Lundi l 03-07-2017
WIELS: transformation d'un quartier populaire par la culture

Dans le nouveau numéro Brussels Studies, Simon Debersaques, géographe à l'IGEAT (Faculté des Sciences), se livre à une analyse approfondie de la relation entre un lieu culturel et son quartier, en prenant le WIELS comme exemple. Premier centre d'art contemporain bruxellois, le WIELS a ouvert ses portes en 2007 dans un quartier de la commune de Forest, caractérisé par un tissu urbain anciennement industriel et une précarité socio-économique.

L'analyse de Simon Debersaques montre que le WIELS est un lieu culturel hybride dont la relation au territoire a évolué. D'équipement-vitrine lors de sa conception, il s'oriente vers l'équipement communautaire durant ses premières années d'existence. Aujourd'hui, le WIELS s'affirmerait comme un équipement créatif. Ces logiques sociospatiales se superposent toutefois: en tant qu'équipement communautaire, il offre aux habitants du quartier de nouvelles activités socioartistiques, tandis que sa dimension de vitrine entraîne une revalorisation de l'image de cette portion de la ville. Un coup de projecteur qui attire dans la commune de nouveaux résidents plus aisés et de nouvelles activités parfois faiblement pourvoyeuses d'emplois pour les habitants actuels.

Comme beaucoup d'autres villes, Bruxelles mise sur la culture pour fonder son attractivité et le redéveloppement de ses anciens quartiers industriels. Le projet de conversion de l'ancien garage Citroën place de l'Yser en pôle culturel d'envergure internationale en est l'exemple le plus récent. L'étude sur le WIELS permet de prendre un peu de recul pour comprendre les logiques et les effets sociospatiaux du développement urbain par la culture.

Vendredi l 30-06-2017
Volcan et pollution de l'atmosphère

Les éruptions volcaniques ont un impact sur l'environnement: outre les coulées de lave, les panaches de fumée libèrent de nombreux composés chimiques dans l'atmosphère. Une équipe internationale de chercheurs s'est penchée sur l'éruption du volcan Bardarbunga, situé au centre de l'Islande. Lors de ses éruptions, ce volcan émet de grandes quantités de dioxyde de soufre (SO2) dans l'atmosphère (plus que les émissions annuelles des pays de l'Union Européenne). Plus particulièrement, les chercheurs se sont intéressés aux interactions entre les nuages et les aérosols formés à partir du SO2 issu du volcan.

Lieven Clarisse et Sophie Bauduin, chercheurs du Service de Chimie quantique et Photophysique de la Faculté des Sciences, sont impliqués dans cette étude publiée dans Nature. À partir des observations effectuées par le sondeur spatiale spatial infrarouge IASI, qui tourne autour de la Terre à bord du satellite MetOp, ils déterminent la composition de l'atmosphère en utilisant différentes méthodes d'inversion. Pour cette recherche, les quantités de SO2 émises par le volcan, ainsi que leur altitude, ont été mesurées en utilisant de puissants algorithmes de restitution. Ces données ont permis aux modélisateurs de prouver leur habilité à reproduire l'éruption et estimer ses conséquences sur le climat.

L'étude a permis de démontrer que le principal impact des aérosols sur les nuages est la réduction de la taille des gouttelettes d'eau qui les composent. Ce phénomène entraine une augmentation de la réflectivité des nuages et donc une diminution de la quantité de rayonnement solaire parvenant à la surface terrestre. Ce genre d'effet est important à quantifier notamment pour mieux comprendre et prévoir les changements climatiques actuels et futurs.

