Catégorie : Divers

En 2018 un trou noir supermassif intitulé 1 1827+654ES surprit les astronomes. De relativement inactif, il se transforma en une étoile extrêmement brillante . C’était la première fois que ce phénomène était observé. Il recommença à diminuer par la suite. Mais aujourd’hui, l’équipe du MIT qui avait constaté ce fait ne l’a toujours pas retrouvé en son état initial.

Des oscillations de ce type sont rares concernant les trous noirs, surtout avec cette intensité. De plus l’équipe constata par la suite que le trou noir émettait des rayons X sur un rythme régulier. En 2022, elle observa que ces radiations X fluctuaient de 10%. En 2024 le rythme était retombé à 7,1 minutes.

Voir l’article dont on trouvera ci-dessous les références et le résumé

Un tel phénomène n’avait jamais été observé à ce rythme. Il peut impliquer que des phénomènes physiques non encore étudiés se produisent près de l’horizon des évènements des trous noirs En astrophysique, l’horizon d’un trou noir, ou l’horizon des évènements (event horizon ), représente la frontière d’un trou noir à partir de laquelle la vitesse de libération atteint celle de la lumière. Selon le type de trou noir concerné, la taille et la forme de l’horizon seraient variables.

LISA (Laser interferometer space antenna) qui devrait être mies en orbite en 2030, devrait pouvoir apporter des réponses à cette question

Référence

Submitted on 3 Jan 2025]

Millihertz Oscillations Near the Innermost Orbit of a Supermassive Black Hole

Recent discoveries from time-domain surveys are defying our expectations for how matter accretes onto supermassive black holes (SMBHs). The increased rate of short-timescale, repetitive events around SMBHs, including the newly-discovered quasi-periodic eruptions (QPMegan MastersonEs), are garnering further interest in stellar-mass companions around SMBHs and the progenitors to mHz frequency gravitational wave events. Here we report the discovery of a highly significant mHz Quasi-Periodic Oscillation (QPO) in an actively accreting SMBH, 1ES 1927+654, which underwent a major optical, UV, and X-ray outburst beginning in 2018. The QPO was first detected in 2022 with a roughly 18-minute period, corresponding to coherent motion on scales of less than 10 gravitational radii, much closer to the SMBH than typical QPEs. The period decreased to 7.1 minutes over two years with a decelerating period evolution (P¨>0). This evolution has never been seen in SMBH QPOs or high-frequency QPOs in stellar mass black holes. Models invoking orbital decay of a stellar-mass companion struggle to explain the period evolution without stable mass transfer to offset angular momentum losses, while the lack of a direct analog to stellar mass black hole QPOs means that many instability models cannot explain all of the observed properties of the QPO in 1ES 1927+654. Future X-ray monitoring will test these models, and if it is a stellar-mass orbiter, the Laser Interferometer Space Antenna (LISA) should detect its low-frequency gravitational wave emission.

(or arXiv:2501.01581v1 [astro-ph.HE] for this version)

https://doi.org/10.48550/arXiv.2501.01581

Une nouvelle espèce de dinosaure a été découverte en Normandie. « Caletodraco cottardi » est un grand carnivore qui vivait il y a 100 millions d’années sur le massif armoricain. Son squelette a été retrouvé dans les falaises de craie de Saint-Jouin-Bruneval, en Seine-Maritime.

C’est une découverte extrêmement rare. En 2021 puis 2023, le paléontologue amateur normand Nicolas Cottard a trouvé deux parties de squelette de dinosaure au pied des falaises de Saint-Jouin-Bruneval, sur la côte d’Albâtre entre Étretat et Le Havre. Il s’agit apparemment d’une nouvelle espèce de carnivore, lointain cousin du Tyrannosaure Rex,

« Caletodraco cottardi » mesurait six mètres et a vécu il y a 100 millions d’années quand la Seine-Maritime était encore sous l’eau, c’est le premier grand dinosaure carnivore de ce typer trouvé sur le continent européen. En août 2024, cette découverte a fait l’objet d’une publication dans la revue scientifique Fossil Studies, par le paléontologue du CNRS Éric Buffetaut.

Cette découverte n’est pas le fruit du hasard, mais des recherches sérieuses et acharnées d’un paléontologue amateur, Nicolas Cottard. En 2021, il découvre la première partie du fossile, dans la falaise de craie de Saint-Jouin-Bruneval, et la suite dans un autre bloc en 2023 : des vertèbres de la queue de l’animal, des os du bassin, ainsi qu’une dent.

C’est un paléontologue amateur très compétent, salue Éric Buffetaut, directeur de recherche émérite en paléontologie au CNRS, à qui les blocs ont été transmis pour étude. Un an après la dernière découverte, en août 2024, Éric Buffetaut a partagé cette découverte dans la revue scientifique Fossil Studies.

« Caletodraco cottardi » était un grand carnivore de six mètres de long, de la famille des Abelisauridés, et plus précisément des Furileusaures ( « lézards à dos raide »), qui sont reconnaissables à leur vertèbres soudées. « Il avait une longue queue et de petits bras, décrit Éric Buffetaut. Comme un Tyrannosaure, ils sont de lointains cousins, sauf que le Caletodraco vivait au Sud, en Amérique du Sud, en Afrique et en Europe, et le T.Rex en Amérique du Nord et en Asie Centrale. Ils ne se sont jamais croisés, alors qu’ils vivaient à la même époque »

Soit il y a un peu moins de 100 millions d’années, au Cénomanien, qui est le premier étage du Crétacé supérieur. Ce qui fait dire au paléontologue que le dinosaure ne vivait pas en Seine-Maritime, car à l’époque, la majorité de la Normandie était sous l’eau, les falaises de la côte d’Albâtre ne sont sorties de terre qu’il y a 100.000 ans.

https://www.mdpi.com/2813-6284/2/3/9

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Pour en savoir plus, voir

Sur les traces du nouveau T. rex: 35 découvertes scientifiques récentes racontent une autre histoire des dinosaures

Thierry Olivaux, Annapaola Del Nevo

• 09/10/2023

Saviez-vous que les dinosaures vivaient partout sur la Terre, de l’Alaska à l’Antarctique ? Que loin d’être des « reptiles stupides », certains étaient des animaux communautaires capables de vivre en meute, de communiquer ou de prodiguer des soins parentaux ?

À l’aide d’exemples choisis parmi les découvertes et interprétations les plus récentes, cet ouvrage fait revivre, sous nos yeux, un monde disparu. Il raconte le travail passionnant des chercheurs du monde entier, qui, grâce aux nouvelles techniques mises à leur disposition (géochimie, synchrotron, intelligence artificielle…), puisent de nouvelles informations précieuses sur les fossiles et dévoilent ainsi une autre histoire des dinosaures, loin des représentations fantasmées.

On nomme Internet quantique un réseau d’ordinateurs quantiques qui, un jour, enverront, traiteront et recevront des informations codées dans des états quantiques . L’Internet quantique ne remplacera pas l’Internet moderne ou « classique » ; il offrira plutôt de nouvelles fonctionnalités telles que la cryptographie quantique et le cloud computing quantique.

Bien que les implications complètes de l’Internet quantique ne soient pas connues avant un certain temps, plusieurs applications ont été théorisées et certaines, comme la distribution quantique de clés, sont déjà utilisées. On ne sait pas encore quand un Internet quantique mondial à grande échelle sera déployé, mais les chercheurs estiment que des réseaux quantiques interétatiques seront établis aux États-Unis dans les 10 à 15 prochaines années.

Cela sera particulièrement utile pour les problèmes impliquant de nombreuses variables, comme l’analyse des risques financiers, le cryptage des données et l’étude des propriétés des matériaux. 

