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MATIÈRE NOIRE LES 3 THÉORIES N° 540 - OCTOBRE 2018

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OCTOBRE 2018 DOM 7,40 € - BEL 7,40 € - LUX 7,40 € - ALL 8,20 € - ESP 7,40 € - GR 7,40 € - ITA 7,40 € - PORT.CONT 7,40 € CAN 10,5 $ CAN - CH 12,40 FS - MAR 65 DH - TUN 6,80 TND - MAYOTTEA 8,80 € - TOM SURFACE 970 XPF - TOM AVION 1620 XPF


entretien avec

Élise Huchard Pour Élise Huchard, chargée de recherche au CNRS, l’étude du comportement animal, notamment des primates, peut aujourd’hui aborder des questions complexes, comme celles des émotions qu’ils ressentent ou de leur personnalité propre. À condition de rester dans une optique évolutive.

L’étude de la personnalité des animaux est un domaine de recherche en plein essor ”

Alain TENDERO / divergence-images

L’

Éthologue, Élise Huchard est spécialiste du comportement des primates au CNRS.

évolution des systèmes sociaux et de reproduction des mammifères : tels sont les sujets d’étude d’Élise Huchard, éthologue spécialiste du comportement des primates. Pour cela, elle partage son temps entre les observations sur le terrain (Namibie, Madagascar, Gabon ou Afrique du Sud) et son laboratoire à l’université de Montpellier. Dans une vision progressiste, elle cherche à mieux appréhender les émotions ou le bien-être animal, au cœur de l’évolution de la primatologie de ces dernières décennies. La vogue de ces questions que l’on retrouve dans le domaine politique, juridique ou sociétal – avec le développement de l’alimentation végétarienne, voire végane – s’explique, selon elle, en partie par les avancées récentes de l’éthologie qui, abandonnant la crainte de l’anthropomorphisme, décrit aujourd’hui les comportements animaux avec des concepts traditionnellement considérés comme humains, tels que la réconciliation, la générosité, l’altruisme, etc. Dès lors, les animaux nous sont de moins en moins distants, d’où la préoccupation croissante pour leur sort.

La RechercheUn tribunal argentin a ordonné en 2016 le transfert dans une réserve naturelle d’une femelle chimpanzé d’un zoo au motif qu’elle était déprimée. Qu’est-ce que signifie « être déprimé » pour un animal ? Élise Huchard O  n peut parler de dépression quand

un animal montre des comportements stéréotypés et répétitifs, en réponse à des conditions très stressantes. Ce sont des comportements que l’on n’observe jamais en milieu naturel. Chez les grands fauves en cage, c’est, par exemple, le fait de marcher en cercle à longueur de journée. Chez les chevaux, cela peut se traduire par le grignotage répétitif du bois du box. Chez le chimpanzé, qui est un animal très social, la dépression peut naître de l’isolement, ce qui était le cas de l’animal que vous évoquez. Je note aussi que le tribunal argentin a invoqué l’habeas corpus [le principe selon lequel il est impossible d’emprisonner quelqu’un de manière arbitraire, NDLR] pour ordonner sa libération, ce que je trouve une avancée juridique qui marque la reconnaissance du droit des animaux sauvages à une N°540 • Octobre 2018 | La Recherche • 5


Entretien avec Élise Huchard vie en adéquation avec leurs besoins physiologiques et psychiques élémentaires.

cela nécessite un suivi important. C’est ce qui est fait dans certains sanctuaires d’éléphants. Des petits qui ont grandi en captivité (souvent parce qu’ils ont été recueillis très jeunes par le sanctuaire) sont relâchés, mais après des mois passés avec un personnel formé et compétent, qui les promène chaque jour dans la savane pour leur apprendre, par exemple, à reconnaître les plantes comestibles.

 ’est-ce pas une forme d’anthropomorphisme N que de parler de « dépression » animale ? On peut choisir de ne pas employer un terme appli-

 ette femelle chimpanzé a été relâchée dans C une réserve brésilienne, où vivent en semiliberté une cinquantaine de ses congénères. Un animal né en captivité ne peut donc plus vivre à l’état sauvage ? Cela dépend des espèces. C’est particulièrement dif-

 ous évoquiez la transmission culturelle du V comportement chez les chimpanzés. Qu’entendez-vous par culture ? Chez les humains, il y a beaucoup de définitions

L’équipe d’Élise Huchard a étudié un trait de personnalité du microcèbe gris, un petit lémurien de Madagascar, en testant sa propension à prendre des risques.

 omment se manifestent ces cultures C animales ? Il y a deux exemples classiques. Le premier est le

ficile pour les espèces très sociales, comme les chimpanzés. Ils ont absolument besoin d’apprendre leur répertoire comportemental en grandissant dans leur communauté d’origine, car on pense de plus en plus que ce répertoire est en grande partie culturel – et pas nécessairement instinctif ou génétiquement déterminé de façon simple. Et puis, ils doivent appartenir à un groupe social qui les accepte et les reconnaît ; il est souvent impossible pour des adultes de se faire accepter quand ils essaient d’immigrer dans un nouveau groupe. Remettre dans la nature un animal né en captivité est parfois possible, mais

SES DATES 2004 Diplômée de l’École nationale vétérinaire de Toulouse. 2005-2008 Doctorat en biologie de l’évolution à l’université de Montpellier.

