Climat: l'importance des courants marins

Lundi l 13-02-2017

"Étudier le climat du passé pour mieux comprendre celui du futur", c'est en quelque sorte le credo d'étude de Frank Pattyn. Le chercheur du Laboratoire de Glaciologie (Faculté des Sciences) vient notamment de participer à une étude menée par des scientifiques japonais, dont les résultats sont parus dans la revue scientifique Science Advances.

Le 'bipolar see-saw' est un phénomène observé dans le passé où les variations des température dans les hémisphères Nord et Sud sont en déphasage. Ces variations climatiques sur des échelles de temps millénaires sont bien documentées dans les enregistrements paléoclimatiques, mais leurs fréquences et les mécanismes restent peu clairs. Comprendre les processus et les sensibilités à la base de ces changements mènera à une meilleure compréhension du système climatique et donnera plus de confiance aux projections futures.

L'équipe de chercheurs a étudié les caractéristiques de la variabilité climatique à l'aide d'un nouveau forage profond au Dome Fuji, dans l'Antarctique de l'Est. L'analyse de cette carotte de glace, qui couvre une période des dernières 720.000 années, montre que les évènements d'augmentation de la température sur cette période sont plus fréquents quand la température en Antarctique est légèrement en-dessous de la moyenne durant les grands cycles climatiques, équivalent au climat intermédiaire pendant les glaciations. Des périodes interglaciaires ou glaciaires sont défavorables au déclenchement de ce 'bipolar see-saw'. Les modélisations climatiques ont montré que les instabilités climatiques liées au 'bipolar see-saw' sont associées à une réduction de la concentration atmosphérique en CO2 due à un refroidissement global et à la formation de glace de mer en Atlantique du Nord conjointe à la présence de calottes glaciaires en hémisphère Nord.

State dependence of climatic instability over the past 720,000 years from Antarctic ice cores and climate modeling

Kawamura et al. Sci. Adv. 2017;3: e1600446

Le cycle de l'azote au lac Kivu

Mardi l 07-02-2017

Des membres du service d'Ecologie des Systèmes Aquatiques (Faculté des Sciences) (Pierre Servais, Tamara Garcia-Armisen) ont contribué à une étude, publiée dans la revue Nature Geoscience, portant sur certains processus bactériens du cycle de l'azote dans une baie particulière du lac Kivu, situé en Afrique de l'Est, la baie de Kabuno.

Dans cette baie, caractérisée par une zone importante dépourvue d'oxygène et par des teneurs élevées en fer (fer (milieu ferrugineux), l'étude a mis en évidence des taux élevés de réduction dissimilatrice du nitrate en ammonium (DNRA). Contrairement à la dénitrification (processus classique de réduction des nitrates en anaérobiose), qui aboutit à la transformation des nitrates en azote gazeux libéré dans l'atmosphère, la DNRA permet de conserver l'azote capté par les micro-organismes fixateurs dans la colonne d'eau, le rendant ainsi disponible pour la production photosynthétique. L'étude a également montré que la réduction des nitrates est dépendante du fer et que de telles réactions se produisent dans des colonnes d'eau ferrugineuses naturelles.

Au cours du Protéozoïque, les océans profonds étaient anoxiques et riches en fer (milieux ferrugineux) ce qui a amené les scientifiques à penser que la production biologique était limitée par l'azote car les conditions devaient favoriser la réduction des nitrates en azote gazeux et donc la perte de l'azote fixé de l'océan. Néanmoins, jusqu'à présent la dynamique du cycle de l'azote dans de telles conditions restait conceptuelle, car les environnements analogues permettant des études expérimentales sont rares aujourd'hui. Les résultats des mesures réalisées dans la baie de Kabuno permettent d'apporter un éclairage différent sur le cycle de l'azote lors du Protéozoïque. L'étude suggère en effet que, grâce au processus DNRA, l'azote pouvait ne pas être l'élément limitant de la production biologique marine mondiale dans les océans ferrugineux (teneurs faibles en oxygène et élevées en fer) et que cette limitation était plutôt due au phosphore.

