Mission en Antarctique: à la recherche des microplastiques

Vendredi l 09-02-2018

Dans quelques semaines, 8 chercheurs belges, emmenés par Bruno Danis (Laboratoire de Biologie marine, Faculté des Sciences) débuteront leur périple en direction de l'Antarctique. Ils partiront d'Ushuaïa (Argentine) et arriveront au détroit de Gerlache, dans la Péninsule Antarctique, dans le courant du mois de mars, pour une mission de 6 semaines.

Le but de la mission "Belgica 120" (qui s'inscrit dans les projets RECTO/vERSO (BRAIN-BE) est double:

(1) tester les performances d'une plateforme d'échantillonnage telle que le voilier qui a été affrété (voir plus de détail ici: http://ocean-expeditions.com/the-fleet/australis/) pour monitorer les effets du réchauffement climatique (particulièrement rapide en Péninsule Antarctique) sur les écosystèmes marins de cette région. Bruno Danis pense qu'un voilier est particulièrement apte pour ce genre de travail, étant beaucoup plus agile, moins polluant et moins cher à opérer qu'un brise glace traditionnel. L'idée sur le long terme serait d'en déployer en nombre, dans des zones soigneusement sélectionnées.

(2) établir un état des lieux de la biodiversité, afin d'avoir un point de référence en se focalisant sur les zones peu profondes (très peu échantillonnées) dans une région structurée par des systèmes de type fjord, où les interactions cryosphère-océan sont en train de changer à des vitesses inédites. Plus particulièrement, cette expédition va utiliser des approches complémentaires: recensement de la biodiversité - Micro- et macrobenthos - Top predateurs - Meiofaune - Zone intertidale, cartographie 3D d'habitat benthique, connectivité génétique, écologie trophique, physiologie et énergétique.

Pour la première fois, les chercheurs étudieront également la présence de microplastiques dans cet océan: certains articles récents tendent à montrer que des microparticules de plastique seraient présentes dans cet environnement, que l'on pensait préservé de l'activité humaine. L'équipe va donc tenter de détecter et quantifier ces plastiques, afin d'estimer l'impact de ce polluant anthropique sur les écosystèmes des océans. En collaboration avec d'autres institutions, les chercheurs s'intéresseront aussi de près aux contaminants associés (métaux, polluants organiques persistants), que les plastiques semblent disperser sur des distances considérables.

L'Océan côtier devient un puits de CO2 de plus en plus efficace à l'échelle globale

Mercredi l 31-01-2018

L'océan dans son ensemble pompe environ 30% du CO2 émis dans l'atmosphère par les activités humaines. En conséquence, la pression partielle de CO2 (pCO2) de l'océan de surface a tendance à croître au même rythme que celle de l'atmosphère. L'efficacité avec laquelle l'océan piège le CO2 a d'importantes ramifications sur la stabilité du système climatique et sur la santé de l'écosystème marin. Au cours des dernières décennies, ce puits de carbone à tendance à s'affaiblir. Cependant, à la différence de l'océan ouvert, la pCO2 de la majorité des régions côtières, qui représentent environ 7% de la surface globale des océans, augmente quant à elle plus lentement que celle de l'atmosphère.

C'est ce que conclut une étude réalisée par des chercheurs de l'Université Libre de Bruxelles (ULB, Belgique), en collaboration avec d'autres instituts américains et suisse, publiée aujourd'hui dans le journal Nature Communications. En se basant sur des données observationnelles et l'analyse de séries temporelles, les auteurs ont montré que la majorité des zones côtières ont tendance à piéger de plus en plus de CO2 atmosphérique.

Cette étude est pionnière car, dû au manque de données observationnelles, il était jusqu'ici difficile d'analyser l'évolution globale du puits de CO2 des zones côtières : « Bien que l'océan ouvert dispose de bases de données en pCO2 de plus en plus importantes, la complexité de l'océan côtier requiert une meilleure couverture et notre analyse n'aurait pas pu être réalisée il y a quelques années », souligne le Dr. Goulven Laruelle, chercheur de l'unité de recherche 'Biogéochimie et Modélisation du Système Terre' (ULB) et premier auteur de cet article. En effet, les zones côtières ayant un comportement très différent selon leur position géographique et leur topographie, il est particulièrement compliqué d'arriver à fournir des tendances globales : par exemple dans les hautes latitudes, les zones côtières se comportent généralement comme des puits de carbone tandis que sous les tropiques, ce sont plutôt des sources de CO2. Depuis 2007, la création de la base de données SOCAT et son extension récente vers les régions cotières a permis pour la première fois de calculer ces tendances globales, en s'appuyant sur l'analyse statistique des séries temporelles.

