Innehållsförteckning för HS No. 281 från Science & Vie

L’aventure scientifique consiste à relever des défis. À chaque étape de sa démarche, le chercheur est porté par la volonté de résoudre une énigme. De trouver une solution. De réparer, d’améliorer, de découvrir ou d’inventer. Dans l’espoir que ces petites victoires, mises bout à bout, finissent par triompher d’une problématique essentielle à l’échelle de l’humanité. Nous en avons choisi dix. Dix défis capitaux pour le XXIe siècle, dans le sens où ils feraient aboutir une quête essentielle (celle de l’origine de l’Univers, p. 6, celle de la vie extraterrestre, p. 66), viendraient à bout d’une maladie meurtrière (vaincre le cancer, p. 44) et de la malnutrition (nourrir 10 milliards d’humains, p. 18), permettraient de protéger la planète (sauver la biodiversité, p. 80, produire propre, p. 102), proposeraient des ruptures technologiques…

1920 L’astrophysicien anglais Arthur Eddington suggère qu’une réaction nucléaire, la transmutation de l’hydrogène en hélium, est à l’origine du feu des étoiles. 1960 Les Russes imaginent une savante structure d’aimants qui permet de confiner le plasma porté à plusieurs millions de degrés : le tokamak. 1987 Lancement officiel du projet Iter. Objectif : générer avec la fusion 500 MW contre 50 MW consommés. 1997 Le tokamak anglais JET parvient à produire 16 MW d’énergie pour 24 MW consommés. 2025 Date attendue du premier plasma d’hydrogène prouvant qu’Iter fonctionne. 2035 Date attendue du plasma à pleine puissance permettant une production nette d’énergie. 2055 Possible mise en service de Démo, le successeur d’Iter, qui doit produire une énergie de fusion industrielle, de 2 à 4 GW d’électricité. 2085 Avènement possible du premier…

Plus de 1 000 essais cliniques en cours, des preuves d’efficacité pour une trentaine de cancers, des rémissions durables chez des patients considérés comme intraitables… l’immunothérapie est en plein boom. « La moitié des médicaments développés par l’industrie pharmaceutique relèvent de l’immunothérapie », s’enthousiasme Aurélien Marabelle, directeur du programme d’immunothérapie de l’Institut Gustave-Roussy. Ce terme regroupe des molécules et des stratégies qui ont un même objectif : inciter le système immunitaire à mieux reconnaître les cellules cancéreuses et à les éliminer. L’idée n’est pas nouvelle. En 1891, William Coley, un chirurgien new-yorkais, injectait des bactéries dans des tumeurs pour stimuler les défenses naturelles, après avoir observé la régression d’un cancer osseux chez un patient souffrant d’une infection bactérienne. RÉVEIL DES LYMPHOCYTES D’ailleurs, après 50 ans, nous développons tous de petits…

1609 Galilée découvre que les planètes sont des mondes. Habités ? 1894 L’astronome et milliardaire Percival Lowell construit une lunette pour étudier les Martiens. 1976 Les sondes Viking révèlent que la planète rouge est un décevant désert, glacial et stérile. 1995 La sonde Galileo découvre qu’Europe, satellite de Jupiter, est une banquise flottant sur un océan. De l’eau, donc de la vie ? 1995 Découverte de 51 Peg b, la première planète extrasolaire. vers 2040 ? Des sondes spatiales pourraient chercher de la vie sous les banquises d’Europe et d’Encelade. vers 2050 ? Un télescope spatial géant pourrait photographier une planète extrasolaire habitable et chercher trace de vie dans son atmosphère. vers 2060 ? Un supertélescope spatial pourrait photographier en détail la surface d’une planète. Sur Terre, la vie a…

C’est la technique la plus directe pour tenter de découvrir une forme de vie extraterrestre : tendre l’oreille vers le ciel, c’est-à-dire pointer les immenses paraboles des radiotélescopes vers le cosmos, dans l’espoir de capter des signaux d’origine artificielle, technologique. C’est la plus anthropocentrique aussi, puisque ses partisans présupposent qu’il y a dans l’Univers des êtres au moins aussi évolués que nous et qui utilisent peu ou prou les mêmes techniques. Cette recherche, dite Seti (pour Search for Extra-Terrestrial Intelligence), a vu le jour en 1960, sous la houlette de l’astronome Frank Drake, qui commença à écouter quelques dizaines de systèmes extrasolaires proches dans quelques centaines de fréquences radio… AMÉLIORER LES RÉCEPTEURS RADIO Depuis lors, Seti a connu des hauts et des bas, les financements publics se sont taris, et…

