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Pas de consanguins chez les épinettes

SCIENCE AU QUOTIDIEN / «Lorsque qu’on parle de planter 2 milliards d’arbres comme l’a promis Justin Trudeau pendant la dernière campagne fédérale, ou même plus simplement de reboiser un grand territoire comme l’industrie forestière le fait, est-ce que cela soulève des enjeux particuliers de génétique ? Est-ce qu’on peut ou doit s’assurer que ces arbres ne soient pas tous «cousins» ?», demande Joël-Étienne Myre, de Saint-Ambroise.

Vues par des mammifères comme nous, les plantes peuvent sembler un peu (pas mal) bizarres, sinon carrément dévoyées, du point de vue de la reproduction. Imaginez un peu, non seulement elles sont capables de fertiliser de proches parents, mais plusieurs espèces ont la faculté de s’auto-féconder : puisque chaque plante possède à la fois des gamètes mâles et des gamètes femelles, chez certaines espèces les individus n’ont théoriquement pas besoin d’être deux pour se reproduire. Les parties mâles et femelles d’un même spécimen peuvent s’assembler et produire alors, littéralement, des clones.

Cette faculté a ses avantages, disons-le. Dans ce grand jeu de massacre qu’on appelle la sélection naturelle, le but ultime est toujours de transmettre autant de ses gènes que possible aux générations futures. Or ceux qui s’accouplent à deux ont une progéniture qui ne partage que 50 % des gènes de chaque parent, alors que c’est 100 % pour les individus qui s’autofécondent. En outre, cela «libère» ces derniers des pollinisateurs, ce qui peut être utile quand les insectes se font rares. Sur le plan de l’évolution, ce n’est pas rien !

Mais il n’empêche : «se débrouiller tout seul», pour ainsi dire, vient aussi avec des inconvénients, et des gros. À long terme, dans la nature, c’est toujours la diversité qui l’emporte, parce que plus il y a de différences au sein d’une population, plus il y a de traits qui peuvent conférer un avantage, une protection contre une maladie, etc. — et c’est comme ça qu’une espèce finit par s’adapter et se perpétuer.

Pour cette raison, beaucoup de plantes ont fini par produire des gamètes mâles et femelles qui, chez un même individu, sont complètement ou partiellement incompatibles entre elles : les individus qui s’auto-fécondent produisent des graines stériles et/ou des rejetons faiblards ayant peu de chance de survivre et de se reproduire à leur tour. «Pour la consanguinité, c’est le même principe pour les humains et pour les arbres : au bout de deux ou trois générations, on a des problèmes de vigueur», dit le chercheur en génomique forestière de l’Université Laval Jean Bousquet.

Le Service canadien des forêts (SCF) l’a d’ailleurs testé concrètement au début des années 1960, en «forçant» une vingtaine d’épinettes blanches à s’auto-féconder. Résultats : plus de 90 % des graines produites étaient «vides», soit un taux entre 5 et 22 fois plus élevé que pour la pollinisation «croisée» (à deux individus). De plus, les rares graines viables germaient moins bien et celles qui y parvenaient malgré tout avaient des taux de survie moindres que les semis croisés — même si tous avaient été cultivés dans les mêmes conditions. En bout de ligne, le SCF a tout de même obtenu des épinettes blanches matures, mais les effets de l’auto-pollinisation ne sont jamais disparus : au bout de 17 ans, les spécimens avaient en moyenne une taille 45 % plus courte et des troncs d’un diamètre 64 % plus étroit que les individus «normaux», provenant du croisement d’arbres non-apparentés.

Alors oui, souligne M. Bousquet, il y a bel et bien des «enjeux génétiques» dont il faut tenir compte quand on plante de grandes quantités d’arbres. D’une part pour assurer la diversité génétique de la population, mais aussi pour que les semis soient aussi bien adaptés que possible à la région où ils seront plantés. C’est la raison pour laquelle les choix de graines pour le reboisement sont très encadrés.

«Bon an mal an, indique le chercheur, il se plante au-delà de 600 millions d’arbres au Canada, alors c’est déjà pas mal plus que les 2 milliards sur 10 ans qu’a promis Justin Trudeau. (…) Au Québec, on en plante autour de 125 à 130 millions par année. Ça ne remplace pas toutes les coupes, mais quand même une assez bonne partie, et on espère que le reste va repousser tout seul.»

Ces semis proviennent de pépinières industrielles, dit-il, et «il y a un très fort contrôle qui est exercé sur la production pour qu’ils soient exempts de maladie, d’abord, mais aussi pour avoir un bon mélange d’espèces, une bonne diversité génétique et des arbres bien adaptés au climat où ils seront plantés. Il y a même un système de certification pour ça (…) et ils ont même des marqueurs génétiques pour vérifier que la diversité génétique est suffisante. Dans ces semis-là, la consanguinité est à peu près au même niveau que dans les forêts naturelles, donc de l’ordre de 1%».

On trouve de ces pépinières dans à peu près toutes les régions du Québec et elles cultivent des graines d’arbres de leurs environs, ce qui permet de s’assurer que non seulement les espèces sont les mêmes, mais que l’on a affaire à des souches qui sont adaptées au climat local. Le contraste avec la situation qui prévaut en horticulture ornementale montre d’ailleurs très bien pourquoi il est important de ne pas planter n’importe quoi, souligne M. Bousquet.

«En horticulture, il n’y a pas vraiment de certification ni de contrôle sur ce que vous plantez, déplore-t-il. On va vous vendre un cultivar avec un nom souvent évocateur, mais même les gens qui vous le vendent ne peuvent pas vraiment vous dire d’où il vient. Souvent, ces graines et semis-là viennent des États-Unis ou de la région de Niagara et sont mal adaptés à notre climat. On voit beaucoup de ces petites épinettes qui viennent de l’Oregon et qui vont sécher tout d’un coup, parce qu’il a fait trop froid ou parce que l’hiver est arrivé trop tôt. (…) C’est un peu comme du McDo : on plante, ça dure 5-10 ans, puis on replante après.»

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L’acte de naissance de la climatologie

SCIENCE AU QUOTIDIEN / «On ne parle plus de changements climatiques, mais d’urgence climatique déclarée par le GIEC [Groupe intergouvernemental d’experts sur le climat, ndlr]. Or leurs calculs sont basés sur des mesures remontant au début du XXe siècle et même à 1850, en pleine Révolution industrielle. Et on parle ici de mesures pour la planète entière. Mais depuis quand pouvons-nous mesurer précisément la température de la planète ? Et comment pouvons-nous être sûrs que nos comparaisons avec les époques précédentes sont fiables ?», demande Bertrand Bouchard, de Beauport.

Mesurer le temps qu’il fait à l’échelle de la Terre n’est pas une mince tâche. D’après l’Organisation météorologique mondiale, on peut compter de nos jours sur un «réseau» mondial de pas moins de 10 000 stations météo «de surface» (au sol), 1000 stations dans les airs, autant de bouées dérivantes en mer et une centaine de bouées fixes, sans compter les données recueillies par des centaines de radars météo, quelque 7000 navires et 3000 avions commerciaux, de même que 16 satellites météorologiques et une cinquantaine de satellites de recherche. Mais il n’en a évidemment pas toujours été ainsi.

L’invention du thermomètre remonte autour de l’an 1600, et il n’a pas fallu grand-temps avant qu’on s’en serve pour faire de la météo. La plus ancienne série de mesures de température prises quotidiennement (et même plusieurs fois par jour) que l’on connaisse a débuté en Angleterre en 1659 — et elle est toujours active à ce jour ! On y voit d’ailleurs assez clairement une tendance au réchauffement, mais elle souffre de deux problèmes majeurs. Le premier, c’est que comme toutes les autres mesures météorologiques, elle ne vaut que pour une région particulière, le centre de l’Angleterre dans ce cas-ci. Pas moyen de déduire une température moyenne pour le globe au complet à partir de ça (j’y reviens).

Le second problème, c’est que ces mesures n’ont pas toutes été prises au même endroit et de la même manière, mais sont plutôt une collection de séries maintenues par des amateurs (il n’y avait pas de «pros», à l’époque), indépendamment les uns des autres. Le pionnier britannique de la climatologie Gordon Manley (1902-1980) les a toutes mises ensemble et a tant bien que mal comblé des «trous» là où les séries ne se chevauchaient pas. Et même quand elles se chevauchaient, on les considère comme peu fiables jusque autour de 1770 — avant cela, la norme était de placer les thermomètres non pas dehors, mais à l’intérieur, dans des pièces non chauffées, ce qui les rendait moins sensibles aux changements de la «vraie» température extérieure.

Les problèmes de ce genre étaient d’ailleurs répandus à l’époque. Dans un fascinant article sur les débuts de la météorologie au Québec, la chercheuse de McGill Victoria Slonosky note elle aussi que jusqu’à la fondation du Service météorologique du Canada en 1871, les seules séries de mesures dont on dispose étaient surtout des initiatives individuelles de qualité variable. Leurs séries ne se chevauchent pas toutes (entre les mesures du naturaliste Jean-François Gauthier, au milieu du XVIIIe siècle, et celles du Britannique Alexander Spark, il y a un trou de près de 50 ans !), les mesures ne furent pas toutes prises de la même manière ni aux mêmes heures, etc. En outre, ce n’est pas avant le milieu du XIXe siècle que l’usage d’abris à thermomètre (pour les protéger de l’influence des vents et de l’exposition directe au soleil) ne s’est vraiment généralisé, note Mme Slonosky.

