Découvrir le corps humain avec « Corpus »

Communiqué de presse

Corpus – Partez à la découverte du corps humain

Le corps humain est un monde extraordinaire. Mais connaissons-nous bien tous ses secrets ? Ses fragilités et ses potentialités ? Comment porter un regard éclairé sur le capital qu’il constitue ?
Pour expliquer au grand public, et plus particulièrement aux 12-18 ans, les principales fonctions physiologiques du corps humain, sensibiliser aux bonnes pratiques sanitaires et découvrir les dernières avancées en matière de recherche biomédicale, Canopé lance Corpus, une plateforme pédagogique en libre accès ayant intégralement recours à l’image animée.

Corpus, un site gratuit pour explorer le corps humain

corpus corps humain
Corpus est composé d’une interface 3D « temps réel », d’une collection d’une centaine de vidéos (interviews de spécialistes et de médecins, imagerie médicale et infographies), d’un serious game (janvier 2015) et d’une importante documentation rédigée par des experts pédagogiques.
Au cours de sa navigation, l’internaute peut visiter les différents systèmes physiologiques (Appareil musculaire, squelette, système nerveux, etc., en 3 dimensions) et a par ailleurs le choix entre cinq grandes entrées thématiques :
1.    Au cœur des organes
2.    Paroles d’experts
3.    Paroles de jeunes
4.    État de la recherche
5.    Expériences historiques

Un site pour les jeunes et les enseignants
À travers un « Espace profs », Corpus s’adresse particulièrement aux enseignants de sciences de la vie et de la Terre qui pourront l’utiliser soit en classe, pour illustrer certains points des programmes, soit lors de la préparation de leurs cours pour mettre à jour leurs connaissances scientifiques, notamment via la rubrique « État de la recherche ».
Toutes les vidéos sont libres de droits pour un usage en classe.
Le personnel de santé des établissements scolaires, les parents d’élèves et les médiateurs de culture scientifique ou de promotion de la santé y trouveront également de nombreux supports utiles pour des actions de prévention auprès des 12-18 ans. Ils pourront notamment enrichir leur discours et mieux répondre aux problématiques propres à cette période complexe de la vie, grâce aux témoignages de spécialistes et d’adolescents.
www.reseau-canope.fr/corpus

Découvrez le teaser de la plateforme Corpus
sur la chaîne Youtube de Canopé :
youtube.com/reseaucanope

Voir le communiqué de Presse :CP_corpus_01_WEB(1)

Un nouveau pré-Néandertalien : l’homme de Tourville-la-Rivière

Une équipe d’archéologues de l’Inrap a mis au jour, sur le site préhistorique de Tourville-la-Rivière (Seine-Maritime), les vestiges d’un pré – Néandertalien.

Situer l’Homme de néandertal (homo neanderthalensis)?

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Malgré les nombreux sites très anciens exhumés depuis la fin du XIXe siècle, les fossiles humains du Pléistocène moyen (781 000 – 128 000 ans) restent extrêmement rares en Europe du nord-ouest.

« Cette découverte  va permettre de faire avancer la compréhension de la dynamique du peuplement des Néandertaliens, de leur apparition, il y a quatre cent cinquante mille ans, à leur disparition, il y a environ trente mille ans » précise Jean-Philippe Faivre, chargé de recherche au CNRS

 

Le site de Tourville la rivière ?

Le site en plein air de Tourville-la-Rivière a été découvert en 1967 dans une carrière de gravier (Vallée de Seine).

vignettes site de Tourville-la-rivière @ plosone

Les restes humains découverts?

Les vestiges humains fossiles se composent des trois os longs du bras gauche d’un même individu (humérus, cubitus et radius) de la lignée néandertalienne.

La  datation (isotopes radioactifs de la série de l’Uranium 238) des fragments  fossiles permet d’estimer la période d’occupation humaine sur le site de Tourville entre -183 000 et -236 000 ans.

Pré NéandertalienLes ossements de l’homme de Tourville, tels qu’ils ont été découverts sur le site de fouille (A, B, C : humérus, D : radius, E : ulna).@ J.-P. FAIVRE/PACEA/INRAP

 » En un siècle, ce fragment de bras est seulement le troisième fossile de pré – néandertalien recensé pour toute l’Europe du Nord-Ouest «  Bruno Maureille

 

Une anomalie sur son humérus :

http://www.dailymotion.com/video/x27kvup

L’Homme de Tourville est le premier fossile humain aussi ancien qui révèle, sur
son humérus, une crête inhabituelle à l’endroit de l’attache du muscle deltoïde.
Cette anomalie résulte, selon toute vraisemblance, de la sollicitation du muscle
deltoïde postérieur par un mouvement répétitif – peut-être celui du lancer – qui
peut être comparable à celle observée chez certains athlètes professionnels
contemporains.
Bien que cette anomalie ait eu probablement peu d’influence sur la survie de
l’individu, elle pose des questions sur le comportement individuel et collectif, la
vie quotidienne des homininés du Paléolithique moyen (voir ci dessous).

