Le bourlingueur des étoiles

 

Le satellite européen Gaia est parti rejoindre sa lointaine orbite, à plus d'un million de kilomètres de la Terre. Gaia, c'est une mission fondamentale, attendue par les astronomes depuis plus de 20 ans...

C'est à une tâche immense, inédite, que le télescope européen Gaia va s'atteler, cinq ans durant, sur son orbite lointaine, à un million et demi de kilomètres de la Terre...arpenter le ciel entier, repérer, répertorier et analyser une à une un milliard d'étoiles de la Voie lactée, notre galaxie. Mesurer avec une sidérante précision, leur distance, leur mouvement dans la Voie lactée, leur éclat. A la clé, le plus prodigieux catalogue stellaire jamais réalisé, et surtout, pour la toute première fois dans l'histoire de l'astronomie, une vision nouvel
le de notre galaxie, qui sera littéralement vue en 3D.

être, ce qu'est cette mystérieuse matière noire, invisible et indétectable, et qui, pourtant, baigne la Voie lactée entière. Et puis Gaia se mesurera à Albert Einstein. Sa vertigineuse précision lui permettra, en suivant le trajet des rayons lumineux des étoiles dans la Galaxie, de vérifier que la célèbre théorie de la relativité générale, qui régit l'architecture de l'Univers, est vraie, ou si elle doit être dépassée par un nouveau paradigme.

Pour achever ce portrait en majesté de la Galaxie, Gaia va déployer un arsenal technologique sans précédent, lui aussi. Une caméra d'un milliard de pixels, assez précise pour observer un cheveu sur la tête d'un parisien depuis la ville de Rome ! La rotation continue du satellite sur lui-même et sa rotation autour du soleil au cours de l'année vont permettre à Gaia de balayer le ciel en grands cercles successifs décalés les uns par rapport aux autres. En 4 mois, Gaia aura ainsi observé la totalité de la voûte céleste avant d'entamer un nouveau cycle. Au cours de sa mission de 5 ans, le télescope effectuera environ 100 observations par objet. Ces multiples mesures permettront une vision dynamique des astres observés, en particulier leur mouvement dans la Galaxie.

Gaia va transmettre vers la Terre plus de 100 Go de données quotidiennement. Le traitement et le stockage d'une telle quantité d'information est un véritable défi informatique pour les scientifiques.

Ceux-ci attendent impatiemment les résultats de cette mission astronomique fondamentale. Ce sont, sans doute, deux ou trois générations d'astronomes qui étudieront la nouvelle image du ciel révélée par Gaia. Une image inédite de la Voie lactée, surtout, car, comme nous sommes plongés dans son disque, il nous est impossible d'en avoir une image globale. Nous verrons, pour la première fois, la structure spirale de la Voie lactée, qui s'enroule autour du mystérieux trou noir central.

Et pourtant... Si ce chiffre nous semble vertigineux, 1 milliard d'étoiles cela ne représente que 1% du contenu réel de la Galaxie. Cet échantillon suffira-t-il aux astronomes pour conter l'histoire de notre immense vaisseau d'étoiles, ou leur faudra-t-il reprendre l'arpentage du cosmos, pour, une à une, observer ses 200 milliards d'étoiles ?

Le coeur artificiel - suite

Hôpital Georges-Pompidou

Première mondiale : comment fonctionne le coeur artificiel

Pour la première fois au monde, un coeur artificiel a été implanté chez l'homme. L'intervention a eu lieu à l'hôpital Georges-Pompidou à Paris, sur un patient souffrant d'insuffisance cardiaque terminale.

C’était une première mondiale et en plus française ! Un cœur artificiel total a été implanté chez un homme de 75 ans, le 18 décembre dernier, à l’hôpital européen Georges Pompidou (HEGP), à Paris. Mis au point par le Pr Alain Carpentier, le cœur artificiel total a été conçu par la société italienne Carmat. L'aboutissement de 25 années de recherche. Cette prothèse pourrait constituer une alternative aux greffes cardiaques. " Cette première implantation s’est déroulée de façon satisfaisante, la prothèse assurant automatiquement une circulation normale à un débit physiologique ", indiquait hier la société Carmat dans un communiqué. Trois autres patients devraient prochainement être opérés. A cette occasion, pourquoidocteur a réussi à interroger le Pr Christian Latrémouille, chirurgien cardiaque à l’HEGP, celui qui a implanté le 1er cœur artificiel au monde sur un homme. A notre micro, ce dernier ne cachait pas sa grande fierté et confiait l'émotion présente dans le bloc opératoire pendant l'intervention. Mais alors, comment fonctionne ce coeur artificiel, et quels sont les patients qui vont pouvoir bénéficier de cette invention extraordinaire.