Mais quand même : avec le temps, non seulement les techniques se sont améliorées et standardisées, mais le nombre de stations météorologiques a également explosé, un peu partout dans le monde. Si bien que quelque part entre le milieu et la fin du XIXe siècle, la température a commencé à être mesurée de manière suffisamment fiable et sur une superficie suffisamment grande pour que, aux yeux des climatologues, l’on puisse en tirer une moyenne planétaire satisfaisante.

Certains disent que les incertitudes demeurent trop grandes avant 1880, d’autres «osent» se rendre jusqu’aux années 1850. Dans tous les cas, ce n’est ni parfait, ni aussi précis et complet que les mesures que l’on prend maintenant. Comme le montre la carte ci-dessous, il restait encore de vastes zones d’ombre où l’on n’avait très peu, sinon pas du tout de mesures — notamment les pôles, le bassin versant de l’Amazone et de grands pans d’Afrique. Mais dans l’ensemble, les climatologues considèrent qu’à partir de la fin du XIXe siècle, on a assez de données prises dans assez d’endroits pour donner une idée raisonnablement précise de la température mondiale.

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La baie d’Hudson, cimetière des marées

«SCIENCE AU QUOTIDIEN / «L'année dernière, des collègues qui étaient au Nunavik, sur le bord de la baie d’Hudson, m’ont demandé de leur fournir l’heure de la prochaine marée haute pour planifier leurs travaux. Mais en arrivant sur le site de Pêches et Océans Canada, j’ai été un peu mystifiée. J’ai l’habitude de voir quatre marées par jour, à intervalle assez régulier. Or, dans le graphique des marées, l’oscillation n'était pas régulière et même qu’à certains moments, il semble n’y avoir que deux marées par jour. Le même phénomène semble prévaloir pour tout l’est de la baie d’Hudson. Avez-vous une explication ?», demande Christine Lambert, qui travaille en aménagement de la faune à Rimouski.

Quiconque observera les graphiques ci-contre, qui présentent les marées sur 7 jours à Québec et à Akulivik, se rendra tout de suite compte que la marée n’y fonctionnent pas du tout de la même manière. Dans la Vieille Capitale, le niveau de l’eau monte et descend avec la régularité d’une horloge, littéralement. Mais sur la côte est de la baie d’Hudson, c’est une tout autre histoire : certains jours, la marée semble «coller» à la hausse pour ensuite redescendre brièvement, d’autres jours elle semble carrément chaotique, et d’autres jours encore elle prend un rythme plus normal.

Vraiment, si le village d’Akulivik était une personne et que son graphique des marées étaient un électrocardiogramme, son médecin l’enverrait directement à l’urgence…

Cela peut paraître très étonnant puisque l’on entend souvent que les marées sont dictées par la gravitation de la lune et du soleil. Et c’est tout à fait vrai, dit Denis Lefaivre, chercheur en prévisions océaniques à Pêches et Océans Canada : «L’influence de la lune est à peu près deux fois plus forte que celle du Soleil, c’est pour ça qu’on a deux cycles de marée par jour.» Un cycle quand la lune est de «notre» côté de la Terre et qu’elle attire l’eau, et un autre quand elle est du côté opposé — ce qui, contrairement à ce qu’on penserait intuitivement, donne alors une marée haute parce que la lune attire la Terre et que les océans de l’autre côté de la planète restent à la traîne, un peu comme l’eau qui s’accumule à l’arrière d’un contenant quand on le tire vers soi.

Bref, la gravitation de la lune et du soleil sont le «moteur» qui fait monter et descendre le niveau des océans. À cet égard, d’ailleurs, la marée et les voitures sont assez comparables. Le moteur a, en effet, une grande influence sur l’expérience de conduite, mais celle-ci dépend également d’une foule d’autres facteurs très locaux, comme l’endroit où on va, la météo à cet instant précis, le fait de rouler sur de l’asphalte ou de la gravelle, etc. Et il en va de même avec les marées, qui ne se manifestent pas partout de la même façon parce qu’au-delà de leur «moteur», plusieurs facteurs locaux vont agir dessus, comme la forme des côtes, la profondeur de l’eau, la bathymétrie (soit le «relief» des fonds marins), etc.

Or dans le cas de la baie d’Hudson et en particulier de la côte du Nunavik, ces facteurs-là sont particulièrement nombreux, influents et complexes. Les marées, comme on l’a déjà vu dans cette rubrique, sont des ondes qu’on peut se représenter comme des sortes de «vagues» pas très hautes (quelques dizaines de centimètres de haut) mais qui s’étendent sur des milliers de kilomètres, et qui se déplacent d’est en ouest. Comme toutes les vagues, l’onde de marée peut être bloquée, déviée ou déformée par les obstacles qu’elle rencontre. Et quand elle arrive dans l’Arctique canadien, la marée se heurte justement à deux obstacles importants : la côte du Labrador et l’île de Baffin.

Le seul endroit où cette «vague» peut passer est le détroit d’Hudson, à la pointe nord du Québec — et encore ce passage de 70 km à 100 km n’est pas très large à l’échelle d’une marée. Cela a pour effet de «concentrer» l’onde, ce qui amplifie beaucoup les marées dans ce secteur (de même que dans la baie d’Ungava). Par exemple dans le village inuit de Kangiqsujuaq, du côté québécois du détroit d’Hudson, la différence entre la marée basse et la marée haute est considérable : pas moins de 6 à 7 mètres ces jours-ci [http://bit.ly/336qogc]. Cela provoque aussi des «courants de marée» particulièrement forts dans le détroit, pouvant atteindre de 10 à 15 km/h. L’explorateur anglais John Davis, qui est passé par là en 1587, a d’ailleurs noté dans son journal de bord qu’«à notre grande admiration, nous avons vu l’océan tomber dans [la baie d’Hudson] comme un grand déversoir, rugissant et créant des tourbillons comme le courant d’une rivière qui force son chemin entre les piliers d’un pont» [http://bit.ly/2qBK2n6].

Ce qui se passe ensuite est encore plus singulier. La marée ne monte pas partout dans la baie en même temps, mais monte d’abord dans le nord-ouest, sur les côtes du Nunavut, pour ensuite descendre vers le sud (la côte manitobaine) et éventuellement revenir vers l’est et, finalement, le nord. Bref, l’onde ne peut pas poursuivre sa route vers l’est et est redirigée par les berges.

Chemin faisant, note M. Lefaivre, elle perd beaucoup de son énergie par friction. «Comparé au Golfe du Saint-Laurent, dit-il, la baie d’Hudson est trois fois plus grande mais elle est moins profonde.» L’onde s’amenuise donc au fond et sur les berges, si bien qu’il n’en reste plus grand-chose une fois rendu à Akulivik — où son amplitude varie d’ailleurs de seulement 10 à 30 cm, selon le moment du mois. «Et je peux même vous dire qu’en hiver, quand la glace fige et que le couvert est complet, il n’y a presque plus de marée là parce que la friction se fait alors non seulement par le fond, mais par la surface aussi», ajoute M. Lefaivre.

Ce qui se passe concrètement dans chacun des villages du Nunavik hudsonien peut varier selon les conditions locales — il y a une grande île en face d’Akulivik, Puvirnituq est au fond d’une baie, Inukjuak est au fond d’une baie plus petite et «protégée» par un chapelet d’îles, etc. —, ce qui rend la chose difficile à expliquer concrètement ici. Mais comme l’explique M. Lefaivre, nous sommes devant un système où «les résonances [ndlr : des facteurs qui, selon le moment du mois, vont se conjuguent ou s’annuler] sont fortes» et complexes, ce qui donne des marées en apparence capricieuse, ou du moins très changeantes.

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Non, la pilule contraceptive ne cause pas l’autisme

SCIENCE AU QUOTIDIEN / «J’aimerais savoir si des études sérieuses ont déjà été faites concernant la pilule contraceptive et le grand nombre d’enfants autistes que nous observons depuis plusieurs années. La comparaison avec les décennies antérieures est inquiétante. Alors est-ce que le fait d’avoir déréglé le cycle des femmes depuis les 50 dernières années est en partie responsable de ce phénomène ?», demande Bernard Boucher, de La Tuque.

En 2000-01, l’Institut de santé publique du Québec comptait environ 0,7 autiste pour chaque tranche de 1000 enfants de 1 à 17 ans. En 2014-15, le même INSPQ en comptait près de 5 par 1000. Aux États-Unis, les niveaux sont plus élevés parce que la méthodologie diffère, mais la tendance est la même : l’Oncle Sam est passé de 7 autistes par 1000 enfants en 2000 à presque 17 par 1000 en 2014.