Les espèces animales découvertes dans la couche sédimentaire où l’on a retrouvé les ossements humains pré néandertaliens sont typiques d’une période interglaciaire:

- Des herbivores grégaires: le cerf, l’aurochs et deux espèces d’équidés (dont l’hydrontin).

– Des sangliers ,  des rhinocéros

- Des carnivores: loup, renard,ours et panthère.

- Des petits mammifères (chats sauvages) ou des rongeurs (castor, lièvre).
Cette accumulation résulte, pour une large part, de phénomènes naturels : des
carcasses animales, entières ou partielles, charriées par le fleuve, viennent se
déposer sur les berges ou sur des bancs de sable de Tourville-la-Rivière.

« Le site a aussi livré des outils tranchants en silex, sans doute utilisés pour dépecer les carcasses d’animaux » Bruno Maureille /CNRS

L’homme de Tourville, pré néandertalien,  évoluait alors dans un paysage mêlant  forêts et espaces couverts d’herbes.

« Toutes ces informations recueillies au cours de notre étude permettent d’avancer un scénario socio-économique dans lequel les berges de la Seine constituaient un lieu d’approvisionnement où les hommes profitaient, en bonne intelligence, des ressources carnées offertes par le fleuve. Tout porte à croire que les hommes passaient régulièrement à Tourville et qu’ils ont répété cette activité, sur une longue durée, au cours d’une phase interglaciaire. Tout cela avec la même gamme d’outils et donc les mêmes savoir-faire transmis génération après génération. » Bruno Maureille/ CNRS

Sources: CNRS, Plosone, journal du CNRS

Mieux comprendre la phase préparatoire d’un séisme en milieu océanique

 Une meilleure compréhension des phases préparatoires des  séismes en milieu océanique

séisme

Publiée le 14 septembre dernier dans Nature Geoscience, l’étude menée par des chercheurs de plusieurs instituts, en particulier l’Ifremer, le CNRS et l’IFSTTAR, propose pour la première fois un modèle physique permettant d’expliquer la phase préparatoire d’un séisme en milieu océanique.

Des travaux d’autant plus novateurs qu’ils reposent sur des mesures quantitatives, permettant d’établir l’existence d’une relation entre les précurseurs observés et le choc principal d’un séisme. Une piste prometteuse qui devrait orienter les futures recherches sur les signaux détectables.

