restera en orbite autour de Jupiter et devrait plonger dans le ciel orageux de la géante gazeuse après 2033.
Quoi qu’il en soit, la sonde laisse un héritage inestimable. Elle a révélé une planète Jupiter bien différente de celle que les scientifiques pensaient connaître. Des tempêtes de la taille d’un continent, curieusement géométriques, dans des configurations étranges mais stables, dansent autour de ses pôles. Ses constituants les plus lourds semblent s’attarder dans son atmosphère, tandis que son cœur abyssal est étonnamment léger et diffus. Ses entrailles ne sont pas structurées de la même manière que des couches de lasagnes, à l’instar de ce qu’on trouve dans les planètes telluriques, comme la Terre ; leur aspect se rapproche davantage des tourbillons que forment des gouttes d’encre dans de l’eau.
En étudiant Jupiter, la mission Juno explore, par la même occasion, les conditions de la naissance du Système solaire : Jupiter a été la première planète à se constituer une fois que le Soleil a commencé à briller. Sous ses épais nuages, elle cache des traces des débuts de tout ce qui nous entoure.
L’AUTEUR
ROBIN GEORGE ANDREWS journaliste scientifique et
volcanologue de formation
Jupiter, le dieu romain, est connu pour ses écarts de conduite. Selon le mythe, il dissimulait ses méfaits sous un manteau de nuages afin que personne ne puisse voir ce qu’il préparait. Sa femme, Junon (Juno en anglais) avait cependant le pouvoir de regarder à travers ces nuages et de surveiller ses manigances… comme la sonde éponyme.
« C’est la raison pour laquelle Juno a été conçue : aller voir à l’intérieur de Jupiter par tous les moyens possibles, pour essayer de comprendre ce qui s’est passé dans le Système solaire primitif lors de la formation de cette planète, et le rôle que celle-ci a joué dans la structuration du reste du système », explique Scott Bolton, responsable scientifique de la mission à l’institut de recherche du Sud-Ouest, à San Antonio, au Texas.
SON LOT DE SURPRISES
À chaque fois qu’une mission part étudier une planète ou une lune de près, « vous savez que vous allez avoir des surprises », déclare Steve Levin, du Jet Propulsion Laboratory (JPL), de la Nasa. Mais ce que les scientifiques espèrent vraiment, c’est trouver quelque chose de tellement inattendu que « les théoriciens soient obligés de tout jeter par la fenêtre et de recommencer à zéro ». Et en l’occurrence, Juno a bousculé bien plus de modèles que n’importe quelle autre mission de planétologie. Les scientifiques ne regarderont plus jamais Jupiter de la même manière.
À la fin des années 1970, les deux sondes spatiales Voyager ont donné à l’humanité une première vision détaillée de la géante gazeuse. Si elles n’ont pas percé ses secrets enfouis, elles ont néanmoins été une source d’inspiration et de motivation pour Scott Bolton, qui à l’époque était étudiant. « J’étais fan de Star Trek , je rêvais de voyager et je me demandais à quoi ressemblait le reste de l’Univers », raconte-t-il. Lorsqu’un membre du JPL a donné une conférence dans son école et a présenté les images époustouflantes de Voyager 1, il a été conquis.
En 1980, Scott Bolton a trouvé un emploi au JPL, au moment même où Voyager 1
s’apprêtait à croiser Saturne. Plus tard, il a participé au projet Galileo, une mission qui a étudié l’atmosphère et le champ magnétique de Jupiter de 1995 à 2003. Ce fut le premier engin spatial à se mettre en orbite autour d’une planète géante gazeuse et le premier à larguer une petite sonde dans son atmosphère. Bien que Galileo ait commencé à en brosser un tableau en trois dimensions, de nombreux aspects – en particulier son noyau, la profondeur et la nature de ses tempêtes, et ses régions polaires, invisibles – sont restés hors de portée.
Scott Bolton est finalement parvenu à une conclusion inéluctable : la science devait faire de la mythique Junon une réalité. À l’aube du nouveau millénaire, une nouvelle sonde a pris forme, pour un montant de 1,1 milliard de dollars : trois panneaux solaires alimentant une série d’instruments capables de percer la couche nuageuse. Certains captaient les différents types de rayonnement émanant des profondeurs de la planète ; un autre mesurait la façon dont la sonde est affectée par de petites variations de son champ gravitationnel, ce qui a permis aux scientifiques de déterminer la structure interne de Jupiter.
L’instrument infrarouge
Jiram de la sonde Juno a mis en évidence un spectacle inattendu au pôle Nord de la planète avec huit cyclones entourant un cyclone central. La structure est dynamique, elle bouge, mais le nombre de cyclones est stable. Le pôle Sud offre une vue similaire, mais avec seulement cinq cyclones périphériques.
MARIUS MILLOT est chercheur au laboratoire américain Lawrence-Livermore, en Californie. Il est spécialiste de la physique de la matière dans des conditions extrêmes.
L’hydrogène métallique est la clé pour comprendre Jupiter
Dans des conditions extrêmes de température et de pression, l’hydrogène devient conducteur. Présente à l’intérieur de Jupiter en grande quantité, cette phase métallique est responsable du puissant champ magnétique de la planète, mais reste mal comprise. Marius Millot nous explique les avancées expérimentales dans ce domaine.
Quelles sont les particularités de l’hydrogène ?
L’hydrogène est l’atome le plus simple, il est composé d’un proton et d’un électron. Il est aussi l’élément le plus abondant dans l’Univers. Le fait d’avoir un seul électron rend l’hydrogène très réactif. Il s’associe facilement avec divers éléments, comme le carbone ou l’oxygène, ou avec d’autres atomes d’hydrogène. Dans ce dernier cas, il forme du dihydrogène H2
Dans des conditions de température et de pression ordinaires, H2 est un gaz incolore et inodore. En dessous de 20 kelvins (et à pression constante), le dihydrogène devient liquide ; puis solide à partir de 14 kelvins sous la forme d’un cristal moléculaire, car les atomes forment encore des molécules de H2 dans le réseau cristallin. À l’inverse, si on augmente fortement la température, les liaisons des molécules se brisent puis les électrons se séparent des protons et on obtient un plasma.
Que se passe-t-il si on élève la pression ?
La question a d’abord intéressé les théoriciens. En 1935, Eugene Wigner et Hillard Bell Huntington ont suggéré que lorsque la pression augmente (à faible température), et pour une certaine valeur de densité, les liaisons moléculaires dans le solide se brisent ; les électrons circulent librement et sont délocalisés sur l’ensemble de la structure cristalline. L’hydrogène solide devient alors métallique : il est réfléchissant comme un miroir et constitue un bon conducteur électrique.
Il restait à savoir à quelle pression cette phase de l’hydrogène émerge. En extrapolant à partir du peu de données expérimentales de l’époque, Wigner et Huntington ont estimé que la pression de transition était de l’ordre de 25 gigapascals (soit 250 000 fois la pression atmosphérique terrestre).
Ces conditions étaient-elles accessibles pour les dispositifs expérimentaux de l’époque ?
Non, et c’était tout le problème. Au début du XX e siècle, Percy Williams Bridgman a développé des presses en carbure de tungstène capables d’atteindre quelques gigapascals. Cela lui a permis de découvrir plusieurs phases solides de l’eau, dont la glace VI (en 1912) et la glace VII (en 1937), qui se forment respectivement à 1,1 et 2,2 gigapascals. Pour pouvoir explorer les propriétés de l’hydrogène au-dessus de quelques gigapascals, il faut attendre les enclumes à diamant développées en 1959 par Charles Weir, du Bureau américain des standards (aujourd’hui le NIST), et ses collègues.
