Des cyber-escargots pour produire de l'électricité

Extraire de l'électricité à partir d'un escargot est dorénavant possible. Les applications imaginables à cette découverte sont innombrables. (photo Journal of the American chemical society)

Dorénavant, une douzaine d'escargots ne feront pas que saliver les gourmets : lui permettront-ils de s'éclairer ? Des chercheurs s'attachent à produire de l'électricité en adjoignant une pile à biocombustible à des animaux. D'ici à ce que l'on remplace les centrales nucléaires par des champs d'escargots, le pas est infranchissable pour l'heure. Mais l'idée fait son chemin. Et la perspective est celle de batteries cybernétiques autoalimentées.

Ces derniers mois, le laboratoire d'Evgeny Katz, à l'université de Potsdam, dans l'Etat de New-York, s'est transformé en terrarium. Une douzaine de mollusques y batifolent. Ils sont légèrement différent de ceux que l'on croise en Europe : il sont devenus des cyborgs et transportent des implants miniatures de haute technologie. Les chercheurs de cette université américaine ont implanté une minuscule pile à biocombustible dans chaque individu. Celle-ci se charge de créer de l'électricité à partir du glucose et de l'oxygène qui composent le "sang" de l'escargot. "Ils rampent, boivent et mangent à leur faim. Nous prenons garde à les maintenir heureux et en bonne santé", assure Evgeny Katz à Nature. Au début du mois de mars, ce dernier a publié dans le Journal of american chemical society un article faisant le point sur ces recherches.

C'est ainsi que les escargots de ce scientifique ont produit jusqu'à 7,45 microwatts. Une paille. Mais qui pourrait permettre le développement d'autres applications. En effet, les travaux menés dans l'Etat de New York sont loins d'être les seuls au monde. Des publications déjà réalisées ou à venir traitent ainsi de piles à biocombustibles implantées sur des scarabées. Une autre étude américaine a permis d'obtenir de bons résultats à partir de cafards.

Parmi ces laboratoires, celui de Philippe Cinquin, à l'université Joseph-Fourier de Grenoble. En implantant des piles à glucose sur des rats, ce chercheur et son équipe envisagent, à terme, d'implanter des piles à biocombustibles sur l'être humain. L'objectif serait ainsi de faire fonctionner des appareils médicaux tels qu'un pacemaker.

Au delà de l'application purement médicale, le Département américain de la Défense a vu en ces animaux cyborgs une possible application militaire. Ainsi, depuis plus d'une décennie, des chercheursont équipé des insectes et autres rampants de piles à combustibles permettant de faire fonctionner de minuscules senseurs et antennes. Lâchés, par exemple, dans les lignes ennemies, ces insectes pouvaient collecter une masse importante d'informations utiles dans un but militaires.

Plus la pile est petite, moins l'énergie électrique extraite est importante. C'est pour cela que des scientifiques cherchent maintenant à en tester sur des animaux plus grands. Ainsi, Evgeny Katz affirme vouloir travailler sur une pile à biocombustible adaptée au homard.

 Julien Balboni

(texte largement inspiré d'un article de Nature, publié le 12 mars)

Les Alpes de demain sans gentiane ni edelweiss ?

L'edelweiss, célèbre plante de montagne et l'un des symboles de la Suisse pourrait disparaître des Alpes d'ici quelques décennies, selon une importante étude pan-européenne. (photo Tobias Gasser)

L'Europe des nations tousse et grogne. Celle des chercheurs parvient néanmoins à s'unir. Il y a plusieurs semaines, 32 chercheurs de 13 pays européens ont publié une vaste et ambitieuse étude sur les effets du changement climatique sur la flore alpine. Pilotée par l'université de Vienne, ce projet intitulé GLORIA (Global observation research initiative in alpine environments) s'est voulu de longue haleine.

 Ainsi, 60 sommets alpins de 17 massifs différents et 764 espèces de plantes ont été étudiées de près. L'étude a débuté en 2001, avant qu'une nouvelle vague de mesures ne soit menée en 2008. Et c'est seulement début 2012 que le tout a été publié, dans Nature climate change. Sont concernés la majeure partie des massifs européens, de l'Oural à la Sierra Nevada, des Highlands à la Crète. Il s'agit de la première étude paneuropéenne sur ce sujet.

De manière plus précise, les chercheurs ont assigné à chaque espèce étudiée un "rang" d'altitude lié à sa "performance" maximale, c'est à dire l'altitude où l'espèce concernée s'épanouira au mieux. Comme l'altitude et la température sont directement liées - on dit communément qu'en moyenne, on perd 1°C par tranche de 100 mètres - l'endroit où la plante a trouvé refuge sept ans plus tard traduit sa réponse au changement climatique.

