2017, une année de sciences en images

LE MONDE | 26.12.2017 à 09h35

Les désordres climatiques doublés de l’ouragan Trump ont marqué l’année, riche en découvertes : la physique a surfé sur les ondes gravitationnelles, l’intelligence artificielle a continué à déferler. Retrospective non exhaustive.

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Après avoir recueilli, pendant deux ans, les muons – des particules électriquement chargées nées de la collision entre des rayons cosmiques et les atomes de l’atmosphère – ayant traversé la pyramide de Khéops, un consortium rassemblant des chercheurs japonais, français et égyptiens a rendu son verdict dans Nature le 2 novembre. La plus grande des pyramides du plateau de Gizeh, vieille de 45 siècles, contient un vide de bonne taille : une cavité longue d’au moins 30 mètres, située au-dessus de la grande galerie et plus ou moins parallèle à celle-ci. Reste désormais aux égyptologues à comprendre la fonction de cet espace vide. ScanPyramidsMission

Le premier objet venant d’au-delà de notre Système solaire a été détecté le 19 octobre par un télescope de l’université d’Hawaï. L’Union astronomique internationale l’a officiellement nommé 1I/2017 U1 (« I » pour « interstellaire »), mais c’est son nom en hawaïen qui restera : « ’Oumuamua », pour « premier messager du lointain ». En provenance de la constellation de la Lyre, il est passé à 60 fois la distance Terre-Lune de notre planète, avant de repartir vers la constellation Pégase. Dans Nature du 20 novembre, une équipe internationale a décrit son étonnante structure rocheuse et métallique : long de 400 mètres, très effilé, il ne correspond à rien de connu dans le Système solaire. ESO/M. Kornmesser

L’apprentissage profond et les réseaux de neurones (représentés dans ce graphe) continuent à faire parler d’eux, rendant des machines toujours plus intelligentes, ou du moins toujours plus performantes par rapport à certaines tâches cognitives humaines. En janvier, deux programmes battaient des humains au poker. En octobre, l’algorithme qui avait battu un champion du monde de Go était vaincu par un nouvel algorithme de la même entreprise, DeepMind. Ce dernier avait cette fois appris tout seul les règles du Go, sans se nourrir de parties humaines. Enfin, en décembre, DeepMind expliquait avoir battu le meilleur programme de jeu d’échecs, Stockfish.

En août, dans la revue Geobios, le paléontologue Jean-Michel Mazin et ses collègues décrivent la plus longue piste de dinosaure sauropode connue, qui serpente sur 155 mètres : elle a été formée par le passage, il y a 150 millions d’années, d’un herbivore géant – 35 mètres de long, 35 tonnes –, de type titanosaure, dans ce qui était alors une lagune. Découvertes en 2009 par des amateurs à Plagne, dans l’Ain, ces empreintes laissées dans la vase, fossilisées, permettent de déduire une taille approximative de leur auteur et sa vitesse, d’environ 4 km/h.Jean-Philippe Delobelle/Biosphoto

« Le signal a été perdu… c’est la fin du vaisseau spatial. » C’est sur ces mots, prononcés par un ingénieur du Jet Propulsion Laboratory de la NASA que, le 15 septembre, prit fin l’épopée saturnienne de la sonde américano-européenne Cassini. Partie deux décennies plus tôt, elle était la première à explorer la planète géante, ses anneaux et son système de satellites, révolutionnant les connaissances des astronomes. Pour éviter qu’elle s’écrase et contamine le satellite Encelade, dont elle a découvert qu’il possédait un océan sous sa croûte de glace, la sonde a été précipitée dans l’atmosphère de Saturne.

Le potager de la gendarmerie d’Uzès (Gard) se trouvait… sur les ruines d’un important bâtiment romain du début de notre ère. Dégagés au début 2017 par une équipe de l’Institut national de recherches archéologiques préventives (Inrap), ces vestiges contenaient notamment deux magnifiques mosaïques accolées et bien préservées où se côtoyaient animaux et motifs géométriques. Quelques mois plus tard, à Auch (Gers), l’Inrap exhumait d’autres mosaïques dans la fouille de ce qui était autrefois une luxueuse demeure romaine, dotée de thermes privés et d’un système de chauffage par le sol. PASCAL GUYOT/AFP

Deuxième année faste pour la détection d’ondes gravitationnelles, ces vibrations de l’espace-temps causées par le déplacement de grosses masses dans l’Univers. La première, détectée en septembre 2015 par les deux instruments de LIGO aux Etats-Unis, et annoncée en février 2016, avait été causée par la fusion de deux trous noirs, trente fois plus lourds que le Soleil. Trois autres observations ont suivi, impliquant aussi la partie européenne Virgo. La cinquième correspondait à un événement détecté le 17 août, causé par la rencontre de deux étoiles à neutrons, d’autres objets très denses de l’Univers. Des dizaines d’autres instruments astronomiques ont confirmé l’origine précise du phénomène. Le prix Nobel de physique est venu couronner ces percées. Les observations reprendront à l’automne 2018.