L’ORDINATEUR À BOÎTES QUANTIQUES SUR SILICIUM Utiliser la technologie de la microgravure sur silicium pour faire du calcul quantique. Telle est l’idée sur laquelle le géant Intel a parié 50 millions de dollars en 2016. Et pour cause : il maîtrise à la perfection cette technologie. Il s’est directement inspiré des travaux de l’équipe d’Andrew Dzurak de l’université de Nouvelle-Galles-du-Sud, en Australie. « Nos qubits sont des électrons piégés dans des “boîtes quantiques” gravées sur silicium, explique le chercheur. C’est très semblable aux dispositifs à transistor des puces informatiques modernes », sauf que le dispositif doit être plongé dans un froid extrême, 50 microdegrés au-dessus du zéro absolu, pour que les phénomènes quantiques puissent se produire. De fait, une « boîte quantique » est un composant de quelque 30 nanomètres…

XVII e  siècle Avec Galilée, les sciences prennent le pas sur les Écritures pour expliquer la nature. XIX e  siècle Sciences et techniques s’allient, entraînant une révolution industrielle qui démultiplie les capacités humaines. 1874-1876 Thomas Edison créé le concept de lab : des dizaines de scientifiques qui travaillent ensemble à la conception de nouveaux objets. 1945 Les bombes atomiques larguées sur Hiroshima et Nagasaki sonnent le glas d’une illusion : la science ne peut être dissociée de ses usages. 1969 En amenant un homme sur la Lune, la science consacre un rêve fou. 1986 Les mensonges sur les conséquences de la catastrophe nucléaire de Tchernobyl brisent la confiance en une expertise objective. avant 2020 ? À l’image de la loi de 2011 qui oblige les experts de la…

Simuler n’est pas comprendre. Physicien du milieu du siècle, Eugene Wigner adressa un jour un bon mot à l’un de ses étudiants qui lui montrait avec fierté les résultats d’un calcul informatique reproduisant à merveille une expérience de physique moléculaire : « Je suis content de savoir que l’ordinateur a compris le problème. Mais j’aimerais le comprendre aussi… » La combinaison actuelle du big data et du machine learning confronte aujourd’hui des intelligences artificielles à des quantités toujours plus massives de données pour qu’elles y détectent, d’elles-mêmes, des corrélations sans aucune hypothèse préconçue. En cancérologie, des robots comme Watson, d’IBM, analysent l’ensemble de la littérature médicale pour évaluer quel traitement aura les plus grandes chances de succès sur un patient. Mais si l’approche se révèle efficace pour évaluer un taux…

1915 Publication de la relativité générale, première théorie qui met l’Univers entier en équations. 1929 Edwin Hubble observe la fuite des galaxies, qui prouve l’expansion de l’Univers. 1965 Découverte du rayonnement de fond cosmologique, émis 380 000 ans après le big bang. 1991 Première image du rayonnement cosmologique, réalisée par le satellite Cobe 2013 Les caractéristiques fondamentales du cosmos et de son histoire sont établies grâce aux mesures du rayonnement cosmologique par le satellite Planck. 2019 Mise en service prévue du JWST, un télescope spatial qui pourrait voir les premières galaxies. vers 2050 ? Un détecteur d’ondes gravitationnelles observera peut-être le tout premier rayonnement émis, 1 milliardième de milliardième de milliardième de seconde après le big bang. avant 2100 ? Une théorie géniale pourrait faire entrer le big bang lui-même…

- 9500 Naissance de l’agriculture dans le Croissant fertile. – 7000 Introduction de l’agriculture en Europe par l’importation de variétés domestiquées du Proche-Orient. 1892 Invention du tracteur automobile à essence par l’Américain John Froelich.. 1909 Première synthèse d’un fertilisant, le nitrate d’ammonium, par les chimistes allemands Fritz Haber et Carl Bosch. 1939 Découverte des vertus insecticides du DDT. Il est massivement utilisé jusque dans les années 1970. 1983 Création par Monsanto de la première plante transgénique, du tabac. 1994 Commercialisation du premier OGM destiné à la consommation humaine, une tomate, aux États-Unis. 2025 La France devra consommer moitié moins de pesticides qu’en 2015 (objectif du plan Écophyto 2). 2050 La population mondiale atteindra 9,77 milliards d’individus, selon l’ONU. Le nombre d’Africains devrait doubler d’ici à 2050, et ce, alors que…

1882 Le chirurgien américain William Halsted réalise la première mastectomie totale contre un cancer du sein. 1903 Des médecins russes annoncent avoir traité avec succès deux patients atteints d’un cancer de la peau à l’aide de radium. 1943 Découverte du pouvoir cytotoxique du gaz moutarde. On teste des dérivés contre des lymphomes : c’est le début de la chimiothérapie. 1998 L’Herceptin est utilisée contre certains cancers du sein agressifs, ouvrant la voie aux thérapies ciblées. 2001 Le Glivec, considéré comme la première vraie thérapie ciblée, permet une rémission de certaines leucémies. 2011 L’ipilimumab, utilisé contre les mélanomes métastatiques, devient le chef de file des immunothérapies. vers 2050 Les traitements permettront probablement de transformer de plus en plus de cancers en maladies chroniques. vers 2100 Les progrès thérapeutiques et de dépistage…