« Deux raisons principales pourraient expliquer cette tendance », explique le Dr. Wei-Jun Cai, chercheur à University of Delaware et co-auteur de cet article. « La première concerne le fonctionnement de la 'pompe physique': l'océan côtier est moins profond que l'océan ouvert et transfère rapidement le CO2 vers celui-ci; en conséquence, un gradient significatif de concentration en CO2 est maintenu entre l'atmosphère et l'océan côtier, ce qui favorise l'absorption de CO2 anthropique. La deuxième explication est liée à la 'pompe biologique' : les activités humaines ont amplifié l'apport en nutriments des rivières vers les zones côtières, ce qui stimule la production biologique et le piégeage de CO2 atmosphérique. Ce mécanisme expliquerait aussi que l'océan côtier global, qui était probablement hétérotrophe avant l'ère industrielle, soit aujourd'hui devenu autotrophe »

« Les résultats de cette étude confirment qu'il est important d'intégrer les zones côtières dans les bilans de carbone à l'échelle globale », souligne Pierre Regnier, professeur à l'Université Libre de Bruxelles et co-auteur de l'article. « La possibilité que l'océan côtier devienne un puits de CO2 plus important dans le futur devrait être pris en compte dans les modèles couplés du cycle global du carbone et du climat ».

Continental shelves as a variable but increasing global sink for atmospheric carbon dioxide

Goulven G. Laruelle, Wei-Jun Cai, Xinping Hu, Nicolas Gruber, Fred T. Mackenzie & Pierre Regnier

Le décryptage génétique des troubles neurodéveloppementaux amélioré

Jeudi l 18-01-2018

Depuis plusieurs années, l'évolution et le développement des outils de diagnostic génétique a mis en évidence la prévalence d'anomalies génétiques liées aux troubles du neurodéveloppement (TND).

Rassemblés au sein de l'Institut interuniversitaire de bioinformatique de Bruxelles (IB)², une équipe de recherche dirigée par les docteurs Guillaume Smits, Nicolas Deconinck et Catheline Vilain de l'HUDERF et le professeur Gianluca Bontempi de l'ULB (Machine Learning Group, Faculté des Sciences) ont travaillé à l'intégration de grands ensembles de données génomiques, épigénomiques, transcriptomiques et cliniques de ces troubles.

L'étude menée par Claudio Reggiani concerne le gène DLG2, un gène qui joue un rôle important dans le développement, la plasticité et la stabilité des synapses, la zone dans laquelle deux neurones se touchent et échangent des informations. La perte partielle de ce gène a été observée chez deux patients de l'HUDERF atteints de TND.

Publiés dans le journal scientifique Genome Medicine, les travaux ont permis d'identifier deux nouveaux promoteurs et exons codant pour des isoformes protéiques du gène DLG2, conservés chez l'homme et la souris et présents dans le cerveau fœtal. La suppression de ces nouvelles régions est apparue comme étant statistiquement associée au retard de développement et à la déficience intellectuelle dans deux cohortes indépendantes de patients, confortant ainsi le rôle pathogène de ces nouveaux éléments dans les symptômes des deux patients de l'HUDERF.

La contribution scientifique majeure est une nouvelle méthode pour l'intégration des données génétiques et fonctionnelles, qui se fonde sur un modèle additif de plusieurs signaux pertinents présents dans les bases de données. Avec l'aide des plates-formes de calcul big-data et distribuées (Hadoop/Spark), les outils développés ont permis la combinaison originale de tels signaux selon critères biologiques. Outre que le cerveau, la méthode d'intégration est applicable aux autres tissus du corps humain.

Novel promoters and coding first exons in DLG2 linked to developmental disorders and intellectual disability.
Référence Genome medicine, 9, 1, (page 67)

Antarctique : la fonte des glaces à haute résolution

Mardi l 12-12-2017

Depuis la fin des années 90, le réchauffement climatique fait fondre la glace de l'Antarctique à un rythme accéléré au niveau des ice shelves, ces plateformes de glace flottant autour du continent. Si la fonte de celles-ci n'augmente pas directement le niveau marin - à la manière d'un glaçon dans un verre d'eau – il en est tout autrement de la glace située sur la terre ferme.