Au passage, cette innovation technique a trouvé une application directe dans les laboratoires de géophysique, notamment sous l’impulsion de Dave Mao, du laboratoire de géophysique de l’institut Carnegie, à Washington,
pour étudier la minéralogie et les conditions qui règnent à l’intérieur de la Terre.
Pour la recherche sur l’hydrogène métallique, les cellules à enclumes de diamant ont révélé que l’hydrogène devient rapidement beaucoup moins compressible dès que la pression dépasse quelques gigapascals. En fait, pour atteindre la densité calculée par Wigner et Huntington, il faut compresser l’hydrogène entre 400 et 500 gigapascals. À de telles conditions, les enclumes sont mises à rude épreuve. Les pressions sont telles que les pointes de diamant cassent. Au cours des dernières décennies, plusieurs équipes ont annoncé avoir observé cette fameuse phase solide métallique. Mais, à chaque fois, le résultat a été remis en question.
Cependant, en 2020, une expérience a fait consensus. Paul Loubeyre, du CEA, et ses collègues ont conçu des pointes de diamant spécifiques et ont utilisé un faisceau infrarouge du synchrotron Soleil pour illuminer l’échantillon dans l’enclume. Ils ont montré qu’audessus de 425 gigapascals, le rayonnement ne passait plus, un signe que l’hydrogène solide était devenu métallique. Les chercheurs ont aussi démontré que l’expérience était réversible : en diminuant la pression, les chercheurs retrouvaient l’hydrogène solide isolant, et donc transparent, confirmant que ce sont bien les
Température (en kelvins, échelle logarithmique) Fluide moléculaire Fluide métallique
isolant-métallique
moléculaire
métallique
Pression (en gigapascals, échelle logarithmique)
Dans des conditions de température et de pression ordinaires, l’hydrogène forme un gaz de dihydrogène. Mais, en augmentant la pression et la température, il est possible de former des phases exotiques métalliques, aussi bien solides que liquides (en rose, celles présentes sur Jupiter). Les conditions au cœur du Soleil sortent de ce graphique, elles sont de l’ordre de 15 millions de kelvins et de 107 gigapascals. Pour la fusion inertielle au NIF (le centre de recherche américain sur la fusion inertielle), la pression est encore trois fois plus élevée et la température de 100 millions de kelvins.
L’ESSENTIEL
> Principal vecteur de plusieurs maladies virales tropicales, le moustique Aedes aegypti est protégé des virus responsables de ces pathologies s’il est infecté par certaines souches de la bactérie Wolbachia pipientis
> Le remplacement de populations locales de ce moustique par celles infectées s’avère un moyen efficace de lutter contre les épidémies de dengue lorsqu’il est le seul vecteur présent.
> Plusieurs sites dans le monde très affectés par les épidémies de dengue bénéficient déjà de cette nouvelle méthode développée par l’ONG World Mosquito Program et soutenue par l’Organisation mondiale de la santé.
> Des recherches pour l’adapter à d’autres vecteurs, comme le moustique tigre, et d’autres maladies, comme le paludisme, sont en cours.
LES AUTEURS
ANNA-BELLA FAILLOUX professeuse d’entomologie médicale à l’institut Pasteur, à Paris
PIERRE KALDY docteur en immunologie et journaliste scientifique
La bactérie Wolbachia fait reculer la dengue
En infectant Aedes aegypti, principal vecteur de la dengue, avec certaines bactéries, on protège ce moustique du virus responsable de la maladie. La libération de ces insectes infectés dans diverses villes du monde limite fortement et durablement la propagation de celle-ci.
Au fil des ans, la dengue s’étend dans le monde intertropical, frappant durement l’Asie du Sud-Est, l’Amérique centrale et celle du Sud. Près de la moitié de la population mondiale se retrouve désormais exposée au virus responsable de cette maladie, dont l’incidence ne cesse d’augmenter : en 2024, l’Organisation mondiale de la santé (OMS) a recensé plus de 14 millions de cas dans le monde, soit le double de l’année précédente, et douze fois plus qu’en 2014. Deux vaccins existent contre la dengue, mais ne peuvent suffire à protéger les
populations, car leur efficacité varie selon les personnes et les épidémies.
Le virus est transmis par des moustiques du genre Aedes, en particulier Aedes aegypti, principal vecteur également des virus Zika, du chikungunya et de la fièvre jaune. Cet insecte venu d’Afrique s’est diffusé sous les tropiques avec l’essor depuis deux siècles du transport maritime. Sa population est maintenant en forte expansion sous l’effet du dérèglement climatique, qui induit une chaleur et une humidité croissantes favorables à sa prolifération, mais aussi de l’urbanisation galopante, qui augmente la densité des populations humaines et
Une personne au Brésil tient un tube contenant des moustiques Aedes aegypti infectés par la bactérie Wolbachia, qui seront libérés afin de lutter contre la dengue, le chikungunya et le zika. Au Brésil, le pays le plus touché du monde par cette maladie, la méthode a considérablement limité sa transmission dans les villes traitées.
AEDES AEGYPTI, WOLBACHIA ET LE VIRUS DE LA DENGUE : UNE MYSTÉRIEUSE RELATION À TROIS
On ne connaît pas le mécanisme exact par lequel la bactérie Wolbachia empêche le virus de la dengue et d’autres comme Zika et celui de chikungunya de se développer chez les moustiques Aedes aegypti Néanmoins, plusieurs pistes d’explications se dessinent et suggèrent la conjonction de plusieurs facteurs. À l’échelle des cellules du moustique, diverses études ont en effet montré que les cycles de vie de Wolbachia et du virus de la dengue sont susceptibles d’interférer de plusieurs manières. Le virus de la dengue contamine le moustique lors d’un repas de sang sur un humain atteint de la maladie. En l’absence de Wolbachia, il entre dans les cellules de la paroi intestinale du moustique par endocytose (le mécanisme par lequel les cellules ingèrent les nutriments), s’y réplique en utilisant du matériel intracellulaire de l’hôte, puis se propage dans l’organisme
et infecte au bout d’une dizaine de jours les cellules des glandes salivaires, d’où il sera transmis à un autre humain lors d’un prochain repas de sang. Mais en présence de certaines souches de Wolbachia, le scénario se complique. D’une part, la bactérie perturbe le cytosquelette de la cellule hôte, c’est-à-dire les filaments qui la sous-tendent. En particulier, elle diminue la production de certaines protéines qui interviennent dans l’ancrage membranaire de ces filaments. Or le virus utilise le cytosquelette de la cellule pour y pénétrer. La bactérie gênerait donc l’entrée même du virus. D’autre part, elle serait en compétition avec le virus pour diverses ressources comme des lipides et des sucres, notamment le tréhalose. Elle se niche aussi dans le réticulum endoplasmique, un compartiment cellulaire qui intervient dans la synthèse des protéines. Or le virus l’utilise pour
multiplie les points d’eau où se développent les larves. Il est difficile de lutter contre cet insecte au vol silencieux qui préfère rester autour des habitations et pique en journée. L’épandage massif d’insecticides tels que le DDT après la Seconde Guerre mondiale a permis d’obtenir un répit contre le moustique, mais cette pratique a atteint ses limites à cause des effets collatéraux de ces produits sur le reste de la faune et de la résistance que l’insecte a parfois développé à leur encontre.