Il est absolument indéniable qu’il y a beaucoup plus de diagnostics d’autisme qu’avant, tout le monde s’entend là-dessus. Mais si l’on me permet un euphémisme de calibre olympique, disons que l’idée de mettre la faute de la pilule contraceptive, elle, ne rallie pas autant de gens…

En fait, il semble n’y avoir eu qu’un seul chercheur qui ait lancé cette hypothèse à deux reprises dans la revue Medical Hypotheses, en 2014 et en 2015, constatent les spécialistes de l’autisme Isabelle Soulières, de l’UQAM, et Baudouin Forgeot d’Arc, de l’UdeM. Il s’agit, précise ce dernier, d’une revue «qui accueille volontiers des idées très spéculatives», et l’auteure en question admet elle-même qu’il n’existe pas d’étude à ce sujet.

Hormis ces deux articles, «je ne crois pas avoir jamais vu d’étude là-dessus ni entendu qui que ce soit parler de ça dans des congrès», ajoute Mme Soulières.

Et ce silence n’est pas très étonnant, quand on y pense. D’abord, au fondement même de ce lien contraception-autisme, il y a quelque chose qui ne fonctionne tout simplement pas : les dates. Les premières observations que des fortes doses de progestérone empêchaient l’ovulation remontent aux années 30 chez des animaux de laboratoire. Le contexte légal de l’époque, qui interdisait la contraception et la recherche à son sujet, a repoussé le premier essai clinique de pilule contraceptive jusqu’en 1954 — et encore, il fut réalisé à Porto Rico. L’usage de «la pilule» commença a se répandre vers 1960, mais d’abord sous couvert de «régulariser» les menstruations car le contrôle des naissances ne fut vraiment légalisé qu’à la fin des années 60 au Canada et aux États-Unis. La démocratisation de la pilule prit véritablement et définitivement son envol à partir des années 70, d’après un texte paru dans Canadian Family Physician en 2012 — et dont la lecture est absolument fascinante, je dois dire.

Si vraiment la contraception orale était une cause un tant soit peu importante d’autisme, alors la hausse des cas devrait remonter aux années 70, ou au plus tard aux années 80. Or comme on l’a vu plus haut, l’explosion des diagnostics a plutôt débuté autour de l’an 2000. Et l’incohérence est d’autant plus forte, ajoute Mme Soulières, que les doses d’hormones étaient beaucoup plus élevées dans le passé qu’elles ne le sont de nos jours. La première pilule contraceptive mise sur le marché, la poétiquement nommée Enovid 10, contenait 9,85 milligrammes (mg) de progestérone synthétique et 150 microgrammes (µg) d’œstrogène, mais il est rapidement apparu que de telles doses produisaient trop d’effets secondaires. Par comparaison, les doses d’aujourd’hui tournent plus autour 0,1 à 3 mg de progestérone et entre 20 et 50 µg d’œstrogène. Alors si la pilule était une cause d’autisme, la tendance à la hausse aurait dû être compensée au moins en bonne partie, sinon carrément inversée, par la réduction du dosage.

Et c’est sans compter le fait que pratiquement toutes les études sur les causes de l’autisme indiquent qu’il s’agit d’un phénomène très principalement génétique. Une revue des études de jumeaux, qui visent à mesurer la part que jouent les gènes et l’environnement, a constaté en 2016 qu’entre 64% et 91% de l’autisme était «hérité» des parents. D’autres études récentes sur la même question ont elles aussi conclu que l’autisme est génétique à environ 80 %. Alors il est impossible que des facteurs environnementaux n’expliquant que 20 % du phénomène multiplient par 7 la fréquence de l’autisme, comme on l’a vu au Québec depuis 2000 — et c’est encore plus invraisemblable si l’on parle d’un seul de ces facteurs environnementaux, car la contraception n'en serait qu'un parmi d'autres.

Alors, si ce n’est pas l’environnement et que les gènes de grandes populations dans plusieurs pays ne peuvent pas changer tous en même temps en seulement quelques années, comment expliquer la hausse fulgurante de l’autisme depuis 20 ans ? La recherche n’a pas trouvé toutes les réponses encore, mais les preuves s’accumulent autour de l’idée qu’il s’agit de simples changements dans les diagnostics et le dépistage. Au fil du temps, la définition de ce qu’est l’autisme a été élargie et inclut désormais beaucoup plus de gens que dans les années 80 et 90. En outre, ajoute Mme Soulières, «il y a 20 ans, les milieux de l’éducation ne savaient pas c’était quoi, l’autisme, et n’alertaient pas la famille, alors que maintenant, les éducatrices, les profs, les psychoéducatrices et même le personnel des CLSC sont beaucoup plus à l’affût. Ces gens-là pensent plus facilement à l’autisme qu’avant quand le parent arrive et dit : mon enfant ne parle pas encore, mon enfant fait des crises, etc.»

D’ailleurs, pas plus tard qu’en août dernier, une équipe internationale dont Mme Soulières faisait partie a publié un article dans le Journal of the American Medical Association – Psychiatry qui a recensé les études sur l’autisme parues entre 1966 et 2019, afin d’examiner plus particulièrement les différences (capacité à reconnaître les émotions, taille du cerveau, etc.) entre ceux que les chercheurs considéraient autistes et ceux qui étaient rangés du côté des «normaux» ou «neurotypiques». Et les résultats ont montré que plus le temps avançait, plus la différence entre «autistes» et «non-autistes» s’amenuisait — ce qui suggère fortement que les diagnostics d’autisme incluent désormais beaucoup plus de gens qu’avant.

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Comment remplir ses épaulières

SCIENCE AU QUOTIDIEN / «Depuis plusieurs années, on entend parler de jeunes hockeyeurs professionnels de 18, 19 ou 20 ans qui augmentent leurs poids en l’espace d’un été, en prenant uniquement des produits légaux. J’ai toujours été surpris de les entendre affirmer qu’ils doivent prendre du poids pour ainsi être prêt au camp d’entrainement de septembre, puis annoncer fièrement qu’ils ont augmenté leur masse musculaire d’une dizaine de livres pendant l’été. L’entrainement physique et les suppléments alimentaires légaux suffisent-ils vraiment pour obtenir de tels résultats?», demande Bernard Plourde, de Québec.

De manière générale, non, prendre 5 à 8 kilogrammes (10-15 livres) en l’espèce de deux ou trois mois n’est pas possible, répondent Jonathan Tremblay, spécialiste de l’encadrement des athlètes de haut niveau de l’Université de Montréal, et Anthony Karelis, qui mène des recherches sur l’exercice physique et le métabolisme à l’UQAM. Tous deux s’entendent pour dire qu’un athlète sérieux, qui s’entraîne plusieurs fois par semaine et se nourrit adéquatement (lire : bien et beaucoup), peut prendre autour de 0,5 à 1 kilo par mois (1 à 2 livres), sans plus.

«Si on parle de 10 ou 15 livres en deux mois, alors là je soupçonnerais qu’il peut y avoir eu des substances interdites qui ont été prises», dit M. Tremblay. Mais attention avant de sauter aux conclusions, avertit-il, car la période sur laquelle la prise de poids d’un athlète professionnel s’étale n’est pas toujours bien connue du public, ce qui peut faire partir le «moulin à rumeurs» inutilement. Le cas du joueur de centre des Canadiens de Montréal Jesperi Kotkaniemi a été évoqué récemment parce que le jeune homme, âgé de 19 ans, s’est présenté cet automne au camp d’entraînement avec une dizaine de livres de plus que l’année précédente. De là, plusieurs internautes et commentateurs ont conclu qu’il avait dû se muscler la charpente au cours de l’été, alors que c’est plutôt sur un an qu’il a pris ce poids — et M. Tremblay en sait quelque chose puisqu’il travaille avec l’équipe.

La règle générale en cette matière, dit pour sa part M. Karelis, c’est que «c’est très difficile d’ajouter de la masse musculaire. Si on parle de quelqu’un qui s’entraîne quatre ou cinq fois par semaine, alors oui, ça devient réaliste de penser gagner une ou deux livres par mois peut être réaliste».

Et encore, ajoute son collègue de l’UdeM, «il faut que la nutrition soit adéquate, sinon l’athlète ne prend pas de poids. (…) C’est important que l’alimentation soit riche en protéines, que les repas soient pris aux bons moment, généralement autour des entraînements avec une portion avant le sommeil (souvent double), etc.» Bref, pour atteindre le rythme de 1 kg par mois, non seulement il faut s’entraîner dur, mais l’alimentation devient pratiquement un travail à elle seule. «Il faut le planifier, il faut manger tout ça, ça prend du temps», dit M. Tremblay.

Pour M. et Mme Tout-le-Monde qui n’ont pas le temps de manger ni de s’entraîner autant que des athlètes professionnels, les gains en masse musculaire tournent souvent plus autour de 1 kg par six mois, dit M. Karelis — mais il peut y avoir de grands écarts individuels, dûs notamment aux gènes et au profil hormonal de chacun.

