Ce que nos chercheurs vont trouver
Astronomie, médecine, nanotechnologies..., le XXIe siècle sera, plus que jamais, celui des sciences tous azimuts. Demandez le programme...
Les aubes de chaque siècle s'illuminent d'espoir. De lueurs de progrès qui améliorent la condition humaine. Le XXIe siècle n'échappe pas plus à la règle que son prédécesseur, même si, aujourd'hui, la science n'apparaît pas seulement comme une bienfaitrice et que le fanatisme religieux et le délire mystique se requinquent. Mais, lorsque l'Exposition universelle de 1900 ouvre le XXe siècle à Paris, personne ne doute. «Ce sera le seuil d'une ère dont les savants et les philosophes prophétisent la grandeur et les réalités dépasseront les rêves», se félicitent alors les organisateurs, en mettant le Petit Palais à côté du Grand en bas des Champs-Elysée. Inaugurée par l'anticlérical président Emile Loubet, la manifestation permet à ses 50 millions de visiteurs de faire connaissance avec les appareils de TSF, le téléphone interurbain, les composés ferreux et la première ligne du métropolitain reliant la Nation à l'Etoile... On ne devine pas encore, à l'époque, le formidable essor de l'aviation, des fusées, des satellites et les allers-retours en navette dans l'espace. Les frères Wright n'exécuteront leur vol historique qu'en 1903, un saut de puce de 42 m effectué à la vitesse vertigineuse de 12,6 km/h qui les propulse en douze secondes au sommet de la gloire. On n'imagine pas non plus que les mathématiques iront se glisser dans les cockpits, dans les combinés téléphoniques, les ordinateurs et envahiront très discrètement notre quotidien... On ne sait pas qu'on apprendra un jour que les astres brillant la nuit dans le ciel naissent, vivent et meurent et que le temps deviendra élastique, à cause d'un certain Einstein qui ne se contente pas de tirer la langue sur les affiches... On ignore que ce génie va proférer son fameux «E = mc2», une formule détonante, qui trouvera une application tragique le 6 août 1945 quand la première bombe atomique sera lâchée sur Hiroshima...
Au tournant du XXIe siècle, l'euphorie scientifique est quelque peu retombée. Dieu, Allah ou Jéhovah sont revenus sur le devant de la scène. Certes, les politiques promettent encore la Lune, surtout les Américains qui comptent retourner pour de bon sur l'astre cendré, où, du temps de la guerre froide, ils avaient planté leur bannière étoilée. Entre 1969 et 1972, 12 de leurs concitoyens ont foulé le sol du satellite de leurs bottes lestées de Kevlar et, après avoir boudé pendant plus de trente ans leur conquête, ils essaient mollement de remettre ça, prétendent vouloir même aller beaucoup plus loin, sur Mars par exemple, sans s'en donner vraiment les moyens, économie néolibérale oblige... Mais les chercheurs qui ont dilaté le savoir au-delà de toute espérance, de l'infiniment grand à l'infiniment petit, ne s'aventurent pas à faire des pronostics. Echaudés par des échecs à répétition, ils craignent ta douche froide. L'expérience leur a prouvé que l'on trouve le plus souvent ce que l'on ne cherche pas, Les travaux de laboratoire réservent de mauvaises et de bonnes surprises. Antibiotiques, transistors, lasers sont nés d'heureux hasards. «C'est tout l'intérêt de la recherche, elle n'est pas prévisible!» s'exclame l'astrophysicien Hubert Reeves. Alors, patience dans l'azur.
Les scientifiques d'aujourd'hui, ultraspécialisés, ne travaillent plus chacun dans son coin mais en réseaux internationaux pour se donner un maximum de chances. Marianne a secoué ciel et terre pour savoir ce qui se tramait en silence dans les labos à l'aube de ce siècle où l'on ne jure plus que par les nano, la paléo, la médecine réparatrice, les vaccins en tous genres, l'astro, la planétologie, l'exobiologie et les particules élémentaires qui ne sont pas celles d'Houellebecq. Voici une exposition universelle des recherches qui se font dans les éprouvettes où se concocte l'avenir.