Les chercheurs doutent que les particuliers possèdent des ordinateurs quantiques personnels dans un avenir proche. Ils seront plutôt hébergés dans des établissements universitaires et des entreprises privées, où ils seront accessibles via un service cloud.

Comment fonctionne l’Internet quantique ?

Les ordinateurs quantiques utilisent des unités d’information fondamentales similaires aux bits utilisés en informatique classique. On les appelle « qubits ».

Cependant, contrairement aux bits informatiques conventionnels, qui transmettent l’information sous la forme d’un 0 ou d’un 1, les qubits transmettent l’information via une combinaison d’états quantiques, qui sont des conditions uniques que l’on ne trouve qu’à l’échelle subatomique.

Par exemple, un état quantique qui pourrait être utilisé pour coder l’information est une propriété appelée « spin », qui correspond au moment angulaire intrinsèque d’un électron. Le spin peut être comparé à une minuscule aiguille de boussole pointant vers le haut ou vers le bas. Les chercheurs peuvent manipuler cette aiguille pour coder l’information dans les électrons eux-mêmes, comme ils le feraient avec des bits classiques ; mais dans ce cas, l’information est codée dans une combinaison d’états possibles. Les qubits ne sont pas 0 ou 1, mais les deux et aucun des deux, dans un phénomène quantique appelé superposition.  

Cela permet aux ordinateurs quantiques de traiter l’information d’une manière totalement différente de leurs homologues conventionnels, et donc de résoudre certains types de problèmes qui demanderaient des décennies même aux plus grands supercalculateurs. Il s’agit de problèmes tels que la factorisation de grands nombres ou la résolution de calculs logistiques complexes (voir le problème du voyageur de commerce ). Les ordinateurs quantiques seraient particulièrement utiles pour la cryptographie, ainsi que pour la découverte de nouveaux types de médicaments ou de nouveaux matériaux pour les cellules solaires, les batteries ou d’autres technologies.

Nous ne développeront pas ce point ici ? Disons simplement que les applications militaires seront de plus en plus nombreuses

Mais pour exploiter ce potentiel, un ordinateur quantique doit être capable de traiter un grand nombre de qubits – plus que ce que peut gérer une seule machine actuellement. Auss plusieurs ordinateurs quantiques pourront être interconnectés via l’Internet quantique. Leur puissance de calcul seront mutualisées, créant ainsi un système bien plus performant.  

Plusieurs types de qubits sont en cours de développement, chacun présentant des avantages et des inconvénients spécifiques. Les qubits les plus couramment étudiés aujourd’hui sont les boîtes quantiques, les pièges à ions, les circuits supraconducteurs et les qubits à spin défectueux.

Pour exploiter ce potentiel, un ordinateur quantique doit être capable de traiter un grand nombre de qubits – plus que ce que peut gérer une seule machine actuellement. Mais plusieurs ordinateurs quantiques pourront être interconnectés via l’Internet quantique. Leur puissance de calcul seront mutualisées, créant ainsi un système bien plus performant.  

Plusieurs types de qubits sont en cours de développement, chacun présentant des avantages et des inconvénients spécifiques. Les qubits les plus couramment étudiés aujourd’hui sont les boîtes quantiques, les pièges à ions, les circuits supraconducteurs et les qubits à spin défectueux. Pour exploiter ce potentiel, un ordinateur quantique doit être capable de traiter un grand nombre de qubits – plus que ce que peut gérer une seule machine actuellement. Mais plusieurs ordinateurs quantiques pourront être interconnectés via l’Internet quantique/ Leur puissance de calcul seront mutualisées, créant ainsi un système bien plus performant.  

Plusieurs types de qubits sont en cours de développement, chacun présentant des avantages et des inconvénients spécifiques. Les qubits les plus couramment étudiés aujourd’hui sont les boîtes quantiques, les pièges à ions, les circuits supraconducteurs et les qubits à spin défectueux.

Comme pour de nombreuses avancées scientifiques, nous ne comprendrons pas tout ce que l’Internet quantique peut faire tant qu’il ne sera pas pleinement développé.

Il y a 60 ans, peu de gens auraient pu imaginer qu’une poignée d’ordinateurs interconnectés donnerait un jour naissance au vaste paysage numérique que nous connaissons aujourd’hui. L’Internet quantique présente une inconnue similaire, mais plusieurs applications ont été théorisées et certaines ont déjà été démontrées.

« L’Internet quantique représente un changement radical dans notre façon de concevoir la communication mondiale sécurisée », a déclaré David Awschalom, professeur Liew Family en génie moléculaire et physique à l’Université de Chicago, directeur du Chicago Quantum Exchange et directeur de Q-NEXT, un centre d’information quantique du Département de l’énergie à Argonne. « La création d’un réseau intriqué d’ordinateurs quantiques nous permettrait d’envoyer des messages chiffrés inviolables, de maintenir une synchronisation parfaite de la technologie sur de longues distances grâce aux horloges quantiques et de résoudre des problèmes complexes qu’un ordinateur quantique seul pourrait peiner à résoudre – et ce ne sont là que quelques-unes des applications que nous connaissons actuellement. L’avenir nous réserve probablement des découvertes surprenantes grâce aux réseaux quantiques. »

À quelle distance de temps se trouve l’Internet quantique ?

À ce jour, personne n’a réussi à créer un réseau quantique durable à grande échelle, mais des avancées majeures ont été réalisées.

En 2017, des chercheurs de l’Université des sciences et technologies de Chine ont utilisé des lasers pour transmettre avec succès des photons intriqués entre un satellite en orbite et des stations terrestres situées à plus de 1 100 kilomètres en dessous. L’expérience a démontré la possibilité d’utiliser des satellites pour former un réseau quantique, mais le système n’a pu récupérer qu’un photon sur 6 millions, ce qui est insuffisant pour assurer une communication fiable.

Note 1

« L’Internet quantique représente un changement radical dans notre façon de concevoir la communication mondiale sécurisée », a déclaré David Awschalom, professeur Liew Family en génie moléculaire et physique à l’Université de Chicago, directeur du Chicago Quantum Exchange et directeur de Q-NEXT, un centre d’information quantique du Département de l’énergie à Argonne. « La création d’un réseau intriqué d’ordinateurs quantiques nous permettrait d’envoyer des messages chiffrés inviolables, de maintenir une synchronisation parfaite de la technologie sur de longues distances grâce aux horloges quantiques et de résoudre des problèmes complexes qu’un ordinateur quantique seul pourrait peiner à résoudre – et ce ne sont là que quelques-unes des applications que nous connaissons actuellement. L’avenir nous réserve probablement des découvertes surprenantes et marquantes grâce aux réseaux quantiques. »

Note 2

A small quantum satellite created a secure link between ground stations in China and South Africa, sharing quantum-encrypted data over a record distance of 12,900 kilometres. Similar microsatellites could become part of a future quantum internet.

The record-breaking feat, which occurred in October 2024, was also notable for its use of a satellite with a small, light payload – a crucial consideration for space launches. The miniaturised equipment aboard the Jinan-1 microsatellite weighed just 23 kilograms, about 10 times less than the payload of a previous experimen

Petite quantum satellites like the Jinan-1 enable “the possibility to launch many satellites in one shot with the same space launcher, similar to what SpaceX is doing with Starlink for the internet,” says Laurent de Forges de Parny at Thales Alenia Space, a space technology company headquartered in France.