Strong constraints on aerosol–cloud interactions from volcanic eruptions

Malavelle, Florent; Haywood, Jim; Jones, Andy; Gettelman, Andrew; Clarisse, Lieven; Bauduin, Sophie ; Allan, Richard; Karset, Inger Helene; Kristjansson, J.E.; Oreopoulos, Lazaros; Cho, Nayeong; Lee, Dongmin; Bellouin, Nicolas; Boucher, Olivier; Grosvenor, Dan; Carslaw, Ken; Dhomse, Sandhip; Mann, Graham; Schmidt, Anja; Coe, Hugh; Hartley, Margaret; Dalvi, Mohit; Hill, Adrian; Johnson, Ben; Johnson, Colin; Knight, Jeff; O'Connor, Fiona; Partridge, Daniel G.; Stier, Philip; Myhre, Gunnar; Platnick, Steven; Stephens, Graeme; Takahashi, Hanii; Thordarson, Thorvaldur
Référence Nature (London), 546, (page 485-491)

Vendredi l 30-06-2017
Système toxine-antitoxine bactérien : comment bloquer l'initiation de la synthèse des protéines ?

Les systèmes toxine-antitoxine (TA) bactériens sont abondants dans les génomes bactériens et présentent des activités très diversifiées. Ces modules sont composés d'une protéine toxique inhibant les fonctions essentielles de la bactérie hôte et d'une protéine antidote, contrecarrant l'activité de la toxine. Dans certaines conditions environnementales stressantes, comme par exemple lors d'un traitement antibiotique, l'activité toxique de la toxine est libérée et inhibe la croissance de la bactérie hôte. Ces systèmes ont été impliqués dans la persistance, un phénomène permettant aux bactéries de tolérer et de survivre aux antibiotiques.

Nous avons caractérisé l'activité d'une nouvelle toxine, AtaT, provenant d'une souche d'Escherichia coli pathogène. AtaT présente une activité acétyl-transférase ayant la capacité de transférer un groupe acétyl sur sa cible à partir de l'acétyl-coenzymeA, une molécule du métabolisme abondante. La cible de cette toxine a été identifiée par les chercheurs: il s'agit de l'ARN de transfert initiateur, indispensable à l'initiation de la traduction des protéines. Chez les bactéries, cet ARN de transfert chargé par l'acide aminé méthionine subit une modification (formylation), qui permet le démarrage de la traduction. En présence de la toxine AtaT, l'acide aminé méthionine est acétylé et non formylé. Par une combinaison d'approches menées in vivo et in vitro, les chercheurs ont montré que l'acétylation de la méthionine chargée sur l'ARN initiateur empêche son interaction avec le ribosome et les facteurs d'initiation de la traduction, ce qui conduit à un blocage de l'étape d'initiation de la traduction.

Ce travail a révélé un nouveau mécanisme moléculaire permettant de bloquer la traduction et met en évidence le tRNA initiateur comme un cible de choix pour bloquer la croissance bactérienne.

Jurėnas D, Chatterjee S, Konijnenberg A, Sobott F, Droogmans L, Garcia-Pino A, Van Melderen L.

AtaT blocks translation initiation by N-acetylation of the initiator tRNAfMet

Nat Chem Biol. 2017 Apr 3. doi: 10.1038/nchembio.2346. [Epub ahead of print]

Mercredi l 31-05-2017
Cédric Barroo, lauréat du M&M 2017 Postdoctoral Scholar Award

Tous les ans, la Microscopy Society of America (MSA) et la Microanalysis Society (MAS) attribuent des prix aux contributions exceptionnelles dans le domaine de la microscopie et de la microanalyse. Cette année, elles ont récompensé Cédric Barroo, chercheur au service Chimie Physique des Matériaux et Catalyse (Faculté des Sciences), pour ses travaux postdoctoraux, et en particulier son étude de la réactivité de catalyseurs à base d'alliages par techniques de microscopies à effet de champ, réalisée avec ses collègues.

La contribution récompensée pour les travaux postdoctoraux de Cédric Barroo s'intitule « Field Emission Microscopy to Study the Catalytic Reactivity of Binary Alloys at the Nanoscale », dont les auteurs sont Cédric Barroo, Luc Jacobs, Natalia Gilis, Sten V. Lambeets, Sylwia Owczarek, Yannick De Decker et Thierry Visart de Bocarmé. Les recherches ont été, et sont toujours, effectuées à l'ULB, au sein du service de Chimie Physique des Matériaux et Catalyse. Comme indiqué dans le titre, cette recherche se focalise sur l'étude de la réactivité de catalyseurs à base d'alliages par techniques de microscopies à effet de champ.