2009-2014

2014 R  ecrutée en tant

 ostdoctorat au German P Primate Center de Göttingen (jusqu’en 2012) puis au département de zoologie de l’université de Cambridge.

que chargée de recherche au Centre d’écologie fonctionnelle et évolutive du CNRS à Montpellier. 2017 M  édaille de bronze du CNRS.

6 • La Recherche | Octobre 2018 • N°540

de la culture. Et c’est la même chose chez les animaux. La plupart des définitions de la culture animale retiennent deux composantes. D’une part, la transmission sociale d’un comportement donné, d’un individu à l’autre. D’autre part, l’existence de différences comportementales entre différents groupes d’une même espèce (de la même manière que l’on parle de cultures nationales ou régionales chez les humains). Il y a par exemple des dialectes locaux dans les vocalisations des cétacés. Ce second critère est plus discuté, car il peut être considéré comme une conséquence du premier : dès lors qu’une espèce a la capacité de transmettre socialement un certain nombre de comportements, on s’attend à observer des différences comportementales entre groupes.

lavage de la patate douce chez des macaques vivant dans une réserve en bord de mer au Japon, où ils étaient nourris. Un jour, une jeune femelle subordonnée lave les patates douces pour en enlever le sable avant de les manger. Cette innovation se transmet ensuite au sein du groupe. Puis le comportement se transmet de génération en génération. Observé pour la première fois en 1954, il est toujours présent dans l’ensemble de cette population. Cette femelle était une innovatrice, puisqu’elle a inventé ensuite un autre comportement : laver sa patate dans l’eau de mer, plutôt que dans l’eau douce, pour la saler et sans doute lui donner meilleur goût. Le second exemple est l’ouverture, par des mésanges, de bouteilles de lait livrées le matin devant des maisons, un phénomène observé en Angleterre dans les années 1950. Cela a été très bien suivi, avec une cartographie de la diffusion de ce comportement à l’échelle du pays à partir de deux ou trois foyers d’innovation.  ous parlez d’individus animaux plus V innovants que d’autres. Peut-on étudier la personnalité de chaque animal ?

Elise HUCHARD/CNRS Phototheque

qué aux humains pour décrire un comportement animal, même quand il semble très proche d’un comportement humain, par souci de rigueur. Mais le refus systématique de l’anthropomorphisme peut aussi représenter un biais scientifique. Par exemple, s’il consiste à refuser d’accepter l’existence de similarités comportementales ou cognitives entre hommes et animaux, comme le dénonce le primatologue néerlandais Frans de Waal. Les discussions sur l’anthropomorphisme ne portent jamais sur des traits morphologiques ou anatomiques, mais toujours sur des traits cognitifs – alors qu’il n’y a pas de justification scientifique à raisonner différemment pour des traits anatomiques plutôt que cognitifs… Il me semble plus important de réfléchir à la manière dont nos représentations de l’animal peuvent influencer notre travail scientifique plutôt que de penser que les seules précautions terminologiques suffiront à éviter les biais scientifiques.


sommaire/octobre 2018 - n°540

3 4

ÉDITO  NTRETIEN AVEC ÉLISE HUCHARD E «  L’étude de la personnalité des animaux

est un domaine de recherche en plein essor »  ropos recueillis par Nicolas Chevassus-au-Louis P

12

COURRIER

14 actualités 14

18

Paléoanthropologie D  enny, l’enfant métis de la grotte de Denisova  stronomie O A  ndes radio : des lunes de Jupiter aux exoplanètes

19

 anté  Consommer peu d’alcool n’est pas S sans danger

20

 cologie Le débat sur la politique climatique É relancé ?

22

 nvironnement L E  es microplastiques envahissent nos sols

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 oologie L Z  a ménopause concerne aussi les bélugas et les narvals

24

Datavisualisation C  omment se passer du glyphosate  Denis Delbecq et Studio.v2

DOSSIER

26 27 28

10 • La Recherche | Octobre 2018 • N°540

Biologie U  n parasite parasité

Informatique Q  uand l’algorithme classique rattrape le quantique

29

LA CHRONIQUE NUMÉRIQUE 

Réinventons la ville connectée  erge Abiteboul S

30 32 34

START-UP P ierre Vandeginste COULISSES News Tank LA CHRONIQUE TRANSITION ÉNERGÉTIQUE 

Une lutte inévitable contre les inégalités sociales  arie Dégremont M

36 dossier MATIÈRE NOIRE LA GRANDE INCONNUE DE L’UNIVERS 38

Entretien avec Françoise Combes :

« Avec le problème de la matière noire, l’astronomie vit une crise » Propos recueillis par Sylvain Guilbaud

43 Retrouvez La Recherche sur RFI dans l’émission « Autour de la question », le 3 octobre à 16 h

Neurosciences L  e code neural du temps

À la poursuite de la particule

fantôme Julien Masbou

50

Et s’il fallait modifier les lois de la gravité ?

