Un courant de lumière topologique

Mercredi l 18-01-2017

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)

La mécanique complexe de construction du cerveau

Lundi l 16-01-2017

Le cortex cérébral est la structure la plus complexe du cerveau des mammifères et le siège principal des fonctions cognitives. Il est constitué d'une très grande diversité de cellules neuronales distinctes. Il présente une organisation complexe avec les différents types de neurones organisés radialement en couches superposées et, tangentiellement, en aires distinctes, impliquées dans des fonctions spécifiques (motrice, somatosensorielle, visuelle ou encore cognitive). Comprendre la construction du cortex cérébral au cours de l'embryogénèse reste un des challenges majeurs de la neurobiologie du développement.

Aujourd'hui il apparaît qu'un contrôle strict du comportement prolifératif des progéniteurs corticaux, de leur capacité à se différencier et de leur identité est essentiel pour la production en quantité appropriée des différents types de neurones corticaux. La corticogenèse est en particulier contrôlée par une série de facteurs de transcription agissant en réseau complexe pour coordonner le comportement et l'identité des progéniteurs du cortex. Le Laboratoire de Génétique du Développement (Eric Bellefroid, Biopark, Faculté des Sciences) étudie depuis plusieurs années le rôle de 2 membres d'une famille spécifique de facteurs de transcription, les facteurs Dmrt5 et Dmrt3, dans le développement cortical. Les gènes Dmrts sont fortement conservés évolutivement et sont connus pour jouer un rôle important dans la différenciation sexuelle. Les chercheurs du laboratoire de Génétique du Développement avaient montré précédemment que ces deux gènes sont coexprimés en gradient dans les progéniteurs corticaux, avec un maximum d'expression détecté dans la partie caudomédiale du cortex, là où apparaissent les aires visuelles. Ils avaient déjà démontré que Dmrt5 est indispensable dans les toutes premières étapes de la formation du cerveau pour la mise en place d'un petit groupe de cellules localisées entre les vésicules télencéphaliques (à l'origine du cortex) et fonctionnant comme centre de signalisation organisant leur développement.

Dans une publication de la revue Cerebral Cortex, au moyen d'approches génétiques de perte et gain de fonction, l'équipe démontre à présent que Dmrt5 et son "cousin" Dmrt3 sont également importants plus tard dans le développement, cette fois au sein même des cellules progénitrices du cortex. Leur niveau d'expression serait en particulier crucial pour la spécification des différentes aires du néocortex (motrice, sensorielle ou encore visuelle). En effet, dans des souris mutantes où les gènes Dmrt3 ou Dmrt5 sont invalidés, de manière constitutive ou conditionnelle, uniquement dans le néocortex en développement, les aires visuelles sont réduites en taille. A l'inverse, dans le cerveau de souris transgéniques surexprimant Dmrt5 dont la taille apparaît comparable à celle de souris sauvage, les aires visuelles augmentent en taille et ce au détriment des aires motrices et somatosensorielles. Le niveau d'expression des gènes Dmrt5 et Dmrt3 est donc un élément crucial dans le contrôle de l'identité des progéniteurs corticaux.

En plus de ces anomalies de régionalisation, le cerveau des souris Dmrt5 mutantes et, dans une moindre mesure, les Dmrt3 mutantes présentent un déficit de croissance important. De manière intéressante, des mutations du gène Dmrt5 ont été récemment associées à un phénotype de microcéphalie chez l'homme. Les facteurs Dmrts contrôleraient donc à la fois l'identité et la maintenance à l'état prolifératif des progéniteurs corticaux. L'élucidation du mécanisme d'action des facteurs Dmrts est donc importante pour mieux comprendre le fonctionnement et l'évolution mais aussi l'origine de pathologies du cerveau chez l'homme.

Dmrt5 together with Dmrt3 directly controls hippocampus development and neocortical area map formation.
De Clercq, Sarah, Keruzore, Marc ; Desmaris, Elodie ; Pollart, Charlotte ; Assimacopoulos, Stavroula; Preillon, Julie ; Ascenzo, Sabrina ; Matson, Clinton K; Lee, Melody M; Nakagawa, Yasushi; Hochepied, Tino; Zarkower, David; Grove, Elizabeth; Bellefroid, Eric

Cerebral cortex

Surveillance des volcans: prudence

Vendredi l 23-12-2016

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

La plus petite « bouteille d'eau » au monde

Mardi l 13-12-2016

Grâce à une étroite collaboration entre l'Université de Namur et l'ULB, une molécule ayant la forme d'un récipient de taille nanométrique, c'est-à-dire à l'échelle du milliardième de mètre, a été développée avec succès.

