Culture Science
Antipolis une publication de l’Université Nice Sophia
09 N°9 - Février 2014
unice.fr
De la chimie interstellaire pour expliquer la vie sur Terre L’équipe chimie bioanalytique de l’Institut de Chimie de Nice participe à la mission spatiale Rosetta. Les chercheurs, le Professeur Uwe Meierhenrich en tête, espèrent avancer dans leur théorie sur la genèse de certaines molécules, véritables traceurs du vivant. L’attente, puis le sursaut électronique. Le 20 janvier dernier, la sonde spatiale Rosetta a réactivé ses circuits avec succès. L’engin de l’Agence Spatiale Européenne (ESA) a pour mission d’entrer en orbite autour d’une comète « nue », à partir de l’été 2014. Elle photographiera alors ce corps, un assemblage peu dense de grains de poussière interstellaires, enrobé de glace « sale », avec une résolution jamais atteinte. Mais, si astronomes, physiciens et chimistes suivent de près les péripéties de la sonde Rosetta, c’est également en raison des appareils de haute technologie emmenés à bord du vaisseau. L’un d’eux, en particulier, a vocation à s’amarrer à la comète et à recueillir quelques grammes de matière. Il deviendrait alors possible de comparer l’échantillon, analysé à bord, avec les produits de synthèse obtenus en laboratoire sur les morceaux d’une comète « simulée ». Car, depuis 2002, les chercheurs savent recréer ces objets interstellaires sur Terre, grâce à leur connaissance du milieu interplanétaire. À l’époque, l’astrophysicien néerlandais Jerome Mayo Greenberg mêle sous vide du monoxyde de carbone, de l’ammoniac, du méthanol et de l’eau. La condensation de ces éléments sur un pseudo grain interstellaire, obtenue à une température proche du zéro absolu, aboutit à la formation d’un morceau de comète. Cette première constitue déjà une réussite, mais lorsque l’équipe internationale impliquée dans cette expérience analyse ce corps, les scientifiques ne sont pas au bout de leur surprise. « Étaient apparus, dans la foulée de la réaction, 16 acides aminés ! », se rappelle le Professeur Uwe Meierhenrich, aujourd’hui Professeur à l’Institut de Chimie de Nice (ICN). La présence de ces « unités » des protéines, indispensables aux mécanismes du vivant, synthétisés à partir
d’éléments volatils « simples », ouvre de nouvelles perspectives dans la compréhension de l’émergence de la vie.
Les origines interstellaires de la vie « Mais avant de poursuivre, nous devions nous assurer que la matière organique, les acides aminés, ne provenaient pas d’une contamination à l’intérieur du laboratoire de Greenberg », explique Uwe Meierhenrich. Grâce à l’appareil qui sera celui actuellement embarqué à bord de Rosetta, les chercheurs ont donc testé la comète artificielle. « Nous avons transformé les composés volatils pour qu’ils contiennent exclusivement une forme de carbone rare dans la nature, l’isotope carbon-13 ». Le GCMS (un chromatographe en phase gazeuse couplé à un spectromètre de masse (2)), balaye alors l’hypothèse de la contamination. La masse des acides aminés obtenus prouve en effet qu’ils contiennent 100% d’isotopes artificiels. « Pour moi, ce résultat reflète la beauté scientifique, car il montre que nous avons absolument tous les paramètres en main », se réjouit encore le chimiste. La vie puiserait donc ses racines dans l’espace, lieu de synthèse de molécules « tombées » ensuite sur la planète bleue. Ces résultats venaient prolonger et contredire l’expérience fondatrice de la chimie prébiotique (1), alors réalisée en 1953 par le jeune Stanley Miller, à Chicago. « Il reconstitue, aux côtés du prix Nobel Harold Urey, des éclairs, dans une atmosphère terrestre primitive qu’il imagine riche en méthane (CH4) et il obtient des acides aminés », résume le scientifique de l’ICN. « Or, nous savons aujourd’hui qu’à ses débuts, la Terre contenait bel et bien dans
ESA–C. Carreau/ATG medialab
la lettre
licence creative commons : Maquette de Philae, atterrisseur de la sonde spatiale Rosetta
« La science devient alors très profonde et très intéressante. Notre réputation scientifique à l’Institut de Chimie de Nice vient d’ailleurs de nos compétences pour étudier la chiralité », estime-t-il.