In this experiment, researchers used the quantum states of photons to produce secret keys for encrypting and decrypting data. The keys were used to encode images– and then transmitted between the Jinan-1 satellite and various ground stations using lasers and telescopes. The research team, led by Jianwei Pan at the University of Science and Technology of China, performed this quantum key distribution process 20 times, including the record-setting 12,900-kilometre test.

This showcase for quantum technology has its limits. The Jinan-1 satellite “seems optimised for quantum key distribution, and is not going to perform more general quantum communication tasks like teleportation, or entanglement distribution,” says Alexander Ling at the National University of Singapore. Nevertheless, Ling, praising the demonstration, says it could become part of real communication networks within the next decade.

Un neutrino de très haute énergie a été détecté en Méditerranée par le télescope de la collaboration internationale KM3NeT. Cette découverte qui a fait la couverture de Nature (cf lien ci-dessous) marque une avancée significative dans la compréhension des phénomènes énergétiques extrêmes de l’Univers et bouscule les modèles astrophysiques actuels.

Ces travaux sont issus de la collaboration scientifique KM3NeT qui réunit 350 scientifiques issus de 68 laboratoires à travers le monde dont une forte contribution française :

• Centre de physique des particules de Marseille (Aix-Marseille Université/CNRS),
• Institut pluridisciplinaire Hubert Curien (CNRS/Université de Strasbourg),
• Laboratoire de physique subatomique et des technologies associées (CNRS/IMT Atlantique – Institut Mines-Télécom /Nantes Université),
• Laboratoire astroparticule et cosmologie (CNRS/Université Paris Cité)
• Laboratoire univers et particules de Montpellier (CNRS/Université de Montpellier)
• Laboratoire de physique corpusculaire – Caen (CNRS/ENSICAEN/Université de Caen Normandie)
• Centre de calcul de l’IN2P3 (CNRS) 

Les neutrinos sont des particules élémentaires qui trouvent leur place à côté des électrons, protons et neutrons formant la matière ordinaire. Ils sont essentiels pour comprendre les comportements réciproques des particules mais ils n’interagissent pratiquement pas avec le reste de la matière. On parle de particules fantômes. Elles nous assaillent et nous traversent de toutes parts sans que nous en ressentions la moindre sensation; en conséquence, ils sont très difficiles à détecter.

Malgré tout, leur connaissance a fortement progressé depuis l’ hypothèse de leur existence par le physicien Wolfgang Pauli .On est en mesure aujourd’hui de précisér leurs attributs. On comprend pourquoi ces particules semblent vivre dans un monde parallèle, Le problème de leur masse a été résolu, leur octroyant un rôle primordial au niveau de l’Univers profond .

Particules pratiquement invisibles, ils permettent de saisir une information venant de phénomènes cachés Ils révèlent les détails des processus intervenant au cœur du Soleil, ils écoutent la combustion à l’intérieur des réacteurs nucléaires.

Malgré tout, leur connaissance a fortement progressé depuis l’hypothèse de leur existence par le physicien Wolfgang Pauli . On mesure aujourd’hui précisément leurs attributs. On comprend pourquoi ces particules semblent vivre dans un monde parallèle. Le problème de leur masse a été résolu, leur octroyant un rôle primordial au niveau de l’Univers global. Mais cela a un prix et la détection de ces particules relève du tour de force.

Jusqu’en 1930, il semblait que les trois objets élémentaires connus à l’époque, proton, neutron et électron, suffisaient pour expliquer tous les formes de la matière puisqu’ils permettaient de construire l’ensemble des éléments naturels, depuis l’hydrogène jusqu’aux atomes lourds.

Mais comme souvent en recherche, une apparente anomalie exigea alors de réviser ce point de vue : de l’énergie semblait disparaître dans les désintégrations de certains éléments naturels qui émettent spontanément un électron. Or l’énergie se conserve toujours. Potentielle ; cinétique ou calorique, l’énergie se transforme sans se perdre.

Pourtant, dans la désintégration appelée « Bêta », l’énergie emportée par l’électron détecté s’avérait variable. Le dilemme dura plusieurs années jusqu’à ce que Wolfgang Pauli, dans une lettre de décembre 1930 restée fameuse, suggérât l’existence d’une nouvelle particule, émise en même temps que l’électron et qui s’échappe sans laisser de trace.

Ce n’était qu’une solution « désespérée » selon son inventeur. Mais l’idée, a priori téméraire, expliquait si bien les résultats expérimentaux qu’elle fut rapidement acceptée. Dès 1933, Enrico Fermi écrivit la théorie sous-jacente ; il développa la phénoménologie d’un nouveau type de force, l’interaction dite faible, longtemps appelée interaction de Fermi. C’est lui qui baptisa l’objet encore hypothétique « neutrino », petit neutre en italien, symbolisé par la lettre grecque nu. Ainsi la force faible prenait toute sa place à côté des forces forte et électromagnétique, sans oublier la gravitation à grande échelle.

Ne subissant que la force faible, le neutrino est une particule très spéciale. Mais cette originalité a un corollaire gênant : elle explique sa faible probabilité d’interaction et donc la difficulté de sa mise en évidence. Heureusement pour les chercheurs, le neutrino n’est pas une particule absolument indétectable, sinon son existence serait demeurée une pure spéculation. Mais subissant la seule interaction faible, cela implique que la très improbable détection doit bénéficier de sources très abondantes ainsi que de détecteurs très massifs.D’où le fait qu’il fallut attendre 1956 pour compter expérimentalement une poignée de neutrinos au voisinage d’un réacteur nucléaire.

La détection des neutrinos pose un problème en conséquence de la rareté des événements engendrés. Heureusement les émetteurs sont en général très généreux. Un réacteur nucléaire EdF produit quelque 1 021 neutrinos chaque seconde ; une supernova en émet 1 058 en une dizaine de secondes, le Soleil déverse chaque seconde 60 milliards de neutrinos sur chaque cm² de surface de la Terre, et ceci de jour comme de nuit puisque, pendant la nuit, ils nous arrivent par le bas, la Terre entière étant transparente aux neutrinos.

Dans les accélérateurs modernes, une machine fournt des salves de quelque 110 neutrinos traversant un détecteur toutes les quelques secondes. Pourtant, pour en arrêter quelques-uns, les dispositifs doivent être à la fois très élaborés et de grandes dimensions. C’est le cas de SuperKamiokande qui représente l’archétype des détecteurs de neutrinos.

Il s’agit d’un immense réservoir souterrain (pour être à l’abri du rayonnement cosmique) contenant 50 kilotonnes d’eau purifiée, soit sept fois le poids de la Tour Eiffel. De forme cylindrique, il mesure 40 mètres de haut et 40 mètres de diamètre, un immeuble de quinze étages pourrait s’y loger.

Des « yeux » tapissent les parois intérieures du cylindre. Ces yeux sont des capteurs de lumière très sensibles. l’appareillage en compte 11 000. En effet, quand un neutrino interagit dans l’eau de la cuve, les particules chargées laissent une évanescente trace lumineuse de couleur bleutée qu’il s’agit de détecter au plus vite.

Comment des particules si légères et aux interactions si rares peuvent-elles influencer l’évolution de l’Univers ?

La réponse est dans leur nombre. Il existe plusieurs milliards de fois plus de neutrinos que d’électrons ou de protons, à tel point que leur masse totale égale celle de toutes les étoiles emplissant le firmament.

Parmi les nombreux producteurs de neutrinos, Soleil, réacteurs, accélérateurs, atmosphère, l’émetteur le plus puissant est resté le Big Bang. Les neutrinos sont l’un des ingrédients pour comprendre la cohérence existant entre les particules, ils sont donc obligatoires pour suivre les phases successives qui se sont déroulées à la naissance de l’Univers. Sans neutrinos, le Big Bang n’aurait pas pu se produire. On évalue la densité des neutrinos rescapés de l’explosion originelle à 300 dans chaque cm³ de l’espace. Ces neutrinos dits cosmologiques ont la même source que les photons du fond cosmologique qui montent à 400 dans chaque cm³. Or le fond cosmologique est aujourd’hui bien connu.