 » Un modèle lié aux spécificités du domaine marin
Les données utilisées pour élaborer le modèle proposé dans l’article sont issues
d’observatoires sous-marins3 déployés dans des zones de fracture du Pacifique Nord-Est.
Les scientifiques ont pu montrer que les propriétés des fluides circulant dans les zones de faille sous-marines changent avec le temps, au cours de ce que l’on appelle le « cycle
sismique ». Ce terme décrit le cycle suivant lequel les contraintes s’accumulent le long
d’un plan de faille, jusqu’à dépasser le point de rupture ; lorsque le séisme se produit, les
contraintes se relâchent puis s’accumulent de nouveau, jusqu’au prochain séisme, etc.
Du fait de leur proximité avec les dorsales océaniques, les fluides qui circulent dans les
failles sont soumis à une forte pression et à une forte température. Ils peuvent ainsi
atteindre un état de la matière dit supercritique. Les propriétés physiques d’un fluide
supercritique (densité, viscosité, diffusivité) sont intermédiaires entre celles des liquides
et celles des gaz.
La compressibilité du fluide supercritique varie fortement avec la pression, ce
qui, selon l’analyse des auteurs, peut être la cause du déclenchement du
séisme, après une courte période de secousses prémonitoires.
Les précurseurs sismiques
Les précurseurs sismiques sont les signaux avant-coureurs précédant un séisme. De
nombreux signaux sont étudiés par la communauté scientifique, de natures très variées :
signaux associés aux mouvements du sol, signaux sismiques, signaux liés au
comportement des gaz, des fluides, ou encore signaux électriques, thermiques,
comportement animal, etc.
Il paraît évident qu’un phénomène de l’ampleur d’un tremblement de terre, libérant une
énergie considérable, a une phase préparatoire. Le problème ne réside cependant pas
dans l’absence de signes précurseurs (les observations « après coup » sont nombreuses)
mais dans la capacité à les détecter avant le choc principal.
Les résultats obtenus pourraient permettre d’orienter les futures recherches vers la
détection de signaux précurseurs avec, à terme, des applications possibles dans la
prévision sismique. Les fluides supercritiques nécessitent des conditions bien
particulières, mais on les rencontre également à terre dans des zones volcaniques et
hydrothermales, comme en Islande.
Détail du modèle
Sous l’effet de forces tectoniques, deux phénomènes antagonistes sont usuellement en
jeu au voisinage des failles coulissantes. Le premier est l’augmentation des forces de
cisaillement tendant à fracturer les roches et à affaiblir la résistance de la zone de
coulissage. Le second est la baisse de pression du fluide contenu dans le massif rocheux, résultant de l’accroissement du volume de vide entre les roches. Cela va agir comme un effet « ventouse » stabilisateur, venant contrecarrer la perte de résistance du massif rocheux. Cet effet de stabilisation retarde le déclenchement des séismes.
L’efficacité du mécanisme est toutefois fortement liée à la compressibilité du fluide.
Elle est maximale en présence de fluides à l’état liquide, dont la faible compressibilité
génère une forte diminution de pression en réponse à de petites augmentations du
volume offert au fluide. A l’inverse, pour les fluides de type gazeux, à forte
compressibilité, l’effet ventouse est quasi-nul.
Dans le cas où se produit, en cours de coulissage de faille, un changement d’état « liquide
- gaz » du fluide, le mécanisme de baisse de pression jusque là auto-stabilisateur va
s’évanouir rapidement jusqu’à permettre le déclenchement d’une secousse majeure.
Les quelques jours au cours desquels la transition s’opère seraient marqués par de
multiples manifestations, dont de nombreuses secousses de faibles amplitudes. » source CNRS

Télécharger le communiqué de presse du CNRS :Séismes en milieu océanique

Quand la physique explique la forme spiralée des ammonites

Les Ammonites?

Les ammonites constituaient un grand groupe de mollusques marins céphalopodes. Leur corps mou était protégé par une coquille spiralée

Actuellement, il n’y a plus d’ammonites dans nos océans. On ne les trouve plus qu’à l’état de fossiles.

Ammonite

Les nautiles, leurs « cousins » éloignés aux coquilles lisses, peuplent encore les eaux des océans Indien et Pacifique.

Régis Chirat, chercheur au Laboratoire de géologie de Lyon : Terre, planètes et environnement (CNRS/Université Claude Bernard Lyon 1/ENS de Lyon), et deux collaborateurs de l’Institut de mathématiques de l’université d’Oxford ont développé le premier modèle biomécanique expliquant la formation et la diversité de ces coquilles.

« Leur approche ouvre de nouvelles perspectives pour interpréter l’évolution des ammonites et des nautiles, leurs « cousins » éloignés aux coquilles lisses, qui peuplent encore les eaux des océans Indien et Pacifique. Ces travaux viennent d’être publiés sur le site de la revue Journal of Theoretical Biology

La forme des organismes vivants évolue au cours du temps et les interrogations suscitées par ces transformations ont favorisé l’émergence des théories de l’évolution. Pour comprendre comment les formes biologiques changent à l’échelle des temps géologiques, les chercheurs s’intéressent depuis peu de temps à la façon dont elles sont générées au cours du développement et de la croissance d’un individu : on parle de morphogénèse. Le groupe des ammonites, compte tenu de la diversité exceptionnelle de la forme des coquilles et des motifs (en particulier les côtes) qui les ornent, est très étudié d’un point de vue évolutif mais les mécanismes à l’origine de ces spirales ondulées étaient jusqu’ici inconnus. Les chercheurs tentaient donc de comprendre l’évolution de ces formes sans savoir comment elles avaient été générées.

Régis Chirat et ses collaborateurs ont développé un modèle qui explique la morphogénèse de ces coquilles. En décrivant par des équations mathématiques la façon dont la coquille est sécrétée par l’ammonite et croît, ils ont mis en évidence l’existence de forces mécaniques propres aux mollusques en cours de développement. Ces forces dépendent des propriétés physiques des tissus biologiques et de la géométrie de la coquille. Elles sont à l’origine d’oscillations mécaniques à l’extrémité de la coquille qui génèrent les côtes, sortes d’ondulations ornant la spirale…..