Ce nano-récipient a été obtenu à partir d'un calix[4]arène (famille de de molécules "creuses") et possède un volume intérieur de seulement 0,07 yL, ce qui correspond à 0,07 x 10-24 L soit 70 milliardièmes de milliardième de milliardième de litre. Parmi les diverses petites molécules ou ions qui ont été testés, il a été montré que seules deux molécules d'eau peuvent être contenues à l'intérieur de ce nano-récipient. Cette sélectivité pour les molécules d'eau est due à la grande complémentarité de taille, de forme et d'interactions entre le nano-récipient et l'eau. Le nano-récipient contenant deux molécules d'eau a été caractérisé à l'état solide (image ci-contre) et en solution. Détaillés dans Chem. Commun., l'un des meilleurs journaux de communications en chimie, ces travaux repoussent les limites dans le design d'objets fonctionnels de taille nanométrique et permettent d'envisager diverses applications comme la mise au point de systèmes nanométriques pour le transport sélectif d'eau à travers une membrane.

A l'ULB, ce sont les équipes des Professeurs I. Jabin et M. Luhmer qui ont conçu, synthétisé et étudié par spectroscopie de RMN le nano-récipient, ceci dans le cadre de la thèse du Dr. R. Lavendomme. La caractérisation du nano-récipient à l'état solide par diffraction des rayons X a été effectuée au sein du Laboratoire du Professeur J. Wouters à l'Université de Namur.

A nano-sized container for specific encapsulation of isolated water molecules

Lavendomme, R.; Marcélis, L.; Wouters, J.; Luhmer, M.; Jabin, I. Chem. Commun. 2016, 52, 14109-14112.

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).


Augmentation du bilan de masse de surface au cours du 20ème siècle sur la côte du Dronning Maud Land

Pour comprendre l'impact des changements climatiques sur la dynamique de la calotte Antarctique et sa potentielle contribution au niveau marin dans le futur, il est primordial de reconstruire comment l'accumulation nette de neige en surface (le bilan de masse en surface) a évolué dans le passé. Les carottes de glace sont un bon exemple d'archive climatique et permettent, entre autres, de reconstruire ces accumulations de neige passées. Dans le contexte du réchauffement climatique du dernier siècle on devrait s'attendre à une accélération du cycle de l'eau et donc à une augmentation des précipitations neigeuses annuelles sur l'Antarctique. Cependant, les données de carottages de faible profondeur (quelques dizaines de mètres) récoltées en Antarctique de l'Est montraient jusqu'ici une grande variabilité, sans tendance avérée.

Dans un article publié dans The Cryosphere, Morgane Philippe et ses collègues du laboratoire de Glaciologie (Faculté des Sciences) ont analysé une carotte de glace - longue de 120m - qui a été forée sur la côte à proximité de la Station Polaire Princesse Elisabeth en Antarctique de l'Est.

Cette carotte de glace leur a notamment permis d'étudier l'évolution de l'accumulation neigeuse sur plus de 250 ans, dans une région où de tels enregistrements sur une aussi longue période de temps sont très rares. Cette étude est la première à démontrer que l'accumulation de neige, malgré une forte variabilité annuelle, a augmenté régulièrement au cours du 20ème siècle, et ce de manière plus prononcée ces 50 dernières années.

L'étude montre par ailleurs que cette augmentation d'accumulation est aussi reproduite par des modèles climatiques régionaux à haute résolution. Ces derniers indiquent le rôle prépondérant joué par la circulation atmosphérique régionale (pénétration régulière sur le continent de dépressions d'origine océanique et de précipitations associées), mais soulignent également que les maximas de précipitations de cette série temporelle correspondent à des épisodes de couverture minimale de glace de mer côtière et de températures océaniques au-dessus de la moyenne dans la région (deux facteurs locaux favorisant potentiellement l'évaporation de l'eau de mer).

Ice core evidence for a 20th century increase in surface mass balance in coastal Dronning Maud Land, East Antarctica

Morgane Philippe, Jean-Louis Tison, Karen Fjøsne, Bryn Hubbard, Helle A. Kjær, Jan T. M. Lenaerts, Reinhard Drews, Simon G. Sheldon, Kevin De Bondt, Philippe Claeys, and Frank Pattyn.

Photo: Morgane Philippe, PhD au laboratoire de Glaciologie de l'ULB, sur le site de forage antarctique de Derwael Ice Rise, à proximité de la Base antarctique belge « Princesse Elisabeth ». Dans ses mains, une belle section du carottage de 120 mètres ayant montré l'augmentation accélérée des précipitations neigeuse au cours du dernier siècle.

