Le contrôle direct d’un robot par la pensée

Quand un opérateur contrôle un petit hélicoptère (on aurait tendance à dire drone) uniquement avec sa pensée, on croit voir un film de science fiction. Et pourtant c’est vrai comme le montre une vidéo en provenance du Collège d’Engineering de l’Université du Minnesota. La tête de l’opérateur est couverte d’un casque positionnant 64 électrodes qui envoient les signaux électriques du cerveau à un ordinateur qui les analyse en temps réel et envoie le signal de télécommande au petit hélicoptère. Pour faire tourner le petit modèle réduit, l’opérateur lève le bras gauche, à droite, le bras droit et pour s’élever il lève les deux bras. Le fait de bouger les bras requiert une activité cérébrale qui est enregistrée par le système encéphalographique transmis à l’ordinateur par un fil, mais ce pourrait être en wifi. Il n’y a pas de joystick ni de boite de commande, rien, juste le cerveau dont les signaux électriques sont décryptés par l’ordinateur qui les transforme en commandes pour le petit hélicoptère. Encore plus extraordinaire, l’opérateur ne voit pas l’engin volant mais ce que « voit » ce dernier par l’intermédiaire d’une petite caméra retransmis sur un écran. Il regarde l’écran et fait évoluer par sa pensée l’hélicoptère. La cybernétique vient donc de franchir une étape considérable dans la commande, directement par le cerveau du sujet, de prothèses artificielles ou de tout autre équipement pour handicapés et de multiples autres applications peuvent être d’ors et déjà imaginées ou envisagées comme des robots de surveillance ou d’intervention en milieu hostile. Certes, il faut que l’opérateur s’entraine comme doivent s’entrainer des manipulateurs de produits dangereux en laboratoire ou dans toute autre situation délicate car l’interface cerveau – ordinateur n’est pas invasive et ne demande pas au manipulateur de bouger un membre mais de simplement penser à le bouger !

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Si le lien ci-dessous n’est pas opérant, allez sur le lien de la source, c’est assez époustouflant.

