Accueil > Pour en savoir plus > Physique > "Comment les migrations du rouge-gorge nous introduisent dans l’univers du (...)

"Comment les migrations du rouge-gorge nous introduisent dans l’univers du quantique et nous projettent dans les applications du monde de l’attoseconde et dans le temps de la mécanique quantique" par Jacques Hallard

lundi 9 août 2021, par Hallard Jacques


ISIAS Biologie Quantique

Comment les migrations du rouge-gorge nous introduisent dans l’univers du quantique et nous projettent dans les applications du monde de l’attoseconde et dans le temps de la mécanique quantique

Avec un ajout sur la magnétoréception

Jacques Hallard , Ingénieur CNAM, site ISIAS – 09
/08/2021

Rouge-gorge - Source

Plan du document : Préambule Introduction Sommaire Auteur


Préambule

Les personnes curieuses ou celles qui veulent en découvrir un peu plus sur la notion de QUANTIQUE, peuvent lire à la suite. Sinon, elles peuvent passer directement aux rubriques introduction et/ou sommaire

Quelques définitions préalables avec l’adjectif quantique

Informatique quantique : branche de l’informatique qui traite des ordinateurs quantiques.

Logique quantique : logique trivalente proposée en 1944 par H. Reichenbach pour résoudre certains problèmes rencontrés par la mécanique quantique. (Elle contient trois valeurs : vrai, faux, et indéterminé au sens du principe d’indétermination de Heisenberg.)

Nombre quantique : nombre caractérisant les valeurs numériques des grandeurs physiques quantifiées qui interviennent dans la description de l’état d’un système physique.

Ordinateur quantique : ordinateur qui utilise des qubits, ce qui lui permet d’effectuer extrêmement vite des calculs parallèles, et augmente ainsi considérablement sa puissance de calcul.

Physique quantique : fondée sur la théorie quantique ou des quanta.

Théorie quantique : théorie physique qui traite du comportement des objets physiques au niveau microscopique [atome, noyau, particules]. (La théorie quantique [ou théorie des quanta] est née au début du xxe siècle grâce aux travaux de M. Planck, A. Einstein et N. Bohr. Contrairement à la physique classique, elle décrit la matière et le rayonnement de manière discontinue, utilisant pour cela le concept d’unités discrètes appelées quanta. Un système passe ainsi d’un état à un autre selon certaines valeurs définies : c’est la quantification. L’effet photoélectrique illustre cette propriété. Par ailleurs, cette théorie décrit l’état d’un système non plus par sa position et sa vitesse, mais par sa fonction d’onde, qui permet de calculer sa probabilité de présence. Ainsi, un objet quantique [ou quanton, par exemple boson ou fermion] peut se trouver à deux endroits à la fois.)

Source : https://www.larousse.fr/dictionnaires/francais/quantique/65492

La physique quantique, késako ? - Comment ça marche ? – Vidéo 5:40 - 22 mai 2019 - CEA Recherche

A notre échelle, tout ce qui nous entoure, a une masse, une position ou encore une vitesse bien définies. Nos objets du quotidien sont bien décrits par la physique dite ’classique’. Mais à l’échelle microscopique, on observe des situations qui nous demandent de changer radicalement notre vision du monde. L’atome peut en effet être placé dans deux, trois, ou même une infinité d’endroits à la fois. On dit alors que l’atome est dans une « superposition quantique cohérente d’états ». Ce phénomène est un cas particulier d’un principe de base de la physique quantique, une branche de la physique qui décrit bien le monde microscopique. Découvrez en animation-vidéo ce qu’est la physique quantique. Une animation-vidéo co-réalisée avec L’Esprit Sorcier. Pour en savoir plus sur la mécanique quantique : http://www.cea.fr/comprendre/Pages/ph... Pour en savoir plus sur l’ordinateur quantique : http://www.cea.fr/comprendre/Pages/no... Pour suivre nos vidéos : abonnez-vous à notre chaîne : https://www.youtube.com/user/CEAscien...

Source : https://www.youtube.com/watch?v=y1T463vMEfc

La mécanique quantique en 7 idées Vidéo 19:22 - ScienceEtonnante

Vous avez toujours rêvé de comprendre les mystères de la mécanique quantique ? Cette vidéo est faite pour vous ! Au menu, principe de superposition, mesure quantique, réduction du paquet d’onde, dualité onde-corpuscule, quantification et principe d’incertitude de Heisenberg ! Écrit et réalisé par David Louapre © Science étonnante * MES LIVRES : - ’Mais qui a attrapé le bison de Higgs ?’ https://www.amazon.fr/gp/product/B07R... - ’Insoluble, mais vrai !’ https://www.amazon.fr/gp/product/2081... * ME SOUTENIR : http://www.tipeee.com/science-etonnante * SUR LES RESEAUX SOCIAUX : Facebook : https://www.facebook.com/sciencetonnante Twitter : https://www.twitter.com/dlouapre * LE BLOG : http://scienceetonnante.com - Pour compléter et préciser tout ce qui est dit ici, le billet de blog qui va avec : https://scienceetonnante.com/2015/10/... Le joli tableau plein d’équations de mécanique quantique : Cutty Sark http://cutty-sark.deviantart.com/art/...

Source : https://www.youtube.com/watch?v=Rj3jTw2DxXQ

Qu’est-ce qu’un objet quantique ?

Par exemple, un objet peut « emprunter » plusieurs trajectoires à la fois. Il existe même un état, nommé l’intrication quantique, que peuvent posséder deux objets et qui permet de téléporter une propriété du premier objet au second sans aucun délai ni connexion spatiale.

Qu’est-ce que la physique quantique pour les nuls ?

C’est la physique appliquée à petite échelle, celle de l’atome : 1 milliardième de mètre. Ce sont les lois permettant de comprendre comment fonctionne un électron, un grain de lumière, une molécule... ... A l’échelle de l’atome, les comportements sont différents.23 févr. 2019 - La mécanique quantique pour les nuls - Paris Match - https://www.parismatch.com/Culture/Livres/La-mecanique-quantique-pour-les-nuls-1607599

Qu’est-ce que la pensée quantique ?

L’esprit quantique ou encore la conscience quantique est une hypothèse qui suggère que des phénomènes quantiques, tels l’intrication et la superposition d’états, sont impliqués dans le fonctionnement du cerveau et en particulier, dans l’émergence de la conscience. Esprit quantique — Wikipédia

C’est quoi l’énergie quantique ?

Au niveau quantique, les particules sont des ondes et leur forme n’est pas aléatoire. Elle est déterminée par le niveau d’énergie de la particule. Ce phénomène s’appelle la quantification. Ces paliers d’énergie trahissent la structure même des atomes et permettent leur modification. 15 novembre 2020 - Tout est quantique : comment fonctionne la quantification de l ...

Comment fonctionne la médecine quantique ?

Contrairement à la médecine traditionnelle qui perçoit le corps humain comme une addition de plusieurs organes, la médecine quantique développe une approche plus holistique selon laquelle l’organisme serait composé de particules de lumière, appelées photons, qui dégagent un champ vibratoire.11 mars 2016- Médecine quantique : ce qu’il faut savoir : Femme Actuelle Le MAG

Qu’est-ce que la thérapie énergétique ?

Les thérapies par l’énergie sont aussi appelées thérapies par les biochamps. Elles reposent sur la croyance selon laquelle il existe des champs d’énergie qui circulent à l’intérieur et autour du corps. Lorsque l’énergie circule librement dans votre corps, vous avez une bonne santé émotionnelle, physique et spirituelle. Thérapies par l’énergie - Société canadienne du cancer

Rappel - Multiples et sous-multiples des unités de mesures (à propos d’attoseconde)

Préfixe

Symbole

10n

Nombre décimal

yotta Y 1024 1 000 000 000 000 000 000 000 000
zetta Z 1021 1 000 000 000 000 000 000 000
exa E 1018 1 000 000 000 000 000 000
péta P 1015 1 000 000 000 000 000
téra Y 1012 1 000 000 000 000
giga G 109 1 000 000 000
méga M 106 1 000 000
kilo k 103 1000
hecto h 102 100
déca da 101 10
déci d 10-1 0,1
centi c 10-2 0,01
milli m 10-3 0,001
micro µ 10-6 0,000 001
nano n 10-9 0,000 000 001
pico p 10-12 0,000 000 000 001
femto f 10-15 0,000 000 000 000 001
atto a 10-18 0,000 000 000 000 000 001
zepto z 10-21 0,000 000 000 000 000 000 001
yocto y 10-24 0,000 000 000 000 000 000 000 001

Source : http://memento.ovh/unite.php

Retour au début du préambule

Retour au début du dossier


Introduction

Après un préambule qui propose de revoir la notion de quantique et les applications qui en découlent, ce dossier, construit dans un but didactique, regroupe des articles d’actualités basés sur la mise en évidence d’une sorte de boussole quantique logée dans l’œil du rouge-gorge.