La meilleure réponse aux insuffisants cardiaques en phase terminale

Comme l'explique la société CARMAT dans un communiqué de presse mis en ligne hier, ce projet de cœur artificiel, " le plus performant au monde ", constitue aujourd'hui la seule réponse crédible à tous les cas d’insuffisance cardiaque avancée en phase terminale.

On parle d’insuffisance cardiaque lorsque le cœur n’arrive plus à assurer sa fonction essentielle de pompe du sang et d’irrigation de tous les autres organes. Les causes principales sont les maladies coronaires et l’hypertension artérielle. Les complications les plus fréquentes sont les troubles du rythme, les accidents thromboemboliques (formation de caillots) et l’insuffisance rénale. Il s’agit d’une maladie sévère, progressive et souvent fatale. Près de la moitié des patients décèdent dans l’année qui suit la première hospitalisation.

A ce jour, plus de 20 millions de patients sont concernés par cette maladie en Europe et aux États-Unis. Alors, grâce à la poursuite du développement de son cœur artificiel total, CARMAT a pour ambition de pallier le manque notoire de greffons dont sont victimes aujourd'hui des dizaines de milliers de personnes souffrant d’insuffisance cardiaque avancée.

Comment fonctionne ce coeur artificiel

La prothèse créée par les ingénieurs de CARMAT comprend 2 cavités ventriculaires droite et gauche, chacune étant séparée par une biomembrane souple en 2 volumes, un pour le sang, un pour le liquide d’actionnement. Un sac externe souple contient le liquide d’actionnement et bat au rythme cardiaque.

Par actionnement hydraulique via deux groupes moto-pompes miniatures, le liquide d’actionnement déplace cette biomembrane en reproduisant le mouvement de la paroi ventriculaire du cœur humain lors de la contraction. Ce mouvement provoque l’admission et l’éjection du sang dans des conditions optimales : mouvement habituel, contact seulement avec des matériaux biologiquement compatibles.

Enfin, un dispositif électronique intégré régule le fonctionnement de la prothèse en fonction des besoins des patients à partir d’informations données par des capteurs et traitées par un microprocesseur. (voir la vidéo ci-dessous)

Les exigences de cette innovation

Tous les implants et appareils d’assistance ou de substitution d’organes en contact avec le sang posent le problème essentiel de leur hémocompatibilité, ce qui peut générer la destruction des hématies (hémolyse) ou activer la chaîne de coagulation (thrombose) qui entraîne la formation d’un caillot obturant un vaisseau sanguin et provoquer une embolie pulmonaire ou un accident vasculaire cérébral. Mais avec ce 1er coeur artificiel total, CARMAT a réussi à reproduire le mouvement physiologique d’éjection par la membrane, mimant la contraction ventriculaire et assurant le vidage des ventricules à chaque cycle. Et pour parfaire cette hémocompatibilité, ces ingénieurs ont utilisé des biomatériaux synthétiques et biologiques microporeux permettant un recouvrement protéique continu adhérant sur l’ensemble des surfaces en contact direct avec le sang. Ce coeur artifciel est aussi le seul dispositif utilisant des valves biologiques ayant démonté leur faible thrombogénicité à long terme.

Par ailleurs, la société italienne a réussi la pari de la compatibilité anatomique. CARMAT a ainsi optimisé la forme de son cœur biomimétique et miniaturisé tous les sous-ensembles de la régulation médicale pour les intégrer à la prothèse, tout en conservant un volume d’éjection physiologique, même en cas d’effort soutenu.

En outre, le pari de l'autonomie a également été relevé. CARMAT est à présent en mesure d'offrir au patient , un confort, une qualité de vie et un rythme de vie normal grâce à une autonomie très large dans un système léger et porté, soit au minimum 12 heures dans au maximum 3 kg grâce à une énergie compacte et renouvelable.