Ceperndant leur détection est un défi qui le restera pour les physiciens pendant encore des décennies. Leur détection permettrait d’obtenir une image unique du monde à l’âge d’une seconde, alors que le fond de photons ne renseigne que sur un Univers déjà âgé de 370 000 ans, quand photons et matière se sont découplés.

On sait aujourd’hui que les neutrinos ont une masse, et ce résultat clôt une longue interrogation qui a débuté dès l’hypothèse du premier neutrino. Les masses trouvées semblent dérisoires comparées à celles affectant les autres particules de matière. Pourtant, elles suffisent pour arriver au très surprenant résultat que les neutrinos contribuent autant que les dix mille milliards de milliards d’étoiles à l’équilibre de l’Univers entier.

Questions en suspens

* Qu’est devenu l’antimatière ? En effet notre Univers a débuté par une soupe très chaude où matière et antimatière étaient présentes à égalité. Or l’antimatière a complètement disparu, sauf pour les neutrinos et antineutrinos présents à égalité.

* Une autre question se pose sur la nature intime des neutrinos : sont-ils leur propre antiparticule comme suggéré par le modèle inventé par Majorana dès les années 1935 et resté toujours sans solution ? Là aussi des recherches sont en cours.

* Les neutrinos subissent-ils les interactions électromagnétiques ? Bien que sans charge électrique, cela est permis par la théorie.

* Existent-ils d’autres formes de neutrinos ? On sait que les trois types bien étudiés sont au complet, mais on parle de neutrinos stériles qui seraient encore plus évanescents que les neutrinos connus. De tels objets sont proposés par certains théoriciens pour expliquer la masse sombre à l’œuvre dans l’Univers.

* Un autre axe très actif de recherche consiste à développer une nouvelle astronomie en sondant le ciel pour y découvrir des émetteurs neutriniques de très haute énergie. Les premiers signaux venant de sources extragalactiques ont été révélés grâce à un télescope 10 000 fois plus gros que SuperKamiokande construit dans la glace du Pôle Sud, et ce n’est qu’un début.

Il y a encore beaucoup de travail pour les physiciens des neutrinos, ils auront bien des motifs pour se rencontrer à nouveau, sans même aborder le thème de la détection des neutrinos cosmologiques qui reste le Saint Graal des chercheurs. Leur détection révélerait le Big Bang peu après son apparition. Mais il faudra encore attendre bien des réunions biennales avant d’annoncer la moindre hypothèse quant à la résolution de cet emblématique problème.

Merci pour ce qui précède à The Conversation https://theconversation.com/a-la-recherche-des-neutrinos-ces-particules-fantomes-97301

Référence

nature

Article

• Published: 12 February 2025

Observation of an ultra-high-energy cosmic neutrino with KM3NeT

• The KM3NeT Collaboration

Nature volume 638, pages 376–382 (2025)

Abstract

The detection of cosmic neutrinos with energies above a teraelectronvolt (TeV) offers a unique exploration into astrophysical phenomena^1,2,3. Electrically neutral and interacting only by means of the weak interaction, neutrinos are not deflected by magnetic fields and are rarely absorbed by interstellar matter: their direction indicates that their cosmic origin might be from the farthest reaches of the Universe. High-energy neutrinos can be produced when ultra-relativistic cosmic-ray protons or nuclei interact with other matter or photons, and their observation could be a signature of these processes. Here we report an exceptionally high-energy event observed by KM3NeT, the deep-sea neutrino telescope in the Mediterranean Sea⁴, which we associate with a cosmic neutrino detection. We detect a muon with an estimated energy of peta electronvolts (PeV). In light of its enormous energy and near-horizontal direction, the muon most probably originated from the interaction of a neutrino of even higher energy in the vicinity of the detector. The cosmic neutrino energy spectrum measured up to now falls steeply with energy. However, the energy of this event is much larger than that of any neutrino detected so far. This suggests that the neutrino may have originated in a different cosmic accelerator than the lower-energy neutrinos, or this may be the first detection of a cosmogenic neutrino, resulting from the interactions of ultra-high-energy cosmic rays with background photons in the Universe.

Le dernier ancêtre commun universel (LUCA, pour last universal common ancestor) est le plus récent organisme dont sont issues toutes les espèces vivant actuellement sur la Terre

LUCA aurait vécu il y a 3,3 à 4,2 milliards d’années. Il ne doit pas être confondu avec le premier organisme vivant. C’était un organisme assez complexe, déjà issu d’une longue évolution marquée par la sélection naturelle.

L’hypothèse conduisant à ce concept de LUCA est que tous les êtres vivants sont issus d’une même lignée divergente d’ancêtres communs, remontant jusqu’à l’époque où la seule reproduction était la division cellulaire. Cela implique l’existence dans le passé lointain d’une cellule telle que  au moins deux de ses cellules filles ont un descendant vivant aujourd’hui (autrement, sa seule cellule fille avec une descendance actuelle serait LUCA, le véritable point de divergence du vivant commençant à la génération suivante).

Elles sont ainsi à l’origine des deux premières lignées encore vivantes que sont les bactéries et les archées (ayant elles-mêmes engendré les eucaryotes ultérieurement).

LUCA ne doit donc pas être confondu avec le premier organisme vivant, ni avec l’ancêtre le plus récent de toutes les formes de vie ayant jamais vécu sur Terre (y compris celles aujourd’hui disparues). La complexité des ARN et des protéines qu’il comportait implique qu’il était lui-même issu d’une lignée évolutive plus ancienne, et qu’il cohabitait probablement avec bien d’autres formes de vie qui n’ont pas laissé de descendants actuels.

Source Wikipedia

Selon Philip Donoghue de l’University de Bristol (UK) , il est important aujourd’hui moins de se demander si LUCA avait vraiment existé que de se donner une image holistique de ce qu’il aurait pu être compte-tenu de son patrimoine génétique.

Les gènes que l’on découvre dans toutes les espèces existant aujourd’hui pourraient très bien provenir d’une ligne continue depuis LUCA. En fait, les choses sont plus complexes du fait des mélanges continus qu’ils ont subi à l’intérieur des branches et de branche en branche depuis les origines.

Donoghu et son équipe ont réalisé un modèle complexe de ce qu’étaient les gènes présents dans LUCA. Ils ont obtenu un organisme bien plus sophistiqué que ce qu’on imaginait précédemment.

Ils estiment que 2.600 gènes codant pour des protéines peuvent être identifiés chez LUCA, alors que ce nombre était précédemment estimé à 80. Ils en ont déduit que LUCA vivait probablement autour de 4,2 milliard d’années, très peu après la formation de la Terre il y a 4,5 Milliards d’année et très peu après que la Terre ait subi son dernier bombardement lourd de débris spatiaux, supprimant toute amorce de vie.

Note

To explain how life on Earth began, the big challenge is to identify the molecules and processes that enable non-living chemical systems to become more complex

Because their reconstruction suggests that LUCA had genes for protecting against UV damage, it is most likely that it lived at the surface of the ocean, the researchers think. Other genes suggest LUCA fed on hydrogen, which is in line with previous studies. It may have been part of an ecosystem of other kinds of primitive cells that died out, the team speculates. “I think it’s naive in the extreme to think that LUCA would have existed on its own,” says Donoghue.