Des tentatives d’explication sont données à travers une approche scientifique avec des schémas explicatifs à propos du complexe biochimique ErCRY4-FAD qui est mis en jeu, ainsi que des recherches de physique avancée qui aboutissent à la science traitant de l’attoseconde, grâce aux outils des impulsions laser ultrarapides avec des applications possibles dans l’industrie et dans la médecine.

Finalement, une vidéo de l’European Patent Office [ https://www.epo.org/ ], ou Office européen des brevets (OEB), nous fait découvrir la personnalité d’Ursula Keller, « une physicienne suisse, spécialiste de la technologie laser ultra-rapide, inventrice et professeure de physique à l’École polytechnique fédérale de Zurich, lauréate du prix de l’inventeur européen 2018 décerné par l’Office européen des brevets… » - Source : https://fr.wikipedia.org/wiki/Ursula_Keller

Pour mémoire et d’après Wikipédia, « L’Office européen des brevets (OEB ; en anglais : ‘European Patent Office’, EPO ; en allemand : ‘Europäisches Patentamt’) est une organisation qui accorde des brevets au niveau européen. Son siège se trouve à Munich, en Allemagne. Il possède également un département dans la commune de Ryswick aux Pays-Bas, ainsi qu’une annexe à Berlin et des bureaux à Vienne et à Bruxelles. Créé par la Convention sur la délivrance des brevets européens le 7 octobre 1977, il est l’organe exécutif de l’Organisation européenne des brevets, une organisation intergouvernementale créée sur la base de la Convention sur le brevet européen. Le président de l’OEB depuis le 1er juillet 2018 est le Portugais António Campinos, ex-directeur de l’Office de l’Union européenne pour la propriété intellectuelle… » - Source : https://fr.wikipedia.org/wiki/Office_europ%C3%A9en_des_brevets

Par ailleurs, pour les lecteurs et lectrices curieux, plus de 70 articles qualifiés de QUANTIQUE et déjà postés sur le site ISIAS sont accessibles à partir de ce site : https://isias.lautre.net/spip.php?page=recherche&recherche=quantique

Retour au début de l’introduction

Retour au début du préambule

Retour au début du dossier


Sommaire

Retour au début de l’introduction

Retour au début du préambule

Retour au début du dossier


  • La vie est-elle aussi quantique ? Par Vlatko Vedral - 05 octobre 2016| DOSSIER POUR LA SCIENCE N° 93| Cet article est réservé aux abonnés à ‘Pour la Science’Rubrique Biologie
    Contrairement à l’idée commune, la théorie quantique ne concerne pas seulement les électrons et les atomes. Elle s’applique aussi à plus grande échelle et jusqu’à divers processus biologiques chez les oiseaux, les plantes... et peut-être les êtres humains.

Photo  : Le rouge-gorge familier vole de la Scandinavie à l’Afrique en s’orientant à l’aide du champ magnétique terrestre. L’oiseau percevrait avec ses yeux l’inclinaison de ce dernier grâce à un effet quantique à l’échelle macroscopique. © orgon/Shutterstock.com

Effet quantique, effet minuscule  ? Dans les manuels de physique, la théorie quantique décrit les particules, les atomes, les molécules, bref, le monde microscopique, mais céderait le pas à la physique classique à l’échelle des poires, des gens ou des planètes. Il y aurait ainsi, quelque part entre la poire et la molécule, une frontière où prend fin l’étrangeté quantique et où commence le caractère familier des comportements décrits par la physique classique.

L’idée que la théorie quantique se limite au monde microscopique est d’ailleurs très répandue dans le grand public. Elle est très souvent annoncée comme étant le cadre théorique nécessaire pour comprendre l’Univers aux plus petites échelles, la relativité s’occupant à l’autre bout du spectre de l’Univers aux plus grandes échelles. Ce cloisonnement du monde physique est un mythe !

Peu de physiciens attribuent aujourd’hui à la physique classique le même statut qu’à la physique quantique. À leurs yeux, la physique classique n’est qu’une approximation utile dans un monde qui est quantique à toutes les échelles. La discrétion des phénomènes quantiques à notre échelle ne tient pas à la taille en soi des systèmes, mais à la façon dont ils interagissent. Depuis quinze ans, les physiciens multiplient les expériences où se manifestent à l’échelle macroscopique des effets quantiques, dont on s’aperçoit qu’ils sont bien plus présents qu’on ne le soupçonnait. Ils pourraient même jouer un rôle dans nos cellules, l’orientation des oiseaux migrateurs, la photosynthèse des plantes  !

Même les spécialistes qui consacrent leur carrière à la physique quantique doivent encore assimiler ce qu’elle dit vraiment sur la nature. Les comportements quantiques échappent au sens commun  : ils nous forcent à repenser notre vision de l’Univers et à en accepter une nouvelle, peu familière.

Un chat mort-vivant

Pour un expert en théorie quantique, la physique classique est la version en noir et blanc d’un monde en couleurs. Les catégories de la physique classique ne suffisent plus à saisir le monde dans sa richesse. Dans la vision propagée par les vieux manuels, la richesse des teintes se dilue à mesure qu’augmente la taille. Isolées, les particules seraient quantiques  ; en grand nombre, elles deviendraient classiques. Cette vision est fausse, et les premières indications de ce fait remontent à l’une des plus célèbres expériences de pensée de la physique : celle du chat de Schrödinger.

En 1935, l’Autrichien Erwin Schrödinger imagina une situation macabre pour illustrer comment le monde microscopique et le monde macroscopique sont inextricablement couplés, et ne peuvent être séparés par une frontière nette. Dans son scénario, un chat est enfermé dans un local contenant un flacon de gaz mortel, un compteur de radioactivité et un atome radioactif. Si le compteur détecte de la radioactivité, un mécanisme casse le flacon, et le chat meurt.

Le compteur, appareil macroscopique, ne peut que mesurer l’un des deux états classiques possibles de l’atome  : «  désintégré  » ou «  non désintégré  ». Or, dans le monde quantique, un atome peut fort bien se trouver dans un état combinant [à la fois] les états «  désintégré  » et «  non désintégré  »  : ce que l’on nomme un état superposé. Ainsi, si l’atome radioactif est dans cet état superposé, l’existence du mécanisme brisant le flacon implique que le chat se trouve dans un état combinant la possibilité d’être mort et celle d’être vivant, exactement comme l’état superposé de l’atome combine la possibilité qu’il soit désintégré ou non.

Pour plausible que soit le dispositif de Schrödinger, il est avant tout théorique. D’ailleurs, certaines nouvelles approches de la réalité mettent à mal cette idée (voir l’entretien avec A. Auffèves, page 18). Pour autant, il a l’intérêt de mettre en évidence, qu’en principe au moins, l’étrangeté quantique des systèmes microscopiques se communique aux systèmes macroscopiques. Et il pose une question de fond  : pourquoi les gens ne voient-ils que des chats soit vivants, soit morts et pas de chats « morts-vivants »  ?

Des états très fragiles

D’après la vision actuelle, le monde semble bien décrit par la physique classique, parce que les interactions complexes d’un objet avec son environnement font très vite disparaître les particularités quantiques. L’information relative à l’état de santé d’un chat, par exemple, gagne rapidement son environnement sous la forme de photons et d’échanges de chaleur. Chaque phénomène quantique peut impliquer des états superposés du système en jeu (mort ou vivant), mais ces états, sauf un……..

Cet article vous intéresse ? Abonnez-vous pour poursuivre la lecture ! - Votre magazine en version numérique chaque mois - Accès aux anciens numéros depuis 1996 - Accès illimité aux articles en ligne - À partir de 4,90€ par mois - Je m’abonne - Déjà abonné ? Identifiez-vous

Pour la Science - la science expliquée par ceux qui la font

POUR LA SCIENCE - Syndicat national de l&#39 ;édition

Source : https://www.pourlascience.fr/sd/biologie/la-vie-est-elle-aussi-quantique-9301.php

Retour au début du sommaire


  • Comprendre, parce que c’est important | Le blog de Jacques Dubochet - Rouge-gorge - 16 juillet 2021 Jacques Dubochet Au jour le jour - Photo – Diffusé par ‘letemps.ch’ {{}}
    J’aime la science et chaque fois qu’elle me fait comprendre quelque chose j’y prends un plaisir physiologique. J’aime aussi partager ce plaisir. Alors, de temps en temps, je distribue à mes amis un petit rapport sur mes « découvertes ». Le blog du ‘Temps’ me semble un bon canal pour partager ce plaisir.

Boussole et carte.

Connaissez-vous la vie voyageuse du coucou ? Le plus souvent, il passe la saison froide en Afrique et nous revient vers fin mars pour se reproduire. La femelle dépose chacun de ses œufs dans autant de nids différents d’autres espèces. Après quoi, elle ne s’en occupe plus. Vers la mi-été, les adultes retournent solitairement à leur station d’hiver, précédant de quelques semaines les jeunes de l’année qui voyagent seuls vers la même destination. Comment font-ils pour diriger leur vol solitaire jusqu’à la forêt inconnue de parents qu’ils n’ont jamais vu ? Ces simples observations le prouvent ; certains animaux sont équipés d’une boussole fiable et d’une carte précise.

