SVT A L'AFFICHE

Les quasicristaux, un nouvel état de la matière….

Liliane ARNAUD SOUBIE — Sun, 12 Feb 2012 16:40:14 +0000

L’Académie royale suédoise des sciences a décidé de décerner le prix Nobel de chimie 2011 à Dan Shechtman «Pour la découverte des quasi-cristaux ».

Les quasicristaux,une remarquable mosaïque d’atomes...

« Dans les quasicristaux, on trouve les mosaïques fascinantes du monde arabe reproduites à l’échelle des atomes: des modèles réguliers qui ne se répètent jamais.

Cependant, la configuration trouvée dans les quasicristaux était considérée comme impossible… Le Prix Nobel de chimie 2011 a fondamentalement modifié la façon dont les chimistes conçoivent des matières solides…

Quand les scientifiques décrivent les quasicristaux de Shechtman, ils utilisent un concept qui vient des mathématiques et l’art:le nombre d’or Ce nombre avait déjà suscité l’intérêt des mathématiciens de la Grèce antique, comme il est souvent apparu dans la géométrie. Dans les quasicristaux, par exemple, le rapport des distances différentes entre les atomes est lié au nombre d’or. »source:http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/2011/press.html

Un peu d’historique:précisons cette découverte:

Qu’est ce qu’un cristal?

Jusqu’en 1982, c’est un arrangement d’ atomes selon une « maille » , qui se répète de façon périodique tout au long du matériau ( travaux de René Just Haüy à la fin du XVIII^e siècle ).

Un exemple de maille:

le sel de cuisine ou chlorure de sodium

Le chlorure de sodium cristallise selon une « maille » unitaire cubique faces centrées: ses atomes sont arrangés selon un motif de forme cubique avec des atomes verts (chlore) sur les sommets et aux centres des faces et des atomes gris (sodium) sur les arêtes et au milieu du cube

H Padleckas

Comment passer à l’échelle du cristal?….Le pavage

Pour construire des pavages ( échelle du cristal) la maille se répète selon des règles (symétrie de rotation , de translation).

Un motif qui possède une symétrie d’ordre 3, 4 ou 6 peut paver le plan.( des rectangles, des triangles, des carrés et des hexagones « structure en nid d’abeille »).

© Nobelprize.org

Comment faire des pavages de pentagones ? …..sans laisser aucun espace?…..

Jusqu’aux travaux de Dan Shechtman(1982), on pensait que ces mailles ne pouvaient pas s’agencer en un cristal.

Cependant, cette « prouesse » mathématique avait été été réalisée en 1974 par Roger Penrose.

Il réussit à construire un pavage avec deux types de losanges( bleus et jaunes) de telle sorte que l’ensemble soit non-périodique (pas de symétrie de translation). De plus, la symétrie de rotation du pentagone est bien utilisée …

Dans un pavage de taille infini, le rapport entre le nombre de pavés jaunes sur le nombre de pavés bleus est le nombre d’or !(voir ici)

A voir ici:

http://mathematiques.ac-bordeaux.fr/pedalyc/seqdocped/geoplane/penrose/penrose.pdf

http://serge.mehl.free.fr/chrono/Penrose.html

Ce type d’arrangement existe bien…..On le retrouve dans les quasicristaux (travaux de Dan Shectman /1982)

En 1982, en travaillant sur des échantillons d’ alliage d’aluminium et de manganèse refroidi rapidement , Dan Shechtman (prix Nobel de Chimie 2011) découvre le cristal interdit par la théorie ….Le quasicristal est là !

Cliquer ici pour voir la vidéo.

Ce n’est qu’en 1992 que l’Union internationale de cristallographie a modifié la définition d’un cristal pour englober celle des quasi-cristaux.

Des centaines de quasicristaux ont été synthétisés en laboratoire. En 2009, des chercheurs ont trouvé des quasicristaux dans une roche provenant de Russie et contenant de l’aluminium, du cuivre et du fer.

Depuis les quasicristaux font l’objet de recherches, leur avenir est prometteur….

( http://www.ardi-rhonealpes.fr/c/document_library/get_file?uuid=3a26af1c-5766-4de1-8491-213429ac8213&groupId=10136)

« Les retombées concrètes, pour le moment, ne sont pas nombreuses. Mais les matériaux (de quasicristaux) présentent des propriétés inattendues. Ils sont très résistants(…). Ils ne peuvent ni s’oxyder, ni rouiller « .Astrid Graslund, professeur de biophysique à l’université de Stockholm et secrétaire du comité Nobel de chimie.