Pourtant, face à ce nouveau défi sanitaire, la Nouvelle-Calédonie a trouvé une solution qui lui épargne les redoutables épidémies de dengue dont elle souffrait périodiquement depuis le XIXe siècle et chaque été depuis 2012. En 2019 encore, le virus a infecté près de 4 000 personnes, dont environ 300 ont dû être hospitalisées et 2 sont mortes à cause de la maladie. Mais depuis cette date, les épidémies de dengue ont cessé dans l’archipel, notamment dans le sud de l’île principale, plus urbanisé, où se concentraient les principaux foyers. La chute des cas autochtones (c’est-à-dire transmis par des moustiques locaux) a été brutale, avec seulement 24 cas recensés entre 2022 et 2024. Elle est due au remplacement du moustique Ae. aegypti local par une nouvelle population de l’insecte réfractaire non seulement au virus de la dengue, mais aussi à celui du chikungunya et à Zika – une approche qui, depuis, met l’île à l’abri d’épidémies locales de ces maladies.
La Nouvelle-Calédonie doit sa nouvelle protection à l’application de la méthode Wolbachia,
L’idée d’utiliser la bactérie Wolbachia dans la lutte contre les moustiques a émergé à la fin des années 1960
produire, à partir de son ARN, le matériel nécessaire à sa réplication. Celle-ci se retrouverait donc restreinte. Enfin, la bactérie amplifierait la réaction immunitaire du moustique en activant des voies de signalisation de la cellule qui entraînent la libération de dérivés réactifs de l’oxygène. Ces dérivés augmentent le stress cellulaire, ce qui déclenche les systèmes de défense de la cellule. Ces ripostes de la cellule nuiraient à la réplication du virus, mais ne perturberaient pas la bactérie, car la cellule la perçoit comme un élément de son système immunitaire du fait de leur symbiose. Par ailleurs, plus la densité de Wolbachia est importante dans les cellules de l’hôte, plus le degré d’infection virale est faible. Cette densité varie selon les souches bactériennes que l’on utilise pour infecter les moustiques.
un nouveau moyen de lutte biologique qu’un entomologiste australien, Scott O’Neill, a mis au point il y a une quinzaine d’années. Elle n’est pas la seule région concernée. Aujourd’hui, plusieurs sites dans le monde bénéficient de cette nouvelle méthode, développée par l’organisation non gouvernementale World Mosquito Program (WMP) et soutenue par l’OMS ; et les résultats sont sans appel. À l’origine de cette approche, les propriétés étonnantes d’une bactérie, Wolbachia pipientis, souvent nommée juste Wolbachia, car elle constitue la seule espèce connue de ce genre.
UNE BACTÉRIE CONTRE LA DENGUE
Découverte en 1924 dans les gonades de divers insectes, dont le moustique commun, cette bactérie s’est révélée être un parasite intracellulaire (un « endosymbiote ») obligatoire – c’est-à-dire qui ne peut se reproduire sans hôte – présent chez de nombreux arthropodes comme des crustacés, des arachnides et des insectes, ainsi que chez certains nématodes. Cette symbiose est très ancienne, et chaque souche de Wolbachia s’est adaptée à son hôte au fil du temps.
L’idée d’utiliser cette bactérie dans la lutte contre les moustiques a émergé à la fin des années 1960 quand des chercheurs ont montré qu’elle bloquait, dans certaines circonstances, la reproduction de moustiques de la même espèce. Ce phénomène, nommé « incompatibilité cytoplasmique », se produisait lorsque des
CELLULE
Wolbachia
Cytosquelette
ARN viral
Dérivés réactifs de l’oxygène
Réticulum endoplasmique
Gouttes lipidiques
femelles non infectées s’accouplaient à des mâles infectés : dans ce cas, les œufs n’arrivaient jamais à maturité. En revanche, si les femelles étaient infectées, elles produisaient une progéniture viable, que les mâles soient infectés ou non, ce qui favorisait la propagation de la bactérie. Résultat, quelques moustiques infectés par Wolbachia suffisaient pour remplacer rapidement une population non infectée d’insectes de la même espèce.
Scott O’Neill s’y est particulièrement intéressé à partir des années 1990, quand des chercheurs ont découvert que certaines souches de Wolbachia vivant en symbiose avec des drosophiles raccourcissaient la durée de vie de moustiques lorsqu’on les infectait. À cette époque, la dengue s’installait progressivement dans le nord de l’Australie, et ce chercheur de l’université de Brisbane, dans l’État du Queensland,
INCOMPATIBILITÉ CYTOPLASMIQUE
Dans certaines circonstances, la bactérie endosymbiote Wolbachia rend infertiles entre eux deux moustiques de la même espèce. Aujourd’hui, on pense que ce phénomène, appelé « incompatibilité cytoplasmique », est dû à l’expression, par la bactérie, de deux protéines dont l’une, toxique, est présente dans les spermatozoïdes. Cette protéine rendrait non viables les œufs fécondés sauf s’ils possèdent l’antidote. Celui-ci serait présent quand la femelle est aussi infectée : il s’agirait de l’autre protéine de Wolbachia, capable de neutraliser l’effet de la première.
Plusieurs mécanismes possibles de défense de la cellule en présence de Wolbachia :
Wolbachia perturbe le cytosquelette, ce qui empêche le virus d’entrer dans la cellule et d’y progresser.
En s’associant au réticulum endoplasmique, la bactérie interfère avec son utilisation par le virus pour produire son matériel de réplication.
Les deux agents pathogènes sont en compétition pour divers nutriments (lipides, sucres…).
Wolbachia augmente le stress de la cellule en déclenchant la production de dérivés réactifs de l’oxygène. Cela active des défenses immunitaires. Elle accroît aussi la sécrétion par la cellule de petites protéines antivirales.
Source : I. Mushtaq et al., A comprehensive review of Wolbachia-mediated mechanisms to control dengue virus transmission in Aedes aegypti through innate immune pathways, Front. Immunol., 2024.
espérait utiliser cette propriété pour limiter la transmission de la maladie par son vecteur local, Ae. aegypti. Toutefois, si plus d’un tiers des espèces de moustiques portent une ou plusieurs souches de la bactérie (dont Aedes albopictus, le moustique tigre, vecteur lui aussi des virus de la dengue, du chikungunya et Zika), Ae. aegypti en est naturellement dépourvu. Il fallait donc l’infecter durablement. Après plus d’une décennie de recherches, l’équipe de Scott O’Neill a réussi à établir une lignée de moustique Ae. aegypti porteuse de la souche Wolbachia de la mouche drosophile. Il a fallu pour cela acclimater in vitro le parasite à son nouvel environnement cellulaire, afin que la bactérie soit ensuite capable de se répartir efficacement dans tous les tissus du moustique. Puis l’injecter à des embryons du moustique et sélectionner une souche qui se transmettait de manière stable aux générations suivantes tout en infectant densément toutes les cellules de l’insecte. Les chercheurs ont alors observé un phénomène inattendu : divers virus, dont celui de la dengue, ne parvenaient plus à infecter les moustiques Ae. aegypti parasités par Wolbachia ! Peut-être suffisait-il donc de propager largement la bactérie parmi les populations locales d’Ae. aegypti pour que le virus ne s’y propage plus ! Et même d’autres virus comme celui de chikungunya et Zika… En 2011, l’équipe présente ses premiers résultats en laboratoire. Dans son étude, elle montre que la descendance de quelques femelles infectées par Wolbachia remplace
NOYAU
PERIG PITROU est anthropologue et directeur de recherche au CNRS, à la Maison française d’Oxford et au laboratoire d’anthropologie sociale du Collège de France, université PSL, où il dirige l’équipe Anthropologie de la vie.