Magnétoreception.

Les coucous ne sont pas les seuls à bénéficier de ce genre de compétences. On retrouve ces dernières sous diverses formes chez beaucoup d’oiseaux, de poissons, d’insectes, peut-être même un peu chez l’homme, mais certainement aussi chez notre sympathique rouge-gorge. Depuis longtemps, on sait que cette faculté d’orientation est largement basée sur la capacité de percevoir le faible champ magnétique terrestre, mais la magnétoreception – c’est ainsi que l’on désigne ce 6e sens – reste une énigme.

Deux hypothèses dominent. La première est basée sur les microscopiques cristaux ferromagnétiques que l’on retrouve dans certaines cellules des espèces sensibles. (J’en ai vu moi-même par hasard dans une préparation de cellules cérébrales humaines.) On peut alors imaginer que le mouvement de ces cristaux, provoqué par le changement de direction de l’animal dans le champ magnétique terrestre, induit des forces que des protéines spécialisées (on en connaît) captent et transforment en un signal exprimé dans la cellule. L’autre hypothèse, qui n’exclut pas la première, fait appel à la physique quantique. À ce propos, il y a des choses intéressantes à dire.

[Addenda - Selon Wikipédia : « La magnétoréception, aussi appelée magnétoception ou biomagnétoréception, est un sens qui permet à un être vivant (animal, plante1, champignon, bactérie...) de détecter l’intensité et/ou l’orientation d’un champ magnétique. Il est notamment utilisé par des animaux migrateurs (avec d’autres sens) pour leur orientation (direction, position). Ce terme est apparu pour la première fois en 1972, et nous pouvons actuellement dénombrer trois types de magnétoception : une perception indirecte, reposant sur la sensibilité aux courants induits, ainsi que deux mécanismes directs, assurant la transduction grâce à la magnétite ou aux dits radicaux libres. Ce sens serait donc en rapport direct avec la migration animale, puisqu’il détecte le champ magnétique terrestre (qui est habituellement statique). Il permettrait donc aux animaux de constituer des « cartes » du monde et de naviguer. La magnétoréception a pu être observée chez toutes sortes d’êtres vivants : des bactéries, des invertébrés comme le homard, mais aussi des vertébrés, chez certaines espèces d’oiseaux, de tortues ou de requins. Dans les années 1990 on disposait déjà de preuves expérimentales que chez les vertébrés, la magnétoréception est dépendante de la lumière, mais sans que l’on puisse alors expliquer cette dépendance ni le mécanisme de magnétoréception2…. » - Source de l’article complet : https://fr.wikipedia.org/wiki/Magn%C3%A9tor%C3%A9ception ].

On put aussi se reporter à l’ [Annexe sur la notion de magnétoréception]

Suite du texte rapporté

Physique classique ou physique quantique ?

De la physique, nous en savons tous quelque chose. Le footballeur est bien capable de prévoir la trajectoire du ballon qu’il veut intercepter et vous-même connaissez assez bien ce que votre environnement vous fait et ce que vous pouvez faire sur lui. Il s’agit de la physique classique. Depuis la première moitié du siècle passé, une autre physique a été développée, la physique quantique dont Feynman disait (il en est un des créateurs, bien connu pour avoir produit les trois volumes qui ont assuré la formation d’une pleine génération de physiciens – la mienne) : « Si quelqu’un me dit que la physique quantique lui est familière, je sais alors qu’il n’y a rien compris. »

Le problème est que la physique quantitative n’est absolument pas intuitive et qu’elle est terriblement difficile à manipuler. Elle est aussi (presque) inutile à notre vie quotidienne, comme l’est (presque) la relativité générale d’Einstein lorsqu’il s’agit du temps et de l’espace. En 1944, Schrödinger – l’homme de l’équation qui porte son nom – écrivit un fameux petit bouquin « What is life ? » – qu’est-ce que la vie ?

Voir en anglais : http://www.whatislife.ie/downloads/What-is-Life.pdf

Il y disait toute sorte de choses très malines, mais surtout il insistait sur le fait que l’avenir de la biologie passait obligatoirement par la physique quantique. Le livre impressionna les physiciens, mais ne toucha guère la cohorte de ceux qui créèrent la biologie moléculaire dès les années d’après-guerre. Pragmatiques, ceux-ci en restèrent à la physique classique, proche de l’intuition.

Cinquante ans plus tard, avec les incroyables succès que l’on sait, on en est à peu près encore là. L’étudiant en biologie d’aujourd’hui néglige le plus souvent la physique quantique ; il ne s’en porte pas plus mal. Pourtant, Schrödinger a certainement raison. La nature profonde est décrite par la physique quantique, et non par la « simpliste » physique classique. Il faudra bien qu’une fois, la première s’impose. Ne simplifions pas trop, mais l’affaire du rouge-gorge illustre peut-être ce moment.

Chimie quantique

[Selon Wikipédia, « Les cryptochromes (du grec κρυπτό χρώμα krupto chroma, qui signifie, « couleur cachée ») sont des flavoprotéines, protéines ubiquitaires, notamment impliquées dans les rythmes circadiens des plantes et animaux, et dans la détection du champ magnétique chez un certain nombre d’espèces dans le règne du Vivant. Les cryptochromes absorbent la lumière ultraviolette1, du proche UV et/ou la partie du spectre visible de la lumière bleue. Ils modifient la croissance chez le végétal en fonction de l’éclairement et de la photopériode. Ils semblent ainsi jouer un rôle d’intermédiaire entre l’éclairement et la croissance et forme de la plante. Chez les plantes, CRY2 joue ainsi un rôle dans le contrôle de la floraison, et probablement de la taille des fruits, du nombre d’ovules par fruits ou du taux d’ovules fécondés2, selon les données disponibles sur les gènes de la région chromosomique de CRY2, identifiés comme régulant ou co-régulant ces caractères comme l’ont montré El-Assal et al. et d’autres équipes au début des années 2000 ; CRY2 diminue le temps nécessaire à la floraison quand la durée d’ensoleillement augmente, c’est à dire dans la nature, quand la durée du jour grandit3,4,5. On en trouve aussi chez les animaux (ex : souris, oiseaux ou invertébrés marins fixés tels que les coraux6), chez les insectes (la drosophile), ainsi que chez l’homme. Chez l’animal, majoritairement situés dans les cellules ganglionnaires de la rétine, et plus ou moins nombreux selon les espèces ; leur nature et fonction diffèrent aussi. Ils contribuent au fonctionnement de l’horloge biologique interne, et à la magnétoréception chez les migrateurs. Ils sont aussi présents chez les bactéries cyanophycées1… » - Source : https://fr.wikipedia.org/wiki/Cryptochrome ].

Suite du document d’origine

Une protéine appelée cryptochrome se retrouve sous différentes formes dans différents tissus animaux. On sait qu’elle joue un rôle dans le rythme circadien. Il y a des évidences que sa présence dans la rétine des oiseaux migrateurs pourrait être associée à la fonction de boussole magnétique. Travaillant sur le rouge-gorge dont on connaît la sûreté des migrations nocturnes, un article récent de Nature (réf. 1 et 2), rapporte les résultats d’une remarquable collaboration interdisciplinaire démontrant de manière convaincante qu’une forme de l’œil (ErCRY4) est nécessaire à la magnétoreception de cet oiseau et apporte des éléments nouveaux sur le mécanisme sous-jacent.

Au cœur du processus se trouve un acide aminé du cryptochrome ErCRY4 auquel est attachée la molécule FAD – une molécule très réactive dont on connaît le rôle dans de nombreux processus biologiques. Il arrive que, frappant au cœur de ce complexe, un photon (grain de lumière) bouscule un électron (charge -) créant ainsi une paire de radicaux +/- . Ce déséquilibre de charge – on l’appelle un dipôle – est toujours sensible au champ électrique, mais, généralement, un champ magnétique ne lui fait aucun effet. Il en faut plus pour que le complexe devienne un élément d’une boussole.

[Rappel du ‘moment dipolaire’ Par Christelle LANGRAND — Dernière modification 19/09/2017 09:51 - Définition du moment dipolaire : Un dipôle électrique est constitué de deux charges électriques opposées (+q et -q) placées à une distance d l’une de l’autre. Il est caractérisé par son moment dipolaire c’est à dire un vecteur colinéaire à la liaison, orienté de la charge négative vers la charge positive, de norme μ = q*d exprimée en debye (1D = 3,33.10-30 C.m-1).

Définition d’une molécule à caractère dipolaire

Une molécule est une entité neutre constituée d’atomes reliés entre eux par des liaisons covalentes. Chaque atome est caractérisé par son électronégativité c’est-à-dire sa capacité à attirer plus ou moins les électrons des liaisons qu’il forme avec un autre atome au sein de la molécule. Ainsi, l’atome d’oxygène est plus électronégatif que l’atome de carbone dont l’électronégativité très légèrement supérieure à celle de l’atome d’hydrogène. On peut alors assimiler les atomes à des ’charges’ positives ou négatives.
Une molécule est dite à caractère dipolaire lorsque le barycentre de ses ’charges’ positives ne coïncide pas avec celui de ses ’charges’ négatives.