“I find this compelling from an evolutionary perspective,” says Greg Fournier at the Massachusetts Institute of Technology. “LUCA is not the beginning of the story of life, but just the last shared ancestor state that we can work backwards to using genome data.”

The results also suggest LUCA had a primitive version of the bacterial defence system known as CRISPR, to fight off viruses. “Even 4.2 billion years ago, our earliest ancestors are fighting off viruses,” says team member Edmund Moody, also at the University of Bristol.

Peering back into the deep past is fraught with uncertainty, and Donoghue is the first to admit that his team may have missed the mark. “It’s almost certainly all wrong,” he says. “What we’re trying to do is push the envelope, and create the first kind of attempt at integrating all of the relevant evidence.”

“It won’t be the last word,” he says. “It won’t even be our last word on this topic, but we think it’s a good start.”

Patrick Forterre at the Pasteur Institute in Paris, France, who came up with the term LUCA, also thinks that the organism was not living in isolation. “But the claim that LUCA was living before the late heavy bombardment 3.9 billion years ago is completely unrealistic for me,” Forterre says. “I am quite sure that their strategy to determine the age and gene content of LUCA has some flaws.”

Journal reference:

Nature Ecology & Evolution DOI: 10.1038/s41559-024-02461-1

Depuis quelques jours, les chancelleries occidentales et jusqu’aux gouvernements mettent en garde leurs opinons publiques.; De même qu’il avait lancé par surprise une campagne militaire pour reconquérir l’Ukraine tentée par un rapprochement avec l’Ouest, Poutine se préparerait à conduire une guerre de haute intensité contre les pays de l’Otan.

Il considérerait que l’Ukraine fait partie de ses frontières naturelles avec l’Ouest et qu’il n’est pas possible pour la Russie de laisser toute puissance militaire que soit s’y installer ne fut que temporairement. En effet, comme l’ont déjà montré quelques échanges de missiles avec l’Ukraine de Volodomir Zelinsky le cœur même de la « vieille Russie ( Россия (Rossiya) est désormais à la portée d’attaques occidentales. Pour éviter le chantage permanent qui en résulterait, il semble que l’Etat-major russe considérerait qu’une guerre préventive russe serait nécessaire.

Mais Moscou disposerait-il des moyens militaires nécessaires Son armée de terre est épuisée par plusieurs années de guerre conventionnelle en Ukraine. Un décret signé par le Président Vladimir Poutine le 25 août 2022, prévoit un effectif de 2 039 758 hommes dont 1 150 628 militaires au 1^er janvier 2023 soit une hausse de 137 000 hommes par rapport à 2022. Le peu que l’on en voit dans les médias occidentaux montre en fait des hommes fatigués, n’ayant qu’une envie, rentrer chez eux ou, au mieux, lasser les drones russes se battre à leur place.

Certes la Russie dispose d’un armement nucléaire conséquent. Les chercheurs du SIPRI estiment que le nombre total d’ogives nucléaires prêtes à l’emploi et déployées s’élève à 9 585, dont environ 8 100, soit 85 %, sont aux mains de la Russie et des États-Unis.. Mais recourir à ces armes serait destructeur, à commencer pour la Russie

Ajoutons que la Russie ne possède pas de satellites efficaces permettant de conduire une guerre d’information aujourd’hui indispensable

Rappel, wikipedia

L’invasion de l’Ukraine par la Russie est un conflit déclenché le 24 février 2022 par ordre du président russe Vladimir Poutine, à partir de la Russie, de la Biélorussie et des territoires ukrainiens occupés par les Russes depuis la guerre russo-ukrainienne de 2014, à savoir la Crimée (annexée par la Russie) et les républiques populaires autoproclamées de Donetsk et de Lougansk.

L’invasion intervient huit ans après le déclenchement de la guerre russo-ukrainienne qui suit l’annexion de la Crimée par la Russie, ainsi que le début de la guerre du Donbass à partir du printemps 2014 ; ces actions sont nées de l’opposition russe au mouvement Euromaïdan de 2013–2014. En 2021, les tensions s’intensifient, dégradant fortement les relations entre l’OTAN et la Russie, d’abord par le renforcement du dispositif militaire russe à la frontière ukrainienne avec la Russie et la Biélorussie ainsi qu’en Crimée sous occupation russe, puis, le 21 février 2022, par la reconnaissance russe de l’indépendance des républiques populaires de Donetsk et de Lougansk, deux zones séparatistes de la région du Donbass, dans l’est de l’Ukraine. Après une incursion des Forces armées russes dans le Donbass, une offensive générale aérienne, maritime et terrestre est déclenchée sur l’ensemble du territoire ukrainien le 24 février.

Malgré la chute de Kherson dans les premiers jours de l’invasion, les Ukrainiens repoussent les offensives russes contre Kyïv, contre Kharkiv et contre le nord. Ils retardent l’avancée des Russes avec les défenses prolongées de Marioupol et de Sievierodonetsk, contrecarrant les projets russes d’une victoire rapide et transformant à terme le conflit en guerre d’usure.

L’Europe avait déjà appris avec stupeur que Donald Trump dans son ubris voulait annexer le Groenland et ses richesses actuelles et futures. Mais la stupeur s’était accrue lorsque Trump avait laissé entendre qu’il envisageait de réserver le mémé traitement au Canada dans sa totalité.

Certes les liens entre les entreprises nord-américaines et les entreprises canadiennes dont nombreux mais le Canada n’a jamais envisagé de devenir une dépendance américaine. D’ores et déjà Bill Blair, le nouveau ministre canadien de la défense, a déclaré le 14 mars 2025 vouloir trouver une alternative européenne au Lockheed-Martin F-35A Lightning II actuellement en commande à hauteur de 88 exemplaires. Seize d’entre eux seraient cependant livrés mais le reste proviendrait d’un nouveau contrat signé avec un avionneur européen. Rappelons qu’en leur temps Dassault Aviation et le consortium Eurofighter avaient renoncé face à l’impossibilité de s’imposer localement contre un avionneur américain.

Une nouvelle compétition au sein de l’Aviation Royale Canadienne afin de remplacer les actuels McDonnell-Douglas CF-188 Hornet serait donc la bienvenue pour les Européens. Si le Lockheed-Martin F-35A Lightning II en sera forcément exclu il en sera de même du Boeing F/A-18E/F Super Hornet. La décision de Bill Blair, et au delà du nouveau premier ministre Mark Carney, ne sanctionne pas le chasseur américain de 5e génération sur un point technologique mais diplomatique.

L’Europe avait déjà appris avec stupeur que Donald Trump dans son ubris voulait annexer le Groenland et ses richesses actuelles et futures. Mais la stupeur s’était accrue lorsque Trump avait laissé entendre qu’il envisageait de réserver le mémé traitement au Canada dans sa totalité.

Certes les liens entre les entreprises nord-américaines et les entreprises canadiennes dont nombreux mais le Canada n’a jamais envisagé de devenir une dépendance américaine.

D’ores et déjà Bill Blair, le nouveau ministre canadien de la défense, a déclaré le 14 mars 2025 vouloir trouver une alternative européenne au Lockheed-Martin F-35A Lightning II actuellement en commande à hauteur de 88 exemplaires. Seize d’entre eux seraient cependant livrés mais le reste proviendrait d’un nouveau contrat signé avec un avionneur européen.

Rappelons qu’en leur temps Dassault Aviation et le consortium Eurofighter avaient renoncé face à l’impossibilité de s’imposer localement contre un avionneur américain.