Denis Delbecq

Max Planck Institute for Evolutionary Anthropology - CHANDRA X-RAY OBSERVATORY CENTER/NASA

ACTUALITÉS


FONDAMENTAUX

LIVRES

54 fondamentaux 54

BIODIVERSITÉ Le changement climatique

facilite les invasions C éline Bellard

60

NEUROSCIENCES Expériences de mort imminente : la quête d’une explication rationnelle  Philippe Lambert

65

LA CHRONIQUE NEUROSCIENCES 

Une histoire de goût A  drien Peyrache

66

Cyril FRESILLON / GIPSA-lab / CNRS Phototheque - KEYSTONE-FRANCE

71

72

PHYSIQUE 

Le mystère des écoulements ramifiés  Jeanne Bernard et Louison Thorens

76

HISTOIRE DES SCIENCES 

L’alchimie arabe du Moyen Âge, une avancée pour la science A  drien Foucquier

80 livres

Lire dans le regard des robots  érard Bailly et Frédéric Elisei G

A-T-ON PERDU NOTRE LIEN À LA NATURE ?

LA CHRONIQUE MATHÉMATIQUES 

80

Entretien avec Valérie Chansigaud : « L’échec des

mouvements de défense de l’environnement » 

Propos recueillis par Vincent Glavieux

INTELLIGENCE ARTIFICIELLE

Un héritage encore si fécond  Roger Mansuy

83

Extraits du livre dirigé par Philippe Descola, Les Natures en question

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88

LA SÉLECTION DU MOIS

92 agenda - jeux 92 96

AGENDA L  es manifestations scientifiques

JEUX L  a rentrée en énigmes mathématiques  Tangente

98

LA CHRONIQUE ÉTHIQUE

Comités d’éthique ou d’intégrité scientifiques : quelles différences ? J ean-Gabriel Ganascia N°540 • Octobre 2018 | La Recherche • 11


actualités Paléoanthropologie

Denny, l’enfant métis de la grotte de Denisova e métissage fait partie intégrante d’une société humaine moderne et de plus en plus cosmopolite. Mais qu’en était-il dans le lointain passé de l’humanité ? Sa pratique à la préhistoire aurait été bien plus fréquente qu’on pourrait le croire. Dans une étude récente, une équipe de chercheurs menée par Svante Pääbo, de l’Institut Max-Planck d’anthro-

L

pologie évolutive, à Leipzig, présente le premier génome d’un enfant issu d’un père dénisovien et d’une mère néandertalienne (1) . « Denisova 11 », ou Denny, c’est le nom donné à cet individu ancestral, duquel les chercheurs ont découvert un fragment d’os long, mesurant environ 2,5 centimètres, parmi plus de 2 000 fragments osseux de la grotte de Denisova, située

dans les monts de l’Altaï, en Sibérie. En séquençant les chromosomes sexuels extraits à partir de l’os et en analysant l’épaisseur de ce dernier, ils ont déterminé qu’il aurait appartenu à une jeune fille âgée d’au moins 13 ans au moment de sa mort, il y a environ 90 000 ans. Les paléoanthropologues ont étudié l’ADN mitochondrial du spécimen, qui contient des gènes directement transmis

LE MYSTÈRE DES DÉNISOVIENS Une dent et un os de phalange ont suffi pour découvrir, en 2010, l’existence d’une nouvelle espèce humaine disparue : l’homme de Denisova (1) . L’analyse génétique de l’ADN extrait de cette molaire ainsi que de l’ADN mitochondrial issu du fragment de phalange a montré que ces ossements appartenaient à un individu issu d’un groupe d’humains proches, mais différents génétiquement, des hommes de Neandertal et des hommes modernes. Ces restes, découverts dans la grotte de Denisova, dans les montagnes de l’Altaï, en Sibérie, ont longuement fait débat. Si on les appelle

14 • La Recherche | Octobre 2018 • N°540

­ arfois Homo denisovensis, les Dénisoviens ne p sont pas encore vraiment considérés comme une espèce à part entière, une détermination complexe tant la barrière entre les espèces, en particulier dans le genre Homo, peut être floue. À ce jour, seul le génome d’un spécimen, Denisova 3, a été complètement séquencé (2) . Par ailleurs, les paléoanthropologues ne savent que peu de choses sur les caractéristiques morphologiques des Dénisoviens en raison du peu de vestiges découverts. (1) D. Reich et al., Nature, 468, 1053, 2010. (2) M. Meyer et al., Science, 338, 222, 2012.

par la mère. Ils ont remarqué qu’il présentait des similitudes génétiques avec l’homme de Neandertal. Pour aller plus loin, ils se sont penchés sur l’ADN nucléaire – transmis par les deux parents – contenu dans le fragment osseux. L’analyse a révélé une part égale d’ADN dénisovien et d’ADN néandertalien. Pour écarter toute erreur, l’opération a été répétée six fois, jusqu’à ce qu’il ne reste plus aucun doute sur la conclusion à tirer : Denny a une ascendance double, dénisovienne et néandertalienne.

Métissage ponctuel Néandertaliens et Dénisoviens ont divergé voilà 390 000 ans, avant de disparaître il y a entre 40 000 et 30 000 ans. Les premiers habitaient principalement l’Eurasie occidentale, tandis qu’on suppose que les derniers vivaient plutôt en Asie orientale. On connaît peu de chose sur les Dénisoviens, dont les seules traces découvertes sont issues de la grotte

Max Planck Institute for Evolutionary Anthropology - THOMAS HIGHAM, UNIVERSITY OF OXFORD

En analysant l’ADN extrait d’un fragment d’os datant de 90 000 ans, des paléoanthropologues ont découvert le premier individu directement issu d’un métissage entre Néandertaliens et Dénisoviens.