Exemple : la molécule d’eau a un caractère dipolaire
Les deux atomes d’hydrogène sont ’chargés’ +δ/2. Comme le montre le schéma ci-dessous, leur barycentre se trouve sur l’axe de symétrie de la molécule. 
L’atome d’oxygène est chargé -δ et son centre est confondu avec le barycentre de la ’charge’ négative. Comme les deux barycentres ne coïncident pas, la molécule d’eau est donc un dipôle électrique et est caractérisée par son moment dipolaire.

Exemples : les molécules de dioxyde de carbone (CO2) et de méthane (CH4) ne sont pas des dipôles (schéma ci-dessous).

La molécule de dioxyde de carbone est linéaire et symétrique par rapport à l’atome de carbone. Les atomes d’oxygène sont ’chargés’ -δ/2 et leur barycentre est confondu avec le centre de l’atome de carbone chargé +δ. Les barycentres coïncident ; cette molécule n’a donc pas de caractère dipolaire.

La molécule de méthane est tétraédrique. Les quatre atomes d’hydrogène portent chacun une ’charge’ très faible notée +δ/4 ; leur barycentre est confondu avec le centre de l’atome de carbone qui est échangé’ -δ. Dans ce cas, les deux barycentres coïncident et la molécule de méthane n’a donc pas de caractère dipolaire.

mom dip.jpg

Contacts : École normale supérieure de Lyon Institut français de l’Éducation - ACCES 19 allée de Fontenay 69007 Lyon – Source : http://acces.ens-lyon.fr/acces/thematiques/CCCIC/ressources/momdip ].

Suite du document d’origine.

La suite devient compliquée. C’est ici qu’interviennent la pure mécanique quantique et l’étrange notion de spin que l’on peut essayer de représenter classiquement par la rotation d’une charge sur elle-même. C’est un effet magnétique. Pour l’électron, le spin vaut ½, dans un sens ou dans l’autre. Deux électrons sont impliqués dans les radicaux que la lumière excite dans ErCRY4-FAD. Si leurs spins sont parallèles, leur somme vaut 1 et correspond à un petit champ magnétique sur lequel agit le champ magnétique terrestre. Toutefois, l’effet est beaucoup trop faible pour aligner les deux champs. Si les spins sont antiparallèles, leur somme est nulle et le radical n’est pas magnétique.

Chimiquement, ces deux états sont différents, ils n’agissent pas de la même façon sur ce qui les entoure. Pour compliquer l’affaire, il faut savoir que les deux états de spin existant dans les radicaux issus d’ErCRY4-FAD ne sont pas stables, ils oscillent de l’un à l’autre des millions de fois par seconde. Ainsi nous nous trouvons avec cette furieuse ronde entre les deux états de spin, dont l’un tend à s’orienter – un tout petit peu – dans la direction du champ magnétique terrestre, alors que l’autre n’est pas influencé. Quel est l’état du complexe après des millions de tours de cette oscillation ?

Le résultat le plus remarquable du travail présenté ici est que la chimie qui suit la formation de la paire de radicaux après l’excitation d’ErCRY4-FAD par la lumière est significativement influencée par la présence ou l’absence du champ magnétique terrestre. De là à transformer cet effet chimique en un signal physiologique permettant au rouge-gorge de savoir où il est et où il va, est encore une tout autre affaire, mais la pierre de base est posée. Reste à construire l’édifice dont, pour le moment, on n’en sait encore presque rien.

Remarque.

Bravo à ’Heidi news’ qui dirige ses lecteurs vers un article du [journal Le] Monde, présentant le résultat rapporté ci-dessus. Mieux qu’ici sans doute, l’explication est compréhensible et la lecture en est agréable. Bravo aux journalistes scientifiques qui connaissent leur métier.

  • Xu, J., Jarocha, L. E., Zollitsch, T., Konowalczyk, M., Henbest, K. B., Richert, S., . . . Hore, P. J. (2021). Magnetic sensitivity of cryptochrome 4 from a migratory songbird. Nature, 594(7864), 535-540. https://doi.org/10.1038/s41586-021-03618-9
  • Warrant, E. J. (2021). Unravelling the enigma of bird magnetoreception. Nature, 594(7864), 497-498. https://doi.org/10.1038/d41586-021-01596-6.
    L‘auteur : Jacques Dubochet - Jacques Dubochet, professeur honoraire à l’UNIL [UNIL.Il a développé, dans les années 80, les fondements de la cryo-microscopie électronique qui lui ont valu un prix Nobel de chimie en 2017. Citoyen actif, il est préoccupé par l’impact de la science sur la société. Il croit que c’est la jeunesse qui surmontera la crise du climat et de la vie.

Voir également Cryo-microscopie électronique — Wikipédia

Blogs - Le Temps - Le Temps : Site suisse d’information

Stéphane Benoit-Godet wird Chefredaktor von Le Temps | ringier.ch

Source : https://blogs.letemps.ch/jacques-dubochet/2021/07/16/rouge-gorge/

[Addenda –
Schémas explicatifs à propos du complexe biochimique ErCRY4-FAD

Référence : Unravelling the enigma of bird magnetoreception | E Location News - 25/06/2021

Unravelling the enigma of bird magnetoreceptionSource : https://elocationfinder.com/unravelling-the-enigma-of-bird-magnetoreception-e-location-news/

Schéma explicatif - Figure 2 - uploaded by Franco Nori - Content may be subject to copyright. Download View publication

The avian quantum compass.The radical-pair mechanism for avian magnetoreception explains many of the behavioural studies performed on some species of migrating birds. Key properties of the proposed radical-pair model for avian magnetoreception are dependent on quantum mechanics ; therefore, this may represent a functional piece of biological quantum hardware. a, A schematic of the radical-pair mechanism for magnetoreception that could potentially be employed by European robins and other species. It is thought to occur within cryptochromes, proteins residing in the retina. There are three main steps in this mechanism. First, light-induced electron transfer from one radical-pair-forming molecule (for example, in a cryptochrome in the retina of a bird) to an acceptor molecule creates a radical pair. b,c, Second, the singlet (S) and triplet (T) electron-spin states inter-convert owing to the external (Zeeman) and internal (hyperfine) magnetic couplings. d, Third, singlet and triplet radical pairs recombine into singlet and triplet products, respectively, which are biologically detectable. e, Singlet yield (a measure of the probability of the radical pair to decay into a singlet state) as a function of the external-field angle θ in the presence of an oscillatory field (taken from Gauger et al. 70). The blue top curve shows the yield for a static geomagnetic field (B0 = 47 μT), and the red curves show the singlet yield in the case where a 150 nT field oscillating at 1.316 MHz is superimposed perpendicular to the direction of the static field. The sensitivity of the compass can be understood as the difference in the yield between θ = 0 and θ = π/2. An appreciable effect on this sensitivity occurs once κ (the decay rate of the radical) is of order 104 s−1. f, Singlet yield as a function of the magnetic field angle θ for differing noise magnitudes (from Gauger et al. 70). The blue curve shows the optimal case with no noise (but with decay rate κ = 104 s−1). The red curves indicate that a general noise rate of Γ>0.1κ has a detrimental effect on the sensitivity. Both of these results indicate that the electron spin state must have a remarkably long coherence time.

Traduction Jacques Hallard : La boussole quantique aviaire

Le mécanisme de magnétoréception aviaire par paires radicales explique bon nombre des études comportementales réalisées sur certaines espèces d’oiseaux migrateurs. Les principales propriétés du modèle proposé de magnétoréception aviaire par paire de radicaux dépendent de la mécanique quantique ; il pourrait donc s’agir d’un élément fonctionnel du matériel quantique biologique.

a, Schéma du mécanisme de magnétoréception par paire de radicaux qui pourrait être utilisé par le merle d’Europe et d’autres espèces. On pense qu’il se produit dans les cryptochromes, des protéines résidant dans la rétine. Ce mécanisme comporte trois étapes principales. Premièrement, le transfert d’électrons induit par la lumière d’une molécule formant une paire de radicaux (par exemple, dans un cryptochrome de la rétine d’un oiseau) à une molécule acceptrice crée une paire de radicaux.

b,c, Deuxièmement, les états de spin électronique singulet (S) et triplet (T) s’intervertissent en raison des couplages magnétiques externes (Zeeman) et internes (hyperfine).

d, Troisièmement, les paires de radicaux singulet et triplet se recombinent en produits singulet et triplet, respectivement, qui sont biologiquement détectables.

e, Rendement singulet (une mesure de la probabilité de la paire de radicaux de se désintégrer en un état singulet) en fonction de l’angle du champ externe θ en présence d’un champ oscillant (tiré de Gauger et al. 70). La courbe supérieure bleue montre le rendement pour un champ géomagnétique statique (B0 = 47 μT), et les courbes rouges montrent le rendement en singulet dans le cas où un champ de 150 nT oscillant à 1,316 MHz est superposé perpendiculairement à la direction du champ statique. La sensibilité de la boussole peut être comprise comme la différence de rendement entre θ = 0 et θ = π/2. Un effet appréciable sur cette sensibilité se produit lorsque κ (le taux de désintégration du radical) est de l’ordre de 104 s-1.

f, Rendement singulet en fonction de l’angle du champ magnétique θ pour différentes amplitudes de bruit (d’après Gauger et al. 70). La courbe bleue montre le cas optimal sans bruit (mais avec un taux de désintégration κ = 104 s-1). Les courbes rouges indiquent qu’un taux de bruit général de Γ>0,1κ a un effet néfaste sur la sensibilité. Ces deux résultats indiquent que l’état de spin de l’électron doit avoir un temps de cohérence remarquablement long.