Une nouvelle compétition au sein de l’Aviation Royale Canadienne afin de remplacer les actuels McDonnell-Douglas CF-188 Hornet serait donc la bienvenue pour les Européens. Si le Lockheed-Martin F-35A Lightning II en sera forcément exclu, il en sera de même du Boeing F/A-18E/F Super Hornet. La décision de Bill Blair, et au delà du nouveau premier ministre Mark Carney, ne sanctionne pas le chasseur américain de 5e génération sur un point technologique mais bel et bien diplomatique.

Ce sont les délires expansionnistes de Donald Trump autour du Canada 51e état américain autant que les surtaxations douanières entre les deux pays qui sont ici au cœur du problème. Les avionneurs américains sont donc persona non grata tandis que leurs concurrents européens seront seuls en lice.

Et dans une telle option plus rien n’interdit aux Rafale F4 et Typhoon Tranche 4 de venir disputer l’Aviation Royale Canadienne au JAS 39E/F Gripen. Ce dernier était le seul à s’être encore opposé au F-35A au début de la décennie. Sans ce dernier la guerre commerciale entre les constructeurs européens peut parfaitement avoir lieu.

Objectivement parlant les avons de Dassault Aviation et du consortium Eurofighter ont des capacités suffisante pour satisfaire les pilotes canadiens, bien plus que le monoréacteur scandinave. Cependant comme l’Aviation Royale Canadienne peut intervenir également au-dessus de l’Alaska dans le cadre des missions du NORAD, un biréacteur serait un avantage n matière de sécurité. Par ailleurs n matière de supériorité aérienne le Rafale a déjà largement fait ses preuves.

Dans le proche avenir cependant,malgré la forteprobabilité d’une future commande canadienne vers un avionneur européen, l’ARC volera bien sur Lockheed-Martin CF-35 Lightning II. Elle en aura seize. Ce sont les avions déjà payés sur lesquels toute annulation est actuellement impossible. Les États-Unis devront donc les livrer. Reste à savoir quelle sera la fonction de cette micro flotte de chasseurs. Et il est d’ores et déjà évident que les pilotes canadiens ne seront pas forcément heureux de voler sur un avion synonyme d’expansionnisme trumpien.

Nous publions ci-dessous un article en anglais complétant utilement celui de la veille

WHEN Earth formed 4.5 billion years ago, it was a sterile ball of rock, slammed by meteorites and carpeted with erupting volcanoes. Within a billion years, it had become inhabited by microorganisms. Today, life covers every centimetre of the planet, from the highest mountains to the deepest sea. Yet, every other planet in the solar system seems lifeless. What happened on our young planet? How did its barren rocks, sands and chemicals give rise to life?

Many ideas have been proposed to explain how life began. Most are based on the assumption that cells are too complex to have formed all at once, so life must have started with just one component that survived and somehow created the others around it. When put into practice in the lab, however, these ideas don’t produce anything particularly lifelike. It is, some researchers are starting to realise, like trying to build a car by making a chassis and hoping wheels and an engine will spontaneously appear.

The alternative – that life emerged fully formed – seems even more unlikely. Yet perhaps astoundingly, two lines of evidence are converging to suggest that this is exactly what happened. It turns out that all the key molecules of life can form from the same simple carbon-based chemistry. What’s more, they easily combine to make startlingly lifelike “protocells”. As well as explaining how life began, this “everything-first” idea of life’s origins also has implications for where it got started – and the most likely locations for extraterrestrial life, too.

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The problem with understanding the origin of life is that we don’t know what the first life was like. The oldest accepted fossils are 3.5 billion years old, but they don’t help much. They are found in ancient rock formations in Western Australia known as stromatolites and are single-celled microorganisms like modern bacteria. These are relatively complex: even the simplest modern bacteria have more than 100 genes. The first organisms must have been simpler. Viruses have fewer genes, but can reproduce only by infecting cells and taking them over, so can’t have come first.

What is the definition of life?

With physical evidence lacking, origin-of-life researchers begin by asking two questions. What are the fundamental processes underpinning life? And what chemicals do these processes use? Here, there are answers.

Life can be boiled down to three core systems. First, it has structural integrity: that means each cell has an outer membrane holding it together. Second, life has metabolism, a set of chemical reactions that obtain energy from its surroundings. Finally, life can reproduce using genes, which contain instructions for building cells and are passed on to offspring.

Biochemists know the chemicals underpinning these processes too. Cell membranes are made of lipids, molecules containing long chains of carbon atoms. Metabolism is run by proteins – chains of amino acids, twisted into pretzel shapes – especially enzymes, which help catalyse chemical reactions, speeding them up. And genes are encoded in molecules called nucleic acids, such as deoxyribonucleic acid, better known as DNA.

A billion years after Earth formed, life emerged. Did it happen elsewhere too?

Beyond this, things start to become more complicated. Life’s three core processes are intertwined. Genes carry instructions for making proteins, which means proteins only exist because of genes. But proteins are also essential for maintaining and copying genes, so genes only exist because of proteins. And proteins – made by genes – are crucial for constructing the lipids for membranes. Any hypothesis explaining life’s origin must take account of this. Yet, if we suppose that genes, metabolism and membranes were unlikely to have arisen simultaneously, that means one of them must have come first and “invented” the others.

An early idea put proteins in the driving seat. In the 1950s, biochemist Sidney Fox discovered that heating amino acids made them link up into chains. In other words, they formed proteins, albeit with a random sequence of amino acids rather than one determined by a genetic code. Fox called them “proteinoids” and found that they could form spheres, which resembled cells, and catalyse chemical reactions. However, the proteinoids never got much further. Some researchers still hunt for lifelike behaviour in simple proteins, but the idea that proteins started life on their own has now been largely rejected.

Take our expert-led evolution course, hosted by the author of this article, Michael Marshall, and explore the source of life’s diversity

More recently, much research has focused on an idea called the RNA world. Like DNA, RNA (ribonucleic acid) carries genes. The discovery that some kinds of RNA can also catalyse chemical reactions hinted that the first RNA molecules could have been enzymes that made copies of themselves and so got life started. However, biochemists have spent decades struggling to get RNA to self-assemble or copy itself in the lab, and now concede that it needs a lot of help to do either.

Perhaps, then, membranes came first. David Deamer at the University of California, Santa Cruz, has championed this option. In the 1970s, his team discovered that lipids found in cell membranes could be made when two simple chemicals, cyanamide and glycerol, were mixed with water and heated to 65°C. If these lipids were subsequently added to salt water and shaken, they formed spherical blobs with two outer layers of lipids, just like cells. “The simplest function is the self-assembly of membranes. It’s spontaneous,” says Deamer. Nevertheless, he now accepts that this isn’t enough, because lipids can’t carry genes or form enzymes.

The shortcomings of these simple models of life’s origin have led Deamer and others to explore the seemingly less plausible alternative that all three systems emerged together in a highly simplified form.

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Remarque

Les dernières observations de l’espace profond faites par le télescope spatial américain James Webb font supposer que l’univers visible contient
plus de mille milliards de galaxies. Les planètes habitables de ces galaxies hébergent elles des formes de vie identiques ou différentes ?

De Kieran Mulvaney

Publication 11 mars 2024, 18:05 CET

Cet article a initialement paru sur le site nationalgeographic.com en langue anglaise.

Markus Ralser n’a jamais eu l’intention d’étudier l’origine de la vie. Ses recherches portaient principalement sur la manière dont les cellules se nourrissent, et sur la manière dont ces processus peuvent dysfonctionner dans des organismes stressés ou malades. Mais il y a une dizaine d’années, par pur hasard, Ralser et son équipe ont fait une découverte surprenante.