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La duplication de l'ADN en équations

Les résultats d'un travail à la croisée de la biologie moléculaire, de la chimie, de la physique et des mathématiques viennent d'être publiés ce vendredi 2 décembre dans la prestigieuse revue « Physical Review Letters » de l' « American Physical Society » [1].

En biologie, la copolymérisation sur brin matriciel est responsable de la synthèse de l'ADN, de l'ARN et des protéines. Cette synthèse est catalysée par les machines moléculaires que sont les polymérases et les ribosomes. Plus de cinquante ans se sont écoulés depuis la découverte de l'ADN et de son rôle dans le codage de l'information génétique. Cependant, la cinétique et la thermodynamique des processus de traitement de l'information dans la réplication de l'ADN, sa transcription et sa traduction restent aujourd'hui mal comprises. Le travail publié démontre que ces mécanismes fondamentaux du vivant ont des équations mathématiques qui sont solubles grâce à des méthodes de la théorie des fractales. Les résultats ainsi obtenus permettent de comprendre en détail comment les polymérases ou les ribosomes se déplacent le long des brins d'ADN ou d'ARN qui forment en général un milieu désordonné à cause du caractère aléatoire des séquences de nucléotides formant ces brins. De plus, la résolution mathématique permet de déterminer à quelles fréquences ces machines moléculaires effectuent des erreurs de réplication, de transcription ou de traduction. Les résultats montrent comment ces erreurs contribuent, d'une part, à la thermodynamique de ces processus irréversibles de copolymérisation et, d'autre part, à la dérive génétique dans l'évolution darwinienne.

Le travail publié dans « Physical Review Letters » fait suite à une autre publication sur la copolymérisation dans les « Philosophical Transactions of the Royal Society A » [2], ainsi qu'à une étude détaillée de la cinétique et de la thermodynamique de deux polymérases ADN et de leur mécanisme de correction d'erreurs [3,4].

[1] P. Gaspard, Template-directed copolymerization, random walks along disordered tracks, and fractals, Physical Review Letters 117, 238101 (2016).

[2] P. Gaspard, Kinetics and thermodynamics of living copolymerization processes, Philosophical Transactions of the Royal Society A 374, 20160147 (2016).

[3] P. Gaspard, Kinetics and thermodynamics of exonuclease-deficient DNA polymerases, Physical Review E 93, 042419 (2016).

[4] P. Gaspard, Kinetics and thermodynamics of DNA polymerases with exonuclease proofreading, Physical Review E 93, 042420 (2016).


"Construire" des molécules avec Laboratorium

Mettre la chimie à la portée des plus jeunes... Tel est l'objectif de l'Expérimentarium de Chimie créé à l'ULB il y a 5 ans. Afin de restimuler l'intérêt des sciences auprès du jeune public et de montrer en particulier le rôle fascinant que joue la chimie à de nombreux niveaux dans notre vie quotidienne, l'équipe de l'Expérimentarium a depuis lors développé de nombreuses activités.

Un nouveau projet vient de se concrétiser avec Laboratorium, un jeu de plateau. Fruit de l'imagination de plusieurs chimistes de l'ULB, il propose de "construire" des molécules.

Dans Laboratorium, chaque joueur (ou équipe de joueurs, si on joue à plus de 4) représente un groupe de l'industrie chimique cherchant à recréer la molécule-clé d'un produit avant les autres.
Objectif: être le premier à y parvenir afin de breveter sa synthèse et commercialiser le produit. Remporte la partie, le joueur qui aura réussi à synthétiser la molécule-cible choisie.

Laboratorium propose plusieurs niveaux de difficultés en fonction de la molécule retenue par les joueurs parmi les 7 proposées. Durée d'une partie: 1h à 2h.

> En pratique:
À partir de 12 ans
Laboratorium est en vente aux Presses Universitaires de Bruxelles (PUB)
Adresse des PUB: Avenue Paul Héger, 42 - 1000 Bruxelles - www.ulb.ac.be/pub
Prix de vente: 49 €.


De l'influence des points d'ancrage sur la stabilité des glaces dans les terres de la reine Maud

Pour réduire les incertitudes sur les prédictions futures d'élévation du niveau des mers due au réchauffement climatique actuel, il est essentiel de mieux contraindre les modèles numériques de calotte polaire. La contribution de la calotte polaire Antarctique au niveau des mers représente environ 10% de la contribution totale, mais d'après le dernier rapport du Groupe d'experts Intergouvernemental sur l'Evolution du Climat (GIEC), cette contribution est amenée à augmenter.