.Sources :

- http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/2011/info_publ_eng_2011.pd

http://www.pourlascience.fr/ewb_pages/a/actualite-le-prix-nobel-de-chimie-2011-28050.php

http://membres.multimania.fr/quasicristal/

Comment les cellules transmettent-elles des informations non contenues dans les gènes?

Liliane ARNAUD SOUBIE — Fri, 10 Feb 2012 09:59:25 +0000

Rappel:L’information génétique :

Voir le document:http://lewebpedagogique.com/arnaud/files/2009/09/a-la-recherche-du-programme-genetique10.pdf

Chaque chromosome est constitué d’ADN ;il contient de nombreux gènes.

Chaque gène est porteur d’une information génétique .Les gènes déterminent les caractères héréditaires.

L’ADN ?

Support de l’information génétique et vecteur de l’hérédité, la molécule d’ADN se distingue par sa structure et son mode de réplication à l’identique.

Comment les cellules peuvent-elles transmettre des informations non contenues dans les gènes?

Une équipe de chercheurs de l’Institut Gulbenkian de science (IGC), coordonnée par Lars Jansen, a découvert comment la mémoire identitaire des cellules spécialisées se transmettait d’une cellule-mère aux deux cellules-filles résultant de la mitose (division cellulaire).

Voir les articles ici :

http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/69016.htm

http://www.techno-science.net/?onglet=news&news=10071

http://cordis.europa.eu

NB: pour quelques rappels de génétique , consultez les chapitres A1, A2 et A3 des cours de troisième (colonne de droite)

L’analyse de l’ADN de « l’homme de Denisova » enfin terminée!

Liliane ARNAUD SOUBIE — Fri, 10 Feb 2012 09:30:41 +0000

Une découverte qui confirme une nouvelle étape : l’ADN au service des paléontologues ..

2012:L‘Institut Max Planck de Leipzig, en Allemagne, vient de terminer la séquence du génome de l’homme de Denisova découvert en 2008.

Touristes allant vers » Denisova cave »Auteur:ЧуваевНиколай. Original uploader was ЧуваевНиколай at ru.wikipedia .CC-BY-SA-3.0, 2.5,2.0,1.0; Distribué sous la GNU Free Documentation License.

Les séquences d’ADN a montré que cet individu venait d’un groupe jusqu’alors inconnu des humains disparus qui sont devenus connus comme « Denisovans ». Ensemble, avec leur groupe frère des Néandertaliens,les » Denisovans » sont les parents les plus proches disparus de l’homme vivant actuellement.

Notons qu’en 2010, Svante Pääbo et ses collègues avaient présenté les premiers résultats de l’étude du génome de l’homme de Denisova.

Svante Pääbo Category:Images from PLoS journalsSource: http://fr.wikipedia.org/wiki/Fichier:Plos_paabo.jpg

En 2012, de nouvelles techniques sensibles leur ont permis de séquencer toutes les positions dans ce génome (environ 30 fois plus) à partir de l’ADN extrait( moins de 10 milligrammes) de l’os du doigt. (Notons qu’ en 2010, chaque position dans le génome a été déterminée, en moyenne, seulement deux fois.)

« Le génome est de très haute qualité…Nous couvrons toutes les séquences d’ADN non répétitives dans le génome de l’homme de Denisova tant de fois qu’il a moins d’erreurs que la plupart des génomes de l’homme d’aujourd’hui qui ont été déterminées à ce jour »explique Matthias Meyer.

« Nous espérons que les biologistes pourront utiliser ce génome pour découvrir les changements génétiques qui ont été à l’origine du développement de la culture et de la technologie humaine. C’est cela qui a permis à l’homme moderne de quitter l’Afrique et de se propager rapidement dans le monde entier, il y a 100 000 ans», explique Svante Pääbo.

L’histoire de l’Homme est en cours d’écriture ……à suivre…….

NB:Le génome est disponible à http://www.eva.mpg.de/denisova et en tant que données publiques Set via Amazon Web Services (AWS): http://aws.amazon.com/datasets/2357 .

Source:Entire genome of extinct human decoded from fossil.

Quelques rappels sur la découverte de l’homme de Denisova (2008) :article écrit en 2008

- Au cours de l’été 2008, des chercheurs découvrent, au cours de leurs fouilles, un fragment d’os dans une grotte de Sibérie, la « Denisova cave » .

Cette grotte est très connue par les paléontologues, elle renferme de nombreux outils utilisés par de l’Homme de Néandertal (Pour une période se situant entre -30000 et -40000 ans ) ; elle est située dans le nord ouest des montagnes de l’Altaï à environ 6 km du village de Chernyi Anui.