NANOTECHNOLOGIES
Les progrès de l'infiniment petit, c'est énorme
Les nanotechnologies progressent rapidement. Elles s'immiscent dans notre quotidien et s'apprêtent à bouleverser nos habitudes. «Les fantasmes à leur sujet courent plus vite que les informations», explique Yan de Kerorguen qui, en éclaireur, a essayé de démêler les ficelles de cette nouvelle révolution technologique d'autant plus inquiétante qu'elle se fomente dans les sous-sols de la matière, au niveau des atomes, à une échelle d'un milliardième de mètre, soit un millionième de millimètre. C'est petit, petit, donc énorme. Pour la première fois de son histoire, l'homme est sur le point de créer des objets atomiquement modifiés, des OAM invisibles à l'oeil nu, incroyablement résistants, souples, légers et qui introduits à bon escient dans les corps changeront le monde. Espoir, menace ou mirage? Les Nanotechnologies, espoir, menace ou mirage, éditions Lignes de repères, 15 Euros. «L'impact des nanotechnologies sur notre santé, nos richesses et notre vie en général sera comparable à celui, combiné, de la microélectronique, de l'imagerie médicale, de l'ingénierie assistée par ordinateur et des recherches sur les polymères synthétiques», prédisait l'Américain Richard Smalley qui a reçu le prix Nobel de chimie en 1996 pour la découverte des fullerènes, des molécules en forme de ballon de football. Ne nous emballons pas, le couronné est mort le 28 octobre 2005 sans avoir vu ses prophéties se réaliser. Les rares succès enregistrés depuis 1974, date à laquelle le Japonais Norio Taniguchi a inventé le terme de «nanotechnologie» à l'université de Tokyo, fouettent les imaginations. «On est encore loin de tout ce qui est annoncé, beaucoup d'applications relèvent de la littérature d'anticipation», estime Yan de Kerorguen, au terme d'une enquête très sérieuse. La découverte des nanotubes de carbone en 1991, avec leur grillage de graphite composé d'atomes de carbone disposés en nid d'abeille marque un solide tournant. Cent fois plus résistants, six fois plus légers que l'acier, extrêmement élastiques et capables de se courber, de se tordre, de s'allonger, de se contracter à volonté, ils confèrent leurs propriétés mécaniques impressionnantes aux matériaux dans lesquels ils sont incorporés et servent à renforcer les balles de tennis, les cadres des vélos, les écrans plats, les pneumatiques, etc. Ils ont aussi des facultés électriques prometteuses et les doigts de fée des physiciens essaient de les connecter pour réaliser des circuits, des composants, voire des ordinateurs lilliputiens. Leur omniprésence dans l'industrie et leur possible incursion dans l'électronique de demain soulèvent dès à présent des interrogations.
Les chercheurs, refroidis par l'expérience toxique de l'amiante, essaient de déterminer précisément leur degré de dangerosité pour se prémunir contre d'éventuels pépins de santé. Parallèlement, ils explorent le filon. A cette échelle infime, l'or perd sa couleur chatoyante, devient rouge ou violet mais, grâce à sa capacité de catalyse et ses propriétés optiques, reste un métal extrêmement précieux et devrait permettre de réaliser à court terme des «nanocâbles» extrêmement fiables, des masques de protection plus efficaces, des pots catalytiques moins chers et des traitements ciblés contre les cellules cancéreuses, etc. Réduit à l'état de particules, l'or est déjà couramment utilisé dans les cosmétiques et affine les peaux.