En confrontant différents spécimens fossiles aux simulations produites par le modèle, les chercheurs ont observé que celui-ci peut prédire le nombre et la forme des côtes pour différentes ammonites. Le modèle montre que l’ornementation de la coquille évolue en fonction de variables telles que l’élasticité des tissus et le taux d’expansion de la coquille, taux auquel le diamètre de l’ouverture augmente à chaque tour de spire.

En offrant une explication biophysique à la formation de ces ornementations, cette approche théorique permet d’expliquer la diversité existante au sein des espèces et entre elles. Elle ouvre ainsi des perspectives nouvelles dans l’étude de l’évolution morphologique des ammonites, évolution qui apparait fortement canalisée par des contraintes mécaniques et géométriques. Ce nouvel outil apporte d’ailleurs un éclairage sur une vieille énigme. Depuis près de 200 millions d’années, les coquilles des nautiles, « cousins » éloignés des ammonites, sont demeurées essentiellement lisses et sans ornementation distinctive. Le modèle montre que le maintien de cette forme de coquille ne traduit pas une absence d’évolution comme le suggère le qualificatif de « fossiles vivants » attribué aux nautiles actuels, mais est dû à un fort taux d’expansion qui conduit à la formation de coquilles lisses difficilement distinguables les unes des autres.

De façon plus générale, ces travaux soulignent l’intérêt de l’étude des bases physiques du développement biologique : en comprenant les « règles de construction » à l’origine de la diversité morphologique des organismes, l’évolution de leur forme devient en partie prédictible.

Ammonites_Fig1


© Derek Moulton, Alain Goriely et Régis Chirat

A gauche :
Schéma représentant la zone de production de la coquille. Le manteau sécrète la coquille calcifiée et le periostracum, une couche organique qui vient recouvrir l’extérieur de la coquille. C’est au niveau de cette zone que des interactions mécaniques génèrent spontanément des oscillations qui produisent les côtes.

A droite :
Une prédiction théorique (ligne bleue) produite par le modèle est superposée sur une ammonite datant du jurassique.

Ammonites_Fig2


© Derek Moulton, Alain Goriely et Régis Chirat

Le modèle mécanique prédit les corrélations observées entre fréquence et amplitude des côtes et forme générale de la coquille chez les ammonites (espace morphologique en bleu) et les nautiles (espace morphologique en rouge)

Les vues 3D produites par le modèle sont juxtaposées à des spécimens fossiles, ammonites et nautile, présentant une forme similaire.

Les côtes tendent à disparaitre pour les formes de coquilles largement ouvertes caractérisant les nautiles depuis près de 200 millions d’années.

W = taux d’expansion
D = degrés de recouvrement »

Télécharger le communiqué  du CNRS ici:Les ammonites

Le lancement de la tectonique des plaques

- La tectonique des plaques ?

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tectonique: les plaques

Bilan

La partie externe de la Terre est formée de plaques lithosphériques rigides qui reposent sur l’asthénosphère moins rigide .

 Ces plaques se déplacent:

- 1 / elles s’écartent au niveau des dorsales océaniques où se forme le plancher océanique basaltique ( zone de divergence ).

-2 /  elles se rapprochent dans les zones de convergence:

  – La plaque la plus lourde (portant l’océan )  s’enfonce dans l’asthénosphère ( subduction ) au niveau des fosses océaniques .

  – Lorsque deux plaques s’affrontent ( collision ) des chaines de montagnes se forment .

- Tectonique des plaques et dérive des continents:

L’hypothèse de la dérive des continents  fut présentée par Alfred Wegener en janvier 1912,  elle bouleverse la vision de la Terre : elle défend l’idée essentielle du mobilisme :elle  explique que les continents se cassent, dérivent sur des milliers de kilomètres, et entrent en collision.  Elle reposait sur l’observation des continents, faute d’un mécanisme explicatif satisfaisant ; cette théorie  bousculait de nombreuses idées établies, Alfred Wegener ne réussit pas à faire reconnaître son point de vue .

La théorie de la tectonique des plaques a vu le jour à la fin des années 1960 : Elle reprend les conceptions mobilistes de Wegener,  les développe et leur fournit une assise théorique solide en s’appuyant sur l’hypothèse alors toute récente de l’expansion des fonds océaniques.

Pour aller plus loin :

 

 

- L’origine de la tectonique des plaques sur Terre est un événement critique dans l’histoire de notre planète.  ( voir le rappel du cours sur la tectonique des plaques ici et un  autre document, plus complexe, pour les professeurs )

- Comment l’étalement des continents primitifs a-t-il  lancé la tectonique des plaques?