Or, les recherches ont montré que les ice shelves jouaient un rôle clé dans le maintien de cette glace sur le continent. "Les ice shelves agissent comme un bouchon ou un robinet sur la calotte. Elles contrôlent les pertes de glace à travers deux processus : la formation d'icebergs et la fonte par le dessous, au contact de l'océan, plus chaud", explique Sophie Berger, qui vient de terminer sa thèse au Laboratoire de Glaciologie (Faculté des Sciences).

Dans un nouvel article publié dans The Cryosphere, la chercheuse et ses collègues présentent une technique pour observer les taux de fonte à la base des ice shelves, et ce, principalement à partir d'images satellitaires. Lorsque l'on suit le mouvement des particules de glace – càd lorsque l'on se trouve dans un cadre Lagrangien – le principe de conservation de masse veut que tout changement d'épaisseur de l'ice shelf ne peut que provenir de (i) la perte/l'ajout de glace à la surface de l'ice shelf, (ii) la divergence du flux de glace (liée aux gradients de vitesse) ou (iii) la perte/l'ajout de glace à la base de l'ice shelf. Vu que les épaisseurs de glace peuvent être obtenues en appliquant le principe d'Archimède aux altitudes observées par les satellites TanDEM-X et qu'il est possible d'estimer les contributions au changement d'épaisseur dues à la divergence de flux et aux processus de surface, il est ainsi possible de calculer la fonte à la base des ice shelves.

La technique ainsi mise au point est prometteuse pour mieux comprendre les interactions entre la glace et l'océan et anticiper les changements à venir. "L'objectif est d'appliquer cette méthode, développée pour l'ice shelf Roi Baudouin, à d'autres régions de l'Antarctique afin de pouvoir surveiller plus étroitement leurs évolutions à travers le temps."

Mercredi l 07-02-2018
When the CMMI meets the industrial world

When the Center for Microscopy and Molecular Imaging - CMMI meets the industrial world: Biological Imaging, what can we offer you?

The CMMI is a preclinical imaging facility which provides services and training for academic and industrial partners. Our field of expertise covers electron and light microscopy, in vivo animal imaging, digital pathology and image analysis.

Our multidisciplinary team offers a wide range of services, covering the entire workflow: from sample preparation, to image acquisition and statistical analysis of quantitative features.

This info day, organized in partnership with BioWin, will be an excellent opportunity to discover how we can help you in your imaging challenges.

Monday March 19th, 2018 at 9.00 am

POINT CENTRE

Rue G. Lemaître 19 – 6041 GOSSELIES

Registration on www.cmmi.be/event is free but mandatory

The CMMI is an inter-university (ULB+UMONS) structure. Located in the Biopark Charleroi Brussels South, it was established with the financial support of the European Union and the Walloon Region.

Do you want more information? Write to info@cmmi.be or go to www.cmmi.be

Mercredi l 31-01-2018
Source de photons quasi-déterministe

Les sources de photons uniques sont un élément essentiel aux calculs et communications quantiques tout optiques. Bien que de telles sources existent grâce à des émetteurs uniques (point quantiques, atomes, défauts dans un cristal), leurs propriétés sont difficilement accordables. Il est dès lors impossible de générer des photons ultrarapides en utilisant de telles sources.

Afin de générer des photons ultrarapides, une approche alternative consiste à utiliser des sources de paires de photons dites paramétriques. De telles sources offrent une versatilité exceptionnelle mais qui a un prix : les paires de photons sont émises aléatoirement de sorte que la probabilité d'émission d'un photon dans un mode pré-déterminé ne puisse excéder 36%. Pour aller au-delà de cette limite, de précédentes démonstrations ont montré que plusieurs sources pouvaient être utilisées en parallèle afin d'extraire un photon de la source ayant émis une paire avec succès.

Plutôt que d'utiliser plusieurs sources en parallèle, le travail rapporté dans la revue Nature Communications prend avantage de l'aspect multimodal des sources paramétriques de paires photons. Naturellement, celles-ci peuvent émettre des paires de photons sur un large spectre qui peut être discrétisé en plusieurs modes fréquentiels (voir illustration). Ces différents modes agissent comme autant de sources individuelles qui peuvent en principe être combinées. Pour que cette combinaison résulte en des photons uniques dans un mode fréquentiel pré-déterminé, l'équipe de chercheurs a mis au point un système d'optique non linéaire capable de changer la couleur des photons. Au-delà de l'économie en ressources de cette nouvelle approche, une spécificité de ce travail est que sa mise à l'échelle (l'augmentation du nombre de source) peut se faire sans perte ce qui n'est le cas d'aucune autre proposition antérieure. La future intégration de ce système au sein de puces photoniques promet une réduction des pertes, une multiplication du nombre de sources et dès lors la réalisation de sources de photons uniques de nouvelle génération pour les communications et le calcul quantique.