La catalyse joue un rôle crucial dans les applications industrielles modernes, l'objectif principal étant d'obtenir une conversion importante et durable, ainsi qu'une sélectivité élevée vis-à-vis des produits souhaités. Dans le cas de la catalyse hétérogène, à savoir une réaction en phase gazeuse qui se déroule sur un catalyseur solide, l'une des façons d'atteindre ces objectifs consiste en la conception de nanoparticules présentant une composition, structure et morphologie spécifique. Cette démarche d'ingénierie de catalyseurs ne peut être efficace que si l'on comprend le comportement du catalyseur en conditions réactionnelles, à savoir comment la réaction se déroule sur des nanoparticules de morphologies différentes, et comment la réaction peut induire des changements structurels au niveau du catalyseur. Une autre façon d'améliorer l'efficacité du processus catalytique repose sur le contrôle de la réaction catalytique elle-même. Pour cela, il est nécessaire d'étudier les dynamiques se déroulant à la surface du catalyseur afin de mieux comprendre le mécanisme réactionnel. De manière générale, afin d'améliorer un processus catalytique, une compréhension fondamentale du comportement catalytique est donc nécessaire.

Ces études fondamentales peuvent s'effectuer par techniques de microscopie et de science des surfaces qui historiquement ont un impact important sur la compréhension des systèmes catalytiques. Ces études sont principalement réalisées pour des réactions se produisant en surface de métaux purs. Cependant, pour les applications industrielles, il existe un intérêt croissant pour l'utilisation de catalyseurs sous forme d'alliage. En effet, la combinaison de deux, ou plusieurs, métaux permet d'obtenir des propriétés catalytiques nouvelles qui n'existent pas lorsque les métaux sont utilisés de manière isolée, ceci grâce à la synergie entre les métaux parents. Une meilleure compréhension de ces systèmes est donc nécessaire. Afin de mener ceci à bien, les techniques d'émission de champ sont utilisées, notamment la microscopie ionique à effet de champ (FIM) et la microscopie électronique à émission de champ (FEM). Ces techniques permettent d'étudier, avec une résolution nanométrique voire atomique, le comportement d'une seule nanoparticule de catalyseur afin de déterminer la structure et la composition des alliages dans leur état catalytiquement actif, mais aussi d'étudier la dynamique des réactions, en temps réel, pendant que la réaction de déroule.

Les deux thématiques d'intérêt qui sont actuellement étudiées au sein du laboratoire et qui ont été récompensés consistent en l'utilisation de catalyseurs Pt-Rh pour la réduction des NOx, qui trouvent leur intérêt dans l'industrie automobile, ainsi que l'oxydation d'alcools en présence de catalyseurs Au-Ag, cette réaction est importante dans la valorisation de molécules organiques simples. Tout d'abord, l'hydrogénation du dioxyde d'azote (NO2) est étudiée sur des catalyseurs Pt-Rh. Les oxydes d'azote sont produits dans les moteurs à combustion interne, et la réaction d'hydrogénation de NO2 est d'une grande importance puisque le monoxyde d'azote NO est d'abord oxydé en NO2 avant d'être réduit au niveau du pot catalytique. Les résultats obtenus prouvent expérimentalement, pour la première fois, la présence de dynamiques non-linéaires sur un catalyseur à base d'alliage à l'échelle du nanomètre. Enfin, les alliages Au-Ag sont utilisés pour des réactions d'oxydation sélective en tant que catalyseurs à double fonctionnalité. Le principe de base est de combiner une petite quantité de métal actif, pour faciliter la formation d'intermédiaires réactifs, avec une phase moins active qui transforme ces intermédiaires en produits désirés, et ce avec une haute sélectivité. La formation de l'oxygène atomique, qui correspond à l'étape clé pour obtenir une activité et sélectivité accrue sur catalyseurs d'or, est ici étudiée grâce à l'interaction du N2O sur des échantillons Au-Ag.