Le groupe, basé à l’époque à l’université de Cambridge, étudiait la glycolyse, un processus qui permet de décomposer le sucre par le biais d’une série de réactions chimiques, libérant ainsi de l’énergie qui peut ensuite être utilisée par les cellules. Lorsqu’ils ont utilisé des techniques sensibles dans le but de suivre les nombreuses étapes de ce processus, ils ont été surpris de constater que certaines réactions semblaient « se produire spontanément », explique Ralser, qui est désormais basé au Francis Crick Institute de Londres. Dans des expériences de contrôle dans lesquelles certaines des molécules nécessaires aux réactions chimiques n’étaient pas présentes, certaines parties du processus de la glycolyse se produisaient quand même.

« Ça ne peut pas être vrai », d’autres scientifiques ont alors répondu à Ralser.

Toute cellule vivante possède, en son sein, une sorte de moteur chimique. C’est tout aussi vrai pour un neurone dans un cerveau humain que pour la plus simple des bactéries. Ces moteurs chimiques alimentent le métabolisme, c’est-à-dire l’ensemble des processus qui transforment une source d’énergie telle que la nourriture en éléments utiles et qui construisent ainsi les cellules. De toute évidence, les processus métaboliques, y compris la glycolyse, nécessitent un système microscopique sophistiqué pour fonctionner. Mais l’équipe de Ralser a découvert que l’un de ces moteurs était capable de fonctionner tout seul, en l’absence de plusieurs des molécules complexes que les scientifiques pensaient nécessaires.

Depuis cette découverte fortuite, une vague d’enthousiasme s’est emparée des chercheurs qui étudient les origines de la vie. Après tout, si cela a pu se produire dans une éprouvette, peut-être que cela s’est également produit il y a des milliards d’années dans une cheminée volcanique en haute mer, dans des sources thermales sur Terre, ou dans tout autre endroit réunissant beaucoup d’activité chimique et de matière organique. Il se pourrait même que des réactions métaboliques aient amorcé la série d’événements qui a conduit à la naissance de la vie sur notre planète.

Certaines équipes s’efforcent désormais de fabriquer ces moteurs chimiques à partir de zéro. En plus de la glycolyse, les scientifiques ont recréé certaines parties d’autres processus cellulaires fondamentaux, notamment le cycle de l’acide citrique inverse, ou cycle de Krebs inverse, qui serait apparu pour la première fois dans des cellules très anciennes.

Ce nouveau domaine de recherche fascinant amène les scientifiques à repenser les étapes qui auraient pu engendrer la création du premier organisme vivant, et les oblige à se confronter à nouveau à une question de longue date : comment définir la vie ?

DES ORIGINES ÉNIGMATIQUES

L’apparition de la vie est l’un des plus grands mystères de la science. Nous savons que ce phénomène s’est produit au début de l’histoire de notre planète, car des fossiles de micro-organismes ont été découverts dans des roches datant de 3,5 milliards d’années, soit un milliard d’années seulement après la formation de la Terre. Ce qui reste toutefois incertain, c’est comment et où cela s’est produit.

L’un des principaux problèmes est que les organismes vivants sont incroyablement compliqués. Même la plus simple des cellules bactériennes possède des centaines de gènes et des milliers de molécules différentes. Tous ces éléments travaillent les uns avec les autres dans une sorte de danse complexe : ils acheminent la nourriture dans la cellule et évacuent les déchets, réparent les dégâts, copient les gènes, et bien plus encore.

Une étude publiée en 2021, qui compare les ADN de 1 089 bactéries, qui sont les organismes vivants les plus simples, illustre l’ampleur de cette complexité. Les chercheurs et chercheuses, menés par la bioingénieure Joana C. Xavier, qui était alors à l’université Heinrich Heine de Düsseldorf en Allemagne, ont recherché des familles de protéines communes à toutes les espèces de bactéries, susceptibles d’être très anciennes, remontant à plus de trois milliards d’années jusqu’au dernier ancêtre commun à toutes les bactéries. Ils ont trouvé 146 familles de protéines de ce type, ce qui a révélé que les premières bactéries étaient déjà extrêmement complexes, et le produit d’une longue période d’évolution.

Les lacs riches en carbonates et en phosphore, tels que le lac Mono en Californie, auraient été communs sur la Terre primitive, offrant peut-être un environnement propice à la formation de la vie.

Les hypothèses sur l’origine de la vie tentent de mettre toute cette complexité de côté et d’imaginer quelque chose de beaucoup plus simple, qui aurait pu se produire de manière spontanée. La difficulté consiste à déterminer à quoi aurait ressemblé cette proto-vie. Quelles parties des cellules vivantes que nous connaissons aujourd’hui ont été les premières à se former ?

De nombreuses idées ont été avancées pour répondre à cette question, notamment celle d’une molécule capable de se copier elle-même, telle qu’un brin d’ARN, ou encore celle d’une « bulle » ou d’une « goutte » graisseuse qui aurait pu jouer un rôle de structure au sein de laquelle une cellule aurait pu se former. De plus en plus de scientifiques pensent toutefois que, avant même l’existence des gènes ou des parois cellulaires, la toute première chose dont la vie avait besoin pour exister, c’était un moteur.

LE PREMIER MÉTABOLISME

La vie est, par essence, active. Même dans des organismes qui semblent constants comme les arbres, une vive activité a lieu à l’échelle microscopique.

Xavier, qui est désormais basée à la University College de Londres, compare une cellule vivante à une tasse d’eau dont le fond est troué et qui est placée sous un robinet ouvert. Si les deux écoulements sont égaux, le volume d’eau contenu dans la tasse reste toujours le même, « mais une transformation a lieu en permanence. »

De la même manière, tout être vivant absorbe des nutriments qu’il utilise pour construire et réparer son corps. Pour les humains, cela consiste à ingurgiter de la nourriture puis à utiliser notre système digestif pour la décomposer et la transformer en substances chimiques simples, qui peuvent ensuite être utilisées par notre corps.

D’autres organismes tirent quant à eux leur énergie de la lumière du Soleil ou de substances chimiques telles que le méthane, mais le principe est le même. Des milliers de réactions transforment constamment une substance en une autre, et acheminent ce qu’il faut, là où il faut. Ce sont tous ces processus qui composent le métabolisme d’un organisme. Si un métabolisme cesse de fonctionner, l’organisme meurt.

La chimie du métabolisme est si fondamentale pour la vie que de nombreux chercheurs estiment qu’elle était sans doute centrale pour les toutes premières cellules vivantes. Selon eux, une fois un moteur métabolique lancé, il aurait pu créer d’autres substances nécessaires à la vie et, petit à petit, les cellules se seraient assemblées elles-mêmes, explique Joseph Moran de l’Université de Strasbourg.

Cependant, toutes les théories selon lesquelles le métabolisme est ce qui a permis la création de la vie rencontrent un même problème : le métabolisme, tout comme la vie, est extrêmement complexe. Dans l’étude de Xavier sur le plus ancien ancêtre commun des bactéries, la scientifique a estimé que les gènes de cet organisme ancien pouvaient produire 243 produits chimiques par le biais de processus métaboliques, mais aussi les transformer les uns en les autres.

Même les voies individuelles des métabolismes sont complexes. C’est par exemple le cas du cycle de l’acide citrique, ou cycle de Krebs, qui est l’une des manières dont les cellules peuvent extraire de l’énergie des nutriments. Comme son nom l’indique, le cycle commence avec de l’acide citrique, le produit chimique qui donne leur goût piquant aux agrumes. Celui-ci est transformé en une seconde substance, l’acide cis-aconitique, puis en sept autres substances avant que la dernière étape ne recrée l’acide citrique. Au cours de ce processus, des substances biochimiques sont produites et distribuées dans le reste de la cellule.