http://www.youtube.com/watch?v=6LWz4qa2XQA&feature=youtu.be

Source : http://www.iop.org/news/13/jun/page_60302.html

Les jumeaux homozygotes et l’épigénétique

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Avant d’entrer dans les détails je me dois de faire quelques petits rappels aussi simples que possible pour ceux qui auraient la flemme d’aller chercher sur internet ce que signifie homozygote et épigénétique. Les jumeaux homozygotes sont issus du même œuf qui pour une raison inconnue se clone lui-même au cours des toutes premières divisions suivant la fécondation de l’ovule pour former deux œufs identiques. Rien à voir avec les faux jumeaux qui sont le fruit d’une double ovulation, chacun des ovules étant fécondé par un spermatozoïde différent. J’ai déjà disserté de la différence entre spermatozoïdes dans un même éjaculat ( https://jacqueshenry.wordpress.com/2012/08/25/cest-grace-aux-testicules-et-leurs-erreurs-de-copie-quon-est-different-des-singes/ ) et donc les jumeaux hétérozygotes sont différents l’un de l’autre. Les jumeaux homozygotes ont toujours fasciné les humains à tel point que certaines peuplades tuent l’un des deux, ne pouvant pas admettre qu’il puisse exister deux copies du même individu ou parfois les abandonnent à leur triste sort de nouveaux-nés. Ils ont aussi fasciné les scientifiques pour d’autres raisons. Puisque deux individus sont identiques génétiquement pourquoi présentent-ils néanmoins des différences variées visibles comme la taille, l’endurance physique ou le son de la voix, ou invisibles comme la résistance à certaines maladies ou au contraire la susceptibilité à d’autres affections, et enfin des comportements différents, affectifs, mentaux, sexuels, que sais-je encore. Si l’on part du principe que l’identité génétique doit avoir pour corollaire une identité totale physique, métabolique et mentale, l’étude conduite par le Professeur Tim Spector du King’s College à Londres réalisée et toujours en cours sur plus de 11000 paires de jumeaux homozygotes de tous ages a montré qu’en réalité les jumeaux homozygotes n’étaient pas totalement identiques en ce qui concerne l’expression des gènes. A ce point de mon récit, je dois faire un aparté pour expliquer pourquoi l’expression des gènes, donc non pas le patrimoine génétique puisqu’il est strictement identique chez les deux jumeaux, diffère d’un jumeau à l’autre en défiant le bon sens commun. L’ADN, le support de l’hérédité contenu dans les chromosomes est constitué d’un enchainement de trois milliards de lettres communément désignées A, T, G et C. Environ trente mille zones dites codantes correspondent à des gènes qui sont exprimés en protéines de tailles et fonctions variées. L’expression de chaque gène est associée à ce que l’on appelle un promoteur, un peu comme une ampoule électrique est commandée par un interrupteur. Pour le moment rien de très nouveau, mais là où les choses deviennent passionnantes c’est que l’expression d’un gène peut être altérée voire totalement supprimée par un processus acquis que l’on appelle épigénétique et qui est en réalité une modification de l’une des quatre lettres A, T, G ou C (pour adénine, thymine, guanine et cytidine) et c’est seulement la cytidine d’une région particulière du promoteur qui se trouve modifiée par un mécanisme appelé méthylation dont on sait maintenant grâce à de nombreuses études convergentes qu’il résulte largement de conditions environnementales comme la nourriture qu’on ingère, les maladies qu’on subit, la vieillesse, les produits chimiques qui flottent invisibles autour de nous, la fumée de cigarette pour ne pas la nommer, les médicaments pris souvent à tort, les rayons X et j’en passe. Pas étonnant que les jumeaux homozygotes deviennent « à la longue » différents puisqu’ils n’expriment plus à l’identique l’ensemble de leurs gènes. Pour bien vérifier ce fait, l’équipe de Spector a entièrement séquencé le génome de 3500 des 11000 jumeaux homozygotes qu’il a étudié en cherchant les différences de méthylation. Et les résultats sont allé de surprise en surprise. D’abord, par exemple, il n’existe pas « un gène de l’homosexualité » mais peut-être des centaines, il n’y a pas non plus « un gène » de l’ostéoporose mais également plusieurs centaines, et ainsi de suite. Un autre exemple encore plus anecdotique, les jumeaux ont moins de 25 % de chance de vivre à peu près aussi longtemps, à peu près voulant dire que si l’un des jumeaux atteint l’age de 80 ans, l’autre à 25 % de chance de lui survivre quelques années de plus ou d’avoir atteint cet age respectable. Si l’un des jumeaux souffre de polyarthrite, l’autre n’a que 15 % de chance de souffrir de la même maladie. Il en est de même pour les douleurs lombaires, le diabète, le cancer du sein ou l’obésité (il n’y a pas de gène de l’obésité, cette étude l’a montré) toutes les différences résident dans des différences de méthylation et donc d’expression des gènes (l’interrupteur électrique qui fonctionne une fois sur deux ou plus du tout) donc dans l’épigénétique ou en d’autres termes les caractères acquis qui sont d’ailleurs transmissibles sur plusieurs générations quand les cellules germinales ont elles-mêmes subi des méthylations. Grace à cette étude sur les jumeaux, Tim Spector a pu identifier 400 nouveaux gènes impliqués dans 30 maladies différentes dont l’ostéoporose, la polyarthrite, la susceptibilité au mélanome, l’espérance de vie ou encore la calvitie !

Source: King’s College (www.kcl.ac.uk) via The Guardian, crédit photo: site de Tim Spector (http://www.tim-spector.co.uk), deux paires de jumelles présentant le dernier ouvrage de Tim Spector.

Il y a 60 ans, la double hélice d’ADN

Il y a un peu plus de 30 ans, j’allais souvent déjeuner d’un sandwich au bout de l’esplanade centrale du Salk Institute où je rejoignais Francis Crick pour bavarder à bâtons rompus de toutes sortes de sujets en regardant les parapentistes faire des figures osées au dessus de la falaise de Black Beach avec l’immensité bleue intense de l’Océan Pacifique comme toile de fond ajoutant au contraste de la pierraille dénudée qui séparait l’Institut du bord de la falaise. C’était au dessus de La Jolla, à Torrey Pines Road, dans le temple de la biologie. Je n’éprouvais aucun effort pour suivre les propos de Francis puisqu’il s’exprimait dans un français d’une qualité que beaucoup d’entre nous ne maîtrisent pas. Son épouse Odile, née de mère française et de père anglais, lui avait transmis le goût de la langue de Montesquieu et de Proust et c’est dans cette langue qu’il semblait préférer à l’anglais qu’il me racontait quel était le but réel de son travail au Salk Institute. Francis s’était reconverti tardivement vers les neurosciences mais pas avec une approche chimique ou biochimique comme celle développée dans le laboratoire où je travaillais, dans une toute autre appréhension des mécanismes intimes de l’activité cérébrale. L’Institut était l’un des tous premiers sites privés à s’être équipé d’un réseau intranet, en d’autres termes un internet à l’usage de l’ensemble des laboratoires avec des ordinateurs qui pourraient se trouver dans des musées aujourd’hui mais qui rendaient déjà de nombreux services en particulier la transmission d’informations quotidiennes entre chacune des équipes travaillant par exemple sur des sujets apparentés. Et c’est avec cet exemple que Francis Crick réfléchissait au fonctionnement du cerveau en le considérant comme un ensemble de terminaux ou de régions reliés les uns aux autres par des neurones spécialisés avec une circulation incessante des informations. Les idées de Francis Crick étaient d’avant-garde car le concept qu’il m’exposait alors que nous terminions notre sandwich n’en était qu’à l’état d’hypothèse encore invérifiable et elles furent largement démontrées quelques années plus tard avec l’avènement de l’imagerie fonctionnelle par résonance magnétique nucléaire qui a permis de progresser de manière tout aussi fulgurante dans la connaissance du fonctionnement du cerveau, la dernière frontière de la biologie, comme la biologie moderne est entièrement issue des travaux de Francis Crick et James Watson sur la structure en double hélice de l’ADN qui furent publiés il y a exactement soixante ans.