Ci-dessus, le biochimiste Matthias Meyer au travail à l’Institut Max-Planck d’anthropologie évolutive de Leipzig. Ci-contre, les fragments d’os de Denisova 11, alias Denny. L’analyse d’ADN a révélé que Denny était la fille d’un Dénisovien et d’une Néandertalienne. 1 cm

de Denisova et, à ce jour, seul le génome d’un individu de cette espèce a été séquencé (lire l’encadré p. 14). Malgré leurs habitats éloignés, ces deux groupes ont coexisté en quelques endroits, comme dans la grotte de Denisova – véritable « coffre-fort à ADN » pour les paléogénéticiens – qui a aussi abrité des hommes de Neandertal (2) . Leurs rencontres se sont donc ­vraisemblablement

ponctuées de métissage. L’analyse des échantillons d’ADN récoltés sur Denisova 11 révèle aussi des informations sur ses ­ascendants. Ainsi, les auteurs ont remarqué que le génome du père dénisovien de cette jeune fille comportait les traces d’une ascendance néandertalienne, laquelle pourrait remonter à entre 300 et 600 générations avant l’intéressée. Ce constat renforce donc

l’idée que ces deux groupes d’humains se reproduisaient entre eux lorsqu’ils se rencontraient. Mais cet enfant est-il réellement issu d’un métissage ponctuel ou appartient-il à une population elle-même métisse ? Pour Céline Bon, chercheuse en anthropologie évolutive du Muséum national d’histoire naturelle, «  les analyses statistiques menées par l’équipe

sont innovantes et permettent de déterminer qu’il s’agit bien d’un enfant issu d’un métissage ponctuel. La méthodologie est solide et les conclusions sont fidèles aux résultats obtenus ». En étudiant les variations de son génome, les auteurs de l’étude se sont rendu compte que la mère de Denisova 11 est plus proche des hommes de Neandertal de l’Ouest que de ceux de l’Est. Ce spécimen est donc génétiquement plus proche des populations ayant vécu à des milliers de kilomètres – en Europe de l’Ouest – que de celles qui ont vécu N°540 • Octobre 2018 | La Recherche • 15


actualités

Ondes radio : des lunes de Jupiter aux exoplanètes En analysant les données des ondes radio émises par Jupiter et ses satellites, les astronomes sont en mesure de déterminer quelles planètes extrasolaires seraient capables d’émettre un signal détectable de la Terre.

a Terre, Jupiter, Saturne, Uranus, Neptune : cinq planètes du Système solaire sont des sources de rayonnement radio. Il en est de même de deux lunes joviennes : Io et, comme vient de le confirmer une é q u i p e i n t e r n a t i o n a l e, Ganymède. Philippe Zarka, directeur de recherche CNRS à l’Observatoire de Paris, et ses collègues ont passé en revue vingt-six ans d’observations du radiotélescope de Nançay (1) . Ils ont repéré la trace de Ganymède dans les signaux provenant de Jupiter et mesuré la puissance rayonnée. Ils en ont tiré une loi qui, appliquée aux exoplanètes, détermine dans quelles circonstances leurs émissions radio seraient détectables de la Terre. Dans le Système solaire, toutes les planètes dotées d’un champ magnétique (exceptée M ­ ercure, pour laquelle on manque de mesures) rayonnent

L

Aurores polaires dans la magnétosphère de Jupiter. ­ aturellement dans le domaine n des ondes radio. Produits par l’accélération d’électrons dans la magnétosphère, ces signaux électromagnétiques, sporadiques, variables et occupant une large bande de fréquences, sont porteurs d’informations sur leurs sources. « Dans le cas d’une exoplanète, ils donneraient la possibilité de remonter à des caractéristiques telles que la période de rotation, l’inclinaison de l’orbite, la p ­ résence

Cosmochimie UNE MOLÉCULE RADIOACTIVE DANS L’ESPACE

d’un champ magnétique ou la quantité d’énergie échangée avec l’étoile… c’est-à-dire à des données inaccessibles par les autres méthodes d’observation »,explique Philippe Zarka. Mais la détection des signaux radio provenant d’exoplanètes est-elle possible ? Les lunes joviennes détiennent la réponse. On sait, depuis 1964, que la présence du satellite Io dans la magnétosphère de Jupiter crée des perturbations

à l’origine d’intenses émissions radio. Les chercheurs les ont caractérisées avant de retrouver l’influence de Ganymède dans les données emmagasinées par le réseau décamétrique de la station de Nançay.

Énergie magnétique Puis, en comparant les puissances moyennes des émissions de Ganymède, d’Io et des cinq planètes, ils ont remarqué qu’elles étaient toutes strictement proportionnelles au flux d’énergie magnétique reçu par ces objets célestes. Pour une planète, ce dernier dépend à la fois de la taille de la magnétosphère, de l’intensité du champ magnétique stellaire et de la vitesse du vent stellaire. Les astrophysiciens ont pu ainsi calculer que des géantes gazeuses orbitant près de leurs étoiles, tels les « Jupiter chauds », pourraient produire des émissions radio suffisamment fortes pour être détectées par des instruments de la génération actuelle. Par le radiotélescope européen Lofar ou le futur réseau NenuFAR de N ­ ançay, notamment. Une démonstration étonnante des relations entre les émissions radio dans le Système solaire et celle des exoplanètes. Vahé Ter ­Minassian (1) P. Zarka et al., A&A, 616, A182, 2018.