Alors pourquoi est-ce à ce point difficile de gagner de la «masse maigre», comme disent les nutritionnistes (parce qu’on s’entend que pour la «masse grasse», c’est pas mal moins compliqué) ? On n’a pas encore de réponse complète et définitive, dit M. Karelis. Mais une hypothèse probable est que certains mécanismes d’«économie d’énergie» hérités de lointains ancêtres pourraient être à l’œuvre. «Si on regarde la chose à l’inverse, il ne semble pas y avoir de saturation pour les gras, explique-t-il. Le corps en veut, il «aime» consommer de la nourriture et les tissus adipeux peuvent stocker des graisses presque sans limite. Le muscle, lui, fait le contraire : il n’emmagasine pas d’énergie, il en dépense. Même quand on est au repos, les muscles dépensent de l’énergie, alors plus ta masse musculaire est grosse, et plus ton métabolisme de base (ndlr : la quantité d’énergie que le corps dépense lorsqu’il est au repos complet, juste pour respirer, faire battre le cœurs, faire fonctionner les organes, envoyer des signaux nerveux, etc.) va augmenter. Alors s’il est à ce point difficile de gagner de la masse musculaire, c’est peut-être une question de survie : le corps veut consommer et stocker, pas dépenser.»

Enfin, M. Tremblay indique que ce n’est habituellement pas uniquement du muscle que les athlètes prennent dans un premier temps. «Habituellement, ça va leur prendre une diète riche en calories et ça, ça fait gagner d’un peu de tout : du muscle, bien sûr, mais aussi de l’eau et des graisses. (…) Souvent, on va d’abord chercher à juste leur faire gagner du poids en premier, et ensuite on va travailler à convertir ça en muscles», dit-il.

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Dix milliards de générations avant nous

SCIENCE AU QUOTIDIEN / Dans le livre de David Suzuki L'Équilibre sacré, il est mentionné : «toutes les formes de vie présentes aujourd’hui sur la planète descendent d’une même cellule, née dans les océans voilà peut-être 3,8 milliards d’années». Je trouve cette information vraiment extraordinaire. J’aimerais savoir si elle est acceptée par tous les scientifiques du domaine. Pourriez-m’en dire un peu plus ?», demande Daniel Mercier.

Si l’on remonte dans le temps, on finira par arriver à l’époque où les premiers Homo sapiens modernes sont apparus, il y a environ 150 000 ans. Tous les humains actuels, absolument tous, descendent de cette petite population qui vivait en Afrique — c’est ce que l’on nomme notre «dernier ancêtre commun», ou DAC pour faire court. Si l’on remonte encore plus loin, on tombe éventuellement sur un ancêtre commun non seulement à toute l’humanité mais aussi au chimpanzé, soit un primate qui vivait il y a 6 à 7 millions d’années. Encore un peu plus loin, à environ 8 millions d’années (Ma) avant nos jours, et on arrive à un ancêtre commun à l’humanité, au chimpanzé et au gorille [https://go.nature.com/34hhmxR].

Et ainsi de suite : plus on remonte dans le passé, plus la «famille» s’agrandit. À 100 millions d’années avant aujourd’hui, par exemple, vivait un petit animal semblable aux rongeurs actuels duquel descendent tous les mammifères [https://go.nature.com/2WsAkyO]. Plus loin encore dans le passé, on finit par obtenir un «arbre généalogique» qui inclut tous les animaux, poissons et invertébrés inclus. Et pour tout dire, nous avons aussi un DAC (il y a 1,5 à 2 milliards d’années) avec toutes les plantes et les champignons puisque nos cellules partagent plusieurs caractéristiques avec les leurs — noyau cellulaire où est conservé l’ADN, un cytosquelette qui sert de «charpente» à la cellule, ainsi que différentes structures spécialisées qui remplissent des tâches semblables tant chez les plantes que chez les animaux. Ensemble, ces êtres forment une immense famille appelée eukaryotes, du grec «vrai noyau».

On connaît seulement deux autres «grandes familles» de la sorte sur Terre : les bactéries et les archées (des unicellulaires qu’on a longtemps rangés avec les bactéries mais qui sont en réalité très, très différents). Toutes les formes de vie connues appartiennent à l’un ou l’autre de ces trois ensembles. Et oui, les scientifiques pensent que malgré leurs énormes différences, toutes ces formes de vie partagent bel et bien un ancêtre commun.

Une des preuves les plus fortes que nous descendons tous de la même cellule (ou de la même colonie de cellules) est le «code génétique». Les gènes, comme on l’a déjà vu dans cette rubrique, sont essentiellement des «recettes de protéine». Et une protéine, c’est une chaîne de molécules nommées acides aminés, dont il existe une vingtaine de sortes différentes. Pour que la protéine remplisse son rôle, la chaîne d’acides aminés (qui peut avoir plusieurs centaines de «maillons» de long !) doit être assemblée dans un ordre exact, faute de quoi elle n’aura pas les bonnes caractéristiques physico-chimiques.

C’est cette information (l’ordre d’assemblage des acides aminés) que les gènes conservent. Et c’est pour cette raison que l’ADN est lui aussi une molécule faite comme une chaîne.

Or que vous soyez un primate, un insecte, un arbre ou une bactérie, cette information est stockée de la même manière. La chaîne de l’ADN est toujours composée des quatre mêmes sortes de maillon, que les généticiens désignent par les premières lettres du nom chimique — soit A, C, G et T pour adénine, cytosine, guanine et thymine. D’un bout à l’autre de la vie terrestre, la cellule «lit» la chaîne de la même façon, soit trois maillons à la fois (on appelle ça des codons). De la plus humble bactérie jusqu’aux cellules humaines, les mêmes combinaisons de trois «maillons» correspondent aux mêmes acides aminés, et les mêmes combinaisons indiquent l’endroit du génome où la «recette de protéine» commence et celui où elle se termine.

Il peut y avoir plus d’une combinaison qui désigne la même chose puisque ce système permet 64 trios différents alors qu’il y a seulement 20 acides aminés (plus les codons «début» et «stop»), mais le code est essentiellement le même pour tous les êtres vivants. Par exemple, les combinaisons AAG et AAA correspondent à un acide aminé nommé lysine pour toutes les cellules — les nôtres, celles des plantes, les bactéries et archées, toutes. De même, les codons TAG, TAA et TGA signalent toujours la fin de la «recette» chez toutes les formes de vie connues.

En outre, les mécanismes par lesquels cette information est utilisée sont les mêmes dans toutes les cellules. Les organismes génétiquement modifiés (OGM) en sont d’ailleurs de belles illustrations. Par exemple, les fameuses semences de maïs «RoundUp Ready» sont conçues pour résister à un puissant herbicide, le glyphosate, qui détruit pratiquement toutes les plantes. Mais on a introduit dans le maïs OGM un gène de bactérie qui code pour une protéine qui contrecarre l’action du glyphosate — le gène en question a été découvert dans les années 1980, chez des bactéries qui vivaient dans un fossé situé à côté d’une usine de glyphosate et qui prospéraient malgré la pollution. Or même si les bactéries et les plantes sont des organismes extrêmement différents, la machinerie cellulaire du maïs est capable de lire le gène bactérien et d’en tirer une protéine.

Notons aussi qu’on a découvert une trentaine de gènes qui sont communs (dans des variantes différentes, mais quand même) à tous les organismes vivants [http://bit.ly/2q774BH], ce qui suggère aussi fortement une origine commune.

Les scientifiques ne s’entendent pas tous sur la forme que pouvait avoir ce fameux DAC universel. Était-ce vraiment une seule cellule ou une petite colonie ? Vivait-il dans des conditions extrêmes, comme proche d’une source thermale au fond des océans, ou dans des milieux plus cléments ? Ce sont des questions encore ouvertes. Mais l’existence de ce DAC universel, elle, n’est pas remise en question.

Science

Le matheux qui sommeille en chacun de nous

SCIENCE AU QUOTIDIEN / «La plupart des gens ont de la misère à effectuer des calculs mentaux rapidement. Mais c’est un peu bizarre quand on y pense parce que dans bien des situations, comme quand on effectue un dépassement en auto au milieu du trafic, le cerveau est capable de résoudre des calculs complexes sans grande difficulté. Comment est-ce possible ?», demande André-Nicholas Desroses, de Gatineau.

Il y a en effet une foule de tâches que l’on présume simples parce que nous les effectuons rapidement et machinalement, sans trop y penser, mais qui impliquent en réalité des mathématiques beaucoup plus élaborées qu’on le croit. Quand un joueur de hockey tente une passe vers un coéquipier en mouvement, par exemple, il doit estimer le point x où «son» joueur se trouvera au temps t, et à partir de là à quelle vitesse et avec quel angle il doit envoyer la rondelle pour qu’elle arrive au point x exactement au bon moment. Pendant un match, tout ceci se passe en une fraction de seconde mais, d’un point de vue mathématique, il faut faire ce que l’on appelle du «calcul différentiel» pour y parvenir. Cela ne demande pas un génie exceptionnel, loin de là, mais ce ne sont pas des maths simples non plus. Au Québec, les étudiants ne l’apprennent qu’au cégep (pour ceux qui ont des cours de maths rendus là), certains y échouent, et dans tous les cas ce n’est pas le genre de calcul que l’on fait «dans sa tête» : il faut s’y atteler avec papier, crayon et calculette.

Le même principe vaut aussi pour un joueur de baseball qui court pour attraper une balle au vol, pour certains dépassements en voiture, et ainsi de suite. Dans l’instant, nous effectuons ces manœuvres assez aisément, un peu comme s’il y avait un mathématicien qui se cachait en chacun de nous... Enfin, oui certes, il peut nous sembler parfois que ce matheux-là est tapi très, très profondément au fond de notre inconscient, c’est vrai, mais bon, il est là quand même. Alors comment se fait-il que ce qui est (relativement) facile avec une rondelle ou une balle soit si ardu sur papier ?