Jamais qui que ce fut, y compris Crick et Watson en 1953, auraient pu prédire les usages et les applications de leur découverte que l’épouse de Francis illustra dans l’article fondateur de la biologie moderne paru dans le journal Nature : http://www.nature.com/nature/dna50/watsoncrick.pdf .

Francis Crick aurait pu recevoir aussi le prix Nobel pour l’impulsion nouvelle qu’il donna aux neurosciences en tentant d’expliquer les mécanismes de la conscience. Ses réflexions – Francis Crick travaillait 20 heures par jour, ponctuant ses longues heures de travail par quatre siestes d’une heure – le conduisirent tout naturellement, et nous en parlions souvent ensemble, à remettre en question l’existence de l’âme supposée siéger dans le cerveau et par conséquent l’existence d’un quelconque dieu. Pour lui, le vivant était une résultante de mécanismes complexes strictement chimiques et le cerveau un super ordinateur et uniquement cela. C’est peut-être à cette époque et au cours de nos conversations presque quotidiennes que je devins tout aussi agnostique que Francis Crick.

« Les biologistes doivent toujours avoir en tête que ce qu’ils observent n’a pas été créé, mais a évolué » ou encore : « Si on veut comprendre une fonction (biologique) il faut étudier la structure » .(citations de Francis Crick).

 

Une percée aux multiples applications dans les nanotechnologies

Ca relève tellement de la science-fiction que c’est difficile de croire en la véracité de l’invention du Professeur Sun de l’Université Technologique de Nanyang (Singapour). En arrivant à produire des nanotubules d’oxyde titane, autrement utilisé pour les peintures blanches et tout le monde connait cette application de l’oxyde de titane, le Professeur Sun a eu l’idée de doper ces nanotubules ou nanofibres avec du carbone, de l’étain, du cuivre ou encore du zinc selon le but recherché. Non seulement l’oxyde de titane est très bon marché mais sous forme de nanofibres les applications sont tellement variées qu’on en reste sinon circonspect mais du moins fortement impressionné. Ce nouveau matériau peut produire de l’hydrogène et de l’eau purifiée quand on le mélange avec de l’eau polluée et que le tout est exposé au soleil, aussi simple que ça. Il peut aussi être mis en œuvre sous forme de membranes pour déssaler l’eau de mer par osmose directe, processus plus économique en énergie que l’osmose inverse qui consiste à obliger l’eau salée sous haute pression à traverser une membrane en céramique sans que le sel passe lui-même à travers cette membrane. Le même matériau peut aussi servir à fournir de l’énergie en traitant les eaux usées. Plus incroyable encore il peut être utilisé pour fabriquer des panneaux solaires flexibles à bas coût et produire de l’électricité. Utilisé comme anode (pôle négatif) des batteries lithium-ion il double la capacité et la durée de vie de ces batteries. Enfin, il peut être utilisé comme pansement antibactérien en tuant les bactéries pathogènes, une application directement déduite des propriétés anti-fouling des membranes constituées de ces nanofibres d’oxyde de titane.

Devant une telle énumération on reste pantois, comme quoi les nanotechnologies décriées en France (comme toujours) par certains ignorants que je ne nommerai pas réservent plus de surprises qu’on ne peut l’imaginer à moins d’être un écrivain prolifique de science-fiction…

La prochaine commercialisation de cette invention aux facettes multiples révolutionnera de nombreux domaines technologiques.