L'enjeu de ces technologies lilliputiennes est de taille et les grandes puissances industrielles investissent à fond dans les nano qui, si tout va bien, représenteront un marché de plusieurs milliards d'euros à l'horizon 2010. La France dispose à Grenoble d'un pôle d'excellence dans le domaine, avec un institut de formation qui prépare les nouvelles générations à ce nanomonde de prouesses et de beauté qui s'ouvre devant elles. Quelque 180 laboratoires - dont 160 associés au CNRS - et 1 700 individus prospectent tous azimuts. Côté santé, on va concevoir des nanocapsules et des nanosphères pour transporter une molécule de produit actif au coeur de la cellule malade, et faire non plus du goutte-à-goutte mais du molécule-par-molécule précisément là où l'organisme en à besoin. On espère que les nanoparticules de deuxième génération parviendront à guérir certaines pathologies auto-immunes du cerveau ou de l'oeil en frappant au bon endroit, au bon moment. Côté environnement, Jérôme Rosé et Jean-Yves Bottero du CNRS planchent sur des membranes fines constituées de nanoparticules de matériaux courants, donc bon marché, pour filtrer l'eau et la rendre potable. Côté électronique, la tentation est grande de reproduire en 3D des circuits sur le modèle du cerveau, avec des connexions multiples ou capables de s'agencer, de se connecter et de s'autoconfigurer. Avec des nanofils et des nanotubes, une gamme de produits voit déjà le jour, style l'écran vidéo de 12 m2 tissé pixel par pixel, découpable et enroulable comme une feuille de papier qui devrait être présenté au public en juillet prochain par les laboratoires de physique de la matière condensée et nanostructures de Lyon et l'Institut des matériaux de Nantes... Small is beautifull et peut servir à fabriquer des trucs géants
PALEOANTHROPOLOGIE
Les chercheurs d'os courent toujours
A la recherche de nos racines profondes, les paléoanthropologues ont déterré des paquets d'os. Aujourd'hui, ils n'ont que l'embarras du choix pour essayer de reconstituer notre périple, depuis l'apparition quelque part en Afrique de notre lignée bipède à cerveau de taille S à XL jusqu'à nos jours. On a longtemps cru que nos lointains ancêtres avaient vu le jour à l'est du Rift. Les découvertes d'abord d'Abel en 1995 puis de Tournai en 2001 dans la terre du Tchad par les équipes de l'obstiné Michel Brunet D'Abel à Toumaï, nomade chercheur d'os, de Michel Brunet, ont tout fichu par terre. Ce professeur de paléoanthropologie de l'université de Poitiers a raconté dans un livre en quoi ces deux fossiles, âgés respectivement de 3 à 5 millions d'années et de 6 à 7 millions d'années, ont renouvelé totalement le questionnement des scientifiques. Ils ont en effet des traits beaucoup trop humains pour ne pas remettre en question la théorie de l'east side story élaboré par le Pr Yves Coppens, qui attribuait la naissance de la lignée humaine à un accident géoclimatique. Un accident survenu voilà 8 millions d'années qui, en transformant la jungle en savane, nous obligea à travailler des mains et des méninges. «On les disait impossibles, improbables, impensables même», se réjouit le «nomade, chercheur d'os» qui est reparti en Libye à la recherche du dernier ancêtre commun des chimpanzés et des humains.
La Libye n'est pas un alibi: pour des raisons géologiques, ce pays recèle certainement des fossiles particulièrement bien conservés. «Cet ancêtre commun, qui se trouve dans une fourchette de 5 à 9 millions d'années, sera difficile à reconnaître: il présente forcément des caractères de la lignée humaine, des caractères de la lignée des chimpanzés et des caractères propres et nous aurons du mal à démêler s'il appartient entièrement à la planète des grands singes ou s'il est des nôtres!» explique Pascal Picq, paléoanthropologue au Collège de France, auteur d'une Nouvelle histoire de l'homme et coauteur d'une chorégraphie intitulée Arborescence qui retrace à petits pas dansés l'odyssée de l'espèce. On a pourtant impérativement besoin de mettre la main sur cet ancêtre pour reconstituer notre histoire commune et enfin déterminer si c'est par les pieds ou par le crâne que notre ascension a commencé, nous conduisant à descendre des arbres et à sortir du bois sur deux jambes, la tête haute. Dans les prochaines années, les paléoanthropologues vont élaguer notre branche généalogique pour découvrir le tronc commun et savoir enfin d'où on vient, à défaut de savoir où on va. «Nous devons repenser nos hypothèses, revoir complètement nos schémas et nous intéresser davantage aux ancêtres des chimpanzés», conclut Pascal Picq.