Source : https://www.researchgate.net/figure/The-avian-quantum-compassThe-radical-pair-mechanism-for-avian-magnetoreception-explains_fig2_233923372 ].

Retour au début du sommaire


  • Une boussole quantique dans l’œil du rouge-gorge | Actu de science- Vidéo 2:14- 24 juin 2021 - Le blob, l’extra-média
    Pour s’orienter lors de leurs migrations, certains oiseaux semblent bien disposer d’une boussole – et même d’une « boussole quantique » ! C’est notamment le cas du rouge-gorge qui possède dans son œil une protéine sensible au champ magnétique terrestre. Réalisation : Yseult Berger Production : Universcience 2021 Toutes nos vidéos sur https://LeBlob.fr

Musique utilisée dans cette vidéo : En savoir plus - Écoutez de la musique sans publicité avec YouTube Premium - Titre : Hanafubuki - Artiste :Jonathan Harvey, Steve Pringle - Concédé sous licence à YouTube par Audio Network (au nom de Audio Network Limited) ; Audio Network (music publishing)

https://www.youtube.com/watch?v=TURNJmaTtTk

Retour au début du sommaire

Photo - Le niveau monte chez les bêtes à plumes. Après les corneilles noires, au sens inné des nombres, les perroquets kéas, experts en raisonnements statistiques, ou les geais des chênes, impassibles face aux astuces des prestidigitateurs, voici les rouges-gorges familiers (Erithacus rubecula) maîtrisant la mécanique quantique. « Personne ne comprend la mécanique quantique », disait le Prix Nobel de physique Richard Feynman, à propos de cette théorie qui décrit la matière et ses interactions avec la lumière. C’est dire le génie du passereau.

Pour lui, cet art est vital. Il lui permet de ne pas perdre le nord lors de ses migrations nocturnes annuelles entre l’Europe du Nord et l’Afrique, en automne-hiver. Depuis des lustres, les chercheurs se volent dans les plumes sur cette question. Certains ont évoqué la présence de cristaux magnétiques dans les becs, sans les trouver. D’autres pensent aux repères visuels (Soleil, étoiles) mais, même aveugles, les oiseaux ne se perdent pas.

A partir de 1978, l’idée a émergé que des effets quantiques seraient à l’œuvre, rendant cet oiseau sensible au champ magnétique terrestre, mais peut-être aussi les pigeons et autres rousserolles effarvattes. Peu à peu, l’étau s’est resserré sur la famille des cryptochromes, des molécules présentes au fond des yeux, dont certains membres sont connus pour marquer le rythme de la journée.

Restait à confirmer que c’était la bonne boussole. Dans la revueNaturedu 24 juin, une équipe multidisciplinaire, rassemblant des ornithologues, des chimistes, des physiciens, des biologistes, pense avoir réussi. Un des cryptochromes isolés chez le rouge-gorge, en présence de lumière, réagit à un champ magnétique. Mais pas celui d’un poulet domestique, incapable de s’orienter le long du champ terrestre. Voici comment. Accrochez-vous.

Un mécanisme complexe

Le cryptochrome reçoit un flash de lumière bleue, ce qui excite une des parties de la molécule, qui devient apte à recevoir un électron en provenance d’un autre morceau de la protéine. Le départ de cet électron crée un vide, comblé aussitôt par un autre électron, qui lui-même laisse un vide, etc. Quatre sauts ont lieu qui créent deux nouveaux cryptochromes avec des énergies légèrement différentes.

Quand tout redevient calme, une de ces molécules redonne le cryptochrome normal, tandis que l’autre se transforme en une nouvelle molécule, qui déclenche alors une cascade chimique qui finit, on ne sait pas encore comment, par réveiller les neurones qui guident l’oiseau. Et justement, un champ magnétique extérieur, comme le champ terrestre, modifie l’équilibre entre les deux formes du cryptochrome, permettant de corriger l’orientation du vol. Ouf, on y est…

NB. l vous reste 24.27% de cet article à lire. La suite est réservée aux abonnés.- La suite est réservée aux abonnés. Déjà abonné ? Se connecter - S’abonner pour lire la suite-[3228913]-[55]-[BLOC_RESTREINT_ABO]] - Accédez à tous les contenus du Monde en illimité. Soutenez le journalisme d’investigation et une rédaction indépendante. Consultez le journal numérique et ses suppléments, chaque jour avant 13h.

Dans la même rubrique - Article réservé à nos abonnés - Lire aussi : Le geai des chênes impassible face aux tours de passe-passe des prestidigitateurs

Sciences - Actualités, vidéos et infos en direct

Fichier:Lemonde fr 2005 logo.svg — Wikipédia

Source : https://www.lemonde.fr/sciences/article/2021/06/27/une-boussole-quantique-dans-l-il-du-rouge-gorge_6085923_1650684.html

Retour au début du sommaire


  • Simulations de premiers principes de molécules biologiques soumises à des rayonnements ionisants
    Revue annuelle de chimie physique - Vol. 72:445-465 (Date de publication du volume : avril 2021) - https://doi.org/10.1146/annurev-physchem-101419-013639 - Karwan Ali Omar, 1,2 Karim Hasnaoui, 3,4 et Aurélien de la Lande1 – 1 Institut de Chimie Physique, CNRS UMR 8000, Université Paris-Saclay, 91405 Orsay, France ; email : aurelien.de-la-lande@universite-paris-saclay.fr – 2 Département de chimie, Collège de l’éducation, Université de Sulaimani, 41005 Kurdistan, Irak. 3 Équipe d’assistance aux utilisateurs de calcul haute performance, Institut du Développement et des Ressources en Informatique Scientifique (IDRIS), 91403 Orsay, France - de la Simulation, CNRS, Commissariat à l’Energie Atomique et aux Énergies Alternatives (CEA), Université Paris-Saclay, 91191 Gif-sur-Yvette, France - Texte intégral HTML Télécharger PDF Métriques de l’article - Permissions Réimpressions Télécharger la citation Alertes à la citation

Résumé

Les rayons ionisants endommagent les génomes, les protéines et les voies de signalisation qui régulent normalement l’activité cellulaire, avec des conséquences néfastes telles que le vieillissement accéléré, les tumeurs et les cancers, mais aussi avec des effets bénéfiques dans le cadre des radiothérapies.

Si le rythme soutenu de la recherche au XXe siècle a permis d’identifier les mécanismes moléculaires des lésions chimiques sur les éléments constitutifs des biomacromolécules, les deux dernières décennies ont apporté de nouvelles questions, par exemple concernant la formation de dommages groupés ou la riche chimie impliquant les électrons secondaires produits par radiolyse.

La chimie des rayonnements rencontre désormais la science de l’attoseconde, offrant des opportunités extraordinaires pour élucider les toutes premières étapes de la radiolyse de la matière biologique. Cette revue donne un aperçu des progrès récents réalisés dans cette direction, en se concentrant principalement sur les échelles de temps atto- à femto- à picoseconde. Nous passons en revue les applications prometteuses de la théorie fonctionnelle de la densité en fonction du temps dans ce contexte.

Mots clés : chimie des rayonnements, simulations de premiers principes, théorie fonctionnelle de la densité dépendant du temps en temps réel, RT-TDDFT, migration des charges, chimie des radicaux.

Full Text HTMLDownload PDFArticle MetricsPermissions ReprintsDownload Citation Citation Alerts - Sections : Abstract Keywords INTRODUCTION CONCLUSION AND PERSPECTIVES SUMMARY POINTS

Source : https://www.annualreviews.org/doi/10.1146/annurev-physchem-101419-013639

Retour au début du sommaire


  • Topologie chimique quantique de la fonction de localisation des électrons dans le domaine de la dynamique des électrons attoseconde
    Auteurs : Angela Parise, Aurelio Alvarez-Ibarra, Xiaojing Wu, Xiaodong Zhao, Julien Pilmé et Aurélien de la Lande*.

Cite this : J. Phys. Chem. Lett. 2018, 9, 4, 844-850 - Date de publication : 31 janvier 2018 - https://doi.org/10.1021/acs.jpclett.7b03379 - Copyright © 2018 Société américaine de chimie….