Que révèle cette étude ? "Des résultats clairement significatifs", insiste Ottar Michelsen, chercheur à l'Université norvégienne de science et technologie, cité par sciencedaily.com. "Vous pouvez trouver des études qui montrent des effets locaux (du réchauffement, ndlr) et où les chercheurs ont voulu montrer un effet global. Mais dans cette étude, tellement de massifs dans tellement d'endroits sont concernés et montrent un effet qu'au final, le résultat est important."

Pas de nouveauté saisissante à se mettre sous la dent, non. Le lien entre réchauffement et évolution des communautés végétales était connu. Mais l'aspect continental de cette évolution n'avait jamais été mis en évidence.

C'est ainsi que les chercheurs ont constaté que de nombreuses plantes adaptées au froid étaient remplacées, en l'espace de sept ans, par des espèces appréciant plus la chaleur. Plus grave, selon les conclusions menées par cette étude, plusieurs espèces d'edelweiss et de gentiane, tolérantes au froid et typiques des Alpes, pourraient disparaître de nos massifs d'ici quelques décennies seulement. "Cette transformation à l'échelle continentale peut être considérée comme une réponse rapide de l'écosystème au réchauffement climatique. C'est significatif quand on rassemble ces données venues de toute l'Europe", précise l'étude. Et concernant les espèces comme l'edelweiss, poursuivent les chercheurs poursuivent : "le déclin des espèces de très haute altitude a été observé de manière récente dans les Alpes".

Le réseau GLORIA regroupe plus de 100 équipes de recherche issues de six continents qui étudient les régions de montagne du monde entier. Une nouvelle étude sera réalisée en 2015. C'est à la fin de la décennie que l'on saura si un coeur amoureux aura pris soin de l'étoile des neiges...

Julien Balboni

03_Des animaux de pierre

Des coquilles de bivalves au sommet des montagnes, des crânes de cyclopes dans la toundra, des vertèbres géantes qui sortent de terre… Il y a eu, depuis l’Antiquité, autant de tentatives d’explication à ces mystères qu’il y a eu de naturalistes. Les fossiles naissent-ils par génération spontanée ? Sont-ils des images d’organismes gravées dans la pierre par des rayons cosmiques ? Le Déluge est une explication toute trouvée à l’existence d’organismes marins montagnards, mais certains remarquent, dès le Moyen Âge, qu’ils n’ont pas d’équivalent dans le monde vivant connu. Bernard Palissy se risque à avancer que «  leur genre s’est perdu  », mais le problème est vite réglé par le bûcher. Comment ? Noé aurait-il été partial dans son inventaire et Dieu ainsi “rectifié” sa création, emportant, dans sa colère contre l’homme, les moules avec les pêcheurs ? On découvre d’ailleurs, en 1726, l’un de ces pêcheurs : l’Homo diluvii testis, l’homme témoin du Déluge, mais Cuvier va jouer les trouble-fête en identifiant une (grande) salamandre.

C’est bien à Cuvier que l’on doit cette prise de conscience : des bêtes ont existé, qui n’existent plus. Mais, jusqu’ici, celles-ci sont relativement “acceptables”, même si elles ne sont pas vraiment des salamandres, pas vraiment des éléphants, et que le débat faire rage entre Lamarck et Cuvier, entre transformisme et fixisme pour expliquer ce prodige.

Au XIX^e siècle, peu à peu, les découvertes de bêtes plus monstrueuses les unes que les autres se multiplient et on renonce à faire rentrer “au chausse-pied” ces animaux fossiles dans les catégories existantes. Il faut se rendre à l’évidence, ces bêtes sont très éloignées du monde du connu. On se jette alors à corps perdu dans la réinterprétation de toutes les vertèbres de géants et de serpents de mer qui dorment dans les collections des muséums d’Europe… Il faudra attendre 1842 pour que Richard Owen invente le terme de “Dinosauria”, dont l’étymologie, terribles lézards, en dit long sur la fascination qu’ils sont destinés à exercer sur nous jusqu’à nos jours.