Vendredi 2 juin à 16 h 10, l’astronaute Thomas Pesquet a atterri dans la plaine kazakhe, en compagnie de son coéquipier russe Oleg Novitski, après six mois à bord de la Station spatiale internationale (ISS). Succès technique, la mission du dixième Français dans l’espace, quatrième dans l’ISS, où environ 200 personnes de nombreuses nationalités l’avaient précédé, a aussi été un succès public, nourri par une profusion de Tweet. Retournera-t-il dans l’espace ? Les plans des vols habités des prochaines années pourraient être chamboulés : Donald Trump a annoncé son désir de renvoyer des Américains sur la Lune. Mais sans calendrier ni budget précis…PEGGY WHITSON/AFP

La Chine, grâce à son satellite Micius lancé en août 2016, accumule les premières mondiales en télécommunications quantiques. En juin et août, les chercheurs chinois ont présenté plusieurs expériences, notamment l’échange de clés de chiffrement entre deux stations au sol en Chine distantes de plus de 600 kilomètres. Puis en septembre, ils ont fait de même entre l’Autriche et la Chine, permettant une transmission vidéo sûre.JIN LIWANG/XINHUA

C’était un rêve, c’est devenu une réalité. Le 16 mai, Abdallah II, le roi de Jordanie, a inauguré Sesame, le premier synchrotron du Moyen-Orient. L’installation de cette puissante source de lumière dans la banlieue ne comble pas seulement un vide scientifique – aucun équipement de ce type n’existait entre l’Afrique du Sud et l’Inde. Elle allume une lueur sur le chemin de la paix. La liste des participants parle d’elle-même : Autorité palestinienne, Chypre, Egypte, Iran, Israël, Jordanie, Pakistan, Turquie.SOPHIA ELIZABETH BENNETT

Le 22 avril ont eu lieu à travers le monde des « Marches pour les sciences », organisées en réaction aux premières décisions de l’administration Trump. Le 45e président des Etats-Unis, qui s’est désengagé de l’accord international de Paris (2015) sur le climat, estimait que le réchauffement climatique était un « bobard » inventé par la Chine. Les nominations à des postes-clés de son administration de personnalités antiscience, les propositions de réductions budgétaires pour la recherche, les dérégulations anti-environnementales intervenues depuis lors, les entraves à la libre expression des chercheurs n’ont fait que confirmer les craintes. Dernière initiative digne de la novlangue orwellienne : l’interdiction d’utiliser les termes « fœtus », « basé sur la science » ou « transgenre » dans les documents officiels produits par les agences fédérales de santé et de recherche biomédicale.

Les 28 et 29 avril, à Toulouse, une course unique au monde a eu lieu. Six molécules ayant plus ou moins la forme de voitures se sont affrontées. Au bout de trente-six heures, une équipe suisse et une américaine ont été déclarées ex aequo, franchissant respectivement 133 nanomètres en six heures et demie, et 1 000 nanomètres en vingt-neuf heures. L’image de synthèse ci-contre décrit la molécule gagnante, car on ne peut voir les « véhicules », invisibles à l’œil nu, qu’avec un microscope à force atomique d’un type particulier.

Le 5 juillet, dans Foundations of Computational Mathematics, des chercheurs de l’université de Lyon ont expliqué comment réaliser un tour de force : faire entrer une sphère non étirable et non contractable dans une autre deux fois plus petite, voire infiniment plus petite. La recette consiste à faire apparaître une infinité de ridules, et ce, sans déformer les longueurs des courbes sur sa surface. L’exploit a pris près de cinq ans avant la publication.