Carte de l’Altaï From de:Bild:Altai,Tienschan-Orte.png by de:Benutzer:Geof

Ce fragment de doigt est rangé pour une étude ultérieure ; il ne paraissait avoir rien de bien extraordinaire et pourtant …..

NB:L’étude de L’ADN (voir les infos en bas de l’article) apporte une aide considérable lorsque peu ou pas de structures anatomiques sont préservées .

Cet os est expédié en Allemagne à l’ Institut Max Planck( http://www.eva.mpg.de/english/index.htm) , responsable du projet du génome de Néandertal , lancé en 2006( pour séquencer les 3 milliards de bases qui constituent son génome complet ).

Des chercheurs ont analysé son ADN mitochondrial.

Une énorme surprise les attend :

« Cela dépasse réellement nos espoirs …. J’ai failli ne pas y croire. Cela semble trop fantastique pour être vrai ».…..dit Svante Pääbo de l’Institut Max Planck en Allemagne.

Cet ADN comporte 385 sites différents de celui de l’homme moderne …

L’ADN de l’Homme moderne présente 202 sites différents de celui de l’Homme de Néandertal …..

Et si cet ADN était celui d’une nouvelle espèce ?

Qui était cet homme de Sibérie ?

Cet os appartiendrait à une espèce qui se serait séparée de la lignée ayant conduit à l’homme moderne, il y a un million d’années environ, bien avant la séparation de « Homo sapiens » et « Homo néanderthalensis » .

Un grand merci àAlain Gallien (Professeur de SVT au lycée du Clos Maire à Beaune ) pour ce document réalisé le 5 Avril 2010: http://svt.ac-dijon.fr/schemassvt/article.php3?id_article=2159

NB: Les chercheurs ont appelé l’Homme de Denisova « X woman » en référence à son ADN mitochondrial (transmis par la mère à ses enfants) .

Un autre schéma de cette évolution buissonnante :http://www.hominides.com/data/images/buisson/evolution-des-hominides.png

Quelques explications : les espèces fossiles de la lignée humaine sont réparties en deux genres : Australopithecus et Homo.

-Les australopithèques ont acquis une bipédie permanente; ils ont été retrouvés en Afrique.

-Le genre Homo, très diversifié, est caractérisé par une augmentation progressive de la capacité crânienne et une régression de la face. .. les fossiles identifiés avec certitude sont tous africains.

L’homme moderne, Homo sapiens, est la seule espèce actuelle du genre Homo: Il est apparu en Afrique ou au Proche-Orient et a colonisé tous les continents.

« L’homme de Denisova » aurait quitté l’Afrique après Homo erectus et avant les ancêtres de l’Homme de Néandertal …Homo sapiens l’a quittée plus tard…

- Ci-dessous:les migrations d’Homo sapiens

Par Alain Gallien : Professeur de SVT au lycée du Clos Maire à Beaune (Côte d’Or)

Cette nouvelle espèce, « Homo « Denisova », serait contemporaine d’Homo sapiens et d’Homo neanderthalensis ( il y a 30000 à 40000 ans en arrière). A proximité de l’os, les paléontologues ont retrouvé des parures, des outils ….on peut donc supposer qu’il était probablement aussi évolué qu’Homo sapiens et Homo neanderthalensis.

Il faudrait analyser de L’ADN nucléaire pour clairement définir les liens entre cet Homme de Sibérie, l’Homme moderne et l’Homme de Néandertal…...

NB : N’oubliez pas qu’en 2003, « Homo Floresiensis » , l’Homme de Flores, avait été découvert dans une caverne de l’île de Flores (Java, en Indonésie)…..

Sa trace n’est retrouvée qu’à cet endroit (entre 12 000 et 95 000 ans en arrière)… Voir l’article sur : http://www.hominides.com/html/ancetres/ancetres-homo-floresiensis.php

Récemment, la découverte, sur ce même lieu, d’éclats de pierre (utilisés comme des outils primitifs) laisse envisager que ses ancêtres étaient là bien avant, au moins 120.000 ans plus tôt…. (Source : http://www.nature.com/news/2010/100317/full/464335a.html)

Source partielle : http://www.nature.com/news/2010/100324/full/464472a.html

Compléments : l’ADN? De quoi s’agit-il?

Voir le document:

http://lewebpedagogique.com/arnaud/files/2009/09/a-la-recherche-du-programme-genetique10.pdf

-Chaque chromosome est constitué d’ADN.