MEDECINE
Vacciner, régénérer... pour moins soigner
«Nous sommes, en tant qu'Homo sapiens d'une affligeante banalité biologique», écrit le généticien Axel Kahn, en se penchant sur «l'homme ce roseau pensant». Banal mais humain, donc capable de fabriquer des prothèses mues par la volonté qui remplaceront bientôt les jambes coupées ouïes membres défaillants, grâce à la robotique et l'électronique et des prothèses sensorielles pour redonner la vue aux malvoyants et sans grésiller l'ouïe aux malentendants. «Le chirurgien classique a vécu, le nouveau percera uniquement des boutonnières pour introduire des fibres optiques à l'intérieur du corps et opérer sur écran», prédit Axel Kahn. Il imagine qu'à terme la médecine régénératrice réparera les organes. Des pionniers japonais en utilisant des cellules souches ont déjà réussi à renflouer les vaisseaux chavirés de malades atteints d'arthrite... Enfin, Axel Kahn s'attend à ce que l'on arrive au cours des prochaines décennies à décrypter les mécanismes à l'origine de la prolifération des cellules cancéreuses de façon à pouvoir enrayer la machine avec des produits chimiques ou des anticorps.
Autre voie de recherche: la vaccination. Un tas de nouveaux vaccins mûrissent dans les éprouvettes. Des préventifs qui, comme les classiques, empêchent la maladie de survenir mais aussi des thérapeutiques qui dopent le système immunitaire de façon spécifique pour éliminer des cellules cancéreuses. Dans la première catégorie, l'Institut Pasteur développe des vaccins préventifs d'un nouveau type bon marché contre la tuberculose, le paludisme, la maladie du sommeil et les maladies virales qui prospèrent sous les tropiques. Un vaccin contre la maladie d'Alzheimer est aussi à l'étude: il devrait prévenir la formation des plaques responsables de la démence, mais sa toxicité demeure un vrai casse-tête. Pour le premier âge, un vaccin pédiatrique contre le sida devrait passer des essais sur l'animal à la phase des tests cliniques sur l'homme d'ici à 2008. Pour les adolescentes, des vaccins préventifs - l'un américain, l'autre français - contre le cancer du col de l'utérus arrivent sur le marché. Les autorités sanitaires pourraient même proposer la vaccination des jeunes filles en fleurs ou en boutons avant leur première relation sexuelle. «Cependant, il me semble difficile de convaincre des adolescentes de se faire vacciner contre un risque qui ne les concerne pas», note un brin sceptique le Dr Jean-Michel Alonso de l'Institut Pasteur, où les blouses blanches ont relevé les manches pour mettre au point un vaccin cette fois thérapeutique à administrer aux femmes atteintes du même cancer du col de l'utérus, induit par les papillomavirus. La stratégie du dopage du système immunitaire, via un vaccin approprié, pourrait être aussi adoptée contre les lymphomes provoqués par des virus de la famille Herpes. Si cette tactique marchait, elle pourrait s'appliquer à tous les cancers induits par des virus. Mais les essais n'en sont qu'à un stade préliminaire...
Pour élaborer les nouveaux médicaments, les biologistes comptent sur une meilleure connaissance génétique de l'agent pathogène et du malade. Autrement dit, le décryptage du génome des virus, des bactéries, des champignons, des parasites et une meilleure connaissance du profil héréditaire du patient permettront d'élaborer des molécules sur mesure. «C'est une nouvelle médecine rationnelle, plus efficace et comportant une composante de rêve. On va réussir l'impossible: rajeunir des organes vieillissants et les tremper dans une source de jouvence» s'enthousiasme le Dr Jean-Michel Alonso qui chante un «âge d'or» où nous aurons des cellules souches et du sang neuf dans nos veines blanches. Et des médicaments adaptés à chaque temps de la vie. Le grand âge alors sera l'âge d'or...
ASTRONOMIE
Savoir pourquoi des galaxies s'enfuient
Plus les astronomes observent le ciel, plus ils sont dépassés. Il y a cinquante ans, un certain Fritz Zwicky s'était aperçu que les galaxies ne tournent pas rond. Elles bougent trop vite et, pour qu'elles ne se disloquent pas en valsant, il faut qu'elles contiennent beaucoup plus de matière que celle visible à l'oeil nu ou au télescope... Pour expliquer que les grands ensembles ne partent pas à vau-l'eau, les astrophysiciens ont dû admettre qu'avec leurs instruments ultraperfectionnés ils ne voyaient qu'une infime partie de l'Univers, à peine 1%. Les galaxies, amas de galaxies ou amas d'amas de galaxies sont stabilisées par une masse invisible constituée non plus de matière ordinaire (des neutrons, des protons et des électrons) mais par des particules à découvrir...