Il a fallu treize ans de travail et l’analyse de 30 000 événements. Dans Science du 22 septembre, les quelque 400 chercheurs de 18 pays qui collaborent au laboratoire Pierre-Auger, installé en Argentine, ont mis fin à une vieille controverse de l’astrophysique : les rayons cosmiques à haute énergie ne sont pas formés dans la Voie lactée mais proviennent d’autres galaxies. Ces particules chargées créent des gerbes de particules secondaires lorsqu’elles entrent en collision avec les atomes de l’atmosphère. Reste à comprendre par quel mécanisme elles ont pu être accélérées au point d’approcher la vitesse de la lumière. A. Chantelauze, S. Staffi, L. Bret

A partir du 1er janvier 2018, le nombre de vaccins obligatoires va passer de trois à onze, et ce pour les enfants qui naîtront à partir de cette date. Aux trois vaccins obligatoires contre la diphtérie, le tétanos, la poliomyélite (DTP) vont s’ajouter huit autres, jusqu’ici recommandés : coqueluche, rougeole, oreillons, rubéole, hépatite B, bactérie Haemophilus influenzae, pneumocoque, méningocoque C. Annoncée en juin par la ministre de la santé Agnès Buzyn, cette mesure a suscité moult critiques et réactions, notamment de la part des groupes antivaccins, très actifs sur les réseaux sociaux.

C’est une des découvertes les plus troublantes de l’année : en moins de trois décennies, les populations d’insectes ont probablement chuté de près de 80 % en Allemagne. C’est ce qu’il ressort d’une étude internationale publiée à l’automne par la revue PLoS One, d’après des données de captures d’insectes réalisées depuis 1989 dans des zones protégées allemandes. Le déclin des abeilles domestiques, phénomène très médiatisé par le monde apicole, n’est que la part émergée d’un problème bien plus vaste. Principal suspect de cette hécatombe, observée aussi en France : les insecticides néonicotinoïdes, utilisés depuis les années 1990 par le monde agricole.

Depuis 1929, la carte semblait figée : six espèces composaient le groupe des grands singes, quatre en Afrique (chimpanzés, bonobos, gorilles de l’Est et de l’Ouest) et deux en Asie, les orangs-outans de Sumatra et de Bornéo. Une équipe internationale a pourtant mis en évidence, en novembre, une nouvelle espèce d’orangs-outans. Baptisée Tapanuli (Pongo tapanuliensis), elle se différencie des deux autres par son anatomie, ses caractéristiques génétiques et son comportement. Réduite à un petit territoire de Sumatra, sa population compterait seulement 800 individus. A peine découverte, déjà en danger critique. Tim Laman

En élucidant le secret du mucus d’une limace, une équipe américaine a mis au point une substance qui pourrait offrir des adhésifs et des pansements pour tissus biologiques et un matériau de réparation des tissus lésés. Les chercheurs ont montré que le mucus de ce gastéropode est constitué de deux réseaux de polymères, dont la combinaison crée un matériau dur, flexible et très adhérent. En ajoutant un hydrogel, ils ont obtenu une colle qui, chez l’animal, est non toxique et efficace. Ainsi, un cœur de porc troué a pu être colmaté et battre artificiellement plusieurs dizaines de milliers de cycles (Science, 28 juillet).

Ce crâne en partie reconstitué provient d’un Homo sapiens de 315 000 ans, trouvé avec quatre autres individus sur un site marocain. La découverte, annoncée le 8 juin dans la revue Nature, déplace les origines de notre espèce vers le nord-ouest du continent africain, alors que les premiers ossements humains jusqu’alors unanimement reconnus comme anatomiquement modernes, découverts en Ethiopie, avaient moins de 200 000 ans. « Notre idée est qu’en fait, l’émergence de l’homme moderne est plus ancienne encore, et qu’il s’agit d’un phénomène panafricain », estime Jean-Jacques Hublin, qui a dirigé les fouilles.

Une première. Un homme de 33 ans, brûlé sur la quasi-totalité de son corps (à 95 %), a pu être sauvé grâce à la greffe de la peau de son frère jumeau. Alors que ses chances de survie étaient infimes, il a été pris en charge par le centre de traitement des brûlés de l’hôpital Saint-Louis (AP-HP), à Paris, en septembre 2016. Les cas publiés jusque-là allaient de 6 % à 68 % de la surface du corps, indique Maurice Mimoun, responsable de ce centre parisien spécialisé. Autre première : des greffes de cellules génétiquement modifiées, pratiquées en Allemagne sur un enfant de 7 ans, ont permis de reconstruire son épiderme détruit à 80 % par une affection héréditaire, l’épidermolyse bulleuse jonctionnelle (EBJ).