Frequency Multiplexing for Quasi-Deterministic Heralded Single-Photon Sources

Chaitali Joshi, Alessandro Farsi, Stéphane Clemmen, Sven Ramelow, and Alexander L. Gaeta

Jeudi l 25-01-2018
Cold collisions in a molecular synchrotron

Les collisions moléculaires dites « froides » (à des températures en dessous de 100 K, ou -173 °C) sont particulièrement importantes en chimie et en physique. Elles gouvernent par exemple le processsus de formation des étoiles au sein de nuages de molécules interstellaires, et leur étude permet également d'améliorer notre compréhension des forces qui gouvernent les interactions intermoléculaires.


L'approche novatrice présentée dans ce travail est l'utilisation d'un anneau de 50 cm de diamètre dans lequel des molécules d'ammoniac sont stockées et guidées à l'aide de champs électriques avant d'interagir avec des atomes d'argon. Les méthodes présentées ouvrent la voie vers l'étude de collisions froides entre des molécules plus complexes. Des calculs théoriques ont permis de vérifier la précision des approches employées pour traiter ces collisions.

Physical Review Letters vol. 120 p. 033402 (2018)

photoulb80.png

Jeudi l 25-01-2018
An efficient statistical method to compute molecular collisional rate coefficients

Plus de deux cent molécules ont été observées dans l'espace à ce jour à l'aide de télescopes au sol ou à bord de satellites. L'interprétation des observations recueillies nécessite de connaître la manière dont ces molécules interagissent entre elles, ce qui constitue une difficulté majeure.


Une nouvelle méthode théorique permettant d'étudier l'excitation de molécules interstellaires hautement réactives lors de collisions a été mise au point. Cette méthode se base sur un traitement statistique de la collision et permet d'obtenir des résultats très précis avec des temps de calcul drastiquement réduits. Ce nouveau travail ouvre la voie à une meilleure modélisation de l'abondance de ces molécules dans les milieux astrophysiques et par conséquent, à une meilleure compréhension de la physico-chimie des nuages moléculaires interstellaires où naissent les étoiles et les planètes.

The Astrophysical Journal Letters vol. 853 p. L5 (2018)

Mercredi l 10-01-2018
Archéologues et Géologues: une collaboration fructueuse

Les Bouches de Bonifacio, séparant la Corse de la Sardaigne, sont un passage maritime stratégique. Les îles de ce détroit – Lavezzi côté corse et Maddalena du côté sarde – ont dès lors fait l'objet d'une occupation intense, à toutes les époques.


Les vestiges archéologiques de cette région, et en particulier les carrières de granite, intéressent les archéologues car l'exploitation de la pierre était un enjeu important de l'économie régionale à l'époque romaine. De plus, la compréhension de l'exploitation du granite permet d'éclairer les fonctions des bâtiments environnants et, plus généralement, les motivations économiques de l'occupation romaine, et les routes d'échange à cette époque.

Au mois d'octobre, Nadine Mattielli (Laboratoire G-TIME, Faculté des Sciences) a rejoint l'équipe de Sébastien Clerbois (CReA-Patrimoine, Faculté de Philosophie et Sciences sociales) en collaboration avec la FAW (Fédération des archéologues de Wallonie et de Bruxelles) sur le terrain afin de réaliser une étude pétrologique et géochimique des granites des Bouches de Bonifacio. Les buts de la mission consistaient à (1) prospecter les sources d'extraction sur ces îles (seules quelques carrières ont été répertoriées et sont bien connues dans la littérature scientifique, mais beaucoup d'autres sites d'extraction ont été identifiés par le CReA en 2016 et lors de cette mission en 2017), (2) à étudier le potentiel archéologique des zones de carrière, et (3) à établir le lien entre les sites d'extraction, et les pierres utilisées pour la construction de la villa romaine Piantarella et d'autres bâtis.

Grâce à l'observation sur le terrain, les affleurements de granite, calcaire et craie qui ont alimenté les différentes phases de construction des murs de la villa Piantarella ont été identifiés; le lien devra être confirmé par les analyses géochimiques. Il a été également confirmé que l'exploitation romaine se concentrait sur l'île de San Bainzu, Cavallo et Lavezzi.