1943 Les Américains Pitts et McCulloch décrivent le comportement des neurones comme un système logique basé sur la loi du tout ou rien (0 ou 1). Le concept de réseau de neurones artificiels est né. 1949 Le premier ordinateur véritablement programmable, le Manchester Mark I, est mis en route. 1950 L’article «Computing Machinery and Intelligence » d’Alan Turing pose les bases de la future intelligence artificielle. 1956 De jeunes informaticiens américains fondent officiellement la discipline de l’IA. 1966 Création du premier chatbot, nommé Eliza. Il simule si bien un psychothérapeute que plusieurs personnes s’y laissent prendre. 1997 L’ordinateur Deep Blue d’IBM bat Gary Kasparov aux échecs. 2025 La plupart des objets et des maisons, connectés à Internet, comprendront et feront ce qu’on leur dit. 2030 La voiture autonome sera sans…

ENCELADE, RHÉA, THÉTYS ET DIONÉ Ces quatre satellites de Saturne possèdent aussi probablement des mers d’eau liquide sous leur croûte glacée. EUROPE, GANYMÈDE ET CALLISTO Ces trois satellites de Jupiter sont recouverts de banquises flottant sur des océans qui pourraient héberger une vie sous-marine. MARS Le sous-sol de mars, humide par endroits, pourrait abriter des micro-organismes encore indétectés à ce jour. TITAN Cet énorme satellite de Saturne possède une atmosphère de méthane et des lacs de méthane liquide. Un environnement qui pourrait être propice à une forme de vie inconnue.…

1736 Le Systema naturae, du Suédois Carl von Linné, donne un nom aux espèces et marque le début des sciences naturelles. 1866 L’Allemand Ernst Haeckel définit l’écologie comme « la science globale des relations des organismes avec le monde extérieur environnant ». années 1980 Émergence de la biologie de la conservation. Cette nouvelle discipline prône l’action pour répondre à une situation de crise. 1985 Le concept de biodiversité, qui rend compte de la complexité du monde vivant, apparaît. 2007 En France, le président de la République lance un Grenelle de l’environnement. La biodiversité y fait l’objet d’un groupe d’étude. vers 2020 L’UICN espère avoir évalué la situation de 160 000 espèces, pour mieux estimer l’état de la biodiversité générale. vers 2050 L’ensemble des sites clés pour la biodiversité, ceux qui…

1935 En voulant démontrer que la mécanique quantique est une théorie incomplète, Einstein découvre le phénomène d’intrication quantique. 1982 Le Nobel de physique Richard Feynman évoque la possibilité d’une machine dont le fonctionnement suivrait les lois quantiques 1994 L’Américain Peter Shor conçoit un algorithme capable d’effectuer des calculs jusque-là inabordables. La recherche sur l’ordinateur quantique démarre vraiment. 2011 La start-up D-Wave annonce la vente de son premier ordinateur quantique. Les experts sont sceptiques, mais la recherche est stimulée. 2017 Google investit 20 millions de dollars dans la start-up IonQ, qui promet une machine pour fin 2018. 2025 IBM, IonQ, Google, Intel espèrent commercialiser des ordinateurs à 50 qubits capables de faire du calcul et de la simulation. 2035 Le premier ordinateur quantique universel à 1 024 qubits devrait être commercialisé.…

1712 L’invention de la machine à vapeur est à l’origine de la première révolution industrielle et de l’emploi massif de ressources naturelles non renouvelables et polluantes, comme le charbon. 1972 Un rapport du club de Rome pointe l’impact de l’industrialisation sur l’épuisement des ressources naturelles et ses conséquences sur l’environnement. 1997 Signature du protocole de Kyoto visant à réduire les émissions de gaz à effet de serre. 2006 Entrée en vigueur en Europe du règlement Reach, imposant une évaluation de la dangerosité des substances chimiques. 2016 L’OMS annonce que 92 % de la population mondiale respire un air de mauvaise qualité et réclame, entre autres, la réduction des émissions industrielles. 2016 Entrée en vigueur de l’accord de Paris, premier accord universel sur le climat visant à limiter le réchauffement climatique.…