Enfin, la dernière prouesse réalisée par le Pr Carpentier, et les ingénieurs de CARMAT, est celle de l'adaptation physiologique. Elle n'est pas des moindres. Ainsi, ce coeur artificiel réagit à ces besoins physiologiques en reproduisant, à l’aide d’algorithmes propriétaires, le réponse du cœur naturel, notamment en maintenant la pression aortique pour assurer en permanence une perfusion satisfaisante des organes. Cette innovation parvient aussi à ajuster le débit et la fréquence à l’activité pour éliminer l’inconfort lié à des paramètres fixes.

Au final, au lendemain de l'intervention, les principaux protagonistes de cette prouesse restent toutefois prudents. " Nous nous réjouissons de cette première implantation, mais il serait bien entendu prématuré d’en tirer des conclusions car il s’agit d’une seule implantation et d’un délai post-chirurgical encore très court, " conclut Marcello Conviti, le Directeur Général de CARMAT.

http://demaincestaujourdhui.hautetfort.com/archive/2013/12/19/revolution-technologique-dans-les-pacemakers-5250740.html

 

Un bout d’orteil vieux de 50 000 ans révèle l’histoire agitée du genre humain

 

Des chercheurs ont analysé l'orteil d'une néandertalienne qui vivait il y a 50.000 ans dans une caverne des monts de l'Altaï.

Des scientifiques ont étudié un petit bout de doigt de pied vieux de 50.000 ans ayant appartenu à une néandertalienne. Ils sont parvenus à lire l'ADN de l'os et à reconstituer le génome de cette femme. Ils ont ainsi pu retracer l'histoire des premiers humains et déterminer les croisements dont les humains actuels sont issus. 

Les tous premiers humains, les Homo sapiens et les Néandertaliens se sont croisés au cours de leurs pérégrinations en Sibérie et en Europe. Une partie de leur héritage génétique survit encore aujourd'hui en nous, les humains modernes. C’est en cherchant à retracer cette histoire que des généticiens, lancés depuis 2006 sur les traces des Néandertaliens, se sont intéressés à l'ADN de l'os d’un petit orteil d’une néandertalienne qui vivait il y a 50.000 ans dans une caverne des monts de l'Altaï.

 

Les scientifiques sont parvenus à reconstituer le génome de cette femme avec une précision sans précédent. L'étude démontre que cette femme était le fruit d’une liaison incestueuse entre un demi-frère et une demi-sœur, un oncle et sa nièce, une tante et son neveu ou entre cousins germains. Publiés mercredi dans la revue Nature, les résultats indiquent également qu’à l'exception des Africains, tous les humains modernes possèdent dans leur génome de 1,5 à 2,1% d'ADN légué par les Néandertaliens.

 

Les Asiatiques et les Amérindiens, eux, ont environ 0,2% de leur génome issu d’un lointain cousin de Neandertal : l'Homme de Denisova. Une proportion qui s’élève à 6% pour les aborigènes d'Australie, les Papous de Nouvelle-Guinée et certaines îles d'Océanie. Ceci montre à quel point l'histoire des humains et des homininés était compliquée à l'époque, explique un des auteurs, Montgomery Slatkin repris par l'AFP.

 

De multiples croisements 

Nous savons qu'il y avait beaucoup de croisements, et il y en a probablement eu d'autres que nous n'avons pas encore découverts, précise-t-il dans un communiqué. Par exemple, les Néandertaliens et les Denisoviens pouvaient s'accoupler entre eux et le premier a donné au moins 0,5% de son ADN à la lignée du second. De plus, l'analyse ADN a montré que le génome de l'Homme de Denisova contient 2,7 à 5,8% du génome d'un humain archaïque, vieux d'au moins un million d'années et sorti d’on ne sait où.

 

Cette ancienne population d'homininés existait avant que les Néandertals, les Dénisoviens et les humains modernes ne se séparent, indique Kay Prüfer, de l'Institut Max Planck d'anthropologie évolutionniste de Leipzig, auteur principal de l'étude. Il est possible que cet humain inconnu soit l'Homo erectus que l'on connaît par ses fossiles. D'autres études seront nécessaires pour confirmer ou infirmer cette éventualité, ajoute le chercheur.