Iron-dependent nitrogen cycling in a ferruginous lake and the nutrient status of Proterozoic oceans

Céline Michiels, François Darchambeau, Fleur Roland, Cédric Morana, Marc Llirós, Tamara García-Armisen, Bo Thamdrup, Alberto V. Borges, Donald E. Canfield, Pierre Servais, Jean-Pierre Descy and Sean A. Crowe

Nature Geoscience. 2017. DOI: 10.1038/NGEO2886

Un courant de lumière topologique

Lundi l 30-01-2017

Gaz, liquide et solide : nous connaissons tous ces trois états de la matière, appris sur les bancs de l'école. Il existe cependant d'autres états, qui peuvent se former si l'on change significativement l'environnement de certains systèmes physiques. Ainsi, par exemple, des phases suprafluides peuvent apparaître en refroidissant certains gaz à des températures très basses.

Autre exemple : les phases topologiques, qui peuvent être générées en soumettant des matériaux à des champs magnétiques extrêmement intenses. Ces phases possèdent notamment une propriété particulière: les bords de tels systèmes conduisent des courants électriques sans dissipation d'énergie.

Plus récemment, des chercheurs ont réalisé qu'il était possible de générer des phases topologiques en secouant certains systèmes physiques. En analogie directe avec les systèmes statiques, les systèmes secoués (ou plus généralement, modulés dans le temps) peuvent être associés à des invariants topologiques non-triviaux, dont l'existence garantit un courant de bord robuste et non-dissipatif. Lorsque la modulation temporelle est très rapide (i.e. haute fréquence de modulation), les invariants topologiques sont équivalents à ceux définis pour les systèmes statiques. Ceci n'est plus le cas lorsque la modulation est lente: dans ce régime, de nouveaux invariants doivent être introduits pour correctement caractériser la topologie du système; et jusqu'ici, des états de bord associés à ces invariants exotiques n'avait jamais été observés dans la Nature.

Chercheur au Département de Physique (Faculté des Sciences), Nathan Goldman a co-dirigé une étude réalisée en collaboration avec des chercheurs écossais (Heriot-Watt University) et publiée récemment dans la revue scientifique Nature Communications. L'équipe a réalisé un réseau conducteur de lumière et a réussi à démontrer qu'en « secouant » lentement et minutieusement ce réseau la lumière se propageait de façon extrêmement stable le long des bords, à la manière des courants électriques précédemment observés dans les matériaux topologiques.

Cette première démonstration expérimentale d'états topologiques dans un réseau photonique lentement modulé ouvre dès lors une porte importante vers des applications technologiques concrètes.

Experimental observation of anomalous topological edge modes in a slowly driven photonic lattice.

par Mukherjee, Sebabrata S.; Spracklen, Alexander A.; Valiente, Manuel M.; Andersson, Erika E.; Öhberg, Patrik P.; Goldman, Nathan; Thomson, Robert R.R.
Référence Nature communications, 8, (page 13918)

Surveillance des volcans: prudence

Lundi l 30-01-2017

Cachés au coeur de certains volcans, les lacs volcaniques sont de formidables outils de surveillance de l'activité volcanique. Ils agissent comme de véritables calorimètres, en intégrant la chaleur émise par les réservoirs magmatiques, et condensent les gaz dégagés par le magma. Des paramètres directement utilisés pour la surveillance volcanique et l'évacuation des populations.

Les lacs acides ont depuis longtemps été considérés comme des réservoirs parfaitement homogènes, ce qui permettait d'utiliser leur température et leurs compositions chimiques comme paramètres de surveillance volcanique. Une étude conduite par Corentin Caudron et les chercheurs du Laboratoire de Volcanologie de l'ULB (G-TIME, Faculté des Sciences) et de l'Observatoire Royal de Belgique démontre cependant que cette approximation est fausse.