Il a fallu des centaines d’années d’un cheminement intellectuel long et douloureux pour admettre que la fin de la vie – contre laquelle l’humanité se débat à grand renfort de religion et de philosophie depuis des millénaires –, s’applique non seulement aux individus, mais aussi à des espèces entières ; pas seulement à quelques insignifiants coquillages, mais à de terrifiants prédateurs, à des mastodontes hérissés de cornes et carapaçonnés comme des chars d’assaut, dont la puissance et les dimensions obligent à rebâtir les muséums autour d’eux. Alors, le premier coup de matraque assené par Darwin à l’humanité en la replaçant au sein du monde animal prend – en a-t-il eu conscience ? – une autre ampleur : il pèse désormais sur nous cette inacceptable menace, l’éventualité de la fin de notre espèce. On dirait que la paléontologie s’acharne à tenter de rendre l’homme modeste… sans grand succès, il est vrai.

Mais on aurait tort de ne voir qu’un avertissement dans ces immenses architectures de pierre se déployant sous les verrières de nos muséums. Les dinosaures ont aussi la vertu de nous faire rêver d’un fabuleux monde perdu et de donner une vie aux dragons des légendes, bêtes hier fabuleuses mais aujourd’hui bien réelles. On ne peut que leur rendre hommage pour les générations d’enfants qui, attirés par le mythe, se sont passionnées pour une science : la paléontologie.

Cécile Breton

Saint Georges terrassant le dinosaure par Paolo Uccello
(cliché Wikipedia commons).

Quand des puces géantes parasitaient les dinosaures à plumes

Une puce géante du Jurassique moyen (Mongolie intérieure, Chine) (photo © Huang)

Elles devaient provoquer de gigantesques démangeaisons et considérablement géner leurs hôtes. Peut-être même leur volaient-elles dans les plumes. C'est aujourd'hui qu'une équipe internationale, conjointe du Muséum national d'histoire naturelle et du CNRS a publié dans Nature une découverte tout à fait innovante et surprenante. Dirigés par André Nel du laboratoire "Origine, structure et évolution de la biodiversité", les chercheurs ont mis au jour une série d'insectes fossiles datant du Jurassique moyen et du Crétacé inférieur (environ - 165 MA). C'est la première fois que des insectes hématophages - qui se nourrissent de sang - aussi anciens sont ainsi découverts. Selon les chercheurs, ces puces géantes vivaient au détriment de vertébrés terrestres tels que les dinosaures à plumes.

Un fossile de Microraptor, dinosaure à plumes du Crétacé inférieur (130 à 125 MA),
issu de la province chinoise du Liaoning (photo Muséum d'histoire naturelle d'Orléans)

Les fossiles d'insectes dits ectoparasites (parasites externes, vivant à la surface corporelle d'un être vivant) découverts étaient jusqu'à présent nettement plus récents (- 65 MA et après). Il n'existait pas auparavant de fossiles datant de l'ère Mésozoïque (où apparaissent dinosaures et mammifères). Ces puces géantes ont été trouvées dans les provinces du Liaoning et de Mongolie intérieure, en Chine, particulièrement réputées pour leurs innombrables fossiles de l'ère Tertiaire. L'étude de ces pièces a montré que les puces étaient dotées d'adaptations morphologiques pour transpercer la peau de leurs hôtes et s'y accrocher. Ce qui laisse à penser que les victimes de ce parasitisme étaient couverts de plumes, comme on le sait déjà depuis des années grâce à des spécimens comme Microraptor ou Anchiornis (voir photos).

Anchiornis (qui signifie "proche de l'oiseau") était un dinosaure théropode vivant au milieu du Jurassique (160 à 155 MA). Il était recouvert de plumes, pouvait voler, mais pas planer. (photo Muséum d'histoire naturelle d'Orléans)

Cette découverte montre que l'ectoparasitisme, cette interaction biologique complexe entre plusieurs organismes, est une activité très ancienne, qui existait donc déjà au Jurassique (entre - 200 et 145 MA). En outre, la science est aujourd'hui en possession d'informations supplémentaires concernant les formes intermédiaires entre Mécoptères et les siphonaptères modernes (c'est à dire les puces que l'on connait de nos jours).
En ce moment, une exposition particulièrement intéressante sur les dinosaures à plumes est à voir au Muséum d'histoire naturelle d'Orléans. Intitulée le Chant des dinosaures, cette expo permet notamment de découvrir quelques pièces exceptionnelles venues de Chine comme Anchiornis ou Microraptor, tels qu'illustrées ici par des images. Par ailleurs, le public pourra admirer le fossile de la plus ancienne plante à fleur connue, Archaefructus liaoningensis.