Mystère à gauche Le terme, barbare de prime abord, vient du grec et signifie « main ». Il décrit, comme pour nos extrêmités, des formes en tous points identiques mais orientées dans l’espace de deux façons différentes possibles. Ainsi, elles ne peuvent pas se superposer, sauf placées face à face, comme dans un miroir. Les deux versions d’un objet chiral sont qualifiées d’énantiomères gauches et droits et un mélange équilibré des deux formes est dit « racémique ». « En laboratoire, nous sommes incapables de favoriser la production d’une configuration spatiale au détriment de l’autre », poursuit Uwe Meierhenrich. D’ailleurs, en théorie, il n’y aurait aucune « raison » à cela. « A priori, nous pourrions très bien n’avoir que des formes droites des acides aminés. Nous savons séparer les deux formes, en isoler une, par exemple la droite, et synthétiser des protéines à partir de tels assemblages. Or, ces dernières s’avèrent tout à fait fonctionnelles », affirme le chercheur.
l’air du carbone, mais sous une forme beaucoup plus oxydée que le méthane, comme le dioxyde de carbone (CO2). Et si nous corrigeons cela, la démonstration échoue », explique Uwe Meierhenrich. L’expérience de 2002, à laquelle il participe (Nature 416 (2002) 403-406), impose donc un autre modèle, sans résoudre totalement la question des origines de la vie. Car un mystère plus épais encore mobilise les scientifiques. Les chercheurs ont beau simuler les conditions interstellaires, les acides aminés obtenus ne « collent » pas avec la complexité du vivant. En effet, dans les organismes végétaux et animaux, ces molécules organiques présentent une extraordinaire particularité. Alors que leur chimie les autorise à adopter deux configurations spatiales possibles, elles se présentent toujours sous une seule d’entre elles, communément qualifiée de « gauche ». « Nous disons que la biologie est homochirale, ce qui est absolument fascinant », s’enthousiasme le Pr Meierhenrich.
Masters et licences en lien avec l’article M1 Chimie « Chimie Analytique » sur chromatographie en phase gaze et dichroïsme circulaire. (Meierhenrich) M1 Chimie Option « Stéréochimie et Origine de la Vie ». (Meierhenrich) M2 I.M.A.G.2E Imagerie et Modélisation Astrophysique Géophysique, Espace et Environnement, option coordonné par Philippe BENDJOYA. L1 Sciences de la Terre et Environnement « Exobiologie », option coordonné par Chystèle VERATI Au début de sa carrière, le Pr Uwe Meierhenrich a soutenu une thèse de recherche sur la chromatographie en phase gaze des pyrethroides, Il a ensuite réalisé une thèse d’habilitation (entièrement en anglais) plus liée à la chiralité, intitulée « The Origin of Biomolecular Asymmetry ». Il a enfin publié Amino Acids and the Asymmetry of Life By Meierhenrich, Uwe 2008, Approx. 260 p. 101 illus., 24 in color., Hardcover ISBN: 978-3-540-76885-2