Les chercheurs ont analysé les données collectées depuis 20 ans dans le plus grand lac hyper-acide au monde (pH~0, volume de 30 millions de mètres cube), situé dans le volcan Kawah Ijen, en Indonésie. Ils ont démontré qu'une stratification des eaux froides (température ~ 20⁰C) et chaudes (température ~ 30-60⁰C) lors de la saison des pluies empêche l'évacuation du dioxide de carbone vers l'atmosphère qui se retrouve progressivement piégé dans les eaux du lac. À la fin de la saison des pluies, il peut être brutalement évacué au cours d'une éruption limnique, caractérisée par le dégazage brutal de CO2, comme ce fut le cas au Lac Nyos (Cameroun) en 1986 et qui tua plus de 1700 personnes. Les conséquences peuvent donc être potentiellement dramatiques pour les personnes travaillant dans le cratère et les nombreux touristes visitant chaque jour le volcan.

Publiée dans la revue scientifique Earth and Planetary Science Letters, cette étude démontre que les lacs acides ne sont pas aussi homogènes qu'on le pensait et que leur surveillance doit par conséquent être améliorée, tout en ajoutant, notamment, l'aléa de dégazage dans la liste des risques volcaniques. Cette étude s'intègre dans le projet de postdoctorat CR-FNRS de C. Caudron visant à améliorer la prédiction des éruptions hydro-volcaniques.

Stratification at the Earth's largest hyperacidic lake and its consequences

· Corentin Caudron, Robin Campion, Dmitri Rouwet, Thomas Lecocq, Bruno Capaccioni, Devy Syahbana, Suparjan, Bambang Heri Purwanto, Alain Bernard

Essai clinique inédit contre l'infection par le VIH

Mardi l 06-12-2016

C'est une première mondiale : les équipes des Professeurs Carine Van Lint (Service de Virologie Moléculaire – Faculté des Sciences, Biopark) et Stéphane De Wit (Service des Maladies Infectieuses, CHU Saint-Pierre) s'associent pour lancer une étude clinique inédite, visant à atteindre une rémission à long terme de l'infection par le VIH.

L'apport des antirétroviraux au traitement des patients infectés par le virus VIH a été considérable afin de diminuer le taux de VIH-1 dans le sang et la mortalité. Les patients sous traitement doivent cependant suivre ce traitement à vie et surtout en continu, au risque d'un rebond de la virémie plasmatique. Ce rebond est essentiellement dû à la réactivation de cellules réservoirs, des cellules infectées par des virus latents qui échappent à la réponse immune de l'hôte et à la multithérapie anti-VIH. En effet, ces virus latents peuvent être réactivés par de multiples stimulations du système immunitaire (telles un simple rhume ou un médicament). Les réservoirs sont donc à la base du rebond rapide de la virémie observé chez la plupart des patients séropositifs dès l'arrêt de la multithérapie et représentent l'obstacle majeur à l'éradication de l'infection VIH. L'enjeu majeur des recherches actuelles sur le VIH consiste à atteindre une rémission, ce qui correspond au contrôle à long terme et en absence de multithérapie de l'infection par le VIH, sans affaiblissement de la réponse immune du patient (sans lymphopénie T CD4+), sans progression de la maladie et sans transmission du VIH. Le Service de Virologie Moléculaire de l'ULB (Faculté des Sciences, sur le Biopark de Charleroi) dirigé par le Professeur Carine Van Lint, Directeur de Recherches F.R.S.-FNRS et le Service des Maladies Infectieuses du CHU Saint-Pierre dirigé par le Professeur Stéphane De Wit, collaborent activement depuis de nombreuses années sur des stratégies thérapeutiques de rémission. Carine Van Lint étudie les mécanismes moléculaires qui répriment l'expression des gènes du VIH. Comprendre les mécanismes à l'origine de la latence du virus permet de tester des molécules réactivatrices ou inducteurs du VIH agissant sur ces différents mécanismes afin de forcer délibérément le virus à quitter cet état latent. Suite à leur réactivation, les cellules réservoirs (qui expriment alors le virus) sont exposéesaux défenses immunitaires du patient ainsi qu'à la multithérapie. De plus, les virus réactivés sont empêchés d'infecter de nouvelles cellules grâce à la multithérapie.De telles approches de réactivation, en présence d'une multithérapie efficace, pourraient donc conduire à diminuer la taille des réservoirs de VIH-1 à un niveau suffisamment bas que pour permettre au système immunitaire du patient de contrôler son infection et permettre des interruptions thérapeutiques structurées (= fenêtres thérapeutiques).