C’est simplement parce que ce ne sont pas les mêmes «zones» du cerveau ou «réseaux de neurones» qui sont sollicitées, explique Shirley Fecteau, chercheuse au centre CERVO de l’Université Laval et titulaire de la Chaire de recherche du Canada en neuroplasticité cognitive. «Dans un cas, c’est une tâche qui demande de jongler avec des concepts très abstraits alors que dans l’autre, c’est une tâche motrice», dit-elle.

Or ce sont surtout les lobes frontaux, à l’avant de la tête, qui sont chargés de l’abstraction. C’est principalement là, ainsi que dans la «jonction temporo-pariétale» (sur le côté de la tête, un peu vers l’arrière), que se font les calculs mentaux. La motricité, elle, est surtout prise en charge par le cervelet (complètement à l’arrière, vers le bas) et par le cortex moteur, situé sur le dessus de la tête, explique Mme Fecteau.

Attention, insiste-t-elle, ce serait une sur-simplification que de penser que chaque type de tâche est effectué uniquement «en silo» dans une ou deux zones très spécialisées. «On a longtemps parlé de l’hémisphère gauche qui s’occupe de ceci et de l’hémisphère droit qui fait cela, et de régions cérébrales spécialisées dans ceci ou dans cela, mais on sait maintenant que ce n’est pas aussi tranché que ça. De nos jours, on parle plus de réseaux parce que si, par exemple, vous voulez faire un arrêt au hockey ou un calcul mental, il y a toujours le frontal et le moteur qui vont communiquer ensemble, et qui vont communiquer aussi avec le cervelet. Alors c’est toute une cascade d’événements qui se passe. Vous avez des gens qui font un AVC et qui ont des dommages au cerveau, avec perte de certaines fonctions, mais par la suite il y a toujours des régions autour de la lésion et dans l’autre hémisphère qui vont essayer de prendre la relève, alors ça fonctionne vraiment plus en réseaux que comme une série de zones spécialisées qui ne se parlent pas», explique Mme Fecteau.

Mais il demeure quand même que le calcul mental implique davantage les lobes frontaux que le reste du cerveau, et que la motricité se passe plus dans le cortex moteur et le cervelet. Et comme chaque personne a des forces et des faiblesses, il est entièrement possible et naturel d’exceller dans l’un et d’être assez médiocre dans l’autre.

Cela dit, la moyenne des ours a généralement plus de difficulté avec le calcul mental qu’avec le moteur, et il peut y avoir des raisons pour cela. D’abord, dit Mme Fecteau, «les régions frontales sont parmi les dernières parties du cerveau qui se développent, en moyenne vers l’âge de 21 ans. Alors les habiletés qui viennent avec s’apprennent sur le tard, comparé aux habiletés motrices que l’on peut pratiquer dès l’enfance».

Autre différence majeure : quand on fait une passe ou qu’on attrape une balle, on ne fait pas le calcul différentiel à proprement parler. C’est plutôt qu’à force de pratique, le cerveau finit par trouver la bonne solution par essais et erreurs, et il peut ensuite reproduire la solution (en l’ajustant) pendant les matches. «C’est un peu comme quand on doit ouvrir un cadenas dont on n’a pas fait la combine depuis longtemps, ou quand il faut se rappeler d’un vieux numéro de téléphone, illustre Mme Fecteau. On serait incapable de dire les chiffres à voix haute, mais finalement les doigts vont se faire aller et c’est comme ça qu’on va s’en rappeler. C’est un peu la même chose qui se passe quand on fait des passes ou des arrêts : même si ce sont des tâches difficiles, il y en a une partie qui va s’automatiser avec le temps, alors que quand il s’agit de calcul mental, il faut le faire pour vrai parce que ce n’est pas une chose qui va s’automatiser pour M. et Mme Tout-le-Monde.»

Science

Ce sondage est-il fiable?

SCIENCE AU QUOTIDIEN / «La campagne électorale fédérale approche à grands pas et nous serons bientôt submergés de résultats de sondages. Pour m’attarder souvent aux détails de leur méthodologie, j’ai remarqué que si certains les expliquent clairement (méthode, marge d’erreur, etc.), d’autres se contentent de nous informer que l’échantillonnage était «non probabiliste». Alors comment faire pour savoir si un sondage est vraiment fiable?», demande Serge Rivard, de Québec.

De manière générale, oui, les sondages sont fiables. La revue savante Nature – Human Behaviour a publié récemment une étude basée sur quelque 30 000 sondages électoraux dans 45 pays entre 1942 et  2017. Elle a trouvé une erreur moyenne de 2 points de pourcentage pour les sondages réalisés à une semaine ou moins du scrutin, et conclu que «de temps à autre les sondeurs se trompent, ce qui les place sous les projecteurs [...mais en bout de ligne] nous n’avons trouvé aucun signe supportant l’idée d’une crise de fiabilité des sondages».

Cela dit, il en va de ces coups de sonde comme du reste des réalisations humaines : ils sont imparfaits. Un sondage, d’abord, consiste à interviewer un groupe relativement peu nombreux de gens (généralement autour de 1000) afin d’estimer l’opinion de toute une société (des millions, voire des dizaines ou des centaines de millions). En soi, c’est toujours un brin périlleux, puisque les chances pour que ces quelque 1000 personnes représentent de manière parfaitement exacte la société entière sont minces. Mais d’un autre côté, on sait aussi qu’il y a peu de chances pour qu’elles s’en écartent beaucoup. D’où l’idée de la «marge d’erreur», rendue par la célèbre formule «précis à plus ou moins 3 % 19 fois sur 20». Cela signifie que si le parti X obtient 38 % des intentions de vote dans l’échantillon, alors il y a 19 chances sur 20 pour que ses «vrais» appuis dans la population tombent dans une fourchette de ± 3 %, soit quelque part entre 35 et 41 %.

Cela implique, évidemment, qu’il reste toujours 1 chance sur 20 pour que le sondage s’écarte de la «vérité» par plus de 3 %. Ce peut être 4 %, ou 6 %, ou même en principe plus de 10 %, même si c’est extrêmement improbable. Mais cela nous donne déjà un premier indice de fiabilité : est-ce que les résultats sont en ligne avec ce que d’autres sondages récents ont montré ? Si oui, c’est bon signe. Mais si les chiffres sont très différents, cela peut vouloir dire de deux choses l’une. Ou bien l’opinion publique vient de subir un changement rapide (c’est rare, mais ça arrive). Ou bien on a affaire à «la 20fois sur 20», pour ainsi dire. Il vaut mieux alors attendre que d’autres sondages viennent confirmer (ou infirmer) la nouvelle tendance.

Ce qui nous mène un autre indice de fiabilité : les dates d’échantillonnage. Un sondage, c’est comme une photo, ça montre ce qui était là à un moment donné, puis ça ne bouge plus. Alors plus l’échantillonnage remonte à loin dans le passé, plus fort est le risque que l’opinion publique ait changé et que ses résultats ne soient plus valides.

Il y a par ailleurs moyen de réduire la marge d’erreur, remarquez : par la taille de l’échantillon (qui est un troisième indice de fiabilité). Plus il est grand, et plus la marge d’erreur diminue — mais cela finit par coûter cher. Autour de 1000 personnes, elle est d’environ 3 % ; pour l’abaisser à 2 %, il faut interviewer près de 2500 personnes; et pour atteindre 1 %, l’échantillon doit dépasser les 9500. Inversement, à 500 personnes, elle est d’environ 4,4% et de 7% à 200. C’est pourquoi il faut toujours se méfier des «sous-échantillons» — comme les intentions de vote au Québec dans un sondage pan-canadien.

Maintenant, plusieurs firmes ont commencé à faire leurs sondages au moyens de «panels web». Elles se constituent des groupes de quelques dizaines (voire centaines) de milliers de gens afin d’avoir un bassin de répondants plus faciles et économiques à joindre et interviewer que les sondages «classiques». Ces sondeurs s’arrangent pour que leurs panels ressemblent autant que possible à la population en général (même distribution des sexes, des groupes d’âge, des revenus, etc.), mais il reste que procéder de cette manière ne donne pas un échantillon aléatoire (ou «probabiliste») au sens strict parce que les répondants ne sont pas «pigés» parmi la population en général comme dans un sondage téléphonique. Ils viennent d’un sous-groupe relativement restreint.

Or les équations qui servent à calculer les marges d’erreur présument que l’échantillon est probabiliste — elles ne s’appliquent pas autrement. C’est la raison pour laquelle certains sondages sont publiés sans marge d’erreur. D’un point de vue purement mathématique, c’est la bonne chose à faire, mais je crois que cela prive le public d’un élément d’information important : il y a forcément une marge dans les résultats des panels web. Si un de ces panels accorde, disons, 37 % des intentions de vote au parti X, cela ne signifie pas que celui-ci a exactement 37 % d’appuis dans la population en général, mais bien autour de 37 %.