 

Source : Nanyang Technological University (ntu.edu.sg)

Réflexion sur la théorie du Big Bang

Hier soir, en regardant le ciel de la banlieue parisienne pour une fois (qui n’est pas coutûme) dégagé, j’ai remarqué que Jupiter poursuivait sa lente progression vers l’ouest et avait nettement dépassé Aldébaran, la principale étoile de la constellation du Taureau. Et je me suis surpris dans une profonde réflexion sur le Big Bang car j’avais lu la veille un article sur les résultats des observations du satellite Planck. Je suis loin, très loin de comprendre quoi que ce soit en astrophysique qui, en dehors des observations satellitaires ou au sol, curieusement pas ou peu intégrées aux théories actuelles tentant d’expliquer l’origine de l’univers ou tout simplement de la matière, est tout simplement une discipline scientifique qui relève de l’ésotérie. Il y a eu la découverte récente du boson de Higgs qui serait la particule expliquant la masse ou étant à l’origine de la masse des autres particules sub-atomiques, mais ça n’explique rien, en tous les cas de mon humble point de vue de biologiste à la retraite. Mais, comme toute ma carrière a été basée sur l’observation, quand je vois une belle image fournie par le site de Hubble, par exemple le Deep Field (champ profond en français) où se trouvent des milliers de galaxies situées à des distances variées de la Terre, notre bout de caillou négligeable dans notre galaxie tout à fait banale dans l’immensité de l’univers, la Terre comme notre galaxie, et que je lis en commentaire que cette image est celle de l’univers tel qu’il se présentait deux milliards d’années après le Big Bang malgré le fait que la lumière émise par le plus lointain objet a mis douze milliards d’années pour parvenir jusqu’à nous, alors là j’ai comme un doute, un très gros doute. Cette théorie, heureusement que ce n’est qu’une théorie, du Big Bang me paraît pour le moins inexplicable logiquement puisqu’on rapproche dans la même phrase deux affirmations contradictoires. Et puisque l’univers est en permanente expansion, si on voit ces objets tels qu’ils se trouvaient les uns par rapport aux autres il y a, disons, douze milliards d’années, soit un milliard d’années après le Big Bang, où se trouvent-ls aujourd’hui puisque leur signal lumineux a parcouru douze milliards d’années-lumière pour nous parvenir. J’ai comme l’impression de me répéter car en fait c’est un peu l’histoire du serpent qui se mord la queue. Cette théorie du Big Bang, formulée pour expliquer le rayonnement micro-onde cosmique de fond ou fossile, ne serait-elle pas une absurdité qui n’a plus rien à voir avec les observations. Un enfant de cinq ans à qui on expliquerait que d’un côté de la voute céleste, il y a des galaxies situées à douze milliards d’années et qu’il en est de même de l’autre côté de la même voute céleste et qu’un observateur situé au confin de l’univers d’un côté de celui-çi pourrait voir un objet situé à douze + douze, soit 24 milliards d’années-lumière de l’autre côté de l’univers, si l’on peut parler ainsi, puisque la probabilité de l’existence d’êtres intelligents autres que les hommes de la planète Terre est non nulle, cet enfant de cinq ans comprendrait tout de suite sans se poser plus de questions. Les astrophysiciens tentent de tout expliquer et même ce dernier paradoxe en considérant que l’univers « gonfle » dans tous les sens, affirmation qui nécessite encore des équations mathématiques de plus en plus tarabiscotées pour être décrite de manière satisfaisante. Dans cette science, il y a les astronomes qui observent et les astrophysiciens qui écrivent des équations mathématiques que quelques personnes seulement dans le monde arrivent à comprendre pour expliquer les observations. Et comme ils s’enfoncent dans la complexité de leurs équations, il faut de nouvelles équations et de nouvelles théories pour tenter de tout expliquer, ou plutôt, devrais-je dire, pour tenter d’expliquer l’inexplicable puisque la théorie du Big Bang est peut-être tout simplement fausse. Et il en est de même de la matière noire ou de l’énergie noire (ou sombre, plutôt inexpliquée c’est plus approprié), c’est à ne plus y rien comprendre et sans faire de jeu de môts, les astrophysiciens nagent dans le noir ! Pour compliquer le problème, s’il y en a un, le satellite Planck a clairement montré que l’univers n’était pas homogène, on dit qu’il y a une anisotropie en terme scientifique, et encore une fois un enfant de cinq ans aurait de la peine à admettre que le Big Bang ait pu privilégier certaines parties de l’univers et pas d’autres à la suite de l’explosion primordiale théorique qui aurait rayonné en tous sens avec la même intensité. Encore une fois les astrophysiciens se mettent à faire des calculs frisant l’ésotérie mystique pour expliquer en termes totalement incompréhensibles pourquoi l’univers est anisotrope, comme je l’ai dit, le serpent qui se mord la queue. Quant à l’ « âge » de l’univers, il est passé d’une dizaine de milliards d’années à maintenant 13,82 milliards d’années et quand le grand réseau de radiotéléscopes qui vient d’être inauguré quelque part dans les montagnes du Chili commencera à collecter des observations, peut-être que l’âge de l’univers sera de 15 voire 20 milliards d’années et à n’en pas douter de nouvelles équations arriveront à expliquer pourquoi on était dans l’erreur …

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Crédit photo : ESA