L’« anthropologie de la vie » explore « la vie en société »
Article écrit en partenariat avec le Collège de France
Perig Pitrou développe une « anthropologie de la vie » en s’appuyant sur l’étude et la comparaison d’une pluralité de savoirs, de gestes, de rituels et d’expériences humaines. Pour mieux enrichir sa démarche, il en appelle aussi à un dialogue fort avec d’autres disciplines, comme la philosophie, l’art, et même l’exobiologie… Il nous explique ici de quoi il retourne.
En tant qu’anthropologue, vous vous êtes intéressé à l’idée de vie. Mais qu’est-ce que l’anthropologie ?
Pour répondre, rappelons ce qui différencie l’anthropologie de l’ethnographie et de l’ethnologie. L’ethnographie consiste à mener des enquêtes au sein d’un groupe humain, une société, et à observer de la façon la plus détaillée possible un certain nombre de pratiques, en y participant parfois, et de représentations… relevant du domaine religieux, de la parentalité, de l’économie, de la politique… C’est une immersion.
Ensuite – c’est là une distinction souvent faite par Philippe Descola et Claude LéviStrauss –, l’ethnologie passe par un premier degré de généralisation : on compare les données recueillies dans un endroit avec celles collectées dans des sociétés à peu près similaires. L’anthropologie va plus loin encore en tentant une généralisation à l’échelle de l’humanité.
Concrètement, comment cela a-t-il commencé pour vous ?
À partir de 2005, pendant mon doctorat sous la direction de Philippe Descola, j’ai mené une enquête de plus de deux ans parmi une population amérindienne du Mexique, les Mixes (le x se prononce ici comme la jota espagnole), dans l’État d'Oaxaca, dans le sud du pays, pas loin du Chiapas. Il s’agit de communautés villageoises, paysannes, centrées sur la culture du maïs, chez qui je me suis fait ethnographe. Les Mixes forment un groupe ethnolinguistique d’environ 120 000 locuteurs, et le village où j’ai vécu rassemblait à l’époque environ 12 000 habitants, dont un quart vivait dans le bourg central tandis que les autres étaient répartis dans des petits hameaux de 20 à 100 personnes. Ces échelles correspondent à ce qu’on peut trouver dans d’autres sociétés paysannes, notamment en Bretagne, d’où je viens.
Lors des premiers mois de l’enquête, je visitais les hameaux les plus retirés – où l’apprenti anthropologue que j’étais imaginait trouver les conditions de vie les plus authentiques. Mais ma vision a ensuite changé.
Après ce séjour, vint la phase ethnologique, qui a consisté à comparer différentes sociétés amérindiennes du Mexique partageant des caractéristiques communes dans l’organisation sociale (type d’habitation, économie liée à la culture du maïs, activités religieuses…). Ce qui m’a conduit au projet d’anthropologie de la vie.
Vous disiez que « votre vision a changé » : que s’est-il passé ?
Le projet consistait à mieux comprendre les relations de cette population avec la nature. Très rapidement, j’ai compris qu’il fallait saisir pourquoi les Mixes procèdent aussi souvent,
sur une montagne ou dans les maisons, à des sacrifices de volaille adressés à des entités non humaines, à des divinités. Or, même dans le bourg central, déjà bien engagé dans un processus de modernisation avec des connexions avec les infrastructures (routes, électricité, eau, internet…) et aux institutions gouvernementales, il y avait des pratiques rituelles partagées par tous les habitants. Mon distinguo entre les zones modernes et les zones plus traditionnelles n’avait donc pas lieu d’être.
Ces cérémonies se déroulaient dans des contextes agricoles, lors de mariages et de naissances, et même à l’occasion du changement de l’équipe municipale ! Même si la modernité était là, il y avait toujours une relation très étroite avec une entité invoquée, « Celui qui fait vivre », à laquelle les Mixes s’adressaient d’une façon systématique (aux côtés du Soleil, de la pluie, de la terre…). C’est à partir de la présence de cet être invisible à qui on impute un pouvoir immense que se sont posées des questions très empiriques, très ethnographiques : comment « Celui qui fait vivre » fait-il vivre ? Que lui demande-t-on de faire ? Fait-il vivre de la même façon le maïs et un enfant ? De là est partie l’enquête pour restituer ce que j’appelle désormais les « théories de la vie » des Mixes. Et j’ai découvert que ceux-ci ont développé une « théorie sociopolitique de la vie », puisque à leurs yeux, « Celui qui fait vivre » intervient comme le ferait un voisin, un autre humain. Par exemple, après que les semeurs de maïs ont réparti les grains dans des trous, ils sacrifient des volailles et demandent à « Celui qui fait vivre » de distribuer lui-même la pluie pour faire germer les semences.
Ici, la vie est un agir, un faire, alors que, traditionnellement, on a tendance à croire qu’elle est quelque chose de donné, un être. Comment l’expliquer ?
En effet, la conception de la vie passe par un acte, une activité technique, par exemple celle de la distribution de l’eau pour faire croître le maïs. Cette conception est dans un sens écologique, mais aussi sociale : de la même façon que vous demandez à votre voisin son aide pour déménager, vous sollicitez « Celui qui fait vivre » en établissant une collaboration, en lui offrant de quoi manger (une volaille).
À ÉCOUTER
Découvrez la version complète de cet entretien en audio, avec le podcast « À l’écoute de la science ». https://s.42l.fr/podcastPourlaScience
Penser le pouvoir de la vie comme une activité sociale fut une découverte importante. Mais il y a aussi l’idée sous-jacente, que j’allais exploiter dans une perspective comparatiste, que les humains ne peuvent pas se substituer à « Celui qui fait vivre ». Ils peuvent certes semer les graines, mais sans l’intervention de ce dernier, rien ne poussera. La situation devient ambivalente : les humains exercent sur le vivant un pouvoir qui n’est jamais absolu. Les rites, dans cette configuration, servent à enrôler une
L’aube des migrateurs
Quand les oiseaux ont-ils commencé à migrer pour se reproduire, l’été, en Arctique ?
La réponse réside peut-être dans une poignée de fossiles du Crétacé arrachés de haute lutte aux boues – et aux moustiques – de l’Alaska.
LAUREN N. WILSON ET DANIEL T. KSEPKA
L’ESSENTIEL
> Près de 200 espèces d’oiseaux migrent chaque année vers le Grand Nord. L’origine de ce phénomène n’est pas cernée.
> Dans la formation de Prince Creek, en Alaska, des fossiles suggèrent que des oiseaux y nidifiaient
Ldéjà il y a 73 millions d’années.
> La preuve qu’il s’agissait d’espèces migratrices n’est encore qu’indirecte.
es rayons dorés du soleil d’automne font étinceler laîches et arbrisseaux de la toundra. L’hiver approche, et bientôt le nord de l’Alaska se couvrira de neige. Ces trois derniers mois, la saison estivale des amours s’est déroulée sur fond sonore de sternes arctiques. Pour l’heure, alors que les jours diminuent, la colonie doit mettre le cap au sud. En un instant, le ramage des sternes se fera silence. Puis les oiseaux, jusqu’au dernier, prendront l’air, direction l’Antarctique, pour un voyage de 40 000 kilomètres – la plus longue migration animale sur Terre.