Alors, pourquoi cette hégémonie de la forme gauche? Biologistes, physiciens et chimistes ont chacun leur hypothèse. La théorie Darwinienne de l’évolution pour les uns, la force faible pour d’autres, la nature de la lumière interstellaire pour le Professeur de l’Université Nice Sophia Antipolis. « En 1998, une équipe australienne a identifié des grains de lumière (les photons) chiraux dans l’espace. De vastes zones seraient ainsi soumises à un rayonnement circulairement polarisé, droit ou gauche (Science 281 (1998) 672-674). Si vastes, que notre galaxie entière baignerait dans une lumière homochirale », explique le Pr Meierhenrich. Au contraire, dans les rayons émis depuis le Soleil, les photons présentent une infinité d’orientations. « En 2005, nous avons donc soumis un acide aminé, la leucine, à un rayon de photons homochiraux, dans le synchrotron (3) Soleil, près de Paris », résume le scientifique. Pour la première fois, les chercheurs obtiennent alors un excès d’une forme énantiomère sur l’autre. L’écart est très petit, pas plus de 1 à 4% (Angew Chem Int Ed 53 (2014) 210-214), mais cela vient étayer la thèse du chimiste. Reste à savoir si la sonde Rosetta permettra d’aller plus loin, quitte même à découvrir des choses inattendues. Car pour qu’elle puisse amarrer en novembre 2014, il faudra qu’elle parvienne, en auto guidage, à cibler un site peu accidenté, suffisamment éclairé par le soleil et à s’y accrocher en dépit de très faibles forces de gravité… « Si ça marche, ce sera la cerise sur le gâteau », reconnaît Uwe Meierhenrich. Si le scénario se déroule miraculeusement comme prévu sur le papier (voir Nature 505 (2014) 269-270), les analyses d’échantillon réalisées à bord chemineront vers la Terre en 50 minutes. La sonde, elle, ne reviendra jamais. Laurie CHIARA
(1) Le GC-MS embarqué à bord de Rosetta a été crée à l’Institut Max Planck, en Allemagne, avec la participation du Pr Uwe Meierhenrich. Ce type d’appareil permet de séparer, d’identifier et de quantifier précisément les substances des échantillons analysés. Le GC-MS de la mission spatiale, multidimensionnel, discerne également les énantiomères. (2) Se dit des molécules (acides aminés, etc.) et des réactions (polymérisation, etc.) qui ont rendu possible l’apparition de la vie sur la Terre. (3) Un synchrotron désigne un grand instrument électromagnétique destiné à l’accélération à haute énergie de particules élémentaires (notamment des électrons qui vont émettre des photons). Le SOLEIL (Source Optimisée de Lumière d’Énergie Intermédiaire du LURE) produit une source de lumière exceptionnelle. Il permet ainsi l’émission de photons chiraux, comme dans le milieu interstellaire. La radiation utilisée pour l’expérience décrite dans l’article ne dure pas 100 000 ans, comme dans l’espace, mais une journée. Pour compenser cela, elle est en revanche très concentrée. L’acide aminé en jeu a été frappé par 1014 photons par seconde, au lieu de un par mois !
Conférence grand public
IA et citoyenneté
Ugo Bellagamba, historien du droit et auteur de science fiction, et Giulio Cesare Giorgini, Maître de Conférences en droit privé et sciences criminelles, ont proposé à leurs étudiants une réflexion sur la citoyenneté, à partir d’une hypothèse inattendue : la rédaction d’une déclaration universelle des droits des personnes artificielles et humaines.