Des astronomes ont, pour la première fois, détecté directement une molécule radioactive en dehors de la Terre : un isotope du monofluorure d’aluminium, 26AlF, repéré avec les radiotélescopes Noema et Alma. Elle aurait été produite à la suite de la collision de deux étoiles dont la lumière a été observée sur Terre au XVIIe siècle.

L’ASTÉROÏDE RYUGU EN VUE ! Après un voyage de 300 millions de km, la sonde Hayabusa 2, lancée en 2014, est arrivée près de l’astéroïde Ryugu. Elle doit larguer trois petits rovers et un atterrisseur en octobre. Elle tentera de toucher le sol, à trois endroits différents, pour récolter des échantillons. Retour sur Terre prévu fin 2020.

T. Kamiński et al., Nat. Astron., doi:10.1038/s41550-018-0541-x, 2018.

www.hayabusa2.jaxa.jp

18 • La Recherche | Octobre 2018 • N°540

NASA/ESA/J.Nichols (University of Leicester) - JAXA, UNIVERSITY OF TOKYO AND COLLABORATORS

Astronomie


dossier

Matière noire

1

« Avec le problème de la matière noire, l’astronomie vit une crise » Françoise Combes, Collège de France

La matière visible dans le ciel ne suffit pas pour expliquer tous les mouvements des astres. Quelle est la nature de cette matière manquante, cruciale pour comprendre notre Univers ? Ce problème hante les astronomes depuis plus de quatre-vingts ans. On suppose l’existence de particules exotiques inconnues, mais peut-être faut-il changer les lois de la gravitation.

La Recherche Q  ue veut dire l’expression « matière noire » ? Françoise Combes E  lle désigne

une matière que nous ne percevons pas directement, mais dont nous détectons les effets qu’elle provoque sur le mouvement des astres visibles ou sur celui de la lumière. Ce que l’on appelle le « problème de la matière noire », c’est le fait que la masse visible, celle des étoiles, des planètes, etc., ne suffit pas pour expliquer la dynamique des objets célestes : il doit y avoir de la masse cachée qui exerce une influence gravitationnelle supplémentaire. De la matière noire, qu’on appelle parfois matière sombre. Ces qualificatifs ne reflètent aucune propriété physique de cette matière, simplement le fait qu’elle nous échappe, qu’elle est mystérieuse.  uand les astronomes se Q sont-ils rendu compte qu’il y avait un problème de matière noire dans l’Univers ?

Par le passé, nous avons déjà été 38 • La Recherche | Octobre 2018 • N°540

confrontés à des problèmes de matière noire, mais les astronomes n’en parlaient pas de la sorte – même si l’expression « matière obscure » apparaît déjà sous la plume d’Henri Poincaré (1) . Historiquement, ces problèmes ont été résolus de deux façons. Par exemple, au XIXe siècle, les astronomes observent des perturbations dans la trajectoire ­d’Uranus – la planète la plus éloignée alors connue – par rapport à la trajectoire calculée grâce à la loi de gravitation de Newton. Urbain Le Verrier propose que cet écart soit dû à la masse d’une planète encore inconnue. Ses calculs permettent

Contexte

Pour l'instant, les scientifiques expliquent une grande partie de la formation et de l’évolution de l’Univers par le modèle standard de la cosmologie, fondé notamment sur la théorie de la relativité générale. Ingrédient clé de ce modèle, la matière noire constituerait 25 % de l’Univers. Mais elle est toujours introuvable.

de découvrir Neptune en 1846. ­Neptune était en quelque sorte de la matière noire qu’on ne voyait pas jusqu’alors. L’autre exemple, ce sont les anomalies observées du mouvement de la planète Mercure. Cette fois, aucune nouvelle planète ne les explique : il faudra changer les lois de la gravité (par la relativité générale d’Albert Einstein en 1915) pour les comprendre. Voilà donc les deux façons de résoudre le problème : trouver de la matière noire, ou la solution « législative », changer les lois de la gravitation.  u’en est-il du problème de Q matière noire qui préoccupe les chercheurs aujourd’hui ?

On peut le faire remonter aux années 1930. L’astronome suisse Fritz Zwicky observait alors les amas de galaxies, l’amas de Coma en particulier. Il a mesuré la vitesse de certaines de ces galaxies par effet Doppler (*) : environ 1 000 km/s. Comme l’amas est en équilibre, son énergie cinétique doit être à peu près égale à


FRANÇOISE COMBES

Julien FAURE/Leemage

ASTRONOME, p  rofesseur au Collège de France, elle consacre ses recherches à la formation et à l’évolution des galaxies, avec des observations astronomiques et des simulations numériques. Elle s’intéresse aux modèles de matière noire, mais aussi aux hypothèses de gravité modifiée.

son énergie potentielle. Cela permet de déduire la masse dynamique de l’amas, autrement dit la masse qui permet à la gravité de retenir toutes ces galaxies. Or la masse visible, déterminée à partir de la luminosité des étoiles, semblait être 100 fois inférieure (2) . C’est beaucoup. Mais Zwicky était très fantasque, il ne croyait pas au Big Bang, à l’expansion de l’Univers. Peu de gens l’ont suivi. Le Néerlandais Jan Oort parle aussi de matière noire à cette époque pour expliquer la vitesse des étoiles perpendiculaires au plan de la Voie lactée. Cependant, on pensait qu’il

(*) L’effet Doppler est le décalage de la longueur d’onde du rayonnement d’une source (par exemple une galaxie) en mouvement par rapport à un observateur (comme un télescope sur Terre). La mesure de ce décalage permet de déterminer la vitesse de la source.

s’agissait d’astres éteints, de matière ordinaire mais invisible. La communauté dans son ensemble ne parlait pas encore de « matière noire ». D’où est venu le déclic ?

