Là, je ne comprends pas... Parler de cuisine moléculaire, sans parler d'Hervé This ? Ok, l'article parle de Feran Adria, sacré meilleur cuisinier du monde et brillant représentant de la discipline, mais tout de même...
Hervé This est un chercheur particulier, parfois critiqué pour un certain manque de rigueur (peut-être parce qu'il n'est pas assez pète-sec), mais salué pour sa grande originalité. Il a fondé l'improbable discipline de la "gastronomie moléculaire". Son idée est d'utiliser les outils de la chimie et de la physique pour analyser les "recettes de grand-mère", et pour ensuite proposer de nouvelles techniques, et elle a eu un large succès auprès du grand public. Si vous n'avez pas d'idée de cadeau pour Noël, ses livres sont disponibles chez votre épicier habituel.
Elle a aussi séduit les meilleurs chefs cuisinier (dont, justement, Ferran Adria, ou Pierre Gagnaire), qui ne se sont pas trompés sur les opportunités de créer des textures et des goûts nouveaux. Elle a, enfin, convaincu la communauté scientifique : Hervé This a maintenant une chaire au Collège de France.
La gastronomie moléculaire, c'est l'occasion de pratiquer de la belle science, d'apprendre de la belle chimie, tout en préparant des plats originaux (et bons...). Je vous laisse avec cette vidéo d'un de ses conférences, diffusée par canalU, ou il présente quelques travaux. Il y a aussi ces podcasts de RadioFrance, qui peuvent être intéressants (mais j'insite, prenez le temps de regarder la vidéo de CanalU. N'hésitez pas à zapper jusqu'à, un peu avant la moitié, son extraordinaire oeuf à 65°).
mercredi, novembre 29, 2006
La cuisine moléculaire sans Hervé This ??
mardi, novembre 28, 2006
On a marché sur l'eau (et un peu de Maïzena)
Un premier type de matériaux amusants à la frontière entre liquides et solides sont les fluides à seuil. Cela signifie qu’ils ne se comportent comme des fluides qu’à partir du moment où une force suffisamment importante est exercée sur eux. En dessous de cette force minimale, ils se comportent comme des solides. Un exemple pratique est la peinture anti-coulure, qui est fluide quand on la remue dans le pot, mais qui ne coule pas sur le mur. Un autre exemple, culinaire cette fois[1], est à chercher du côté des œufs en neige. D’une, voilà une bien étrange recette, où le mélange de blancs d’œufs liquides et d’air produit un solide. De deux, voilà-t’y-pas que ce solide, qui accroche au saladier retourné[2], s’étale sans problème sur la tarte au citron pour faire la meringue, sans opposer de résistance.
Ah, et encore un autre exemple : une fine poudre d’argile dans de l’eau produit un gel, même à de très faibles concentrations (quelques pourcents). En effet, les petites particules d’argiles sont chargées électriquement, ou plutôt polarisées (une charge différente à chaque extrémité), et s’assemblent rapidement en longues chaînes. Dans la démonstration que j’ai eu la chance de voir, les particules étaient de taille nanométrique, et s’assemblaient presque instantanément. Par contre, la force qui lie les particules entre elles n’est pas très importante, et le moindre choc brise l’assemblage et fait retourner le gel à son état de liquide. Il re-gélifie ensuite tout aussi vite, et « fige » les vagues et les gouttes en plein mouvement. C’est très joli[3] !
Une seconde catégorie, toute aussi amusante que la première, est celle que l’on appelle fluides viscoélastiques. Comme leur nom l’indique, ces fluides présentent à la fois un aspect visqueux, donc déformable, et un aspect élastique, tendant à ramener le fluide à sa forme initiale quand la force responsable du mouvement disparaît. L’effet qui va dominer va dépendre, en fait, de l’échelle de temps durant laquelle la force « déformante » va être appliquée. A temps courts, c’est-à-dire pour un choc bref, l’élasticité domine, et le matériau se comporte comme du caoutchouc. A temps longs, en appliquant par exemple une pression ou une traction régulière, la viscosité est dominante, et le matériau flue comme un liquide.