Les techniques de microscopie à effet de champ sont des techniques d'imagerie puissantes qui, en exploitant la résolution nanométrique, permettent de mieux comprendre les systèmes catalytiques au niveau moléculaire. Les expériences sur les alliages Pt-Rh et Au-Ag prouvent que ces techniques peuvent être utilisées pour étudier des systèmes complexes et apportent des résultats originaux sur des sujets de recherche importants dans le domaine de la catalyse.

Jeudi l 18-05-2017
Les barrages, pièges pour le carbone

Les réservoirs créés par la construction de barrages sur les rivières du monde entier pourraient avoir des effets importants sur le cycle global du carbone et sur le système climatique, effets jusqu'à présent ignorés. C'est la conclusion d'une étude réalisée par des chercheurs de l'Université de Waterloo (Canada) et de l'Université Libre de Bruxelles (R. Lauerwald et P. Regnier, unité de recherche Biogéochimie et Modélisation du Système Terre, Faculté des Sciences), publiée dans Nature Communications.

Il existe à l'heure actuelle plus de 70 000 grands barrages à travers le monde. De nouveaux barrages sont sans cesse construits, et à l'échelle planétaire, plus de 90 % de nos cours d'eau seront fragmentés par au moins un barrage d'ici 15 ans. Si l'effet des réservoirs individuels sur le cycle du carbone est relativement bien connu, l'impact global des milliers de réservoirs existants, en construction ou planifiés pour les décennies à venir, est encore très mal évalué.

Cette étude est la première à analyser comment la construction de barrages modifie les flux de carbone à l'échelle planétaire. Pour ce faire, une méthode basée sur des simulations « Monte-Carlo », combinant des fonctions de densité de probabilités pour l'ensemble des paramètres cinétiques caractérisant le cycle du carbone des réservoirs, a été mise au point. Cette approche permet de relier à des paramètres physiques simples, tels que le débit d'eau et la taille du réservoir, l'intensité de la production photosynthétique primaire (P), la décomposition du carbone organique produit in-situ ou dérivé des écosystèmes terrestres (R), le piégeage du carbone dans les sédiments et leur export vers le réseau fluvial. Une fois ces relations déterminées, le modèle a été appliqué à un ensemble de réservoirs (de géométrie et débit connu) distribués sur le réseau hydrographique mondial, et qui collectivement représentent plus de 70 % (en volume) des réservoirs créés par l'homme. Le modèle résultant est spatialement résolu et prend non seulement en compte le nombre et l'âge des réservoirs, mais également les changements d'apports en eau et en carbone continental ainsi que les variations de température au cours de la période 1970-2050.

Les résultats démontrent que les réservoirs filtrent des quantités importantes de carbone organique transporté des continents vers les océans par le réseau fluvial. Les simulations révèlent que l'évolution est fortement non-linéaire, et que la capacité de rétention devrait atteindre 20 % des apports de carbone continental à l'horizon 2030 (environ 2/3 par séquestration et 1/3 par décomposition). En conséquence, l'export de carbone organique vers l'océan devrait être réduit malgré l'augmentation des apports due aux activités humaines, modifiant ainsi de manière significative le « bilan carbone » de l'océan côtier. Les simulations mettent également en évidence que, si à l'échelle globale les réservoirs sont à l'heure actuelle net hétérotrophes (P/R <1), ils pourraient devenir net autotrophes (P/R > 1) durant la deuxième moitié du 21ème siècle et donc jouer un rôle de service écosystémique important en captant des quantités considérables de CO2 atmosphérique. Enfin, les résultats mettent en évidence que l'impact des réservoirs n'est pas homogène géographiquement : si par le passé des fleuves comme le Mississipi ou le Niger ont été profondément impactés par la construction de barrages, d'autres le seront au cours des années à venir. Par exemple, plus de 150 nouveaux barrages seront construits sur l'Amazone à l'horizon 2030, augmentant d'un facteur 40 environ la séquestration de carbone organique le long du réseau hydrographique du plus grand fleuve du monde.

Global perturbation of organic carbon cycling by river damming
Taylor Maavara, Ronny Lauerwald, Pierre Regnier & Philippe Van Cappellen
Nature Communications 8, Article number: 15347 (2017)