 

Mais ce n’est pas tout car les généticiens pensent même être parvenus à identifier les séquences génétiques propres aux humains modernes, à l'exclusion de tous les autres primates, grands singes, Dénisoviens ou Néandertaliens. Ainsi, au final, la partie du génome de l'Homo sapiens tiendrait dans une liste relativement courte de 87 gènes avec quelques milliers de variantes, indique Svante Pääbo, directeur de l'Institut Max Planck et pionnier de l'ADN ancien.

 

Une piste pour dévoiler les secrets de l'homme ?  

C'est un catalogue de traits génétiques qui différencient les humains actuels de tous les autres organismes, qu'ils soient vivants ou éteints. Je crois qu'à l'intérieur se cachent certaines choses qui ont rendu possible l'énorme expansion des populations humaines, de leur culture et de leur technologie, au cours des 100.000 dernières années, explique le scientifique cité par l'AFP.

 

Toutefois, on ne peut pas pointer un gène du doigt et dire : 'voilà ce qui est responsable du langage ou d'un autre trait dont les humains modernes ont l'exclusivité', précise M. Slatkin. Cette liste de gènes va nous renseigner sur les changements que la lignée humaine a connus, même si ces changements seront probablement très subtils, conclut-il.

 

Révolution technologique dans les pacemakers

 

Un stimulateur cardiaque a été implanté sans chirurgie par une équipe du CHU de Grenoble. Sa particularité: dépourvu de sonde, il est installé directement dans le ventricule du patient.

Le premier pacemaker a été implanté en 1958. "Depuis, il n'y avait pas eu de rupture technologique majeure, les principaux progrès étaient liés à la miniaturisation", explique le Dr Pascal Defaye, responsable de l'unité de rythmologie au CHU de Grenoble.

La révolution est en route avec le Nanostim, un stimulateur sans sonde implanté pour la première fois en France. D'ordinaire, un pacemaker est composé de deux éléments: un boîtier inséré dans la région pectorale, sous la peau ou le muscle, est chargé de générer des impulsions; celles-ci sont ensuite relayées à l'intérieur du cœur par une ou plusieurs sondes, qui partent du boîtier pour aboutir à la cavité cardiaque. "Ces sondes sont le maillon faible de la stimulation cardiaque, explique le Pr Jacques Mansourati, cardiologue au CHU de Brest. Elles peuvent se casser, entraîner une infection de type endocardite, ou se déplacer." L'objectif des cardiologues était donc de pouvoir s'en passer. C'est chose faite, grâce à l'ultraminiaturisation des dispositifs. Pas plus grand qu'une pièce de un euro, Nanostim est installé directement à l'intérieur du ventricule, au moyen d'un cathéter introduit dans la veine fémorale. Le tout sans intervention chirurgicale ni cicatrice, et sans sensation de masse sous le thorax.

L'appareil a été développé par une start-up californienne, rachetée depuis par la société américaine St Jude Medical. Ce premier stimulateur sans sonde a été posé en une trentaine de minutes le 19 novembre au CHU de Grenoble. Le patient, un homme de 77 ans, a pu rentrer chez lui 24 heures plus tard. L'implantation est une première européenne depuis que l'appareil bénéficie d'un marquage CE. "Nous posons le prochain début janvier, puis cela va progressivement se développer dès l'an prochain dans des centres sélectionnés, dans le cadre d'un protocole d'étude", explique Pascal Defaye.

"C'est vraiment une révolution sur le plan technologique , ajoute le cardiologue. L'implantation est plus simple et il suffit ensuite de surveiller que la batterie fonctionne correctement." Les données seront récupérées par télémétrie externe, environ une fois par an lorsque l'appareil sera posé en "routine". Très bientôt, promet Pascal Defaye, il ne faudra même plus se rendre à l'hôpital pour vérifier l'activité du stimulateur. "Nous interrogerons l'appareil à distance, par Wi-Fi, et le patient pourra rester chez lui."

Nanostim promet de fonctionner pendant neuf à treize ans, soit une durée de vie comparable aux pacemakers classiques (qui est de dix ans au maximum pour les boîtiers, et très aléatoire concernant les sondes). Ses performances sont semblables à celles des pacemakers classiques. "C'est un réel progrès, concède le Pr Mansourati, mais il faut quand même s'assurer de la durée de vie du dispositif, et vérifier qu'on pourra l'enlever lorsqu'il sera usé." Car le Nanostim peut être au fil du temps entouré de fibrose, une prolifération de cellules susceptibles de s'agréger autour de tout dispositif implanté. "Le fabricant annonce qu'on pourra l'enlever par la voie utilisée pour l'implantation, mais il faudra confirmer cela sur du long terme."