Les chasseurs d'étoiles ne sont pas au bout de leurs surprises. A la fin des années 90, ils s'aperçoivent que les galaxies du fond du ciel fuient beaucoup plus vite que ne le laissaient prévoir leurs calculs. Encore une leçon d'humilité! A la force de gravitation qui, comme l'avait découvert Newton, fait tomber les pommes et attire les astres entre eux, les théoriciens contemporains ont été obligés d'ajouter une énergie répulsive. Laquelle énergie accélère l'expansion de l'Univers et fait détaler les galaxies lointaines à des vitesses astronomiques. Plus de 99% de l'Univers échapperait ainsi aux instruments les plus performants, ce qui empêchaient déjà les astronomes de dormir. Maintenant, ils aimeraient aussi savoir de quoi est faite cette énergie qui au lieu d'attirer repousse. Une énergie qu'Hubert Reeves qualifie en dépit des apparences de «transparente» dans ses Chroniques des atomes es des galaxies qui abordent toutes ces sombres affaires astronomiques de façon très claire.
Aujourd'hui, les théoriciens se demandent si la théorie de la relativité générale, qui explique à la décimale près les orbites de toutes les planètes et permet de guider au mètre près les voitures sur Terre via le GPS, reste toujours valable à très grande échelle. De deux choses l'une. Soit ils devront trouver de quoi est constituée cette masse silencieuse qui se manifeste uniquement par l'action qu'elle exerce sur son entourage et donner une explication satisfaisante à cette énergie inconnue qui fait galoper les galaxies au loin. Soit ils seront obligés de modifier la théorie de la gravitation pour se débarrasser des surplus de masse et déclencheront une révolution conceptuelle digne des quatre grandes qui ont marqué l'histoire de la physique, à savoir les deux provoquées au XVIIe siècle par Galilée et Newton et les deux menées au début du XXe siècle par Einstein et les pères de la mécanique quantique. Des perspectives enthousiasmantes pour les théoriciens qui fourbissent leurs armes mathématiques: «II n'est pas facile de bâtir une théorie alternative qui tienne compte de toutes les observations, élimine la matière noire et soit en même temps élégante», reconnaît Michel Spiro, directeur de l'Institut national de physique nucléaire et de physique des particules (IN2P3) du CNRS, auteur de la Matière espace-temps , de Gilles Cohen-Tanoudji et Michel Spiro. Le physicien Alain Bouquet, directeur du musée Curie, rappelle que la récente observation de deux amas de galaxies en train de se croiser au firmament confirme la présence oppressante d'une matière noire, mais il irradie de joie à l'idée d'une grande révolution conceptuelle. «Aussi longtemps que les théories sont vérifiées par les expériences, on reste au point mort et nous sommes au chômage technique, dit-il. Mais on sait bien que nos modèles actuels ne sont pas satisfaisants: nous n'avons pas dit notre dernier mot.» Il faut le croire car il s'y connaît en «matière noire et autres cachotteries de l'Univers». On ne voit rien et on ne sait que deux ou trois petites choses sur les autres mondes.
PLANETOLOGIE ET EXOBIOLOGIE
Trouver l'autre planète bleue...