De rares essais cliniques de réactivation ont déjà été réalisés la plupart avec des inhibiteurs de désacétylases (enzymes impliqués dans le maintien du VIH en état latent). Toutefois, ces essais ont été peu concluants puisqu'ils n'ont pas pu mettre en évidence un impact significatif sur la réduction de la taille des réservoirs ou sur le délai dans le rebond de la virémie plasmatique. S'appuyant sur plus de 20 ans de recherches fondamentales, la collaboration de longue date entre la Faculté des Sciences de l'ULB et le CHU Saint-Pierre permet aujourd'hui de débuter un essai clinique original de réactivation en optimisant 4 paramètres potentiellement responsables du manque d'efficacité des essais de réactivation antérieurs. Les quatre optimalisations proposées par les Professeurs S. De Wit et C. Van Lint de l'ULB sont :

-Pour pallier le niveau trop faible de réactivation obtenu avec les inhibiteurs de désacétylases seuls, ils combineront deux inducteurs du VIH de classe différente (un inhibiteur de désacétylases et un inhibiteur de méthylation de l'ADN) pour permette une réactivation synergique des virus latents (c'est-à-dire une réactivation plus efficace et à plus faible dose qu'en utilisant ces inducteurs séparément). C'est la première fois que deux inducteurs du VIH de classe différente seront combinés dans un essai clinique de réactivation.

- Etant donné que la latence du VIH est un processus hétérogène impliquant des mécanismes moléculaires de répression virale qui diffèrent d'un patient à un autre, C. Van Lint et S. De Wit sélectionneront les patients en testant en laboratoire l'effet réactivateur de la combinaison sur leurs cellules infectées avant d'enrôler ces patients dans l'essai clinique, ce qui permettra un traitement individualisé.

- Une programmation temporelle précise pour l'administration des inducteurs est nécessaire. En effet, pour les deux inducteurs qui seront administrés, les chercheurs de l'ULB ont démontré au laboratoire dans des cultures de cellules isolées de patients séropositifs que l'activation synergique par ces 2 inducteurs est plus efficace lors d'un traitement séquentiel que lors du traitement simultané correspondant.

- Etant donné que l'activation de l'expression du VIH en laboratoire nécessite parfois plusieurs stimulations, C. Van Lint et S. De Wit administreront la combinaison d'inducteurs en plusieurs cycles répétés.

Les aspects à la fois combinatoire, individualisé, séquentiel et d'administration répétée mis en place dans le cadre de cet essai constituent une première mondiale dans la stratégie visant une rémission de l'infection VIH. Concrètement, les Professeurs C. Van Lint et S. De Wit proposent un essai clinique de phase Ib/II dans lequel :

• Quinze patients séropositifs, indétectables et sous multithérapie seront sélectionnés sur base de la taille de leur réservoir et sur base de la capacité de leurs cellules réservoirs à être réactivées en culture de laboratoire par la combinaison d'inducteurs.

• Les patients recevront un schéma de traitement combinatoire et séquentiel incluant des inducteurs du VIH agissant sur 2 mécanismes moléculaires différents de la latence virale : la désacétylation protéique et la méthylation de l'ADN.

• Ce traitement sera administré de manière répétée c'est-à-dire 1 cycle (cohorte 1), 2 cycles (cohorte 2) ou 4 cycles (cohorte 3) dans 3 cohortes consécutives de 5 patients séropositifs.

L'enrôlement des patients dans les cohortes 2 et 3 ne sera envisagé que suite à l'évaluation de la toxicité dans les cohortes précédentes. L'objectif primaire dans le cadre de cet essai clinique de phase Ib/II est d'évaluer la faisabilité, la sécurité et la tolérabilité du traitement proposé. L'impact sur la taille des réservoirs viraux et sur l'expression virale sera mesuré comme un objectif secondaire de l'essai.