À cet égard, j’aime bien la formule employée par Léger Marketing, qui calcule une marge malgré tout : «un échantillon de cette taille aurait eu une marge d’erreur de x si l'échantillon avait été probabiliste». Des statisticiens à qui j’en ai parlé dans le passé voient ça comme un pis aller, puisque l’idéal serait de travailler avec des échantillons véritablement aléatoires, mais bon, ça reste quand même «moins pire», plus informatif que de ne rien dire.

Maintenant, tant qu’à être dedans, disons un mot sur les méthodes d’échantillonnage. Hormis les panels web et le bon vieux téléphone, les sondeurs procèdent aussi souvent par appels automatisés (l’entrevue se fait au téléphone mais le questionnaire est administré par un robot). Il n’est pas clair que l’une ou l’autre de ces méthodes est vraiment meilleure que les autres — après tout, il y a bien des façons de faire un mauvais sondage, comme des questions biaisées, une mauvaise pondération, une répartition erronée des indécis, etc. À cet égard, il est assez parlant de voir que le célèbre site d’agrégation de sondage et de prédictions électorales FiveThirtyEight, du statisticien américain Nate Silver, a donné la même note de F et cessés d’utiliser les sondages des maisons TCJ Research, qui ne fait que des appels robotisés, et Strategic Vision LLC, qui ne procède que par appels avec téléphonistes.

Mais quand même, comme il n’y a rien de parfait, toute méthode peut introduire des biais. Lors de la présidentielle de 2016, les appels automatisés ont un peu mieux fait que les autres méthodes, se trompant en moyenne par 2,8 points contre 3,2 à 3,9 pour les autres, a montré un «post-mortem» rédigé par des experts (p. 15 / 39). Cependant, FiveThirtyEight a trouvé qu’à plus long terme, les appels «en personne» semblent faire légèrement mieux que les autres, dans la mesure où ils incluent des numéros de cellulaires. Mais la différence est mince et dans ses modèles, M. Silver ne leur accorde qu’un «bonus modeste».

Science

Génétique : le grand casse-tête

SCIENCE AU QUOTIDIEN / Les Américains ont lancé le Human Genome Project en 1990 afin de décrypter l’ADN humain. Ils y sont parvenus en 2003, ce qui a permis quelques percées du côté des maladies reliées à un seul gène. On nous a alors dit que pour les maladies plus complexes, comme le cancer ou la schizophrénie, cela prendrait «plus de temps». Or cela fait 16 ans maintenant et le coût du décryptage a fortement diminué, alors pourquoi est-il toujours si difficile d’isoler le ou les gènes responsables de ces «maladies complexes» ?», demande Pierre Sénécal, de Québec.

«Ça a quand même aidé, dans plusieurs cas, à découvrir de nouveaux médicaments parce que ça nous a permis de cibler des mécanismes. (…) La génomique est et restera utile, mais pour différentes raisons, comme les niveaux de complexité sur le phénotype [le «produit final» des gènes et de l’environnement, ndlr], c’est certain que les promesses de la génomique d’il y a 35 ou 40 ans n’ont pas encore été transférées à ces maladies complexes là, qui sont les plus coûteuses et les plus prévalentes», dit Dr Michel Maziade, psychiatre et chercheur au centre CERVO de l’Université Laval.

La première de ces raisons est la complexité du génome humain lui-même. Les estimés «classiques» parlaient jusqu’à récemment de 20 000 à 25 000 gènes, mais des travaux les plus récents ont réduit cette fourchette à 19-22 000 [https://go.nature.com/2yuU75L]. Le simple fait que l’on ne s’entende toujours pas sur le nombre exact de gènes que possède l’être humain donne déjà une idée de la complexité de la chose. En outre, chacun de ces quelque 20 000 gènes peut remplir un ou plusieurs rôles différents, et ils peuvent s’influencer les uns les autres. «Ces gènes sont ensuite traduits en protéines [ndlr : l’ADN ne sert à rien d’autre qu’à conserver de l’information pour assembler des protéines] et ça aussi, c’est d’une grande complexité aussi (…), la même mutation dans un gène peut donner 2, 3 ou même 15 protéines différentes», dit Dr Maziade.

Et encore, les gènes à proprement parler ne représentent qu’environ 1 % de notre génome. Les 99% restants, l’«ADN non codant», remplissent des fonctions dans la régulation des gènes et leur transcription en protéines, mais leurs rôles ne sont pas encore bien compris. Bref, s’il est vrai qu’il y a plus de 15 ans qu’on «lit» le génome humain, cela ne signifie pas qu’on devrait tout comprendre aujourd’hui. Cela veut simplement dire qu’on a ouvert un champ de recherche d’une complexité inouïe et qu’il faut encore se donner du temps — beaucoup de temps.

De plus, dans le cas d’afflictions comme les cancers, la schizophrénie, etc., la complexité de la maladie elle-même vient d’ajouter par-dessus. Elles sont en effet causées par des longues listes de facteurs possibles (nombreux gènes impliqués, facteurs environnementaux, habitudes de vie, etc.) pouvant varier d’un individu à l’autre, même si les symptômes sont les mêmes. Alors dans ces cas-là, par définition, même si on connaissait la génétique parfaitement (ce qui n’est pas le cas), celle-ci ne pourrait pas constituer plus qu’un morceau du casse-tête.

Prenons le cas de la schizophrénie, par exemple. «Il y a quelques centaines de gènes connus pour avoir une influence, dit Dr Maziade. Si on prend un score combiné pour ces quelque 200 mutations, c’est nettement associé à la maladie [mais cela ne fait pas une différence énorme]. Le risque de la maladie est de 1% dans la population en général, et de 1,5% chez les enfants porteurs. Donc ce n’est même pas assez puissant pour servir d’outil diagnostic». Et encore, ajoute-t-il, ce score de risque chevauche en grande partie celui de la dépression, des troubles anxieux grave et du trouble bipolaire, si bien qu’il n’est pas très spécifique.

Il faut dire qu’en ce qui concerne la maladie mentale, il y a encore une autre couche de difficulté qui vient s’ajouter aux autres : la «boîte noire» impénétrable qu’a longtemps constituée le cerveau vivant. La psychiatrie a historiquement dû se contenter d’étudier le comportement des patients (donc les «symptômes») et le cerveau de gens décédés. Cela a permis d’identifier la fonction de plusieurs zones du cerveau, mais il bien des troubles mentaux (dont possiblement la schizophrénie) ne sont pas causés par le mauvais développement de telle ou telle partie du cerveau, mais par la mauvaise communication entre ces zones. Cela demande donc d’étudier le cerveau vivant, en pleine action, ce qui était autrefois impossible — et même en 2019, ce n’est toujours pas facile.

Encore de nos jours dans le DSM-5 (manuel diagnostic le plus utilisé en psychiatrie), la définition des maladies mentales est basée sur les symptômes, et non sur ses causes. C’est un peu comme si, en santé physique, on appelait une maladie «la toux» sans égard au fait qu’elle soit causée par une bactérie, un virus, un irritant comme la cigarette, un cancer, etc. Ce n’est pas de la faute de la génétique si cet aspect de la psychiatrie n’est pas encore bien connu.

Enfin, mentionnons que pour ces maladies complexes, mentales comme physiques, les facteurs environnementaux forment eux aussi un enchevêtrement qu’il n’est pas nécessairement plus facile à démêler que le rôle des gènes. «On sait par nos études familiales et de jumeaux que les gènes doivent être là pour que la maladie apparaisse, mais qu’ils ne sont pas suffisants, explique Dr Maziade. Il faut qu’il y ait des facteurs d’adversité environnementale, qu’ils soient infectieux ou psychosociaux, dont on ignore les timings dans la trajectoire [ndlr : un même stresseur peut avoir des résultats complètement différent selon qu’il survient in utero, à 2 ans, 15 ans, etc.], mais qui viennent déclencher la vulnérabilité due aux gènes.»

C’est d’ailleurs justement ce qui donne espoir à Dr Maziade : la recherche psychiatrique a jusqu’à présent surtout étudié des patients chez qui la maladie est déjà déclarée, et qui ont derrière eux des années, sinon des décennies de médication. On n’a encore peu fait de grandes études longitudinales où l’on suivrait les enfants provenant de familles où il y a des cas de schizophrénie, et qui sont donc plus à risque. Il y a peut-être là des clefs importantes pour comprendre le développement de la maladie — et pour la prévenir, espère-t-il.

Mais, encore une fois, ce problème-là ne fait qu’illustrer de nouveau que la génétique n’est qu’un «morceau de puzzle». Certains savants (et médias) ont fait miroiter d’énormes espoirs dans les années 2000, et il y a certainement des raisons d’espérer que des percées en génétique vont nous aider à comprendre et traiter ces maladies complexes. Mais il ne faut juste pas espérer qu’un seul ou quelques «morceaux» vont résoudre le casse-tête au complet.

Science

Un peu de chimie dans... le spa

SCIENCE AU QUOTIDIEN / «Comme plusieurs autres, j’ai acheté l’année dernière un spa au brome avec le système In-Clear. Or j’apprends cette année que le gouvernement interdit maintenant le brome car il serait potentiellement cancérigène. Pourriez-vous m’expliquer en quoi c’est cancérigène et est-ce que je dois me départir de mon spa ? Autrement, est-ce que je peux m’en servir d’une façon sécuritaire et comment ?», demande Pierre Douville, de Cap-Rouge.