Le premier membre de cette étrange famille est le Silly Putty : cette pâte de silicone fait le bonheur des enfants (et la richesse de ses fabricants) grâce à ses propriétés étonnantes. Une boule de Silly Putty rebondit sur une table comme du caoutchouc (mieux, même), mais s’écoule comme un liquide si on la laisse tranquille (l’illustration de l’article vient de Flickr). Tout est une affaire d’échelle de temps… D’ailleurs, si l’on passe en-dessous de l’échelle de temps correspondant à la réaction élastique, on en arrive à un comportement de verre : voyez cette vidéo dans laquelle une boule de
Un autre exemple impressionnant est l’amidon de maïs[4] dilué dans de l’eau. Même à de faibles concentrations, le liquide s’épaissit (c’est pour cet effet qu’il est utilisé en cuisine), et présente une élasticité que vous pourrez constater sur la vidéo suivante. Remarquez la façon dont les personnes rebondissent quand elles bougent vite les jambes, et comme elles s’enfoncent dès qu’elles ralentissent. Encore et toujours une affaire d’échelle de temps…
[1] La cuisine fournit de nombreux exemples de matériaux étranges, et je ne parle pas que de mes expériences gastronomiques.
[2] Enfin, pas les miens.
[3] Mais impossible de trouver sur le web une illustration…
[4]
lundi, novembre 27, 2006
JoVE, un Youtube scientifique ?
Le Doc et Enro ont parlé de JoVE, Journal of Visualized Experiments. L'idée est de mettre en ligne des vidéos, un peu comme chez Youtube ou Dailymotion, mais uniquement dans le domaine des expériences de biologie. Comme l'information fait du buzz, je me plie aux règles non-écrites de la course à l'audience, et j'en parle. Comme dirait Jules de chez Diner's Room : on ne me demande pas mon avis, donc je le donne. Le voici : je suis enthousiaste, sceptique, et déçu.
Je suis enthousiaste sur le principe du site : si le site prenait de l’ampleur, et que les vidéos les plus curieuses et les plus amusantes étaient reprises sur divers sites et blogs, il y aurait là de quoi démystifier le travail de laboratoire en biologie, et le rendre plus humain et plus compréhensible. Je n’irai pas jusqu’à dire que les débats sur les OGMs ou le clonage pourraient être alors plus raisonnables et moins passionnés, mais cela pourrait aider. Plus prosaïquement, les équipes de recherche en biologie pourraient ainsi regrouper leurs vidéos techniques qu’elles archivent déjà sur Youtube. Les How-to vidéos ont cet avantage sur les notices papier d’inclure des étapes "implicites" qui ne sont évidentes que pour leur auteur. Le fait de les mettre en commun sur un site précis permet une meilleure visibilité, et donc une meilleure diffusion, des techniques de manipulation. De quoi aider les chercheurs du monde entier !
Je suis par contre assez sceptique sur le succès du site. Il ne me semble pas offrir de fonctionnalité supplémentaire par rapport à Youtube et autre Dailymotion. Si c’est bien le cas, et étant entendu que la diffusion de techniques expérimentales ou l’éducation du grand public n’est pas une priorité, quel bénéfice aurait un scientifique à utiliser JoVE à la place ? Sans attrait particulier, le succès de JoVE me semble reposer sur le bouche-à-oreille[1] et la volonté de coopération des chercheurs, deux choses sur lesquels je ne parierai pas tout mon argent. Mais bon, ce n’est pas pour autant que je ne souhaite pas bonne chance à cette initiative.
Enfin, je suis un peu déçu par JoVE. En effet, au début, je n’avais pas compris qu’il s’agissait de réserver le site à la biologie expérimentale, et j’ai été un peu désappointé ensuite. Pourquoi les manipulations de physique, de chimie, ou de mécanique, n’aurait pas le droit de cité ? N’est-ce pas se priver sans raison d’un grand nombre de participants et de visiteurs ? D’autant plus que ces disciplines offrent souvent des résultats très visuels (je pense en particulier à la mécanique des fluides) qui seraient susceptibles « d’accrocher » le grand public. Je ne sais pas pourquoi, mais j’ai l’impression que le site a été créé par des biologistes…
Allez, je ne résiste pas à tester ma première incrustation vidéo, avec cette dissection de larve de mouche. Attention, certaines séquences peuvent choquer les enfants.