1 MODERNISER L’AGRICULTURE Des capteurs placés dans les champs pour mesurer l’hygrométrie ou les caractéristiques du sol, des tracteurs sans conducteur qui épandent les pesticides en fonction d’instructions reçues par satellite, des drones pour surveiller le bétail ou la propagation d’insectes ravageurs… Et si l’avenir de l’agriculture passait par les nouvelles technologies ? En Australie ou aux Pays-Bas, de nombreuses fermes sont déjà passées à l’agriculture 2.0. Pour Pierre Feillet, directeur de recherche émérite à l’Inra et membre de l’Académie des technologies, « la e-agriculture constitue une voie d’amélioration au moins équivalente à la génétique. Elle permet d’apporter aux cultures et aux élevages ce qu’il faut, quand il faut. » Christian Huyghe, directeur scientifique adjoint de l’Inra, le rejoint : «On a encore du mal à imaginer tous les bénéfices…

14 MILLIONS de nouveaux cas en 2012 L’OMS prévoit une hausse du nombre de malades de 70 % d’ici vingt ans 8,8 MILLIONS de décès en 2015 À l’origine de 16 % des décès à l’échelle mondiale, le cancer (spécialement celui du poumon) est la 2e cause de mortalité, derrière les maladies cardiovasculaires. 5 FACTEURS DE RISQUE responsables de 1 décès sur 3 Le tabagisme, le surpoids, la faible consommation de fruits et légumes, l’alcool et la sédentarité. 15 % DES CAS imputables à des infections Helicobacter pylori, le papillomavirus humain, les hépatites B et C, et le virus d’Epstein-Barr 1160 MILLIARDS de dollars en 2010 Le coût annuel total du cancer est en hausse constante. 384 442 nouveaux cas en France en 2015 210 882 chez les hommes +107,6 %…

L’APPRENTISSAGE PAR RENFORCEMENT Les systèmes d’apprentissage « par renforcement » sont d’une aide précieuse pour les réseaux de neurones artificiels (RNA). Inspirés du comportement des animaux domestiques, ils fonctionnent sur le principe suivant : gagner une récompense (un point de score) en accomplissant correctement une tâche, via des anticipations et des improvisations. Un tel système ne comporte pas (ou peu) de connaissances a priori sur ce qu’il doit faire et sur son environnement. Seul ordre programmé : augmenter le score. Par exemple, pour lui apprendre à jouer aux dames, le programmeur le plonge dans un jeu de dames virtuel et définit l’univers des actions possibles (par exemple, changer de case). Chaque fois que le système effectue une action, il gagne ou non un point, voire en perd un, et mémorise…

Anne-Caroline Prévot DIRECTRICE DE RECHERCHES AU CNRS, EN BIOLOGIE DE LA CONSERVATION ET PSYCHOLOGIE DE LA CONSERVATION Que peut apporter la psychologie sur la question de la conservation ? Si l’on présente des arguments scientifiques pour défendre l’importance de la biodiversité à des gens qui n’ont pas envie d’y croire, ils n’y croiront pas. Quand on nous apporte des arguments qui ne correspondent pas à notre vision du monde, on les rejette. Les psychologues nomment ce phénomène la dissonance cognitive. La connaissance ne suffit pas pour nous faire changer de façon de vivre. Les recherches en psychologie montrent que la majorité de nos comportements sont pilotés par les émotions. Or, elles dépendent de nos connaissances, certes, mais aussi du contexte dans lequel on vit, des normes sociales… Une émotion nécessite…

1 LE CALCUL QUANTIQUE Le calcul quantique s’appuie sur deux phénomènes sans égal dans la physique classique. Il y a d’abord la superposition quantique, soit la capacité d’une entité physique – un photon, un électron, un atome, mais aussi une boucle supraconductrice – à se trouver simultanément dans deux états différents : un photon peut être polarisé simultanément « à droite » et « à gauche », ce qui est parfaitement contre-intuitif. Or, en termes d’informations, ce photon matérialise un «qubit » (ou bit quantique) valant simultanément 0 et 1. Au moyen de lasers ou de miroirs semi-réfléchissants, la superposition peut même être modulée, avec un photon-qubit valant par exemple 1 à 30 % et 0 à 70 %. Ce dernier phénomène a une «traduction » à notre échelle :…

1 AMPLIFIER LE RECYCLAGE Contrairement au pétrole, les métaux ne disparaissent pas quand ils sont utilisés : ils sont juste transformés et peuvent être récupérés grâce au recyclage. La pratique n’est pas nouvelle : des normes européennes imposent, par exemple, que les voitures, les appareils électroniques ou électroménagers et les avions soient recyclés dans des filières dédiées. Sauf que l’activité est loin de concerner tous les produits. Selon l’ONU, moins d’un tiers des 60 métaux les plus usités ont un taux de recyclage en fin de vie supérieur à 50 % et 34 sont en dessous de 1 % de recyclage. Car dans bien des cas, l’opération n’est pas rentable. L’acier qui compose la carrosserie d’une voiture et sa structure est assez facilement récupérable et représente une masse de plusieurs…