Le brome fait partie de la «famille» d’éléments chimiques des halogènes, avec le chlore, le fluor, l’iode et l’astate. Il ne réagit pas aussi agressivement que le fluor et le chlore, mais il figure quand même parmi les éléments les plus réactifs du tableau périodique. Tellement, en fait, que le brome ne se trouve jamais sous une forme «pure» (Br2) dans la nature : on le voit uniquement dans des composés, avec d’autres atomes. On peut toutefois en produire du brome «pur» de plusieurs manières, dont l’électrolyse, qui consiste à exposer une molécule contenant du brome à un léger courant électrique. La molécule s’en trouve «brisée» et le brome, libéré.

C’est ce qui est fait dans les systèmes d’assainissement des eaux de piscine et de spa comme celui de M. Douville, qui fait l’électrolyse du bromure de sodium (NaBr). Comme le brome est un «javellisant» au même titre que le chlore, il est lui aussi efficace pour tuer les germes. Et de la même manière, il peut également être un irritant pour les yeux et pour la peau.

Comme l’indique M. Douville, Santé Canada a effectivement rendu une décision au sujet du bromure de sodium l’automne dernier [http://bit.ly/312xTUX]. Le ministère est tenu par la loi de réévaluer à tous les 15 ans ses autorisations pour tous les «produits antiparasitaires», et cette échéance était arrivée pour le NaBr. La littérature scientifique pertinente des 15 dernières années est alors passée en revue pour voir si de nouvelles études n’auraient pas identifié des dangers que l’on ignorait quand le feu vert a été donné. «C’est ce qu’on a fait pour le NaBr, et c’est ce qui nous a fait conclure qu’il pouvait y avoir des problèmes», dit  Frédéric Bissonnette, de Santé Canada.

Il n’est pas tout à fait juste de dire que «le gouvernement interdit maintenant le brome», car la plupart de ses applications passées ont été maintenues. Ce ne sont que certains usages du NaBr qui ont été bannis — mais, oui, l’électrolyse dans les spas et piscines en fait partie.

La raison, explique M. Bissonnette, est que quand on fait l’électrolyse du bromure de sodium, les réactions voulues ne se produisent pas toujours parfaitement comme prévu et il y en a toujours une partie qui ne se transforme pas en brome, mais en «ions bromates» (BrO3-). Or les bromates sont considérés comme des «cancérigènes possibles» par le Comité international de recherche sur le cancer, un organisme relié à l’Organisation mondiale de la santé [http://bit.ly/2LLCebe].

«Je ne suis pas sûr qu’il y avait des études précisément sur les appareils dans les piscines ou les spas, les données venaient surtout d’études sur l’eau potable. (...) Certaines sources d’eau potable contiennent du bromure de manière naturelle, il y a des normes pour ça. Et dans certains cas, il y a de l’ozonation [ndlr : pour désinfecter] ou de l’exposition à des ultraviolets, et ça peut créer des bromates. (...) On a fait des extrapolations à partir de ça pour connaître les concentrations dans les spas, et ces concentrations-là étaient problématiques», explique M. Bissonnette.

C’est pour cette raison qu’en plus de retirer du marché les électrolyseurs qui produisent du brome, Santé Canada oblige maintenant les fabricants à «indiquer sur l’étiquette de tous les autres produits contenant du bromure de sodium pour piscines et spas qu’ils ne doivent pas être utilisés en association avec l’électrolyse, l’ozonation ou le rayonnement ultraviolet», lit-on dans la réévaluation.

Enfin, une autre nouvelle restriction est d’interdire l’utilisation du NaBr avec une autre substance nommée monopersulfate de potassium. «Le problème principal avec le monopersulfate, c’est que quand on s’en sert, ça prend des concentrations plus élevées de bromure de sodium dans l’eau pour que ça fonctionne bien. Et c’est au point que les concentrations de brome deviennent suffisamment élevées pour que ça crée des problèmes pour la glande thyroïde», explique M. Bissonnette.

Cette glande, comme on le sait, a une grande affinité pour l’iode, qu’elle absorbe bien et dont elle a besoin pour fonctionner correctement. Or comme le brome fait partie de la même «famille chimique» que l’iode et partagent avec lui plusieurs caractéristiques, il peut entrer (quand il est assez concentré) en compétition avec l’iode et prendre sa place dans la glande thyroïde. Quand il est utilisé avec le monopersulfate de potassium, le NaBr peut atteindre de telles concentrations, et c’est ce qui a motivé cette interdiction supplémentaire.

«Maintenant, ajoute M. Bissonnette, à la question de savoir si la personne doit se débarrasser de son spa, il faut dire qu’il y a d’autres produits qui peuvent être utilisés (...et) il y a d’autres produits à base de brome qui sont toujours permis.» Il revient au propriétaire de voir avec son détaillant ou avec le fabricant quel produit peut bien faire avec le modèle qu’il possède.

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Vous vous posez des questions sur le monde qui vous entoure ? Qu’elles concernent la physique, la biologie ou toute autre discipline, notre journaliste se fera un plaisir d’y répondre. À nos yeux, il n’existe aucune «question idiote», aucune question «trop petite» pour être intéressante ! Alors écrivez-nous à : jfcliche@lesoleil.com.

Science

On chauffe pas le dehors (mais des fois oui)

SCIENCE AU QUOTIDIEN / «Lors des périodes de canicule de cette année, des scientifiques ont prétendu que l’utilisation de climatiseurs résidentiels aggrave la situation en rejetant l’air chaud à l’extérieur. D’après eux, cela aurait pour conséquence d’empirer le problème des îlots de chaleur. Mais quand on songe au volume d’air qu’il y a à l’extérieur, il me semble que cette conclusion est exagérée, non ?», demande Jean-Pierre le Bel, de Rimouski.

À partir d’une certaine taille, pratiquement toutes les villes ont des secteurs où il n’y a pas d’arbres pour faire de l’ombre. Le béton, l’asphalte et d’autres matériaux du genre (souvent foncés) y dominent, et comme ils captent et emmagasinent plus de rayonnement solaire que ne le feraient des surfaces végétales, cela augmente la température aux environs. Sans compter le fait que les végétaux peuvent rejeter des quantités étonnantes de vapeur d’eau dans les airs, vapeur qui emmène beaucoup d’énergie (lire : «de chaleur») avec elle. L’effet est très local, mais il peut être considérable : s’il tourne généralement autour de quelques degrés, l’agence américaine de protection de l’environnement parle de différences pouvant aller jusqu’à 12°C. Dans des cas extrêmes, des écarts de près de 15°C sur à peine 500 mètres de distance ont déjà été documentés à Montréal (pdf, p. 104/144).

Maintenant, les climatiseurs fonctionnent essentiellement comme des réfrigérateurs : ils ne détruisent pas de chaleur ni ne créent de fraîcheur (deux choses physiquement impossibles de toute manière), mais ils absorbent de la chaleur à l’intérieur et la libèrent dehors. Cela demande bien sûr de l'énergie, et la consommation d'électricité que cela implique produit une certaine quantité de chaleur. Alors d’un point de vue strictement mathématique, il est certain que cela ne peut qu'augmenter la température ambiante, ne serait-ce que de manière infinitésimale. La question est : est-ce suffisant pour être ressenti, ou à tout le moins mesuré ?

Et il semble que la réponse soit quelque chose comme «plutôt oui». Il existe plusieurs études à ce sujet, qui sont surtout des modélisations puisqu’on ne peut pas, dans la «vraie vie», reproduire deux fois la même météo dans une ville donnée, avec et sans air climatisé. Mais leurs résultats se recoupent à plusieurs égards.

D’abord, elles trouvent toutes que le «réchauffement» causé par les systèmes d’air climatisés survient surtout la nuit. Pendant le jour, la météo est dominée par le rayonnement solaire. D’après cet article d’une équipe française qui a examiné le cas de Paris, cela s’explique par le fait que la «couche limite» de l’atmosphère (celle qui est directement influencée par le sol) est beaucoup plus haute pendant le jour que pendant la nuit (2300 mètres contre 250 mètres d’altitude dans l’article) et qu’il y a plus de brassage atmosphérique durant le jour. La nuit, le volume d’air influencé par ce qui se passe au sol est donc réduit et il est plus calme. Cela signifie que la chaleur relâchée par les climatiseurs a plus tendance à rester au même endroit, ce qui amplifie son effet.

Ensuite, ces travaux concluent tous à un effet de la même amplitude, ou presque. L’étude parisienne indique que les climatiseurs font une différence de 0,5 à 1°C sur la température ressentie dans la rue (la nuit). Cette autre étude, qui portait sur la région de Phoenix, arrive elle aussi à un écart de 0,5 à 1°C dans ses simulations les plus réalistes. Cette dernière cite également plusieurs autres recherches qui arrivent à des résultats comparables.