L'essai clinique bénéficiera du soutien de l'ULB (programme ARC (Actions de Recherche Concertée)), de l'ANRS (France REcherche Nord&sud Sida-hiv Hépatites) et de la Wallonie (Fonds de Maturation).

Coordonné par l'Université libre de Bruxelles – CHU Saint-Pierre et Département de Biologie Moléculaire (DBM), cet essai clinique sera mené en collaboration avec le CHU Kremlin-Bicêtre/Université Paris-Sud (Val-de-Marne, France) et plusieurs équipes françaises dont celles des Professeurs Olivier Lambotte et Antoine Cheret (Kremlin-Bicêtre), Laurence Meyer (INSERM U1018, Kremlin-Bicêtre), Christine Rouzioux (Hôpital Necker, Université Paris-Descartes, Paris) et Anne-Marie Taburet (Kremlin-Bicêtre).

Mercredi l 15-02-2017
Exposition "Microscopes optiques: histoire et techniques"

L'asbl Mi et le Muséum de Zoologie et d'Anthropologie de l'ULB vous convient le 21 février à 17h à l'inauguration de l'exposition "Microscopes optiques: histoire et techniques".

Si le microscope optique ne permet pas d'explorer l'infiniment petit, il entraîne qui s'y intéresse vers des domaines très variés, parfois inattendus.
Dans les vitrines, sont exposés plus de cent microscopes optiques et davantage d'accessoires divers, petits ou imposants: flamboiement des cuivres ou austérité du noir, élégance des formes, charme désuet, fonctionnalité, raffinements techniques, il y a de quoi satisfaire tous les goûts, toutes les curiosités, de quoi étonner aussi.

> En pratique:
Le 21 février 2017 à 17h
Muséum de Zoologie et d'Anthropologie
Campus du Solbosch - bâtiment U, porte A, niveau 2, local UA2.313
www.ulb.ac.be/actulb/dds/muzoo

Lundi l 13-02-2017
Antarctique oriental plus fragile que prévu

L'inlandsis (glacier de très grande étendue) de l'Antarctique oriental semble plus vulnérable qu'on le croyait, en raison d'un vent fort apportant de l'air chaud et balayant la neige. Ce sont du moins les conclusions d'un groupe de chercheurs en climatologie, impliquant plusieurs chercheurs du Laboratoire de Glaciologie, Faculté des Sciences, leur recherche combine des modèles climatiques, des observations par satellite et des mesures sur le terrain.

Dans les dernières projections du GIEC, la contribution de l'Antarctique à la montée du niveau marin est hautement incertaine, en raison de lacunes dans la connaissance des processus d'évolution des plateformes de glace. Cependant, selon cette recherche parue dans Nature Climate Change, les plateformes de glace situées dans certaines régions de l'Antarctique oriental fondent plus vite qu'ils ne l'avaient anticipé.

La fonte de surface ainsi que la diminution de la quantité d'air dans le névé qui s'en suit, peuvent mener à la désintégration des plateformes de glace en Antarctique. Une telle désintégration entraine à son tour une accélération des glaciers en amont qui les alimentent et contribue in fine à l'augmentation du niveau marin. Dans la péninsule Antarctique, les vents de Foehn augmentent la fonte près de la ligne d'ancrage, ce qui a déjà mené à la désintégration de plusieurs plateformes de glace du nord de la péninsule.

Dans ce nouvel article les chercheurs montrent – en combinant observations et modélisation – un appauvrissement de l'air du névé proche de ligne d'ancrage en Antarctique de l'est (qui est réputée plus stable). Contrairement à la péninsule Antarctique où les vents de Foehn sont plus épisodiques, en Antarctique de l'Est ce sont les vents catabatiques qui contrôlent la fonte de surface et l'appauvrissement en air du névé. Ces vents, qui proviennent du centre de la calotte mélangent et réchauffent l'air proche de la surface tout en balayant balayant la neige à la surface. L'air plus chaud (de plus >3K) et l'exposition de glace moins réfléchissante (glace bleue) entrainent une rétro-action glace-albédo qui double la fonte de surface près de la ligne d'ancrage, par rapport aux alentours. Des rivières supra-glaciaires et des lacs d'eau liquide emprisonnés dans la glaces observés sur le terrain suggèrent que les zones d'ancrage d'Antarctique de l'est sont vulnérables à l'hydrofacturation, tout comme leurs pendants de la péninsule.