De son côté, la société franco-italienne Sorin prépare un modèle de pacemaker sans batterie : pour fonctionner, il récupérerait l'énergie mécanique des battements cardiaques. D'autres concurrents, comme Boston Scientific ou Medtronic, développent eux aussi des projets de stimulateurs cardiaques sans sonde, dix fois plus petits que les pacemakers actuels et capables de communiquer avec l'extérieur pour être, si besoin, reprogrammés ou transmettre des données au cardiologue.

Quelque 70.000 stimulateurs cardiaques sont implantés chaque année en France, et de plus en plus de patients sont concernés à mesure que la population vieillit. Pour le moment, environ un tiers d'entre eux, qui n'ont besoin que d'une stimulation ventriculaire, sont éligibles au Nanostim, selon le Dr Defaye. Les patients dont il faut également stimuler les oreillettes auraient besoin d'autant de capsules, capables de communiquer entre elles. "On sait le faire théoriquement, mais pas encore sur le plan clinique. Il faudra trouver des systèmes consommant moins d'énergie", explique le cardiologue. Une technologie qu'il espère voir venir d'ici à une dizaine d'années.

Exploit technologique

Le véhicule d’exploration chinois roule sur la Lune

La sonde spatiale chinoise a déposé son véhicule d’exploration sur la Lune. Surnommé Lapin de Jade, l’engin a été déployé plusieurs heures après l’alunissage de la sonde Chang’e-3.

Cet exploit technologique marque une étape importante dans l’ambitieux programme spatial de la Chine. Cette nation rêve d’être le premier pays asiatique à envoyer un homme sur la Lune, probablement après 2025. Le dernier alunissage en douceur remonte à la mission soviétique Luna 24, en août 1976, il y a plus de 37 ans.

Les sondes lunaires Chang’e-1, lancée en octobre 2007, et Chang’e-2 (octobre 2010) ont permis, après leur mise en orbite, d’effectuer des observations détaillées du satellite de la Terre. Pékin avance aussi à grandes enjambées dans un programme pour se doter d’une station orbitale permanente, et a amélioré ces deux dernières années sa maîtrise des rendez-vous spatiaux entre modules.

Les océans se mettront à bouillir dans un milliard d'années...

Lorsque le Soleil deviendra une géante rouge dans cinq milliards d’années, il se dilatera au point d’engloutir peut-être la Terre. Mais selon une équipe de chercheurs français du Laboratoire de météorologie dynamique (LMD), notre planète sera devenue un enfer bien avant. Les simulations du climat qu’ils ont effectuées
en tenant compte d’une augmentation très lente de la luminosité du Soleil préd
isent un emballement de l’effet de serre dans près d'un milliard d’années. Les océans, devenus de la vapeur d’eau, auront disparu et la Terre ressemblera à Vénus.

Par Laurent Sacco, Futura-Sciences

La Terre et ses océans vus par les astronautes d'Apollo. Aussi transitoires que les continents, les océans sont destinés à disparaître à cause de l'augmentation lente, mais inexorable, de la luminosité du Soleil. Dans un milliard d'années, ils seront sous forme de vapeur dans l'atmosphère de la Terre.

La Terre et ses océans vus par les astronautes d'Apollo. Aussi transitoires que les continents, les océans sont destinés à disparaître à cause de l'augmentation lente, mais inexorable, de la luminosité du Soleil. Dans un milliard d'années, ils seront sous forme de vapeur dans l'atmosphère de la Terre.

© Nasa - Terre apollo17 Nasa

Plus de 1.000 exoplanètes sont connues à ce jour, et l’on estime qu’il y a des milliards d’exoterres potentiellement habitables dans la Voie lactée. Le terme « potentiellement » n’est pas de trop, car il ne suffit pas de savoir qu’une planète rocheuse de la taille de la Terre se trouve dans la zone d’habitabilité d’une étoile pour que des océans d’eau liquide y existent nécessairement. La composition de l’atmosphère et l’évolution du climat sur de telles exoplanètes sont des paramètres incontournables dont il faut tenir compte lorsque l’on cherche à savoir si une planète est vraiment habitable et pendant combien de temps.