Nicolas Coltice, chercheur au Laboratoire de géologie de Lyon : Terre, planètes et environnement (Université Claude Bernard Lyon 1/CNRS/ENS de Lyon), en collaboration avec des chercheurs de l’Université de Sydney, ont récemment construit un modèle dynamique qui permet de décrire la formation des premiers continents et le démarrage de la tectonique des plaques il y a plus de 3 milliards d’années. Un article lié à cette découverte est publié dans la prestigieuse revue Nature ce jeudi 18 septembre 2014.

Communiqué de presse du CNRS:

La géologie de la Terre n’a aucun équivalent dans le système solaire : elle possède des continents et une tectonique des plaques. Les indices concernant leur formation sont confinés aux régions où se trouvent les plus vieilles roches de la planète : Canada, Groenland, Australie ou Afrique du Sud. Ces régions, âgées de plus de 3 milliards d’années, restent des curiosités géologiques car elles présentent une croûte continentale où se mélangent des types roches qui se forment aujourd’hui dans deux contextes différents: les rifts et les zones de subduction.
Les théoriciens suggèrent que la subduction, un phénomène clé de la tectonique des plaques, était presque impossible à cette époque (l’Archéen – entre 2.5 et 4.1 milliards d’années). En effet, la Terre était plus chaude et la croûte des fonds océaniques produite par les dorsales médio-océaniques aurait été 2 à 3 fois plus épaisse qu’aujourd’hui. Cette croûte étant plus légère que le manteau dans les 100 premiers kilomètres environ, elle aurait empêché les plaques de plonger dans les profondeurs de la planète, comme cela se passe aujourd’hui (sous le Japon ou les Andes par exemple).
Le modèle construit par les chercheurs du Laboratoire de Géologie de Lyon et de l’Université de Sydney est un modèle dynamique qui explique la complexité des roches des vieux continents et le démarrage de la subduction. Il s’appuie sur les hypothèses qui disent que la Terre était plus chaude et les grands plateaux volcaniques produits sur les fonds océaniques étaient plus épais qu’aujourd’hui.
Sur la base de ces hypothèses, corroborées par l’étude des roches archéennes, le modèle propose que les plateaux volcaniques (racine surmontée d’une croûte) sont instables vis à vis de la gravité du fait de leurs racines profondes plus légères que les roches environnantes. Ils s’étalent donc sous la surface à la manière d’un nuage de fumée atteignant un plafond, mais beaucoup plus lentement. En s’étalant pendant des dizaines de millions d’années, ils chevauchent les roches adjacentes qui, par conséquent, s’enfoncent dans le manteau. Ainsi, une subduction forcée a lieu jusqu’à l’arrêt de l’étalement du continent.
Pendant que le continent s’étale, les roches sous-jacentes remontent et commencent à fondre par décompression. Cette fusion explique la présence de certaines des roches magmatiques rencontrées dans les régions formées pendant la période de l’Archéen, qui se mélangent avec les roches produites par la subduction. Lorsque le phénomène s’arrête, le plateau volcanique a changé de visage et s’est transformé peu à peu en continent.
Cette avancée propose un nouveau cadre aux reconstitutions de l’environnement primitif de la Terre car le seul mécanisme de l’étalement d’une province magmatique permet de comprendre à la fois le démarrage de la tectonique des plaques et la formation des premiers continents, questions fondamentales jusqu’alors traitées séparément dans les recherches scientifiques.

tectoniqueLégende de la figure : résultat d’un calcul numérique de démarrage de la tectonique des plaques. Il s’agit d’une coupe d’un modèle du manteau de la Terre allant jusqu’à 700km de profondeur. La température est représentée par le dégradé du bleu (froid) au rouge (chaud). Un plateau volcanique est présent initialement. Il s’étale petit à petit jusqu’à forcer la subduction de la lithosphère océanique adjacente. Pendant l’étalement, le manteau sous le continent se décomprime et par conséquent fond partiellement. Lorsque la subduction s’arrête et que le continent ne s’étale plus, ce dernier est stabilisé et l’épisode de type tectonique des plaques peut s’interrompre.
Références :
Nature – 18/09/2014 – “Spreading continents kick-started plate tectonics “
Patrice F. Rey – Earthbyte Research Group, School of Geosciences, The University of Sydney
Nicolas Coltice – Laboratoire de géologie de Lyon (Université Claude Bernard Lyon 1 / CNRS / ENS de Lyon)
Nicolas Flament – Earthbyte Research Group, School of Geosciences, The University of Sydney