Meltwater produced by wind–albedo interaction stored in an East Antarctic ice shelf

J. T. M. Lenaerts, S. Lhermitte, R. Drews, S. R. M. Ligtenberg, S. Berger, V. Helm, C. J. P. P. Smeets, M. R. van den Broeke, W. J. van de Berg, E. van Meijgaard, M. Eijkelboom, O. Eisen & F. Pattyn, Nature Climate Change 7, 58–62 (2017)

Mercredi l 08-02-2017
JobDay Sciences - 22 février 2017

Le Jobday-Sciences est le rendez-vous annuel entre les entreprises et les étudiants scientifiques de Bruxelles. Il est organisé conjointement par les Cercles des Sciences et les Facultés des Sciences de l'ULB et de la VUB ainsi que par la Faculté de Pharmacie de l'ULB.

La prochaine édition du Jobday-Sciences aura lieu le 22 février 2017 de 9h00 à 17h00.

Il constitue une occasion unique pour chacun de se découvrir. En effet, les entreprises auront l'occasion de se faire connaître auprès de tous les Doctorants et futurs diplômés en Sciences, Pharmacie et Sciences de l'ingénieur orientation bioingénieur de l'ULB et de la VUB.

Les étudiants, quant à eux, pourront se renseigner dans différents secteurs et se présenter auprès des entreprises de leur choix, dans le but, nous l'espérons, de décrocher un entretien futur.

Informations sur www.jobday-sciences.be/jobday/

Lundi l 30-01-2017
European Conference of Tropical Ecology

As part of the European Conference of Tropical Ecology (6 to 10 Feb 2017), this public lecture aims to address whether industrial logging of tropical forests can be compatible with nature conservation, using case studies from Central Africa. Different points of view from researchers, conservationists and logging company representatives will be nicely illustrated in a set of short presentations at the interface between science, conservation and sustainable management of African forest resources.

Practical details :

- When? Tuesday 07 February 2017 from 18:30 to 20:00

- Where? Brussels, Vrije Universiteit Brussel (VUB) campus Etterbeek, Auditorium Q

- Who? : Open to all and free

For any additional information and to consult the invited speakers, click here.

Vendredi l 27-01-2017
Micro-milli : une nouvelle plateforme expérimentale

Deux services de l'Ecole polytechnique (BEAMS et TIPs) et un service de la Faculté des Sciences (NLPC) ont mis en commun la gestion d'une grande partie de leur matériel expérimental afin de pouvoir proposer une nouvelle plateforme.

Cette plateforme est très bien équipée pour :

- La réalisation et l'opération de systèmes ayant une taille caractéristique entre le nanomètre et le millimètre et impliquant des phases liquide, gazeuse et/ou solide échangeant de la matière, de l'énergie ou de la quantité de mouvement (systèmes microfluidiques, films liquides, sprays, bulles, systèmes de cristallisation, gouttes liquides sur des surfaces texturées, contact fluide-fluide en cellule de Hele-Shaw, ...).

- L'analyse des processus prenant place dans ces systèmes, notamment grâce à différents outils de diagnostic optique.

Cette plateforme est gérée par un logisticien de recherche (Sam Dehaeck). Elle est composée d'un matériel d'une valeur totale de plus de 3 millions d'euros. Elle peut supporter des recherches dans de nombreux domaines, comme la santé, l'environnement, la valorisation des bioressources, la micromécanique, l'agroalimentaire, la recherche spatiale, ...

Toute personne intéressée par l'utilisation du matériel (dans la mesure des disponibilités) ou par une collaboration avec l'un des professeurs des trois équipes est invitée à prendre contact avec Sam Dehaeck (Sam.Dehaeck@ulb.ac.be).

Plus d'informations : http://micromilli.ulb.be