Sommes-nous seuls dans l'Univers? Depuis les premiers essais de prises de contact avec des intelligences extraterrestres dans les années 60, on n'a guère avancé. Le ciel en dépit de ses milliards d'étoiles qui scintillent dans la nuit semble désespérément vide. Aucun signal cohérent indiquant qu'il y ait quelqu'un de civilisé là-haut n'est parvenu jusqu'à nous à ce jour. On a bien trouvé des tas de planètes en dehors du système solaire. La première a été découverte en octobre 1995, la 160e dix ans plus tard, mais toutes sont beaucoup trop grosses pour abriter notre style de vie, ni aucun autre même en complet décalage avec nous. Ces exoplanètes, comme on les appelle dans le jargon, ressemblent toutes à des Jupiter plus ou moins chauds. Aucun organisme, même rudimentaire, ne tiendrait dans l'atmosphère sous pression de ces boules de gaz géantes. Le satellite Corot lancé dans l'espace le 27 décembre 2006 a pour mission d'en déceler de plus petites, paraissant au prime abord plus accueillante et, parmi elles, ce serait bien le diable si une ou deux ne disposaient pas du confort minimal, avec chauffage central de l'étoile réglé à la bonne température, l'eau courante et un climat propice à l'épanouissement du vivant. «Nous cherchons des planètes qui sont les plus proches de la Terre, en termes de taille et de températures», note l'astrophysicien Alfred Vidal-Madjar, qui a découvert les premiers anneaux de poussières autour de l'étoile Béta Pictoris. Il n'est pas de preuve que les extraterrestres existent, mais on espère qu'en fouillant le ciel on finira par trancher cette question qui tourmente les hommes depuis la nuit des temps. Lucrèce mentionnait déjà un siècle avant Jésus-Christ l'existence probable de nos semblables dans un autre coin du ciel. «Si la même force, la même nature subsistent pour pouvoir rassembler en tous lieux ces éléments dans le même ordre qu'ils ont été rassemblés sur notre monde, (...) il y a dans d'autres régions de l'espace d'autres Terre que la nôtre et des races d'hommes différentes et d'autres espèces sauvages», écrivait le poète-philosophe latin. Les Modernes avec les mêmes arguments ont cherché à les connaître. Ils ont tenté d'établir des liaisons radio avec d'autres mondes et tendu la grande oreille d'Arecibo (le radiotélescope géant installé à Porto Rico) en direction d'étoiles identiques au Soleil. Résultat nul, mais une nouvelle science est née: l'exobiologie. Le satellite Corot, au cours de sa mission, apportera sans doute de l'eau au moulin de cette discipline qui essaie de déterminer les conditions nécessaires et suffisantes à l'apparition de la vie.
Grâce à Corot, Alfred Vidal-Madjar compte aussi dénicher des astres inconnus des Anciens. Comme les planètes chtoniennes ressemblant comme deux gouttes d'eau à Osiris, plus connue sous le matricule HD 209458b. Des géantes gazeuses qui en s'évaporant perdent la totalité de leur atmosphère et montrent impudiquement leur coeur, solide ou bouillonnant de lave.
Enfin, les instruments embarqués à bord de Corot permettront de sonder, par une technique appelée sismologie stellaire, l'intérieur des étoiles et on en saura plus sur les phénomènes physiques qui les agitent... C'est beau, la science.
PHYSIQUE DES PARTICULES
Observer le boson miraculeux
La mise en service en 2008 du LHC (Large Hadron Collider) au Cern de Genève permettra de pénétrer au coeur de la matière et de revisiter l'infiniment petit. Le plus grand accélérateur du monde en entrechoquant des protons va accéder à des énergies jamais obtenues dans un laboratoire terrestre et, en vertu du fameux E = mc2 d'Einstein, transformera ces énergies en particules de matière. On en trouvera sans aucun doute de nouvelles, différentes du proton, du neutron et de l'électron qui composent les atomes classiques. Les physiciens pourront aussi mieux connaître la matière ordinaire et, en l'étudiant en finesse, déceler les subtilités qui leur échappent. Par exemple, les raisons de la débâcle de l'antimatière dans les secondes qui ont suivi le Big-Bang. D'après le modèle standard, cette gigantesque explosion à l'origine de tout aurait donné naissance simultanément au temps, à l'espace et à autant de particules que d'antiparticules. Mais très vite, pour on ne sait quelle raison, la belle symétrie s'est rompue. Le boson de Higgs, une particule jamais observée mais théoriquement responsable de la masse, donc de l'existence de toutes les autres, y est peut-être pour quelque chose. En tout cas, pour la première fois, le LHC offre une chance de voir ce boson miraculeux sans lequel le monde ne serait pas ce qu'il est... «On comprendra peut-être enfin pourquoi l'Univers est constitué de matière et non d'antimatière et pourquoi il y a quelque chose plutôt que rien», résume Michel Spiro. Tout un programme.