Cela a commencé à partir des années 1970 avec l’étude des courbes de rotation des galaxies, c’est-à-dire de la vitesse à laquelle les étoiles tournent autour du centre de leur galaxie en fonction de leur distance. Dans les galaxies, l’essentiel de la masse visible est concentré vers le centre. D’après les lois de Newton, plus les étoiles sont éloignées, plus leur vitesse de rotation doit être faible. Si ce n’était pas le cas, elles seraient expulsées de la galaxie. Or des observations, comme celles de l’astronome américaine Vera Rubin, ont montré que les étoiles éloignées du centre tournaient plus vite que prévu (Fig. 1) . Mais elle ne

parle de matière noire dans aucun de ses articles. En effet, les mesures étaient difficiles, les marges d’erreurs et les incertitudes encore grandes : par exemple, pour la même luminosité, les étoiles peuvent avoir des masses différentes. Par ailleurs, dans les grandes galaxies comme Andromède, pointées par Vera Rubin au télescope, les courbes de rotation ne s’écartent vraiment des prédictions de Newton qu’assez loin du centre galactique. Dans la Voie lactée par exemple, jusqu’au Soleil (c’est-à-dire jusqu’aux deux tiers de la galaxie visible par rapport à son centre), il n’y a quasiment pas besoin de matière noire pour expliquer les vitesses de rotation. En revanche, ce n’est pas vrai dans les galaxies naines, où l’écart se manifeste près du centre. Mais, à l’époque, Vera Rubin ne pouvait pas les N°540 • Octobre 2018 | La Recherche • 39


fondamentaux

Neurosciences

Expériences de mort imminente : la quête d’une explication rationnelle À l’université de Liège, une équipe du Coma Science Group mène un programme de recherche centré sur les versants neuroanatomique et psychologique des expériences de mort imminente (EMI). Elle a notamment constitué une base de données de plus de 1 600 récits de personnes ayant vécu une telle expérience.

«

A

 rès avoir vu p toute ma vie défiler sous mes yeux, j’ai intégré un tunnel qui semblait sans fin. Finalement, j’ai aperçu une lumière brillante, très intense, au bout de ce tunnel. J’ai alors pris conscience que j’avais quitté mon enveloppe corporelle. J’ai rencontré des membres de ma famille décédés et je suis ensuite passé à travers cette lumière qui provoquait chez moi une attirance inexorable. Je ressentais une paix intérieure et un bien-être intenses. De l’autre côté de la lumière, j’ai vu des choses absolument magnifiques, à tel point que je ne dispose pas de suffisamment de mots pour les décrire. C’était très agréable. Toutefois, je ne devais pas être prêt à cela, j’ai repensé à ma vie, à ma famille, et c’est à ce moment-là que j’ai fait demi-tour pour rentrer. » De telles expériences, dites de mort imminente, suscitent des débats passionnés au cours ­d esquels

60 • La Recherche | Octobre 2018 • N°540

f­ erraillent la pensée rationnelle et la pensée « magique » incarnée par la croyance en une origine surnaturelle du phénomène. Environ 10 % des personnes ayant survécu à un arrêt cardiaque disent avoir été confrontées à une expérience de mort imminente. Et selon Steven Laureys, responsable du Coma Science Group à l’université de Liège, ce chiffre est probablement sous-évalué. « Ainsi, dit-il, certains patients pourraient avoir oublié ce vécu subjectif, un peu comme on peut oublier un rêve. » Les expériences de mort imminentes – EMI ou NDE par référence à la terminologie anglo-saxonne de Near-Death Experiences – sont donc relativement fréquentes. Et

Contexte

35 % DES RÉCITS d’expérience de mort imminente analysés par les neuroscientifiques de l’université de Liège débutent par une sensation de sortie du corps.

Comment donner du sens aux récits, relativement fréquents, de personnes qui, à la suite d’un arrêt cardiaque ou d’un traumatisme crânien, disent avoir quitté leur corps, vu une lumière brillante ou sont persuadées d’avoir été en relation avec des défunts ou un être mystique ? La science se penche sur la question.

il arrive de surcroît que des personnes rapportent une EMI à la suite d’une syncope, d’une séance de méditation ou d’un stress très important, comme lorsqu’on échappe de peu à la noyade. L’expression « mort imminente » est alors galvaudée et les spécialistes lui préfèrent celle de NDE-like.