Aller à ‘The Journal of Physical Chemistry Letters’ - The Journal of Physical Chemistry Letters

Résumé Image abstraite

https://pubs.acs.org/na101/home/literatum/publisher/achs/journals/content/jpclcd/2018/jpclcd.2018.9.issue-4/acs.jpclett.7b03379/20180518/images/medium/jz-2017-03379j_0005.gif

Nous rapportons des analyses originales de la dynamique électronique attoseconde de molécules soumises à des collisions par des particules chargées de haute énergie, basées sur des simulations de la théorie fonctionnelle de la densité dépendante du temps en temps réel couplées à des analyses topologiques de la fonction de localisation des électrons (TA-TD-ELF).

Nous étudions l’irradiation de l’eau et de la guanine. TA-TD-ELF permet des caractérisations qualitatives et quantitatives de la rupture et de la formation des liaisons, de la migration des charges dans les bassins topologiques, ou de l’attachement des électrons à la particule en collision. Alors que la structure Lewis-VSEPR de l’eau en phase gazeuse est détruite en quelques attosecondes après la collision, celle de la guanine est beaucoup plus robuste et se reconstitue rapidement après l’impact, même si la molécule reste électroniquement excitée. Cette différence s’explique par la présence du bain d’électrons entourant le point d’impact qui permet la relaxation de l’énergie au sein de la molécule.

Notre approche devrait stimuler de futures études visant à élucider les premières étapes suivant l’irradiation de divers types de systèmes (molécules isolées, biomolécules, nanoclusters, solides, etc…) et elle est également facilement applicable à l’irradiation par des photons de diverses énergies.

Informations complémentaires :

Les informations complémentaires sont disponibles gratuitement sur le site web ACS Publications à l’adresse DOI : 10.1021/acs.jpclett.7b03379

Détails de calcul sur les simulations RT-TDDFT ; énergie en fonction du temps, nombre d’occupation des MO et énergie cinétique des électrons par atome pour les simulations de guanine ; DOI pour les films montrant les isosurfaces ELF pour des trajectoires sélectionnées de molécules d’eau et de guanine (PDF) - jz7b03379_si_001.pdf (2.8 MB)

Termes et conditions - La plupart des fichiers électroniques d’informations complémentaires sont disponibles sans abonnement à ACS Web Editions. Ces fichiers peuvent être téléchargés par article à des fins de recherche (si une licence d’utilisation publique est liée à l’article concerné, cette licence peut autoriser d’autres utilisations). Une autorisation peut être obtenue auprès de l’AEC pour d’autres utilisations en faisant une demande via le système d’autorisation RightsLink : http://pubs.acs.org/page/copyright/permissions.html .

Cet article est cité par 8 publications :

  • Karwan Ali Omar, Karim Hasnaoui, Aurélien de la Lande. First-Principles Simulations of Biological Molecules Subjected to Ionizing Radiation. Annual Review of Physical Chemistry 2021, 72 (1) , 445-465. https://doi.org/10.1146/annurev-physchem-101419-013639
  • Rika Tandiana, Emilie Brun, Cécile Sicard-Roselli, Dominik Domin, Nguyen-Thi Van-Oanh, Carine Clavaguéra. Probing the structural properties of the water solvation shell around gold nanoparticles : A computational study. The Journal of Chemical Physics 2021, 154 (4) , 044706. https://doi.org/10.1063/5.0037551
  • Carlo Federico Pauletti, Emanuele Coccia, Eleonora Luppi. Role of exchange and correlation in high-harmonic generation spectra of H 2 , N 2 , and CO 2 : Real-time time-dependent electronic-structure approaches. The Journal of Chemical Physics 2021, 154 (1) , 014101. https://doi.org/10.1063/5.0033072
  • Junjie Yang, Zheng Pei, Jingheng Deng, Yuezhi Mao, Qin Wu, Zhibo Yang, Bin Wang, Christine M. Aikens, Wanzhen Liang, Yihan Shao. Analysis and visualization of energy densities. I. Insights from real-time time-dependent density functional theory simulations. Physical Chemistry Chemical Physics 2020, 22 (46) , 26838-26851. https://doi.org/10.1039/D0CP04206D
  • Aurelio Alvarez-Ibarra, Angela Parise, Karim Hasnaoui, Aurélien de la Lande. The physical stage of radiolysis of solvated DNA by high-energy-transfer particles : insights from new first principles simulations. Physical Chemistry Chemical Physics 2020, 22 (15) , 7747-7758. https://doi.org/10.1039/D0CP00165A
  • Angela Parise, Aurelien de la Lande, Tiziana Marino, Nino Russo. Attosecond dynamics simulations of glycine irradiated by α-particle. Physics of Life Reviews 2020, 32 , 114-116. https://doi.org/10.1016/j.plrev.2019.08.012
  • Aurélien de la Lande, Aurelio Alvarez-Ibarra, Karim Hasnaoui, Fabien Cailliez, Xiaojing Wu, Tzonka Mineva, Jérôme Cuny, Patrizia Calaminici, Luis López-Sosa, Gerald Geudtner, Isabelle Navizet, Cristina Garcia Iriepa, Dennis R. Salahub, Andreas M. Köster. Molecular Simulations with in-deMon2k QM/MM, a Tutorial-Review. Molecules 2019, 24 (9) , 1653. https://doi.org/10.3390/molecules24091653
  • Xiaojing Wu, Aurelio Alvarez-Ibarra, Dennis R. Salahub, Aurélien de la Lande. Retardation in electron dynamics simulations based on time-dependent density functional theory. The European Physical Journal D 2018, 72 (12) https://doi.org/10.1140/epjd/e2018-90219-3
    Karwan Ali Omar, Karim Hasnaoui, Aurélien de la Lande. Simulations de premiers principes de molécules biologiques soumises à des rayonnements ionisants. Annual Review of Physical Chemistry 2021, 72 (1) , 445-465. https://doi.org/10.1146/annurev-physchem-101419-013639

Cite this :J. Phys. Chem. Lett. 2018, 9, 4, 844–850 - Publication Date:January 31, 2018 - https://doi.org/10.1021/acs.jpclett.7b03379 - Copyright © 2018 American Chemical Society - RIGHTS & PERMISSIONS

The Journal of Physical Chemistry Letters - > 1èrede couverture

Project Counter- Source : https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jpclett.7b03379

Retour au début du sommaire


  • La Science attoseconde d’après Wikipédia
    La science attoseconde, abrégé en l’attoseconde, est une science du comportement des molécules inventée par le professeur québécois André D. Bandrauk de l’université de Sherbrooke. Cette science est en quelque sorte une combinaison de chimie numérique, de physique quantique et de photonique moléculaire.

En 2011, l’attoseconde a obtenu la deuxième place dans le palmarès des découvertes les plus importantes de l’année 2010 retenues par la revue québécoise La Recherche1. Le professeur Bandrauk a reçu le prix Marie-Victorin 2010 pour ses découvertes2….

Cet article est une ébauche concernant la chimie et la physique. Vous pouvez partager vos connaissances en l’améliorant (comment ?) selon les recommandations des projets correspondants.

Article complet sur : https://fr.wikipedia.org/wiki/Science_attoseconde

Retour au début du sommaire


  • Sciences - Laser attoseconde : les impulsions les plus courtes du monde - Auteur : Lire la bio >Laurent Sacco Journaliste - Publié le 24/06/2008 – Document ‘futura-sciences.com’ - Illustration  : Une impulsion attoseconde produite par le dispositif des chercheurs du Max-Planck Institut für Quantenoptik. Crédit : Matthias Schnürer 
    Une attoseconde, soit 10-18 seconde, ou un milliardième de milliardième de seconde, représente une durée si courte qu’il est difficile de se la représenter. A l’échelle atomique en revanche, elle est suffisamment longue pour que des phénomènes importants se déroulent pendant ce laps de temps. Les électrons se déplacent si vite qu’en quelques attosecondes ils passent d’un atome à un autre à l’intérieur des molécules ou dans les solides. Ces mouvements ultrarapides sont responsables d’émissions de lumière dans les domaines du visible, de l’ultraviolet et même des rayons X. Ils sont également responsables du fonctionnement des biomolécules ou de l’influx nerveux qui transporte l’information le long des nerfs. On aimerait pouvoir décrypter toute cette agitation incessante, pour progresser dans le traitement des maladies ou pour réaliser de composants électroniques plus efficaces et plus petits.

Cette avancée vers l’infiniment court passe par la production d’impulsions laser inférieures à la femtoseconde (10-15 seconde). On pourrait alors réaliser l’analogue des photographies à grande vitesse sur lesquelles les étapes des mouvements d’objets très rapides se dévoilent.

Justement, les chercheurs viennent de produire des impulsions dont la durée n’est que de 80 attosecondes environ. Ce sont encore Ferenc Krausz et ses collègues du Max-Planck Institut für Quantenoptik qui sont impliqués dans cette performance, en coopération avec des équipes de la Ludwig-Maximilians-Universität de Munich et de l’Advanced Light Source à Berkeley (Etats-Unis). Que de chemin parcouru depuis le premier laser optique !