[1] Bouche-à-oreille qui risque, de plus, de parler au moins autant de l’intérêt de JoVE que de ses « petits soucis » : le site a par exemple été indisponible presque toute la journée, aujourd’hui.
vendredi, novembre 24, 2006
Neurospin
Je parle du projet Neurospin, visant à réaliser l’IRM neuronale la plus puissante du monde sur le plateau de Saclay. Au passage, cette zone mérite de plus en plus son statut de pôle mondial de compétitivité, un nom bien bureaucratique pour désigner une réalité assez enthousiasmante de concentration d’établissements d’enseignement supérieur et de centres de recherche académique et industrielle. Le Monde nous apprend que Neurospin a été inauguré aujourd’hui par Dominique de Villepin, ce qui, avec ITER la semaine dernière, fait deux bonnes nouvelles successives pour la science en général, et la recherche française en particulier[1].
L’IRM dite fonctionnelle, celle qui est utilisée dans l’étude du fonctionnement du cerveau, et qui ne sert pas directement au diagnostic médical, fonctionne de la façon suivante. En faisant osciller via un champ magnétique l’aimantation de la molécule d’hémoglobine présente dans le sang, et en récupérant le signal réémis par ces molécules, l’IRM permet de visualiser la répartition du sang dans le cerveau. En faisant l’hypothèse assez évidente que les neurones en activité ont besoin de plus d’oxygène et de nutriments, cette répartition du sang est reliée aisément aux zones en fonctionnement intense au moment de la mesure dans le cerveau. Si cette image est prise au moment où on demande à un sujet de réaliser une tâche simple (fermer le poing, suivre du regard un point lumineux mobile), il est alors possible de visualiser en direct les groupes de neurones impliqués dans cette fonction.
Des aimants plus puissants (on parle pour Neurospin d’aimants de 3, 7, et bientôt 11 Teslas, quand les scanners médicaux utilisent 1,5 Teslas) permettent d’améliorer la résolution spatiale et temporelle :
- la résolution spatiale est le grain de la photo : Neurospin sera capable de distinguer des paquets de milliers de neurones, contre des millions actuellement.
- La résolution temporelle est le temps nécessaire pour prendre une image. Améliorer cette résolution permet de visualiser l’évolution de l’activité du cerveau.
Le but de l’imagerie neuronale est de mieux comprendre le fonctionnement du cerveau. Vous avez certainement entendu parler de la zone de la parole, de la zone de la vision, de la zone du toucher, de la bosse des maths[2], etc. Et bien, c’est exactement ça le but : visualiser les différentes zones du cerveau, comprendre leur rôle, saisir sur le vif leurs interactions. Ces interactions peuvent être à courte distance, par exemple organe des sens -> traitement du signal -> interprétation -> centre de décision. Elles peuvent aussi être à longue portée, par exemple via les cellules gliales, que l’on pensait jusqu’à présent uniquement nourricières[3], et qui semblent avoir un rôle bien plus important que cela.
Le cerveau est un organe fascinant, dont la complexité est encore loin d’être comprise, même grossièrement. J’ai hâte de voir les résultats des équipes travaillant à Neurospin !