 Julien Balboni

Le drame de la surpêche finit par faire réagir la communauté internationale

Filets, chaluts et casiers font partie des symboles des techniques de pêche qui ont permis l'augmentation importante de la "productivité". Au prix d'un déclin dramatique des stocks. (photo Marcin Marucha)

L'information a été relayée sans pour autant retenir une très forte attention. Elle n'est pas pour autant anodine, bien au contraire. Vendredi, la Banque mondiale a annoncé la création d'une alliance mondiale pour une meilleure gestion des océans. Cette alliance va d'abord chercher à recueillir 300 millions de dollars (224 M€) auprès d'Etats pour son fonctionnement et sa coordination. Mais l'objectif réel est parvenir à lever 1,2 M$ en cinq ans. Une somme importante qui aura pour but premier la reconstitution des stocks de poisson, gravement touchés par la surpêche. Cette alliance entend rassembler les ONG, les Etats et la Banque mondiale, qui dépensent déjà des centaines de millions dans la défense des océans, sans pour autant être coordonnés.

 La première nouvelle est déjà politique. Robert Zoellick, président de la Banque mondiale, avait été nommé, comme le veut l'usage, par le président américain, à l'époque George W. Bush. Ancien adjoint de Condoleeza Rice au secrétariat d'Etat, cet ancien avocat remplaçait alors le fameux "faucon néoconservateur", Paul Wolfowitz, qui avait à l'époque plutôt hérissé les diplomates français défavorables à une intervention en Irak. Zoellick, donc, est un conservateur, et son mandat va s'achever le 30 juin. Il laissera à son successeur d'assumer la création de cet ambitieux montage. Par ailleurs, plutôt marqué à droite, il était plutôt connu pour être le nemesis des altermondialistes de tout poil plutôt qu'un écolo chevronné. Mais cet investissement à venir attend également un retour : Robert Zoellick estime à 5 milliards de dollars (3,75 MM€) la perte annuelle nette des entreprises de pêche. Il entend renverser la tendance et "accroître leur bénéfice net de 20 à 30 milliards de dollars (de 15 à 22,5 milliards d’euros)"

C'est dire, donc, à quel point le thème de la surpêche et du déclin des océans est devenu si important qu'il parvient à attirer l'attention d'un poids lourd comme la Banque mondiale. Robert Zoellick a ainsi précisé vendredi :  "(Protéger les océans) est un défi si gigantesque qu’il ne saurait être relevé par un seul pays ou une seule organisation. Nous avons besoin d’une action mondiale coordonnée pour redonner la santé à nos océans. Ensemble, nous nous appuierons sur les excellents travaux déjà réalisés pour répondre aux menaces qui pèsent sur les océans, identifier des solutions réalisables et les faire passer à la vitesse supérieure."

Seconde remarque : n'est-il déjà pas trop tard ? En quelque décennies, la surpêche a proprement vidé les océans. On considère que 85% des zones de pêche sont exploitées à leur maximum, surexploitées ou épuisées. Certaines espèces ont tellement décliné que leur pêche est aujourd'hui protégée (thon rouge, requin-taupe, etc.). L'exemple le plus frappant reste naturellement celui de la morue à Terre-Neuve, un temps richesse nationale, tellement surexploitée qu'elle a disparu des côtes canadiennes, laissant une gigantesque industrie à l'agonie. Malgré un moratoire signé en 1992, jamais la morue n'est revenue à Terre-Neuve.

 

Comment en est-on arrivé à un tel point de non-retour ? Par l'industrialisation des moyens de pêche, principalement. En construisant des bateaux toujours plus immenses et efficaces, conçus pour répondre une demande croissante de poisson. Et en ouvrant une boîte de Pandore qu'il est bien difficile de refermer. "Le sentiment d'impuissance domine. Les recettes existent mais nous n'avons pas les capacités de les mettre en oeuvre. Le contraste est frappant : l'homme a su conquérir et exploiter le monde marin au cours des deux dernières décennies, mais il ne parvient pas à freiner sin emprise et ce, alors même que la technologie ne cesse d'accroître sa suprématie sur les ressources", écrivaient Philippe Cury et Yves Miserey dans Une mer sans poissons, en 2008. La création d'une alliance mondiale pour les océans pourrait être à même de les faire mentir, si les projets annoncés sont menés à bien. Et notamment l'extension massive du nombre d'aires marines protégées qui ont largement fait leurs preuves à travers le monde, mais pas assez nombreuses (0,7 % de la surface des océans) pour être décisives. A quelques mois de l'inauguration du sommet Rio + 20, le pari semble pris.

 Julien Balboni