Échelles d’évaluation Les composantes des récits décrivant le phénomène sont diverses et très spectaculaires. Pour être qualifié d’« expérienceur » (personne ayant vécu une telle expérience), il n’est pas nécessaire d’avoir relaté l’ensemble des caractéristiques connues. Il existe des échelles auxquelles se réfèrent les neuroscientifiques et les psychologues pour évaluer de façon aussi objective que possible si un sujet a vécu ou non une EMI. La plus utilisée est l’échelle de Greyson, du nom du psychiatre américain Bruce Greyson qui l’a proposée en 1983. Explorant plusieurs dimensions de l’expérience


Julien Coquentin / Hans Lucas

La sensation d’être dans un tunnel ou la vision d’une lumière brillante reviennent fréquemment dans les témoignages sur le phénomène. (cognitive, affective, transcendantale et paranormale), elle se fonde sur 16 questions pouvant donner lieu chacune à un score de 0, 1 ou 2 en fonction de la présence (ou non) et de l’intensité d’un phénomène caractéristique d’une EMI. On considère qu’il y a eu expérience de mort imminente lorsque le score total obtenu par un individu ayant répondu aux 16 questions est de 7 ou plus (sur 32). La plupart des données relatives aux EMI méritent d’être revisitées car, souvent, elles émanent d’ouvrages de vulgarisation scientifique, reposent sur l’analyse d’échantillons de récits ou font appel à une méthodologie parfois nébuleuse. L’équipe du Coma Science Group a constitué une base de données de plus de 1 600 récits d’EMI, les uns recueillis directement, d’autres via ­l’Association

internationale pour l’étude des états proches de la mort (International Association for Near-Death Studies, IANDS). Elle s’est assignée pour objectif de réexplorer différentes questions relatives aux expériences de mort imminente.

Presque aucun récit n’est semblable à un autre sur le plan de la chronologie des événements ” Charlotte Martial, n europsychologue Notamment la séquence chronologique des étapes successives des EMI, présentée en 1980 par Kenneth Ring, aujourd’hui professeur émérite de psychologie de l’université du Connecticut : sensation de paix et de bonheur, détachement par rapport au corps physique, entrée transitoire dans

une région obscure, vision d’une lumière brillante et entrée à travers la lumière dans une autre dimension de ­l’existence (1) . Dans une étude publiée en 2017 et dont le premier auteur était ­Charlotte Martial, neuropsychologue et postdoctorante, les chercheurs du Coma Science Group ont procédé, au moyen d’une méthode rigoureuse d’analyse de texte et de statistiques, à une approche qualitative de 154 récits de mort imminente, de toutes origines (arrêts cardiaques, traumatismes crâniens, etc.) (2) . Ils ont tenté d’établir la chronologie d’apparition des événements rapportés par les expérienceurs, et ce sans a priori issus de classifications antérieures. Les conclusions des neuroscientifiques belges n’épousent pas celles de Kenneth Ring. « D’après nos N°540 • Octobre 2018 | La Recherche • 61


fondamentaux

Histoire des sciences

L’alchimie arabe du Moyen Âge, une avancée pour la science La quête de la transmutation de la matière a longtemps été considérée comme une discipline exclusivement fondée sur des principes occultes et mystiques. Mais des travaux réalisés sur les métaux dans le monde arabo-médiéval laissent transparaître des éléments caractéristiques d’une science chimique qui n’émergera que des siècles plus tard.

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rend, entre autres, possible la purification de l’alcool à partir du vin. Mais le caractère innovant de Ja-bir Ibn Hayya-n réside avant tout dans sa capacité d’observation et d’argumentations pratiques. L’école qu’il fonde à la fin du VIIIe siècle prône une alchimie expérimentale ayant des répercussions sur la vie quotidienne, par la fabrication de tissus imperméables, d’antimoustiques, de parfums ou par l’élaboration de nouvelles techniques de décoration. Les travaux consacrés aux métaux prennent alors une place ­prépondérante.

Les écrits de l’alchimiste du VIIIe siècle Ja-bir Ibn Hayya-n (Geber) décrivent des procédés complexes, tels que la cristallisation ou la distillation (couverture d’une traduction du XVIe siècle d’un de ses traités).

Pierre philosophale Depuis l’Antiquité, la traditionnelle quête d’un procédé de transmutation, par lequel il deviendrait

Contexte

La plupart des savants du MoyenÂge sont en accord avec le dogme aristotélicien en vigueur depuis l’Antiquité. Il avance que la composition de la matière s’explique au moyen des quatre éléments fondamentaux (terre, eau, air et feu) et de quatre qualités (chaud, froid, humide et sec), auxquelles les alchimistes arabes ont ajouté deux principes (mercure et soufre).

­ ossible de transformer la matière p – le plomb en or par exemple –, reste l’un des principaux objectifs de l’alchimie. Mais l’idée de transmutation des métaux, notamment en Occident, est souvent associée à une approche occulte, dénuée de bon sens. L’image de la pierre philosophale ou celle de Nicolas Flamel, personnage sans cesse romancé, viennent en effet porter cette perception couramment répandue. Pourtant, la transmutation semble bien susciter, dès le IXe siècle, des réflexions d’ordre scientifique – ou

Selva/Leemage

L

es premières traces d’une véritable pratique alchimique ont été trouvées, notamment sous forme de papyrus, dans l’ancienne Égypte gréco-­romaine, à Alexandrie, et datent d’une période estimée entre le début de notre ère et le IIIe siècle. L’alchimie arabe est quant à elle apparue à la fin du VIIe siècle, avec les traductions des textes grecs et coptes. Mais l’apport des savants moyen-orientaux ne peut être réduit à un simple relais des connaissances antiques – loin de là. Les premières grandes avancées peuvent être attribuées à Ja-bir Ibn Hayya-n (connu en Occident sous le nom latinisé Geber, 721-815). Ses écrits reflètent une utilisation de procédés complexes, tels que la cristallisation ou la distillation, pratiques connues à partir de l’Antiquité et améliorées par les praticiens arabes médiévaux. L’alambic, ustensile utilisé pour la distillation, ne cesse par exemple d’être perfectionné, notamment en optimisant sa forme. Le système de ­refroidissement évolue lui aussi et


du moins pratique – quant à la faisabilité matérielle du processus. Ne nous méprenons pas, la dimension métaphysique n’est pas pour autant évincée. Ja-bir Ibn Hayya-n y attache même une importance capitale : l’étude des relations entre corps, âme et esprit est essentielle ; la transformation de la matière va de pair avec une transformation de l’âme de celui qui la pratique. Mais cette vision spirituelle n’est pas unanime. Le savant d’origine perse - Bakr Muhammad Ibn ZakariyaAbu al-Raz , plus connu sous le nom de Rhazès (865-925), admet l’idée de