[1] Et confirme ce que je disais plus haut, l’inclinaison du gouvernement français pour les projets de grande ampleur, avec une grosse infrastructure, sans doute parce que cela passe bien auprès des médias et du public. Centralisation, mon amour…
[2] Bon, peut-être pas la bosse des maths :-D
[3] Elles sont, détail amusant, extrêmement nombreuses dans le cerveau d’Albert Einstein, qui n’avait par contre pas plus de neurones que le premier pékin venu. Un signe ?
mercredi, novembre 22, 2006
ITER sur les rails
La grande nouvelle du week-end, ce n’est pas le résultat d’un match de foot ou d’un autre. C’est la signature de l’accord pour la construction et le financement d’ITER, le réacteur thermonucléaire expérimental, à Cadarache, après plus de vingt ans de discussions. Je n’ai pas l’intention de revenir sur les polémiques sur la perte de temps due aux négociations sur l’emplacement de l’expérience, ni sur celles critiquant les coûts disproportionnés face aux probabilités d’échec, Wikipédia y répond très bien. Science parle d’un « pari à 12 milliards de dollars », soit 10 milliards d’euros environ, dans l’espoir de maîtriser cette énergie du futur[1], assez propre et presque inépuisable.
Je suis assez impressionné par le projet ITER. Il ne s’agit de rien de moins que le deuxième plus grand projet scientifique de l’Histoire et coût et en nombre de chercheurs après
Pour résumer le processus, il s’agit de produire de l’énergie via la fusion de noyau de deutérium et de tritium (la toujours indispensable Wikipédia vous donnera toutes les explications de base dont vous pourriez avoir besoin, si vous n’êtes pas up-to-date en physique atomique). Les conditions de pression et de température nécessaires à cette réaction sont remplies dans le Soleil, mais comme il est difficile d’atteindre la même pression sur Terre, il faut réussir à chauffer les réactifs à une température bien plus élevée. Comme aucun matériau ne pourrait résister au plasma qui est obtenu, ce dernier est confiné par un champ magnétique puissant dans une forme approximativement toroïdale. Ces champs magnétiques sont obtenus par la montée d’un courant dans les énormes bobines qui entoure le réacteur (appelé Tokamak, c’est un joli nom je trouve). Evidement, cette montée ne peut pas se faire à l’infini : les tokamaks fonctionnent donc par séquences, ou impulsions, successives.
ITER doit répondre à trois grands défis pour valider le principe d’un réacteur thermonucléaire. Tous les tokamaks précédents n’étudiaient qu’une partie de la question : seul ITER permettra l’étude des interactions entre tous les problèmes connus, la découverte du fonctionnement « à taille réelle », et le test de solutions expérimentales en conditions d’application.
Les expériences précédentes ont confirmé la possibilité de confiner le plasma, mais avec de grandes difficultés. Science recense toute une population d’instabilités, qui, espère-t-on, seront diminués par la grande taille du tokamak ITER. Une instabilité, c’est quand le plasma se déforme, et tente de sortir de son confinement magnétique, ou que l’énergie est produite par saccades : à de tels niveaux de température, on imagine le souci.
Le deuxième problème est le choix du matériau des parois du réacteur. Il doit être résistant à la température et ne pas s’effriter en particules pouvant déstabiliser le plasma. Le candidat idéal serait le carbone, mais il présente des risques de pollution. Il semble que le candidat du compromis soit un mélange entre titane, carbone et béryllium.
Enfin, il s’agit de produire de l’énergie en continu. Le produit de la réaction de fusion est un noyau d’hélium (appelé particule alpha) et un neutron. Comme la fusion est très exoénergétique, ces deux particules vont très vite, bien plus que les atomes initiaux. Et n’oubliez pas que la température est reliée à la vitesse des particules. La particule alpha, chargée électriquement, continue sa route dans le plasma : au gré des chocs, sa grande vélocité contribue à maintenir une température et une pression élevée, ce qui permet l’auto-entretien de la réaction. Le neutron, lui, n’est pas prisonnier du champ magnétique, et va percuter les parois du réacteur. Il les réchauffe, et c’est ainsi que de l’électricité pourra être produite, par le procédé habituel d’entrainement d’une turbine par de la vapeur d’eau. ITER ne réalisera pas cette phase, cependant. Le problème est ici de réussir à produire plus d’énergie que ce qui a été injecté dans le réacteur, et ce, en continu, pas seulement par brèves impulsions. Des rendements positifs, et de longues durées de fonctionnement, ont été obtenus dans les certaines expériences précédentes, mais jamais en même temps : voilà le test principal que devra réussir ITER.