On sait par exemple que pendant l’Archéen, voilà environ 3,5 milliards d’années, le Soleil devait être 20 à 30 % moins lumineux qu’aujourd’hui. C’est une conséquence de la théorie de l’évolution stellaire. On en déduit naïvement que la Terre était trop froide pour que de l’eau liquide ait coulé à sa surface, en contradiction avec les archives géologiques qui prouvent l’existence d’océans à cette époque. On invoque généralement un effet de serre pour résoudre ce problème, connu sous le nom de paradoxe du jeune Soleil faible.

La vapeur d'eau, un gaz à effet de serre

Or, la progressive et très lente augmentation de la luminosité du Soleil se poursuivra, et si elle ne peut pas expliquer le réchauffement climatique actuel, elle finira néanmoins par faire monter significativement la température sur Terre dans quelques centaines de millions d’années. Le taux d’évaporation des océans augmentant, il y aura de plus en plus de vapeur d’eau dans l’atmosphère. Comme cette vapeur agit comme un gaz à effet de serre, on prédit facilement que le phénomène s’emballera et rendra la Terre aussi inhospitalière que Vénus. Mais quand ?

On voit ici les résultats de simulations de la température à la surface de la Terre à l'équinoxe de printemps exposée à un Soleil de plus en plus lumineux à l'avenir. Les deux figures à gauche sont obtenues avec le modèle de climat global, la deuxième se situant juste avant la vaporisation complète des océans. La dernière (380 W/m2), à droite, est une extrapolation illustrant les températures après la vaporisation complète des océans. Les dates, exprimées en millions d’années (million years), illustrent l'évolution du Soleil : en réalité, continents et reliefs seront totalement différents dans ce futur lointain.

On voit ici les résultats de simulations de la température à la surface de la Terre à l'équinoxe de printemps exposée à un Soleil de plus en plus lumineux à l'avenir. Les deux figures à gauche sont obtenues avec le modèle de climat global, la deuxième se situant juste avant la vaporisation complète des océans. La dernière (380 W/m2), à droite, est une extrapolation illustrant les températures après la vaporisation complète des océans. Les dates, exprimées en millions d’années (million years), illustrent l'évolution du Soleil : en réalité, continents et reliefs seront totalement différents dans ce futur lointain. © Jérémy Leconte

 

Pour le savoir, François Forget et Jérémy Leconte, qui se sont déjà penchés sur le climat des exoplanètes et le paradoxe du jeune Soleil faible, ainsi que leurs collègues du Laboratoire de météorologie dynamique ont conduit des simulations du climat de la Terre spécialement adaptées à la résolution de ce problème (les modèles utilisés pour prédire le réchauffement climatique à court terme ne sont pas pertinents dans ce cas-là).

Modèle 3D numérique pour le climat des exoterres

Il s’agit du premier modèle climatique tridimensionnel utilisé pour déterminer le destin des océans dans le futur, les précédents étant réduits à une dimension. Plus précis, le modèle des climatologues tenait aussi compte des saisons et des nuages. En l’occurrence, les simulations ont montré que l’« effet parasol » des nuages, c’est-à-dire leur capacité à réfléchir le rayonnement solaire et donc à refroidir le climat, tend à s’atténuer au fil des millions d’années en comparaison de leur effet de serre.

Les chercheurs sont arrivés à la conclusion que c’est lorsque le flux solaire moyen atteindra environ 375 W/m2 pour une température de surface de près de 70 °C (le flux actuel étant de 341 W/m2) que l’effet de serre s’emballera, soit dans près d’un milliard d’années. Les précédents modèles prévoyaient un phénomène similaire dans quelques centaines de millions d’années tout au plus.

Ces résultats soulignent à quel point il n’est pas aisé de définir clairement les frontières de la zone d’habitabilité pour une exoplanète, aussi bien dans l’espace que dans le temps. Par exemple, certaines simulations ont déjà conduit à envisager que les exoterres soient souvent des Arrakis, comme dans le célèbre roman Dune de Frank Herbert. Ce qui est sûr, c’est que les exobiologistes disposent maintenant d’un nouvel outil pour déterminer les conditions requises pour l’apparition et le développement de la vie sur d’autres planètes.