Comme les sternes, des milliards d’oiseaux issus de presque 200 espèces, des petits passereaux comme les plectrophanes de Smith aux grands palmipèdes comme l’oie rieuse, prennent possession du Grand Nord au printemps pour se reproduire, avant de repartir avant l’hiver. Migrer n’est pas une mince affaire. C’est un périple coûteux. Même dans des conditions idéales, il exige une énergie folle et expose les voyageurs aux périls de la météo. Les risques de mourir sont grands. En retour, les oiseaux bénéficient des avantages inhérents à la saison. Les interminables journées d’été sont synonymes de luxuriance pour les plantes, les essaims d’insectes et les populations de poissons gavées de plancton. Avec vingt-quatre heures de lumière par jour, on capture plus facilement le poisson visqueux et l’insecte minuscule. Et les prédateurs ont du mal à passer inaperçus.
DES ASTRONOMES À PLUMES
Depuis longtemps, les scientifiques se demandent à quel moment le phénomène migratoire a débuté chez les oiseaux. Désormais, les indices que nous-mêmes et nos collègues avons découvert et analysé ouvrent des pistes. Une décennie d’expéditions dans le cercle arctique alaskan a permis d’amasser un trésor de fossiles – y compris ceux d’oisillons. Ces restes datant du Crétacé supérieur, vieux d’environ 73 millions d’années, offrent des traces précoces de reproduction sous une latitude
LES AUTEURS
LAUREN N. WILSON doctorante à l’université de Princeton (États-Unis), où elle étudie la paléobiologie des oiseaux et des reptiles
DANIEL T. KSEPKA paléontologue et conservateur au musée
Bruce à Greenwich, Connecticut
polaire. Et le signe, peut-être, que les premiers oiseaux, déjà, se donnaient rendez-vous sur le toit du globe.
La migration vers l’Arctique est l’un des grands spectacles de la nature. Pour réussir un tel marathon, mieux vaut être endurant. Par leur anatomie et leur comportement, les migrateurs sont des long-courriers. Merveille d’efficacité, la sterne arctique est ainsi dotée d’un squelette poids plume partiellement empli d’air, permettant le vol plané en lieu et place de l’énergivore vol battu. Sans faire halte, elle pêche en chemin. Et comme nombre de migrateurs, elle dort en planant.
Les migrateurs doivent aussi se montrer habiles navigateurs. Si leurs secrets sont loin d’être percés, il semble acquis qu’ils utilisent
La migration vers l’Arctique est l’un des grands spectacles de la nature £
une panoplie de repères sensoriels : position du soleil, de la lune et des étoiles ; champ magnétique terrestre ; et même des traces odorantes. Une dose d’apprentissage paraît nécessaire – chez quantité d’espèces, les débutants se contentent de garder un cap correct, alors que les individus expérimentés semblent optimiser leur route grâce aux repères.
Tout aussi impressionnante que la distance parcourue est l’ampleur avec laquelle, une fois à bon port, les migrateurs transforment leur écosystème d’arrivée. Malgré la brièveté de leur séjour estival, ils assurent le succès des plantes qu’ils pollinisent et dont ils dispersent les
graines. En régulant les populations d’insectes et de rongeurs, ils préviennent les pandémies. En réalité, ils contribuent si intimement au succès de l’environnement qu’on les soupçonne d’avoir structuré des écosystèmes très éloignés sur la longue durée. Ils sont notamment vecteurs de petits organismes (insectes, graines) qui colonisent les régions polaires. Sans eux, l’actuelle toundra serait bien plus pelée.
ATTENTION, FRAGILES !
En dépit de leur importance, il faut reconnaître qu’on en sait très peu sur les origines des migrations aviaires. Répondre à cette question exige de remonter le temps grâce aux archives de la Terre. Par malchance, les collections de fossiles polaires sont clairsemées, notamment parce que les sédiments fossilifères sont couverts de glace ou d’eau. Même exploitables, les gisements sont des casse-tête, aussi dangereux que coûteux. De plus, par leur petitesse et leur fragilité, les restes aviaires comptent parmi les plus rares au monde. Ils survivent rarement assez longtemps intacts pour subir la fossilisation et in fine être découverts.
Une fois les vestiges exhumés, ce qui arrive rarement, il peut être compliqué d’établir si l’espèce est un migrateur de passage ou bien une résidente autochtone. Et cela même dans le cas, idéal, où l’on trouverait les vestiges de la même espèce, dans des couches géologiques du même âge, à la fois en milieu tempéré et polaire. En effet, il pourrait s’agir d’une espèce sédentaire avec une large aire de distribution – à l’image du Grand Corbeau, présent aujourd’hui dans presque tout l’hémisphère Nord.
Il existe heureusement une manière astucieuse de savoir si un gisement de fossiles contient des restes de migrateurs. La grande majorité des oiseaux qui nichent dans les régions polaires volent, à leur tour, vers des latitudes plus basses après la reproduction. Trouver des restes d’oiseaux fossilisés non seulement présents, mais pris en flagrant délit de nidification au pôle, c’est donc avancer dans la bonne direction. Et c’est ici qu’interviennent nos travaux sur les fossiles extraits d’un massif rocheux du Crétacé supérieur au nord de l’Alaska : la formation de Prince Creek.
CHANTIERS POUR CŒURS
BIEN ACCROCHÉS
Au début du premier opus de Jurassic Park, une équipe de paléontologues brosse doucement le sable des affleurements du Montana pour en tirer un squelette intact de dinosaure. Bien qu’un pinceau ne suffise jamais pour fouiller (désolé, M. Spielberg !), l’Arctique est proprement un cas à part. L’hiver apporte des – 10 °C, des tonnes de neige et peu d’heures de jour. L’été ne vaut guère mieux : les moustiques géants rappliquent en force, il fait froid,
il pleut, et la boue est partout ! Sans parler des rencontres possiblement dangereuses avec les ours et autres grands mammifères. Pourquoi s’infliger de telles conditions ? La réponse tient au fait que l’intérêt des missions que l’on peut conduire en ces lieux est à la mesure de ce qu’on y endure : découvrir un fossile ici est l’une des expériences les plus palpitantes au monde. Située à 70° de latitude nord, la formation de Prince Creek préserve des fossiles âgés de 72,8 millions d’années. Depuis, la tectonique des plaques a repoussé l’Alaska vers le sud. Mais durant le Crétacé supérieur, ces espèces auraient vécu par 80° ou 85° de latitude nord, presque au pôle luimême. Un monde chaud et ensoleillé l’été, mais dont les occupants à l’année devaient supporter hivers glacés, chutes de neige et quatre mois d’obscurité totale.
Si les paléontologues connaissaient les dinosaures de Prince Creek depuis 1983, il a fallu attendre les deux dernières décennies pour que le travail conduit par Patrick Druckenmiller (Musée du Nord, université de l’Alaska, à Fairbanks) et Gregory Erickson (université d’État de Floride) changent notre perception de la vie en Arctique au Crétacé. Leur découverte d’un bébé dinosaure fossilisé contribua à établir que les dinosaures étaient des résidents à l’année, car leur progéniture aurait été incapable de quitter cet écosystème avant l’hiver. Plus récemment, des os plus petits exhumés au côté de fossiles dinosauriens ont conduit à une autre merveille : la plus ancienne preuve de reproduction d’un oiseau polaire.
Des scientifiques ont retrouvé des dizaines de dents et d’os d’oiseaux éclos fossilisés, dont cette pointe de bec, dans le cercle arctique en Alaska, ce qui montre que les oiseaux se reproduisaient à la latitude polaire il y a 73 millions d’années.
Le détecteur de particules de l'expérience UA2 (Underground Area 2) en cours d'assemblage, au Cern, à proximité de Genève.