Une pichenette sur des électrons pour produire l’impulsion

« Les électrons sont omniprésents dans les processus vitaux microscopiques comme dans la technologie. Leurs mouvements ultrarapides régissent le déroulement de tous les processus biologiques et chimiques, ainsi que la vitesse des microprocesseurs qui constitue la base des ordinateurs », rappelle Ferenc Krausz. Beaucoup de ces processus, comme le transfert d’énergie entre les électrons ou la réponse des atomes et des molécules soumis à des forces extérieures, peuvent avoir lieu en quelques attosecondes seulement. « Avec nos impulsions lumineuses, nous rendons ces phénomènes plus clairement visibles, ajoute le physicienGrâce à la technologie attoseconde nous serons peut-être un jour capable d’observer en temps réel comment les mouvements microscopiques des électrons dans les molécules lancent des maladies telles que par exemple, le cancer. »

Pour produire des impulsions aussi courtes, les chercheurs ont créé, avec un laser dans le domaine de l’infrarouge, un paquet d’ondes finement ajusté pour faire osciller les électrons des atomes d’un gaz rare en les ionisant presque. Les mouvements d’oscillations produits génèrent alors des impulsions dans le domaine des rayons X durant 80 attosecondes.

Cela vous intéressera aussi - Liens externes :

Single-Cycle Nonlinear Optics

MPQ-LMU Laboratory for Attosecond & High-Field Physics

Futura Explorer le monde - ©2001-2021 Futura-Sciences, tous droits réservés - Groupe MadeInFutura

Source : https://www.futura-sciences.com/sciences/actualites/physique-laser-attoseconde-impulsions-plus-courtes-monde-15968/

Retour au début du sommaire


  • Des impulsions laser ultrarapides pour l’industrie et la médecine - Publié le 4 mai 2018 à 10:45 – Auteure : Pascale Colisson [voir https://viadeo.journaldunet.com/p/pascale-colisson-4820729 - Document ‘lesechos.fr’ - Photo : Ursula Keller qui a permis le développement de laser à impulsions ultrarapides (OEB)– Voir aussi : https://www.epo.org/news-events/events/european-inventor/finalists/2018/keller_fr.html
    Les travaux de la physicienne suisse Ursula Keller ont permis le développement des lasers ultrarapides pour le micro-usinage, le traitement des matériaux, la chirurgie, etc. Elle est finaliste du Prix de l’inventeur européen, dans la catégorie ‘OEuvre d’une vie’. Cela fait plus de trente ans qu’Ursula Keller est à l’avant-garde de la technologie laser ultrarapide. Cette physicienne suisse, inventrice et professeure d’université, dirige le Centre national suisse de recherche en sciences et technologies moléculaires ultrarapides depuis 2010. Elle a consacré sa vie à raccourcir les intervalles des impulsions lumineuses émises par les lasers, pour atteindre des unités de temps infiniment petites.

Ursula Keller a inventé le « miroir absorbeur saturable à semi-conducteur » (SESAM), tout premier procédé qui génère les impulsions ultrarapides des lasers à état solide. Une technologie utilisée dans des domaines tels que l’électronique, l’automobile, la chirurgie et les diagnostics médicaux. Elle a adapté ce procédé à de nouveaux lasers compacts et faciles à fabriquer, destinés à l’électronique grand public et d’autres secteurs.

Ursula Keller a également inventé un appareil laser de haute précision pour explorer les merveilles de l’univers jusqu’à l’échelle subatomique où les principes de la physique quantique s’appliquent.

Transformer l’onde continue de lumière laser en impulsions ultrarapides

C’est en 1989, peu après avoir obtenu son doctorat en physique appliquée de l’Université Stanford, qu’Ursula Keller rejoint les laboratoires AT & T Bell dans le New Jersey aux Etats-Unis, où elle crée son propre laboratoire. Elle se penche alors sur un défi technique jamais résolu, qui passionnait depuis longtemps les spécialistes du laser : développer une méthode pratique pour transformer l’onde continue de lumière laser en impulsions ultrarapides.

L’une des solutions envisagée consistait à modifier les miroirs au sein des lasers pour agir sur les crêtes et les creux des ondes lumineuses. Elle avait été expérimentée 25 ans plus tôt, soit six ans après l’invention du premier laser, mais n’avait eu que très peu de succès.

Pour trouver la solution, Ursula Keller se tourne vers les technologies des semi-conducteurs. En remplaçant les miroirs d’une cavité optique traditionnelle de laser par ce qu’elle appellera plus tard un « miroir absorbeur saturable à semi-conducteur » (SESAM), Ursula Keller transforme un laser à ondes continues en un laser ultrarapide avec des durées d’impulsion incroyablement brèves.

De la transmission des données à la chirurgie oculaire

La haute intensité et la fréquence ultrarapide des impulsions émises par les lasers équipés de SESAM permettent d’ouvrir de nouveaux champs d’intervention, par exemple la transmission de données - plus rapide et plus précise - dans les télécommunications. Les lasers ultrarapides permettent également de couper le verre trempé utilisé dans les écrans tactiles des smartphones et créer la structure très fine des écrans plats des téléviseurs.

En médecine, particulièrement dans la chirurgie oculaire, ces lasers fournissent avec précision la quantité d’énergie nécessaire à la réalisation de fines incisions sans endommager les autres tissus. Dans le traitement des matériaux de pointe, comme la céramique high-tech, les laboratoires sur puce ou encore les capteurs solaires ultra- modernes, ils permettent d’élargir la gamme de matériaux pouvant être utilisés tout en améliorant les techniques de fabrication et en réduisant les déchets. « Il n’y a pratiquement rien qui ne puisse être traité avec des lasers à impulsions courtes et les applications ne cessent de croître. Dans l’usinage au laser, c’est l’un des marchés qui connaît la croissance la plus rapide », explique Ursula Keller.

De la recherche appliquée à la recherche fondamentale

Afin de commercialiser les développements rendus possibles par SESAM, Ursula Keller fonde en 1994, l’entreprise Time-Bandwidth Products - acquise en 2014 par JDSU, aujourd’hui Lumentum. En pleine croissance, le marché mondial des lasers ultrarapides était évalué à 2,2 milliards d’euros en 2017, soit environ un cinquième du marché mondial des lasers. Il devrait atteindre 8,3 milliards euros d’ici à 2023, stimulé par des secteurs tels que l’industrie automobile.

Ursula Keller a cependant choisi une autre voie. En 1993, elle avait quitté les laboratoires AT & T Bell pour un poste de professeur au département de physique de l’Ecole polytechnique fédérale de Zurich (ETH). C’est là qu’elle continue à développer son concept SESAM et à repousser les limites de la technologie laser. En particulier en s’attaquant aux énigmes de la physique quantique.

Elle a ainsi créé l’un des dispositifs de mesure du temps les plus précis au monde, Attoclock, qui enregistre des intervalles de temps jusqu’à quelques attosecondes. Petite précision : une attoseconde est l’unité de temps pour mesure le déplacement de la lumière entre les atomes. Elle est égale à 10-18 seconde. Si l’on ramenait l’attoseconde à la durée d’une seconde, une seconde serait alors 31,7 milliards d’années - sept fois l’âge de la Terre. « Avec ces horloges, nous espérons également pouvoir un jour être capables de vérifier si les constantes de la nature sont finalement vraiment constantes », explique Ursula Keller. Un enjeu à la hauteur de l’oeuvre d’une vie

Auteure : Pascale Colisson - Tous droits réservés. Les Echos 2021

Les Echos : actualités en direct, Économie, Finance, Marchés ...

Espace presse - Actualités de Credit.fr dans la presse francophone

Source : https://www.lesechos.fr/thema/articles/des-impulsions-laser-ultrarapides-pour-lindustrie-et-la-medecine-132245

Retour au début du sommaire

Source : https://www.youtube.com/watch?v=LAY2Zznk1Po

Retour au début du sommaire

Annexe sur la notion de
magnétoréception

La magnétoréception est la capacité de sentir le champ magnétique terrestre et de s’orienter grâce à lui. Comme le font les pigeons voyageurs, mais aussi d’autres animaux tels que les papillons monarques, les rats-taupes, les saumons, les homards et autres chauves-souris. 16 novembre 2015.

Introduction de Wikipédia sur la magnétoréception

« La magnétoréception, aussi appelée magnétoception ou biomagnétoréception, un sens qui permet à un être vivant (animal, plante1, champignon, bactérie...) de détecter l’intensité et/ou l’orientation d’un champ magnétique. Elle est notamment utilisée par des animaux migrateurs (avec d’autres sens) pour leur orientation (direction, position). Ce terme est apparu pour la première fois en 1972, et nous pouvons actuellement dénombrer trois types de magnétoception : une perception indirecte, reposant sur la sensibilité aux courants induits, ainsi que deux mécanismes directs, assurant la transduction grâce à la magnétite ou aux dits radicaux libres.