Une autre conclusion de ce rapport du GIEC, qui est établi sur base des derniers résultats scientifiques, est que les incertitudes quant à cette contribution future sont grandes. La perte de glace de la calotte Antarctique se produit via deux processus : (i) la fonte pure des parties de la calotte en contact avec l'océan qui se réchauffe, et (ii) l'instabilité mécanique de certaines parties de la calotte lorsque celle-ci repose sur un socle continental situé en dessous du niveau des mers et en pente ascendante en direction de l'océan. Le processus d'instabilité est la plus grande source d'incertitude dans les prédictions futures.

En Antarctique, la partie flottante de la calotte en contact avec l'océan joue le role d'un frein qui s'oppose à la purge des glaces, qui provoquerait un recul inhérent de la partie posée de la calotte. La résistance de la partie flottante est accrue par des points d'ancrage, des petites montagnes sous-marines qui accrochent la base de la partie flottante et contribuent à sa stabilité. Or ces points d'ancrages sont petits (quelques km²) et mal répertoriés dans les bases de donnée satellitaires. Or ces données sont utilisées pour l'initialisation des modèles numériques de calotte polaire qui précède le calcul prédictif des futures pertes de glace.

Dans un article publié dans The Cryosphere, Lionel Favier et ses collègues du Laboratoire de Glaciologie (Faculté des Sciences) de l'Université libre de Bruxelles démontrent que ne pas considérer ces points d'ancrage sous-marins dans l'initialisation des modèles peut mener à des biais dans les prédictions futures.

L'équipe a utilisé des observations de terrain collectées autour de la base scientifique Princesse-Elisabeth qui établissaient la présence d'un point d'ancrage non répertorié dans les observations satellitaires. Les chercheurs ont intégré ce point d'ancrage pour initialiser leur modèle numérique, pour ensuite établir des résultats prédictifs de perte de glace pour le prochain millénaire.

Le premier résultat de l'étude est que la résistance opposée par la partie flottante de la calotte sur la partie ancrée plus en amont est très sensible à la fonte sous-marine, notamment à cause de l'instabilité relative à la topographie du socle sur lequel repose la calotte.

Mais le principal résultat est que la non-prise en compte de ce point d'ancrage dans l'initialisation du modèle peut retarder de 500 ans le recul de la calotte polaire dans certaines régions, ce qui affecte non seulement la représentativité du modèle numérique mais également les incertitudes quant aux futures prédictions de montée du niveau des mers.

Les modèles numériques de calotte polaire ont extrêmement évolué durant la dernière décénnie. Ils sont maintenant capable de reproduire le comportement de la calotte polaire Antarctique et établir des prédictions à l'échelle du millénaire. Néanmoins, aujourd'hui le soucis est dans les détails. L'affinement des prédictions des modèles passe par le soucis de mieux répertorier ces points d'ancrage, que l'on pourrait qualifier de petits à l'échelle de la calotte Antarctique mais essentiel pour mieux comprendre son futur.

Cette étude est menée avec le soutien de BELSPO et du FNRS

Dynamic influence of pinning points on marine ice-sheet stability: a numerical study in Dronning Maud Land, East Antarctica
Lionel Favier, Frank Pattyn, Sophie Berger, Reinhard Drews

Photo : image d'icebergs prise à partir du point d'ancrage répertorié par la Laboratoire de Glaciologie


Petit commerce : en voie d'extinction ?

Selon une opinion largement répandue, le «petit commerce» est en voie d'extinction. Il serait victime de la grande distribution, du développement périphérique des villes et de l'accroissement du commerce électronique. Une étude de Jean-Pierre Grimmeau et Benjamin WayensIGEAT, Faculté des Sciences – parue dans le dernier Courrier Hebdomadaire du CRISP examine l'évolution du petit commerce en Belgique depuis la fin de la Seconde Guerre mondiale.

L'approche combine divers critères permettant de juger de la vitalité du petit commerce : nombre de magasins (ou, à l'inverse, de cellules vides), surface commerciale totale, emplois générés, chiffre d'affaires, importance par rapport aux autres formes de commerce, etc. L'éclairage tient compte des différents aspects de l'évolution de la consommation et de leurs conséquences. Les chercheurs de lULB s'intéressent également à l'évolution du métier de petit commerçant, à l'e-commerce et au rôle potentiel d'autres acteurs importants (propriétaires, banques et pouvoirs publics).

Les conclusions montrent que si le nombre de commerces de proximité a fortement diminué en 70 ans, le secteur a paradoxalement connu une importante croissance en termes de chiffres d'affaires, de superficies et d'emplois. Les causes du déclin du petit commerce sont loin de se limiter à la seule influence des grandes surfaces, des centres commerciaux et des sites de vente par internet ; elles résident dans une évolution globale de l'économie et des pratiques de consommation.