LE TÉMOIGNAGE DE DANIEL FROIDEVAUX
La carrière d’expérimentateur en physique des particules de Daniel Froidevaux a été rythmée par la physique électrofaible, et marquée par la découverte des bosons W et Z en 1983, dans le cadre des expériences UA1 et UA2, au Cern. Dès 1984, il a contribué aux travaux de simulation de la physique et d’optimisation des détecteurs du futur LHC, dans le but de découvrir le boson de Higgs. Il a consacré quarante années à cet approfondissement du modèle standard de la physique des particules, dont le boson de Higgs, véritable chaînon manquant, a été découvert au LHC en 2012.
Ce que la traque du Higgs doit aux bosons W et Z
Au début des années 1980, d’audacieuses expériences furent entreprises au sein des collisionneurs récemment construits, afin d’y traquer les particules clés du modèle standard de la physique des particules. Le physicien Daniel Froidevaux, qui participa au cheminement conduisant à la découverte des bosons W et Z en 1983 puis à celle du boson de Higgs en 2012, revient sur quatre décennies fondatrices de la physique actuelle.
a première chose qui me vient à l’esprit en commençant à écrire cet article, c’est à quel point le monde était différent au début des années 1980, quand je finissais l’écriture de ma thèse de doctorat au laboratoire de l’Accélérateur linéaire à Orsay. J’utilisais des cartes perforées pour soumettre mes programmes à l’unique gros ordinateur du campus de la fac d’Orsay, un Univac qui travaillait à 75 kHz. Quand j’avais de la chance, mon programme qui analysait toutes les données de ma thèse tournait sans « planter » pendant la nuit, et, avec encore un peu de chance supplémentaire, crachait ses résultats
sur l’unique imprimante du centre de calcul capable de restituer une ligne bien lisible à la fois (plutôt que toutes les unes sur les autres, voire invisibles par manque d’encre). J’écrivais ma thèse manuellement et je faisais mes figures sur papier millimétré. Ensuite, je confiais tout cela à deux dames adorables qui tapaient le texte à la machine et dessinaient mes figures à l’encre sur du beau papier.
Plus globalement, notre discipline – l’étude des processus physiques à l’œuvre dans les collisions de particules – était à ce moment-là en pleine révolution technologique et théorique. En vrac, je cite l’émergence des chambres à fils proportionnelles
P. 72 Logique & calcul
P. 78 Art & science
P. 80 Idées de physique
P. 84 Chroniques de l’évolution
P. 88 Science & gastronomie
P. 90 À picorer
L’AUTEUR
JEAN-PAUL DELAHAYE professeur émérite à l’université de Lille et chercheur au laboratoire Cristal (Centre de recherche en informatique, signal et automatique de Lille)
FLOCONS ET DRAGONS POUR PAVER LE PLAN
Les fractales sont des objets mathématiques qui défient l’intuition. Certaines d’entre elles poussent l’exotisme jusqu’à s’emboîter parfaitement pour former de beaux pavages du plan.
IJean-Paul Delahaye a également publié : Aux frontières des mathématiques : Kurt Gödel et l’incomplétude (Dunod, 2025).
l existe une grande variété de formes fractales, engendrées par de nombreux procédés. En dépit de leur frontière ciselée à l’extrême, certaines d’entre elles pavent parfaitement le plan : on peut emboîter des copies d’une telle forme pour recouvrir entièrement le plan, sans laisser de trou et sans aucun chevauchement. Un tel recouvrement parfait du plan par des briques de base parfaitement emboîtées est appelé « pavage ». En toute rigueur, une fractale est une forme du plan dont la dimension ne vaut pas 1 (comme pour un cercle) ni 2 (comme pour un disque), mais un nombre réel non entier. Dans le cas où la dimension est comprise strictement entre 1 et 2, cela signifie qu’on a affaire à une forme de nature intermédiaire entre une courbe usuelle et une forme d’aire non nulle. La dimension non entière d’une fractale en fait un objet « infiniment découpé », et la plupart des fractales ont de plus la propriété d’être « autosimilaires » : en zoomant ou dézoomant autant qu’on le veut sur une partie quelconque de la forme, on observera toujours les mêmes motifs. C’est par exemple le cas de la célèbre courbe définissant le bord du flocon de von Koch (voir l’encadré 1), du tapis de Sierpinski, ou encore de la fractale de Mandelbrot.
Un des pavages les plus simples du plan, même si l’on oublie souvent de le mentionner, est celui qu’on obtient en exploitant un segment de droite S entre deux points A et B, dont on conserve une extrémité – par exemple, le
point A – et pas l’autre, ce qu’on note S = [A, B[. Il est clair qu’en alignant des copies de ce segment les unes contre les autres, on obtient un pavage parfait de la droite D qui porte le segment [ A , B ]. En pavant de la même façon chaque droite parallèle à D dans le plan, on obtient un pavage du plan tout entier n’utilisant que des copies de S. Bien sûr, le nombre de copies de S utilisé pour ce pavage est infini non dénombrable, mais il s’agit bien d’un pavage au sens le plus strict, car tout point du plan est couvert par exactement une copie de S On appelle « pavage fin » un tel découpage du plan en une quantité indénombrable de sousparties disjointes d’intérieur vide. La question qui nous intéresse en premier lieu est celle de l’existence de pavages fins du plan utilisant non pas un segment, mais une forme fractale. De tels pavages existent bel et bien, et un premier exemple provient du tout premier objet fractal introduit en mathématiques : le graphe de la fonction de Weierstrass.
PAVAGES FINS
En 1872, le mathématicien allemand Karl Weierstrass présente à ses collègues de l’Académie des sciences de Berlin un exemple de fonction continue sur tout ℝ, l'ensemble des nombres réels, mais qui n’est pourtant dérivable en aucun point, ce qu’on pensait alors impossible. Plus précisément, il présente une famille de telles fonctions, famille indexée sur deux paramètres réels. Pour tous nombres a et b
FLOCON DE VON KOCH ET DIMENSION FRACTALE
1
Le flocon de von Koch est défini à partir de la courbe présentée dans le dessin (a), qui est construite de manière itérée. On part d’un segment de longueur 1. On en retire le tiers central, qu’on remplace par deux sommets d’un triangle équilatéral de côté 1 / 3. On reproduit ces mêmes étapes de construction sur chacun des quatre segments de la figure obtenue, et on recommence le procédé indéfiniment. La courbe finalement obtenue est de longueur infinie, puisqu’à chaque itération de la construction on multiplie la longueur de la courbe par 4 / 3 > 1. Elle est également autosimilaire : si l’on zoome autant qu’on le veut sur n’importe quelle portion de cette courbe, ce qu’on obtiendra ressemblera à la courbe dans sa totalité.
consiste à recouvrir E par des ensembles de taille décroissante. Si le nombre minimum de morceaux de taille inférieure ou égale à e – avec e un nombre réel strictement positif – nécessaires pour recouvrir E est N(e), alors la dimension D de E est la limite, quand e tend vers zéro, de log(N(e)) / log(1 / e). Ainsi, comme il faut N(1 / n) = n segments de taille 1 / n pour recouvrir un segment de droite de longueur 1, on calcule que log(N(1 / n)) / log(1 / (1 / n)) = log(n) / log(n) = 1. Donc la dimension du segment est 1. De même, comme il faut N(1 / n) = n2 carrés de côté 1 / n pour recouvrir un carré plein de côté 1, le calcul montre que le carré plein de côté 1 est de dimension 2. Pour calculer la dimension de la courbe qui sert à construire le flocon de von Koch, on considère par exemple une suite de triangles isocèles dont la base est de longueur en = (1 / 3)n, qui recouvrent la courbe, comme dans les figures du dessin (c). Il faut N(1) = 1 triangle de base e0 = 1 pour recouvrir la courbe ; puis N(1 / 3) = 4 triangles de base e1 = 1 / 3 ; puis N(1 / 9) = 16 triangles de longueur e2 = 1 / 9 ; etc. De manière générale, il faut N(1 / 3n) = 4n triangles de longueur en = (1 / 3)n pour la courbe. On calcule donc que log(N(en)) / log(1 / en) = log(4n) / log(1 / (1 / 3n)) = (n × log(4)) / (n × log(3)) = log(4) / log(3) = 1,261 859… En faisant tendre n vers + ∞ – donc en faisant tendre la taille des triangles de la construction vers 0 –, on obtient que la limite de log(N(en)) / log(1 / en) vaut log(4) / log(3) = 1,261 859… C’est la dimension, non entière, de la courbe définissant le flocon de von Koch. Cela justifie son caractère fractal.