Des ombres anthropomorphes défilent le long des murs de l’amphithéâtre Bonnecarrère. Le bruit sourd des machines, la chaleur des circuits se fraient un chemin dans le gigantesque réseau neuronal des étudiants rassemblés. Ugo Bellagamba et Giulo Cesare Giorgini ont convié les futurs juristes, en cette soirée du 13 février, à plaider le cas… des robots. Ensemble, ils s’interrogent sur une hypothèse sans résonance directe avec l’actualité : sur les critères d’une citoyenneté élargie aux machines. Est-il aberrant de lire à voix haute le préambule d’une déclaration universelle des droits des personnes artificielles et humaines? S’agirait-il, au contraire, d’un scénario d’anticipation? La science en décidera, la science fiction invite depuis longtemps à se poser la question. Mais, dans un cas comme dans l’autre, quels éléments considérer, afin de décider de l’accès à la citoyenneté, pour une forme d’intelligence différente de la nôtre? En outre, quelle forme d’intelligence artificielle (IA) admettre? Étudier et construire des agents artificiels fait l’objet de recherches scientifiques, en particulier depuis les années 50 et la machine de Alan Turing. Le mathématicien anglais imagine en 1936 une machine capable de résoudre toute seule des problèmes. Ce projet donnera naissance pendant la guerre au premier ordinateur, destiné à cracker des codes secrets. « L’Intelligence Artificielle se caractérise alors par sa capacité à se faire passer pour humaine », rappelle Ugo Bellagamba, également auteur de science fiction. Les scientifiques croient ainsi pouvoir inventer un véritable cerveau artificiel. Les ordinateurs, après s’être confrontés aux champions d’échecs, ont pris place à leur côté. Une « théorie de la singularité technologique » permettrait même, désormais, de dresser la frise chronologique et irréversible de progression de l’Intelligence Artificielle. Selon ses instigateurs, parmi lesquels l’informaticien Ray Kurzweil, à partir d’un point hypothétique, notre civilisation connaîtrait une croissance technologique d’un ordre supérieur. Toutefois, dans les années 80, l’IA a pris plutôt l’aspect de systèmes experts, capables de reproduire un savoir, une expertise. D’ailleurs, l’homme a-t-il seulement envie de partager l’espace public avec des machines à son effigie?
« Le juriste n’a pas à en étudier la possibilité », tranchent les enseignants-chercheurs. Cependant, les étudiants auront peut-être un jour à en débattre devant une cour et en tout état de cause, ils peuvent d’ores et déjà s’interroger sur les critères de citoyenneté. « Celle-ci peut-elle et doit-elle être accordée à une IA dès lors qu’elle remplit une fonction sociale? », interrogent les orateurs. La question se pose vis à vis des aides à la personne et des compagnons de vie tout en circuits et en boulons. Par exemple, le Robot ourson de Fujitsu, le garde-malade Geminoid-TMF ou encore le « Robot de rêve Aiko », dont les prototypes sont apparus dès l’année 2010. Ugo Bellagamba et Giulo Cesare Giorgini proposent à leurs étudiants de débattre autour de deux cadres de citoyenneté possibles. La première, dite « exclusive », fait le pré-requis d’une IA amenée à écraser l ‘humain (comme dans les films Matrix ou Terminator). L’autre, qualifiée de « combinée » (comme dans la série suédoise Real Humans), imagine une IA indissociable de l’humain. « Et, finalement, ces questions ne font-elles pas écho à certains débats actuels? », interrogent les conférenciers. Un embryon issu de la Procréation Médicalement Assistée, une prothèse de confort n’interrogent-ils pas déjà les limites entre artificiel et biologique? Au-delà, l’intelligence se manifeste-t-elle au travers d’une psychologie, des habilités? Et si une citoyenneté des personnes artificielles devait émerger, de quels droits et quel régime juridique s’accompagnerait-elle? Le robot peut-il prendre le statut d’agent pénal, de victime potentielle, avec une capacité de contracter, de participer à la vie politique, de succéder et de transmettre à quelqu’un, de se marier? Y aurait-il seulement un sens (pour elle) à punir une machine? Cela suppose des émotions, une psychologie, peut-être un sens de la rébellion. Sans doute, enfin, la question de la citoyenneté nécessite l’émergence d’une forme de volonté en ce sens. « Mais, pour mener un vrai débat scientifique, il manque dans la salle des robots chercheurs, qui, comme nous, s’interrogeraient sur l’essence citoyenne », concluent les conférenciers. La conférence s’est déroulée dans le cadre des conférences d’ouverture du CERDP de l’Université Nice Sophia Antipolis : http://unice.fr/droit/actualite/a-la-une/cycle-conference-douverture
Sciences publiques
Les Vénus de Grimaldi Moulages de Vénus exposés sur le site Terra Amata. crédits : Musée de Terra Amata / Ville de Nice à gauche : Vénus dite « losange » à droite : Vénus dite « hérmaphrodite »
L’AGENDA :
L’élégance des matériaux Le 27 mars, la section Côte d’Azur de la SFP invite le Professeur Etienne Guyon pour une conférence à 18h, amphithéâtre de Géologie, Valrose.