Ce sens serait donc en rapport direct avec la migration animale, puisqu’il détecte le champ magnétique terrestre (qui est habituellement statique). Il permettrait donc aux animaux de constituer des « cartes » du monde et de naviguer. La magnétoréception a pu être observée chez toutes sortes d’êtres vivants : des bactéries, des invertébrés comme le homard, mais aussi des vertébrés, chez certaines espèces d’oiseaux, de tortues ou de requins. Dans les années 1990 on disposait déjà de preuves expérimentales que chez les vertébrés, la magnétoréception est dépendante de la lumière, mais sans que l’on puisse alors expliquer cette dépendance ni le mécanisme de magnétoréception2…. »

Article complet sur ce site : https://fr.wikipedia.org/wiki/Magn%C3%A9tor%C3%A9ception

Note sur la Magnétoréception – Par ([Lire la bio] ->https://www.futura-sciences.com/sante/personnalites/sante-marie-celine-ray-1341/]Marie-Céline Ray Journaliste– Document‘utura-sciences.com’

La magnétoréception, ou magnétoception, désigne l’existence d’interactions entre le champ magnétique et les êtres vivants, conduisant à des comportements particuliers des animaux. Il est parfois question de « sixième sens ».

Ainsi, des oiseaux peuvent être influencés par le champ magnétique pour les migrations. L’anguille pourrait, elle aussi, utiliser le champ magnétique afin de s’orienter lors de son long voyage.

Mécanismes impliqués dans la magnétoréception

Des chercheurs se sont intéressés aux récepteurs impliqués dans la magnétoréception chez les animaux, comme le pigeon voyageur. Le mécanisme de perception du champ magnétique pourrait utiliser la magnétite ou des radicaux libres.

Des protéines « boussoles » ont été mises en évidence chez la drosophile : les protéines magnétiques MagR, associées à des cryptochromes sensibles à la lumière, formeraient un complexe en bâtonnet qui s’oriente comme une aiguille de boussole. Des protéines similaires existeraient chez le pigeon (dans l’œil, au niveau de la rétine) et chez l’Homme.

Toutefois, la magnétoréception chez l’Homme reste un sujet controversé. L’existence d’un sens magnétique est suspectée chez les mammifères, mais les preuves manquent. Des indices comme le fait que les chiens utilisent l’axe nord-sud pour faire leurs besoins ou que le bétail s’aligne selon les lignes de champ magnétique laissent planer le doute. Chez les poissons, la perception du champ magnétique se ferait via les électrorécepteurs.

Futura, Explorer le monde

Futura sciences

Futura | Explorer le monde - ©2001-2021 Futura-Sciences, tous droits réservés - Groupe MadeInFutura - Source : https://www.futura-sciences.com/planete/

La Magnétoréception déjà expliquée par ‘pourlascience.fr’

organes sensoriels des animauxInfographie Publié le 11/12/2019

Un monde de perceptions

Chaque animal a sa façon de voir le monde. Parce que ses organes sensoriels ont été façonnés par des impératifs propres à sa survie.

Protiste champ magnétiqueBiologie

Publié le 26/08/2019 -Un sens magnétique acquis par symbiose

Des microorganismes unicellulaires tirent parti d’une symbiose avec des bactéries sensibles au champ magnétique pour s’orienter.

MagnetoReceptors et cryptochromeNeurosciences

Publié le 16/11/2015 -Un sixième sens découvert au niveau moléculaire

Certains animaux fabriquent une protéine qui leur permet de sentir le champ magnétique environnant pour mieux s’orienter. Nous posséderions aussi le gène permettant de produire cette protéine...

Abonnez-vous et accédez à plus de 20 ans d’archives ! - Je m’abonne

Source : https://www./tags/magnetoreception

Une protéine cryptochrome à l’origine de la magnétoréception chez les oiseaux - Mardi 10 avril 2018 – Par Kathleen Couillard – Diffusé par ‘sciencepresse.qc.ca’ – Voir aussi : ‘https://www.sciencepresse.qc.ca/users/kathleen-couillard

Peut-être dans l’espoir de faire arriver enfin le printemps (on gèle au Québec pour ce temps-ci de l’année…), voici un petit billet sur la migration des oiseaux. Quel est le lien avec le cerveau ? La vie, mes ami.es, la vie… Et ses mécanismes moléculaires communs, ou distincts. En particulier ici la vision, le sens peut-être le plus important chez l’humain et chez bien des oiseaux. Surtout lors des longs parcours migratoires de nombreuses espèces d’oiseaux capables de retrouver leur aire de nidification avec une précision remarquable.

Bien qu’ils utilisent évidemment la vision pour reconnaître leur parcours, on se doute depuis près de quatre décennies que les oiseaux utilisent également le champ magnétique terrestre pour s’orienter. On a longtemps cru que c’était par l’entremise de particules de magnétite dans leur bec (chez le pigeon, par exemple), mais il semblerait que leur boussole principale soit plutôt située dans leurs… yeux !

C’est en tout cas ce que semblent indiquer deux études publiées récemment sur deux espèces d’oiseau différentes, le rouge-gorge (« robin », en anglais) et le diamant mandarin (« zebra finch »). Les deux pointent vers la forme Cry4 d’une classe de protéine appelée cryptochromes. Celles-ci sont sensibles à la lumière bleue et elles étaient déjà connues pour participer aux rythmes circadiens chez plusieurs espèces animales. Les deux études récentes démontrent que la production de la forme Cry4 fluctue très peu au cours d’une journée, contrairement aux formes Cry1 et Cry2, ce qui va dans le sens d’un rôle autre que celui relié au rythme circadien.

Par ailleurs, on sait aussi que les oiseaux ne peuvent percevoir les champs magnétiques que s’ils ont accès à de la lumière avec une longueur d’onde particulière, celle du bleu, comme par hasard… Les projecteurs se sont donc braqués sur les cytochromes et l’on a mis en évidence un phénomène complexe, au sein même de cette protéine, qui pourrait permettre ce qu’on appelle la magnétoréception.

Et là, attachez vos ceintures, car l’origine de cette détection serait rendue possible par rien de moins que des effets de cohérence quantique ! Bien incapable d’expliquer ces effets, je vous renvoie donc à cette page du ‘Theoretical and Computational Biophysics Group’ du ‘Center for Macromolecular Modeling and Bioinformatics’ qui explique en détail les modèles explicatifs avancés pour ce phénomène.

Mais en gros, il semblerait que la lumière bleue amène la production dans le cytochrome d’une paire de molécules (« radical pair reaction ») où les « spins » de certains électrons demeureraient « intriqués » suffisamment longtemps pour être sensibles au champ magnétique (notez le nombre de mots entre guillemets dont je ne possède pas du tout le sens profond !). L’intensité lumineuse perçue par l’oiseau pourrait alors être altérée en fonction de l’orientation du champ magnétique terrestre. L’oiseau n’aurait alors qu’à balayer du regard le paysage dans différentes directions pour que des zones moins lumineuses dans son champ de vision lui donnent une idée de l’orientation de ce champ magnétique.

C’est ce que l’on a tenté d’illustrer sur l’image ci-dessous. Mais bien sûr, on ne saura jamais quel effet ça fait de percevoir visuellement le champ magnétique terrestre, pas plus que l’on ne saura « quel effet ça fait d’être une chauve-souris ? », pour paraphraser le célèbre article de Thomas Nagel. Chaque espèce et même chaque corps individuel avec son histoire de vie ayant son propre « umwelt », c’est-à-dire la partie du monde physique qui est signifiante pour lui et avec laquelle il peut interagir (voir à partir de la page 44 de ce document). Mais en recoupant les indices comme dans cette fascinante quête des mécanismes de la magnétoréception, on peut à tout le moins se faire une petite idée du monde sans doute fort différent du nôtre que perçoivent les autres espèces.

Le cerveau à tous les niveaux - Tous les articles - Kathleen Couillard – Mots clefs : Covid-19 Actualités Détecteur de rumeurs Éducation aux médias et à l’information Zone radioZone Vidéo Nos services Blogues Équipe À propos

Agence Science-Presse : Accueil

Six idées reçues sur l&#39 ;aide financière aux médias par l&#39 ;Agence Science-Presse | Appui-livres

2021 © Agence Science-Presse Connexion – Source : https://www.sciencepresse.qc.ca/blogue/2018/04/10/proteine-cryptochrome-origine-magnetoreception-chez-oiseaux

Retour au début du sommaire

Retour au début de l’introduction

Retour au début du préambule

Retour au début du dossier


Collecte et agencement des informations utiles, traductions, [compléments] et intégration de liens hypertextes par Jacques HALLARD, Ingénieur CNAM, consultant indépendant – 09/08/2021

Site ISIAS = Introduire les Sciences et les Intégrer dans des Alternatives Sociétales

http://www.isias.lautre.net/

Adresse : 585 Chemin du Malpas 13940 Mollégès France

Courriel : jacques.hallard921@orange.fr

Fichier : ISIAS Biologie Quantique Migrations du rouge-gorge Univers du quantique Monde de l’attoseconde.4.docx

Mis en ligne par le co-rédacteur Pascal Paquin du site inter-associatif, coopératif, gratuit, sans publicité, indépendant de tout parti, géré par Yonne Lautre : https://yonnelautre.fr - Pour s’inscrire à nos lettres d’info > https://yonnelautre.fr/spip.php?breve103

http://yonnelautre.fr/local/cache-vignettes/L160xH109/arton1769-a3646.jpg?1510324931

— -