Harvey, Irma, Jose, Maria… L’année cyclonique en Atlantique a été catastrophique, entraînant des centaines de milliards de dollars de dégâts, notamment aux Etats-Unis, et un nombre de morts qui reste indéterminé : le bilan humain à Porto Rico fait encore l’objet de débats. L’île de Saint-Martin, ravagée par Irma (photo), mettra des années à se relever. Les modèles climatiques prévoient un renforcement de ces phénomènes extrêmes avec le réchauffement de la planète. En France métropolitaine, l’été a été le deuxième plus chaud, ex-aequo avec 2015, loin cependant du record de 2003. L’Organisation météorologique mondiale estime que 2017 devrait figurer parmi les trois années les plus chaudes jamais enregistrées, derrière 2016 et 2015. Ces deux dernières avaient connu un phénomène El Niño, qui fait monter le thermomètre. Ce qui n’est pas le cas de l’année 2017. APUne nouvelle espèce de grands singesDepuis 1929, la carte semblait figée : six espèces composaient le groupe des grands singes, quatre en Afrique (chimpanzés, bonobos, gorilles de l’Est et de l’Ouest) et deux en Asie, les orangs-outans de Sumatra et de Bornéo. Une équipe internationale a pourtant mis en évidence, en novembre, une nouvelle espèce d’orangs-outans. Baptisée Tapanuli (Pongo tapanuliensis), elle se différencie des deux autres par son anatomie, ses caractéristiques génétiques et son comportement. Réduite à un petit territoire de Sumatra, sa population compterait seulement 800 individus. A peine découverte, déjà en danger critique.

Un incubateur qui mime au plus près la physiologie d’un utérus, pour offrir de meilleures chances de survie en bonne santé à de très grands prématurés : l’équipe dirigée par Alan Flake, de l’hôpital pour enfants de Philadelphie, a présenté dans Nature Communications du 25 avril un dispositif qui marque un pas vers un « utérus artificiel ». Des fœtus d’agneaux se sont développés, apparemment sans séquelles, dans un sac en plastique transparent relié à divers circuits sanguins et physiologiques. En deçà de vingt-trois semaines de développement, les fœtus humains nés prématurément connaissent des niveaux de mortalité pouvant atteindre 90 %, et ceux qui survivent présentent des séquelles importantes dans 70 % à 90 % des cas, liées notamment à des problèmes de développement des poumons.

Début août, la société américaine AquaBounty Technologies a annoncé avoir vendu quelque 4,5 tonnes de son saumon transgénique dans des enseignes canadiennes durant l’année écoulée. Il s’agit du premier animal génétiquement modifié destiné à la consommation humaine. Développé depuis trente ans, baptisé « AquAdvantage », ce saumon d’Atlantique a la faculté d’atteindre sa taille adulte en dix-huit mois au lieu de trente, grâce à un gène de croissance provenant d’une espèce de saumon du Pacifique. Elevé en bassin et non en pleine mer pour éviter la contamination des espèces sauvages, cet OGM – qui n’est pas étiqueté en tant que tel au Canada – suscite la méfiance des ONG.

Cette Mona Lisa de 600 nanomètres de côté environ est faite de minuscules tuiles d’ADN, collées les unes aux autres par autoassemblage. Conçu par une équipe du California Institute of Technology (Pasadena) et présenté dans Nature le 7 décembre, cet origami illustre la capacité de faire de l’ADN un matériau de construction microscopique, facile à modeler, y compris en trois dimensions, pour concevoir à façon des dispositifs de la taille d’une bactérie.

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Une cavité inconnue dans la pyramide de Khéops

Après avoir recueilli, pendant deux ans, les muons – des particules électriquement chargées nées de la collision entre des rayons cosmiques et les atomes de l’atmosphère – ayant traversé la pyramide de Khéops, un consortium rassemblant des chercheurs japonais, français et égyptiens a rendu son verdict dans Nature le 2 novembre. La plus grande des pyramides du plateau de Gizeh, vieille de 45 siècles, contient un vide de bonne taille : une cavité longue d’au moins 30 mètres, située au-dessus de la grande galerie et plus ou moins parallèle à celle-ci. Reste désormais aux égyptologues à comprendre la fonction de cet espace vide. ScanPyramidsMission

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