Semaine du cerveau édition 2014, du 10 au 16 mars http://www.semaineducerveau. fr/2014/Villes/villes. php?ville=19
Site Terra Amata, Musée d’Archéologie de Nice Jeudi 13 mars 2014 à 18 h Olivier NOTTER (Docteur en Préhistoire, Chercheur associé au Muséum National d’Histoire Naturelle) Aux origines de l’Art http://nice.fr/Culture/Museeset-expositions/Musee-darcheologie-de-Nice
« Médecine de prédiction, médecine de prévention : quelle place pour l’éthique ? » 4e printemps éthique de Nice. Le 14 mars à Valrose, à partir de 9h http://unice.fr/medecine/ actualite/a-la-unemedecine/4e-printempsethique-de-nice-ab-medecinede-prediction-medecine-deprevention-quelle-place-pourl2019ethique-bb
Elles n’ont ni bras ni pieds, un visage assez peu présent. Une coiffe ou une chevelure orne parfois un ovale sculpté sur le sommet. Cette tête inexpressive surmonte des seins proéminents, des fesses et une vulve aux proportions exagérées. Les statuettes, présentées sur la mezzanine du site de Terra Amata (Musée d’Archéologie de Nice), témoignent d’un art inventé il y a près de 40 000 ans. Elena Rossoni-Notter, docteur en préhistoire et chercheur au Musée d’Anthropologie Préhistorique de Monaco, est venue présenter ces Venus à une centaine de curieux. Invitée à intervenir le 6 février dernier à Nice, elle énumère toute une palette de matières et de techniques mises en oeuvre au temps de Cro-Magnon. Argile, ivoire, bois animal, sculpture, abrasion, perforation. « Les artistes jouent avec les aspérités comme pour les peintures rupestres », révèle la spécialiste. Et ce, sur plus de 3000 kilomètres, de l’Atlantique à la Sibérie. « André Leroi-Gourhan remarque suffisamment de conventions stylistiques pour parler de représentation culturelle », poursuit Elena Rossoni-Notter. Le célèbre ethnologue, archéologue et historien livre ainsi une interprétation des Vénus, sans qu’elle soit ni la seule ni la dernière. Les premières statuettes ont été découvertes à Vintimille, sur le site Grimaldi. L’antiquaire niçois Louis Alexandre Jullien explore en effet la zone en amateur, à la fin du 19e siècle. Il « tombe »
sur quinze représentations, dont certaines laissent particulièrement songeur. La Vénus Bicéphale, le Buste, le Masque, la Belle et la Bête contribuent à alimenter foule d’interprétations. S’agit-il de bijoux, de talismans, de symboles pour la fécondité, d’un idéal érotique, d’une représentation esthétique de la prospérité? S’agit-il seulement d’objets authentiques ? Elena Rossoni-Notter passe en revue toutes les spéculations sur ces mystérieuses Vénus. Leur fabrication aurait en tous cas été maintenue sur près de 8000 ans. Mais compte-tenu des transactions effectuées sur ces oeuvres d’art, les chercheurs se trouvent désormais contraints de les analyser « hors contexte », à partir, pour l’essentiel, de correspondances entretenues entre collectionneurs. « Les nouvelles technologies permettent également des reconstitutions et des précisions, par exemple avec la tracéologie au microscope ou grâce au prélévement de sédiments », affirme la conférencière. Quant au sens de ces Vénus, elles auraient pu, sans doute, servir à protéger les femmes lors de l’accouchement. D’où la prédominance des caractères sexuels féminins et la représentation de la nudité... La prudence demeure néanmoins de mise, car suivant le cadre et le contexte (site, géographie, époque), l’interprétation des figurines a pu varier !
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