Source: http://fr.wikipedia.org/wiki/Fichier:Chromosome_fr.svg

Sur les chromosomes, on localise de nombreuses portions : les gènes porteurs d’informations génétiques codant pour des caractères propres à l’espèce , mais aussi à chaque individu (groupe sanguin, couleur des yeux…).

-Une autre forme d’ADN existe: il ne se trouve pas dans le noyau des cellules, mais dans des organites du cytoplasme (mitochondries): c’est l’ADN mitochondrial, il est transmis par la mère.

Structure simplifiée d’une cellule

Schéma d’une mitochondrie.

Source: http://fr.wikipedia.org/wiki/Fichier:Animal_mitochondrion_diagram_fr.svg

La gestion du sol, un enjeu durable pour l’humanité

Liliane ARNAUD SOUBIE — Thu, 02 Feb 2012 12:36:43 +0000

Précisons tout d’abord le sens de « durable »….

Qu’est ce qu’un développement durable?

« Un développement qui répond aux besoins des générations du présent sans compromettre la capacité des générations futures à répondre aux leurs. Deux concepts sont inhérents à cette notion : le concept de « besoins », et plus particulièrement des besoins essentiels des plus démunis, à qui il convient d’accorder la plus grande priorité, et l’idée des limitations que l’état de nos techniques et de notre organisation sociale impose sur la capacité de l’environnement à répondre aux besoins actuels et à venir. » Extrait du rapport Brundtland (1987/ Commission mondiale sur l’environnement et le développement /ADEME ‘(Agence de l’Environnement et de la Maîtrise de l’Energie)

Cliquez sur l’image ci dessous pour voir le diaporama

Qu’est ce qu’un sol?

Le sol se compose :

-d’ éléments minéraux(ils proviennent des roches du sous-sol érodées par l’eau, le vent, le gel, les racines …)

-de matière organique (elle comprend des débris végétaux et des restes d’animaux morts)

Comment se forme t-il? Qui décompose la matière organique du sol?

Le sol est un milieu de vie qui abrite une grande biodiversité.De nombreux animaux et micro-organismes y vivent.

Voir l’animation interactive pour identifier les animaux du sol ici

En voici quelques exemples.

Lithobie Lombric

Cloporte

CollemboleIule

Oribate source
Pseudoscorpion/vue ventrale

Voir les dossiers suivants:

CNRS: tous au travail pour le sol

la faune du sol

l’exposition INRA :le sol

Source: college/frontenex

Les êtres vivants du sol se nourrissent les uns des autres : ils sont interdépendants.

Ils constituent les éléments de chaînes alimentaires; ces chaînes forment des réseaux.Dans ces réseaux, les détritivores (vers de terre ,insectes….)puis les décomposeurs (bactéries, champignons…)assurent la transformation de la matière organique morte en matière minérale.La matière y est donc recyclée en permanence.

« un sol résulte donc d’une longue interaction entre les roches et la biosphère, conditionnée par la présence d’eau et la température. Le sol est lent à se former, inégalement réparti à la surface de la planète. Il peut être facilement dégradé et souvent détourné de sa fonction biologique.

Sa gestion est un enjeu majeur pour l’humanité ».Extrait du Programme SVT seconde

Cliquer ici pour voir la vidéo.

L’augmentation de la population humaine, le réaménagement des terres (implantations d’ industries,de nouvelles villes, de nouvelles zones touristiques … ) , les changements climatiques, les pollutions bouleversent les sols et leur biodiversité ;ils peuvent entrainer leur dysfonctionnement. voir le dossier cnrs.fr

En conclusion, le sol est fragile, c’est une ressource dont l’homme a un besoin immédiat.

Il a l’obligation morale de ne pas le gaspiller ,de ne pas le dégrader et de le garder « intact » pour les générations à venir: il doit donc le gérer de façon durable.

Quelques documents annexes … (source crdp.ac-amiens. )

-2011 : une expertise de l’état des sols en France.

-Biodiversité et sol : impact de l’Homme depuis le site du CNRS.

-Agriculture et biodiversité – depuis le site de l’INRA.

-Dégradation du sol et développement durable en Europe: ayons les pieds sur terre, depuis le site de l’AEE (agence de l’Union européenne).

-Sites et sols pollués : le site ministériel.

le dossier « Ma terre »/Les-sols

… plus orientés SVT

-Pesticides et pollution des sols, des données moléculaires à prendre en compte : site académique de Créteil.

-Effet d’une pollution métallique (plomb) sur la biodiversité dans la litière d’un sol, un schéma : site SVT de l’académie de Dijon.

-la_ressource_en_sol, support_de_la_biodiversité_et_de_l’activité_humaine