Pour obtenir le flocon de von Koch complet, on prend trois exemplaires de cette courbe, qu’on joint à leurs extrémités autour d’un triangle équilatéral, comme montré dans le dessin (b). C’est une forme fractale : sa dimension, non entière, vaut log(4) / log(3) = 1,261 859…
La dimension d’un sous-ensemble E du plan ou de l’espace peut être définie de plusieurs façons, qui heureusement coïncident dans la plupart des cas. L’une des méthodes de calcul de la dimension, appelée « méthode de MinkowskiBouligand », ou « méthode box-counting »,
LES AUTEURS
JEAN-MICHEL COURTY ET ÉDOUARD KIERLIK professeurs de physique à Sorbonne Université, à Paris
LA CONDUITE ALÉATOIRE DES ÉLECTRONS
Étonnamment, dans un métal, la conductivité électrique et celle de la chaleur sont étroitement reliées. C’est parce que dans les deux phénomènes les électrons sont au centre du jeu.
Nous savons que les métaux sont de bons conducteurs mais de quoi ? Électricité ou chaleur ? En fait, des deux ! Plus surprenant, le rapport entre les quantités qui mesurent ces propriétés est proportionnel à la température et est pratiquement le même pour tous les métaux. Pourquoi ?
LES TRANSPORTS DU BARREAU
Avant d’expliquer le lien entre les deux conductivités pour les métaux, revenons sur ce que sont les conductions électriques et thermiques, et pour ce faire, prenons un barreau de métal cylindrique. Si on applique entre les deux extrémités une tension électrique, il apparaît un courant proportionnel à la
tension appliquée avec un coefficient de proportionnalité qui est le produit d’un terme géométrique et d’une grandeur caractéristique du matériau, sa conductivité électrique.
Quand, au lieu d’une différence de potentiel on applique aux extrémités une différence de température, il en résulte un flux thermique du côté chaud vers le côté froid qui est proportionnel à la différence de température avec un coefficient de proportionnalité qui est le produit du même terme géométrique et d’une autre grandeur caractéristique du matériau, sa conductivité thermique. Si ces deux lois sont formellement identiques, les mécanismes physiques sous-jacents ne sont pas les mêmes. Pour la conductivité électrique, le courant
résulte du mouvement des charges électriques libres, qui se déplacent dans le matériau sous l’effet du champ électrique créé par la tension. Pour la matière solide, c’est une partie des électrons. Plus ces derniers circulent facilement et plus la conductivité est élevée. En revanche, si aucune charge ne peut se déplacer, la conductivité est alors quasi nulle et le matériau est un isolant électrique. Ainsi, le cuivre est 600 milliards de fois plus conducteur (électrique) que le granite. Pour la conduction de la chaleur c’est une autre histoire. Il n’y a ici aucun mouvement d’ensemble de matière, mais plutôt un transfert d’énergie de proche en proche d’une extrémité à l’autre. Donc, dès qu’il y a de la matière, il y a conduction de chaleur. Aucun isolant
parfait n’existe donc et les prétendus « isolants thermiques » ne sont en fait que des matériaux qui conduisent très mal la chaleur.
UNE LOI PRESQUE
UNIVERSELLE
Le mécanisme, toujours à l’œuvre, à l’origine de ce phénomène résulte des contacts entre atomes ou molécules, avec un transfert d’énergie par collisions pour les gaz ou les liquides ou par transmission des vibrations de proche en proche pour les solides. Pour les conducteurs électriques, et donc les métaux, s’ajoute un second mécanisme : la conduction thermique par des électrons. Très mobiles, ils se comportent comme un gaz, susceptible
Comme un coureur aveugle dans une forêt, le mouvement des électrons impliqués dans la conduction dans un métal est une marche aléatoire, avec des lignes droites entre les arbres et un changement aléatoire de direction après des collisions.
ERRER DANS UN CHAMP… ÉLECTRIQUE
Dans un métal soumis à une tension électrique, un électron, au sortir d’une collision, repart au hasard dans n’importe quelle direction (à gauche, les flèches représentent quelques-unes des vitesses possibles). Un peu plus tard (à droite), sa vitesse est désormais la somme de la vitesse initiale à laquelle s’est ajoutée celle qu’il a acquise à la suite de l’action du champ électrique (les flèches rouges)
Champ électrique
Électron
de conduire la chaleur plus efficacement que les vibrations. Le cuivre est par exemple 180 fois plus conducteur (thermique) que le granite.
Ainsi, pour les métaux, puisque les électrons responsables de la conduction électrique sont aussi en jeu dans la conduction thermique, il n’est pas étonnant que ces deux grandeurs soient reliées. Mais cette relation n’est pas que qualitative : un premier travail des physiciens Gustav Wiedemann et Rudolph Franz dans les années 1850 et complétés en 1875 par Ludvig Lorentz établissent qu’à température donnée, le rapport des conductivités thermique et électrique est à 10 % près égal à la température que multiplie un coefficient proche de 2,5 × 108 Pourquoi une telle loi alors que les
mécanismes des deux types de conduction semblent si distincts a priori ? C’est parce que toutes deux ont pour origine le mouvement particulier des électrons à l’échelle microscopique : une marche au hasard qui se traduit par un processus de diffusion. Cette loi fut comprise dans un premier temps par Paul Drude vers 1900 dans le cadre de la physique classique, puis par Arnold Sommerfeld en 1927 avec une approche quantique. Dans les deux cas, les processus physiques en jeu sont identiques et les différences sont uniquement quantitatives. Il se trouve qu’à la suite de compensations d’erreurs inattendues, les résultats finaux des deux approches ne diffèrent que d’un facteur 2. Nous nous concentrerons donc dans la suite sur les mécanismes physiques sans
L’AUTEUR
HERVÉ LE GUYADER professeur honoraire de biologie évolutive à Sorbonne Université, à Paris
VIEUX COMME L’ÉPONGE
Qui étaient les premiers animaux multicellulaires ?
Un fossile d’éponge inattendu découvert en Chine et de nouveaux indices phylogénétiques et géochimiques font pencher la balance en faveur de ces organismes.