Universal History Archive/UIG/Bridgeman Images

La matière qui s’évapore lorsqu’elle est chauffée fait partie de la classe des « esprits » transmutation des métaux, mais se base sur un raisonnement dénué de toute explication métaphysique. Comme le souligne l’historienne des sciences ­Mehrnaz Katouzian-­ Safadi, de l’université Paris-Diderot, il s’agit pour lui d’un « événement scientifiquement concevable et matériellement possible ». D’autres, comme Al-­Kind (801-873), considéré comme l’un des plus grands philosophes de son époque, n’accepte tout simplement pas la possibilité d’un tel ­processus. Malgré des divergences d’opinions philosophiques, les alchimistes s’accordent sur l’ensemble des entités – minéral, végétal et animal – susceptibles d’être étudiées et manipulées. Et les « corps fusibles », ou ce que nous définirions aujourd’hui comme des métaux, se trouvent souvent au centre des attentions. Une première constatation de l’importance de l’observation dans les travaux de Ja-bir Ibn Hayya-n vient de sa classification des différentes substances.

Ja-bir Ibn Hayya-n est représenté sur ce codex d’alchimie italien. Ses travaux ont contribué aux prémices de la chimie : il a identifié sept métaux, dénommés alors « corps fusibles ». Il se fonde sur l’effet de la chaleur sur la matière. Celle qui s’évapore lorsqu’elle est chauffée fait partie de la classe des « esprits » (arwa-h). On y trouve le mercure, le soufre ou l’arsenic. Les « corps fusibles » (ajsa-m) – l’or, l’argent, le fer, le cuivre, l’étain et le plomb – restent,

quant à eux, stables à haute température. La volatilité fait office de critère de démarcation. Le nombre de corps fusibles et leur nature peuvent varier en fonction des différentes écoles. Pour Ja-bir Ibn Hayya-n, notamment, il y en a sept. D’autres, comme Ibn S na-, plus connu N°540 • Octobre 2018 | La Recherche • 77


livres A-t-on perdu notre lien à la nature ? La démission de Nicolas Hulot a semble-t-il réveillé la mobilisation populaire en faveur de la protection de la nature, dans un contexte où les menaces qui pèsent sur cette dernière vont croissant. Mais de quelle nature parle-t-on au juste ? En effet, comme le montre le livre dirigé par Philippe Descola, Les Natures en question (Odile Jacob), si les « lois de la nature » sont universelles, l’idée de nature ne l’est guère. Quant aux finalités qui motivent sa protection, elles peuvent être très diverses, voire antagonistes, et les résultats peu probants, ainsi que le souligne Valérie Chansigaud dans Les Combats pour la nature (Buchet-Chastel). n

Entretien avec Valérie Chansigaud

L’échec des mouvements de défense de l’environnement ” Dans son dernier livre Les Combats pour la nature, l’historienne des sciences Valérie Chansigaud met en évidence les liens étroits entre la sauvegarde de l’environnement et le progrès social. Elle dresse aussi un bilan peu reluisant des combats politiques actuels en faveur de la nature. La Recherche À  quand remonte l’émergence des combats politiques pour la nature ? Valérie Chansigaud À l’époque des

Lumières, au XVIIIe siècle. Se mettent en place à ce moment-là une pensée et un système politique – la démocratie –, censés améliorer les sociétés humaines. Cette conjonction entraîne une transformation radicale. Deux autres bascules 80 • La Recherche | Octobre 2018 • N°540

i­ mportantes se produisent à peu près en même temps : l’émergence de la société industrielle et celle d’une pensée scientifique environnementale. Sur ce dernier point, il ne faut pas se tromper : penser l’interaction de l’être humain, d’un animal ou d’une plante avec son environnement est une banalité en histoire naturelle. On fait cela depuis toujours. Mais, entre la fin du XVIIIe et le début du XIXe siècle, il y a une

f­ ormalisation de l’étude systématique des interrogations sur ce qui forme l’environnement et un sujet quelconque – plante, animal, être humain ou société humaine.  n des premiers penseurs de ces U combats est l’économiste britannique Thomas Malthus (1766-1834). Selon vous, il est souvent mal cité. Pourquoi ?

Pas mal de militants de l’environnement croient que Malthus a pensé l’équilibre entre les ressources naturelles (à travers l’alimentation) et la démocratie. Sauf qu’il ne s’intéresse à ces questions-là que secondairement. Ce qui le motive dans l’utilisation d’un raisonnement p ­ ro-environnemental, c’est son instrumentalisation, afin de combattre l’idée de ­progrès – c’est clair dès le

La Recherche n°540 - Matière noire, les trois théories  

Matière noire, les trois théories > Les dernières découvertes analysées par les astrophysiciens Expériences de mort imminente, les résultat...

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