Il est difficile d’imaginer comment un processus aussi complexe aurait pu commencer tout seul. Pour compliquer encore les choses, chaque étape est contrôlée par une molécule, que l’on appelle une enzyme, qui accélère les réactions chimiques en question. Pour qu’un processus comme le cycle de Krebs puisse fonctionner, des enzymes sont nécessaires. Mais les enzymes sont des molécules compliquées qui peuvent uniquement être fabriquées par le métabolisme, qui est sous le contrôle des gènes.

Les scientifiques sont donc face à une version biochimique du dilemme de l’œuf ou la poule. Qu’est-ce qui s’est produit en premier : le moteur chimique qui permet de créer la cellule, ou les mécanismes cellulaires qui permettent de créer le moteur ?

RECRÉER LES MOTEURS DE LA VIE

Après avoir fait leur première découverte au début des années 2010, Ralser et son équipe ont décidé d’étudier plus précisément les réactions métaboliques qui pouvaient fonctionner seules. Ils ont dissous dans de l’eau pure, chacun de leur côté, douze produits chimiques différents qui sont utilisés lors de la glycolyse. Ils ont ensuite chauffé les échantillons à 70 °C pendant cinq heures, imitant les conditions aux environs d’un volcan sous-marin. Dix-sept réactions chimiques, issues de la glycolyse ou d’une voie métabolique connexe, ont commencé à se produire lors des expériences.

Ralser a ensuite contacté Alexandra Turchyn, géochimiste à l’université de Cambridge, qui lui a remis une liste de produits chimiques qui auraient été dissous dans l’océan primordial, dont des métaux comme le fer et le sodium. L’équipe les a ajoutés à leurs mélanges pour voir s’ils permettaient aux réactions de mieux fonctionner.

« Un seul a fonctionné : le fer », explique Ralser. En 2014, ils étaient parvenus à faire fonctionner vingt-huit réactions, dont un cycle métabolique complet. L’équipe s’est appuyée sur ses premiers résultats, montrant en 2017 qu’elle pouvait réaliser une version du cycle de l’acide citrique actionné avec du sulfate, et qu’elle pouvait synthétiser du glucose à partir de produits chimiques plus simples dans un processus appelé gluconéogenèse, bien que ce dernier ait dû être réalisé dans la glace.

L’idée de cycles métaboliques sans enzymes a ensuite été reprise par Moran à l’Université de Strasbourg, en collaboration avec son ancienne étudiante Kamila Muchowska. Ils ont réalisé des avancées similaires avec d’autres processus métaboliques tels que la voie de l’acétyl-CoA, qui convertit le dioxyde de carbone en acétyl-CoA, l’une des substances chimiques les plus importantes du métabolisme.

Mais des nombreux mécanismes de la vie, les scientifiques sont revenus encore et encore sur le cycle de l’acide citrique inverse. Certaines bactéries utilisent ce processus, qui fonctionne comme le cycle de l’acide citrique, mais à l’envers, afin de fabriquer des composés carbonés complexes à partir de dioxyde de carbone et d’eau. Et certaines preuves montrent que ce processus est extrêmement ancien.

Tout comme Ralser, Moran et Muchowska ont utilisé des métaux tels que le fer pour créer des réactions chimiques dans leur laboratoire. En 2017, ils ont pu déclencher six des onze réactions du cycle de l’acide citrique inverse et, deux ans plus tard, ont trouvé des réactions supplémentaires.

« Nous n’avons jamais reproduit le cycle complet », confie Moran. Mais ils s’en approchent.

PAS TOUT À FAIT DE LA BIOLOGIE

Malgré leur enthousiasme, les scientifiques sont partagés quant à la possibilité que des cycles cellulaires entiers se produisent réellement, s’ils n’ont pas les enzymes pour faciliter le processus. Pour Ramanarayanan Krishnamurthy, de l’Institut de recherche Scripps de La Jolla, en Californie, reproduire uniquement certaines parties d’un cycle n’est pas convaincant.

« C’est comme briser un bocal en verre, et dire : les morceaux viennent du bocal, donc je peux entièrement reconstruire le bocal », affirme-t-il.

Krishnamurthy et ses collègues s’essaient à différentes approches. « Nous nous déconnectons de la biologie », dit-il, car ce qui se produit dans les cellules aujourd’hui n’est pas un guide parfait de ce qui s’y produisait il y a des milliards d’années. « Je vais juste laisser la chimie me guider. »

En 2018, l’équipe de Krishnamurthy a démontré un nouveau moteur métabolique qui fonctionne en deux cycles et sans enzymes. « Nous contournons certaines des molécules les plus instables, certaines des étapes les plus difficiles que la biologie est capable de réaliser avec brio grâce à des enzymes évoluées très sophistiquées », explique Krishnamurthy. Selon lui, le processus en question pourrait être un précurseur ancien du cycle de Krebs inverse.

Plus récemment, son équipe a tenté d’ajouter du cyanure, que l’on pense avoir été abondant sur la Terre primordiale. Des recherches antérieures ont montré que le cyanure était capable de produire de nombreuses substances chimiques de la vie en raison de sa haute réactivité, mais il n’est pas certain qu’il ait réellement joué un rôle dans l’origine de la vie, car il est toxique pour les organismes actuels. Néanmoins, l’équipe de Krishnamurthy a montré que le cyanure pouvait lancer des moteurs métaboliques qui ressemblent à certaines fonctions de la vie.

Moran est sceptique quant à cette approche, car ces moteurs alternatifs ne fabriquent pas certains des produits chimiques qui sont fondamentaux pour la vie. « Je ne comprends pas pourquoi on voudrait faire cela », dit-il.

Reste à savoir si des versions complètes de tous les cycles métaboliques actuels pourraient fonctionner sans enzymes, ou si la toute première vie a dû se contenter de versions alternatives et simplifiées comme celles qui ont été réalisées par Krishnamurthy.

UN MOTEUR VIVANT ?

La capacité à reproduire les processus de la vie sous des formes simplifiées soulève une question cruciale : dans quelle mesure pouvons-nous qualifier des systèmes chimiques de « vie » ? Si un moteur métabolique fonctionne dans une fiole de verre, est-il vraiment vivant ?

La plupart des scientifiques répondraient non. Pour que quelque chose soit vivant, « nous devons avoir un système suffisamment complexe pour qu’il puisse métaboliser et se répliquer », explique Ralser. Un moteur métabolique ne peut pas le faire à lui seul, mais il est une étape qui mène à quelque chose qui le peut.

« Personne n’a réellement défini ce qu’est la vie », dit Krishnamurthy, et il y a tellement de limites. Par exemple, de nombreuses définitions de la vie indiquent qu’un organisme doit être capable de se reproduire, mais les animaux sexuels ne peuvent pas se reproduire sans partenaire : donc, si l’on suite ces définitions à la lettre, un lapin seul n’est pas vivant.

« Tout ce qui existe entre le non-vivant et le vivant est un gradient », selon Muchowska. Les moteurs métaboliques ne sont pas totalement inanimés comme le sont les roches, et ils ne sont pas non plus totalement vivants comme l’est une bactérie.

La vie, en un sens, est une sorte d’accident chimique, une danse tourbillonnante qui ne s’est pas arrêtée depuis plus de 3,5 milliards d’années. Quelle que soit la définition que nous lui donnons, cette danse se poursuit, et perfectionne lentement le système biologique qui a permis de créer les innombrables et merveilleuses formes de la Terre.

Cet article a initialement paru sur le site nationalgeographic.com en langue anglaise.