Au XIXe siècle, il a fallu du temps pour inclure les éponges (ou spongiaires ou encore porifères) dans les animaux multicellulaires (ou métazoaires). Et pour cause ! Elles n’ont pas de système digestif, de système musculaire, de système nerveux… Pourtant, à l’époque, leurs modes de nutrition et de reproduction ont convaincu les zoologistes. Néanmoins, depuis, une question restait en suspens : quelle est leur place dans l’arbre des métazoaires ? La simplicité du plan d’organisation des éponges laisse supposer que leur émergence est très ancienne. Mais on sait aussi que, d’un point de vue évolutif, une telle simplicité est tantôt ancestrale, tantôt dérivée. Comment départager ces deux scénarios ? La méthode classique est de l’appréhender par deux approches, la
paléontologie et la phylogénie. Dans le cas des éponges, le chemin était semé d’embûches. Mais aujourd’hui, une réponse se dessine grâce à un faisceau d’indices patiemment rassemblés : leur lignée serait la plus ancienne connue de cet arbre. Ce qui signifie que les premiers animaux multicellulaires étaient très probablement des éponges…
UNE BIEN VIEILLE ÉPONGE
Le premier indice est paléontologique. Revenons quelques années plus tôt. En 2021, Elizabeth Turner, de l’université laurentienne, à Sudbury, au Canada, annonce la découverte de « possibles spongiaires » dans des récifs fossiles canadiens du Néoprotérozoïque, vieux d’environ 890 millions d’années – une date bien plus ancienne que celle
Son squelette, comme celui de toutes les hexactinellides, contient des spicules siliceux à six pointes, ou hexactines. Certains sont fusionnés en un réseau qui ressemble à du verre, d’où le nom que l’on donne à cette classe : les « éponges de verre ».
Cette éponge vit dans les profondeurs de l’océan, entre 100 et 1 000 mètres, accrochée au sol ou à des roches.
Éponge à crevette (Euplectella aspergillum)
Hauteur : en général entre 10 et 30 cm
Il arrive que des larves de crevettes entrent dans ses tubes par les petits trous de sa structure, y grandissent et y restent prisonnières. Elles y vivent en symbiose avec l’éponge, souvent par paires, et se nourrissent en nettoyant leur habitacle. Leur progéniture s’échappe de la structure à la recherche d’une autre éponge.
EN CHIFFRES
9 757
C’est le nombre d’espèces confirmées d’éponges : 8 075 démosponges, 709 hexactinellides, 837 calcaires et 136 homoscléromorphes.
de tous les autres vestiges confirmés de métazoaires. Toutefois, bien que l’interprétation des fossiles paraisse convaincante, un doute subsiste, que la paléontologue confie avec honnêteté dans le titre de son article. De fait, ce sont de minuscules tubes, et non une structure importante. C’est pourquoi la découverte en 2024, par une équipe réunie autour de Xunlai Yuan, de l’Académie chinoise des sciences, et Shuhai Xiao, du Virginia Tech, à Blacksburg, aux États-Unis, d’un nouveau fossile ancien dans le sud de la Chine est précieuse : presque complet, ce fossile est sans conteste la preuve de l’existence d’éponges à l’Édiacarien supérieur, entre 551 et 539 millions d’années. Certes, on
fait un bond de 345 millions d’années par rapport à ceux d’Elizabeth Turner, mais peu importe. On a enfin la preuve irréfutable de l’existence de très anciennes éponges à une époque où des fossiles de la plupart des grands groupes de métazoaires sont connus.
Helicolocellus cantori – c’est le nom du fossile – est une éponge de relativement grande taille, de forme conique, vraisemblablement fixée par un pédoncule. La surface, remarquablement préservée, présente des rectangles réguliers, eux-mêmes subdivisés en au moins trois ordres de plus petits rectangles. Ce type de structure permet aux auteurs de la classer parmi les hexactinellides, les « éponges
C’est la hauteur, en centimètres, d’Helicolocellus cantori, le vieux fossile d’éponge dont la découverte récente a relancé le débat sur l’ancienneté de ces animaux.
551 MILLIONS
Cette vieille éponge vivait il y a entre 551 millions et 539 millions d’années, durant l’Édiacarien, la période qui a précédé l’explosion cambrienne.
de verre », caractérisées par des spicules siliceux à six pointes, ou hexactines. Or H. cantori présente une caractéristique bien surprenante. Elle n’est pas minéralisée, ne porte pas ces hexactines. Actuellement, les éponges, dans leur presque totalité, possèdent des spicules siliceux ou calcaires. Et celles qui en sont dépourvues les ont perdus secondairement. Du point de vue de la paléontologie, cela lève une question importante. En effet, les spicules minéralisés se fossilisent bien. Mais une éponge qui n’en porte pas se fossilise bien mal. La découverte de H. cantori, une vraie chance, laisse alors penser que les éponges sont beaucoup plus anciennes que prévu. Seraientelles les métazoaires les plus anciens ?
Pour répondre à cette question, il faut avoir en tête la phylogénie. Dès la fin du XIXe siècle, par exemple dans les arbres du zoologiste allemand Ernst Haeckel, on considère les éponges comme le premier groupe émergeant à la base de l’arbre des métazoaires, groupe frère de l’ensemble de tous les autres embranchements. Cela semblait une évidence… jusqu’à l’arrivée des phylogénies moléculaires, les arbres de parenté construits par comparaison de portions de génomes.
Quand les bases de données deviennent substantielles, dans la dernière décennie
PICORER À
BIG SCIENCE
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Dans certaines conditions, le flux d’une source d’eau s’inverse, on parle d’inversac. Dans le cas de la Vise, qui se déverse dans l’étang de Thau, ce phénomène s’est produit huit fois depuis 1967. L’eau salée de la mer envahit alors les nappes phréatiques.
Le coût du FCC, le futur collisionneur de particules à l’étude au Cern, est estimé à 16 milliards d’euros. Mais avec une mise en activité dans vingt ans, les coûts réels seront certainement supérieurs. Alors que la consommation électrique du LHC est de 750 GWh par an, elle sera de 1 300 GWh pour le FCC, soit la moitié de celle du canton de Genève. L’ampleur de ce projet scientifique, parmi d’autres, interroge sur la big science et son impact écologique.
Une partie des raisons pour lesquelles j’ai choisi de devenir anthropologue réside dans une fascination pour cette puissance du social, cette capacité humaine à se réunir pour faire des choses en commun £ PERIG PITROU anthropologue
180 INVERSAC
Le cuivre est un meilleur conducteur thermique que le granite, d’un facteur 180. La chaleur se transmet dans les solides par des vibrations de proche en proche. Mais dans les métaux conducteurs, un second effet s’ajoute grâce aux électrons libres qui sont mobiles comme dans un gaz.
FONCTION DE WEIERSTRASS
Alors qu’on pensait qu’il était impossible d’avoir une fonction mathématique continue sur l’ensemble des nombres réels mais dérivable en aucun point, Karl Weierstrass en donne un exemple en 1872. Sa fonction est définie comme une somme infinie de termes qui oscillent de plus en plus vite, ce qui explique la non-dérivabilité de la somme. Cette fonction est aussi un objet fractal.
425 GIGAPASCALS
Cette pression gigantesque (plus de 4 millions de fois la pression atmosphérique) est nécessaire pour transformer le dihydrogène en un solide métallique. Il existe aussi de l’hydrogène métallique liquide. C’est cette phase exotique présente dans Jupiter qui est responsable du puissant champ magnétique de la planète.
14 MILLIONS
Le moustique Aedes aegypti est l’un des principaux vecteurs du virus de la dengue. Originaire d’Afrique, il a profité de l’essor du commerce maritime et des effets du dérèglement climatique pour se propager à travers le globe. En 2024, l’OMS a recensé 14 millions de cas de dengue, le double de l’année précédente…