Maintenant, est-ce beaucoup ? Est-ce peu ? Le mathématicien Francisco Salamanca, auteur principal de l’étude sur Phoenix, parle d’«un rôle important qui exacerbe les îlots de chaleur urbains nocturnes». Cependant, son article indique aussi que les différences de températures entre les zones urbaines et rurales de la région de Phoenix atteignent jusqu’à 5 à 7 °C — si bien que les 0,5 à 1°C de chaleur rejetée par les climatiseurs n’en représentent pas une grosse partie. Ce qui n’est pas très étonnant, puisque la liste des principales causes des îlots de chaleur (surfaces asphaltées/bétonnées, absence de végétaux, etc.) est essentiellement la même chez toutes les sources scientifiques et gouvernementales, et elle ne mentionne presque jamais la chaleur déplacée par les systèmes de climatisation. Celle-ci serait donc un facteur, mais pas parmi les plus déterminants.

Du point de vue du réchauffement, c’est plus l’électricité que la climatisation demande qui inquiète. Dans un rapport paru l’an dernier, l’Agence internationale de l’énergie (AIE) avertit que 20 % de l’énergie consommée par les bâtiments de la planète est consacrée à les rafraîchir, et que cette consommation est appelée à tripler d’ici 2050 ; elle égalerait alors la demande totale en électricité de la Chine d’aujourd’hui !

Comme beaucoup de pays produisent une grande partie de leur électricité en brûlant du gaz naturel ou du charbon, c’est appelé à devenir un fort contributeur au réchauffement planétaire, ce qui fait dire à l’AIE que «la climatisation représente un mur dans lequel le monde se dirige» (cooling crunch). Notons cependant que cette règle générale ne s’applique pas bien au Québec, qui tire presque toute son électricité de source hydraulique.

Science

Les «aimants» à moustiques

SCIENCE AU QUOTIDIEN / «Il y a longtemps que je me pose cette question : pourquoi certaines personnes se font piquer sans cesse par des maringouins et d'autres pas du tout, ou presque ? Il suffit que je sorte quelques minutes dans mon jardin et, déjà, j’ai quelques piqûres, alors que mon conjoint, lui, les maringouins lui tournent autour mais ne le piquent jamais. Nous avons fait une petite recherche sur le sujet mais n’avons pas trouvé grand-chose de concret», demande Sophie Lemarier, de Gatineau.

Contrairement à ce qu’on pourrait penser, les moustiques ne se nourrissent pas de sang, en général. Leur appareil buccal est plutôt fait pour aspirer la sève des plantes et le nectar des fleurs. Oui oui, comme les jolis papillons, les sympathiques abeilles, les pucerons mignons et tant d’autres espèces dont les noms ne sont jamais maudits avec autant de régularité et de hargne.

La différence, c’est que chez le maringouin, la femelle a besoin d’une diète riche en protéines pour fabriquer ses œufs, et c’est dans ce but qu’elle suce le sang des autres animaux. Ce ne sont pas tous les moustiques qui «s’intéressent» aux humains, remarquez bien, mais sur les 52 espèces présentes au Québec, une trentaine nous piquent, selon le site de la Société d’entomologie du Québec [http://bit.ly/2JINXUy]. Alors on peut dire qu’on fait «notre grosse part», mettons…

C’est par une série d’indices que les moustiques femelles trouvent leur chemin jusqu’à nous, d’après la SEQ et un (excellent) résumé paru récemment sur le site de l’Office for Science and Society (OSS) de l’Université McGill [http://bit.ly/2xKZPA0]. Les mouvements et la forme du corps en feraient partie, de même que la traînée de gaz carbonique (CO2) que nous laissons derrière nous en respirant. La peau et la sueur contiennent également des composés, notamment des acides lactiques, qui attirent les moustiques — lesquels sont aussi sensibles à la chaleur de notre corps. C’est par les antennes que la femelle perçoit ces odeurs.

(Précisons ici que les antennes des moustiques mâles ne sont pas équipées pour détecter nos odeurs, mais plutôt pour entendre les battements d’ailes des femelles et capter leurs phéromones, en vue de l’accouplement.)

Mais cela ne répond pas vraiment à la question de Mme Lemarier : tout le monde exhale du CO2, tout le monde sue (encore que pas tous également, mais bon), tout le monde émet de la chaleur. Alors pourquoi certaines personnes seraient plus «tentantes» pour les maringouins ?

Ça n’est pas encore compris de manière précise et complète. Il faut dire que la «recette» de l’odeur humaine est faite de plus de 300 composés différents, ce qui ne simplifie rien. Mais la génétique semble être impliquée. Dans une étude récente [http://bit.ly/2XHwJfi], des chercheurs ont conçu une cage à moustiques menant à un tunnel en «Y». Au bout de chacune des deux branches du «Y» se trouvait un endroit où un humain pouvait glisser la main (protégée par un moustiquaire), et une quarantaine de paires de jumeaux ont accepté de se prêter au jeu. Pendant qu’un jumeau se plaçait la main dans une branche du «Y», l’autre faisait pareil dans l’autre branche, afin de voir si les moustiques allaient préférer l’un ou l’autre.

Résultats : les jumeaux identiques (qui ont exactement les mêmes gènes) attiraient les piqueurs de manière assez égale alors que pour les jumeaux fraternels (qui ne sont pas plus «pareils» que des frères et sœurs), les moustiques montraient souvent une préférence claire et constante pour un des deux. L’étude a conclu qu’environ 67 % de la différence était génétique.

L’article ne dit pas quels gènes sont impliqués, cependant, ni par quels mécanismes ils peuvent attirer les moustiques, à part en influençant notre odeur corporelle. Mais dans un commentaire à son sujet [http://bit.ly/2xJvEcr], le chercheur britannique Tim Spector, qui n’avait pas participé à cette étude, propose deux mécanismes possibles. D’abord, il confirme que des recherches (dont les siennes) ont montré que la génétique a un effet sur nos odeurs — en tout cas, celle de nos aisselles. Il est donc bien possible que certaines personnes possèdent des variantes de gènes qui rendent leurs senteurs plus ou moins attirantes pour les maringouins.

Et ensuite, d’autres gènes ont une influence sur la flore bactérienne qui vit sur notre peau et qui «sont aussi responsables d’une bonne partie de nos odeurs. Même en se lavant les mains, nous ne sommes pas capables de nous en débarrasser», écrit M. Spector. Ce qui fait donc une deuxième manière dont les gènes peuvent nous transformer en aimants à moustiques (ou en repoussoirs, pour les chanceux).

Mentionnons une dernière chose, pour finir : non seulement y a-t-il plusieurs facteurs humains qui sont impliqués, mais ce que nous appelons «moustiques» recouvre en fait des dizaines d’espèces différentes (juste au Québec, parce qu’il y en a 3000 dans le monde) qui ne sont pas toutes attirées exactement par les mêmes choses, même si certaines se recoupent. Certaines ignorent complètement les humains, et parmi la trentaine qui nous piquent, toutes n’ont pas les mêmes comportements et préférences. Comme l’écrit Ada McVean, de l’OSS, certaines espèces de moustiques sont plus actives le soir, d’autres pendant le jour, d’autres en début de saison, d’autres quelques semaines plus tard, etc. Et, ajoute M. Spector, il y en a qui sont plus attirées par l’odeur de nos mains et de nos pieds, et il y en a qui préfèrent d’autres parties de notre corps.

Bref, cela ajoute une couche de complexité supplémentaire à l’histoire : selon le moment de la journée ou de l’été, et selon les espèces de moustiques présentes, les «aimants» ne seront pas forcément toujours les mêmes.

Science

Quand vieillesse rime avec fatigue...

SCIENCE AU QUOTIDIEN / «Pourquoi le corps finit-il par avoir moins d’énergie quand on vieillit? Pourtant, nous mangeons pratiquement autant qu’avant et nous dépensons moins puisque nous avons moins d’activités, mais nous nous sentons quand même plus fatigués!», demande Denis Tremblay, de Chicoutimi.

En 1990, des chercheurs israéliens ont commencé à suivre environ 1000 personnes âgées nées en 1920-21, puis les ont rencontrées de nouveau après 6-8 ans et 12-15 ans. Au départ, à 70 ans, 29% d’entre elles rapportaient de la fatigue; à 78 ans, cette proportion était passée à 53 %; et autour de 85 ans, c’était plus des deux tiers, à 68 % [http://bit.ly/328LxHo].

Bien entendu, cela n'a rien de très étonnant, dit Pierrette Gaudreau, chercheuse au département de médecine de l’Université de Montréal et co-directrice du Réseau québécois de recherche sur le vieillissement. «Il y a plusieurs raisons à ça, dit-elle. Le vieillissement, on pourrait résumer ça par l'usure graduelle des cellules, des tissus et des organes. Dans un monde idéal, on voudrait que tout vieillisse à la même vitesse de manière à ce qu’on reste très bien pendant longtemps et qu’on n’ait pas plusieurs années d’incapacité avant de décéder. Mais ce n'est pas ce qui se passe dans la réalité.»

Parmi les facteurs — autres que la maladie ou un âge vraiment très avancé, s’entend — qui peuvent causer de la fatigue chez des personnes âgées par ailleurs en assez bonne santé, il y a une réduction de la «puissance hormonale», illustre Mme Gaudreau. «À partir de 30 ou 35 ans, on perd environ la moitié de cette puissance à chaque décennie, si bien que les “pics“ de sécrétion hormonale à 80 ans sont tout petits par rapport à quand on a 30 ans».

C’est le cas, notamment, pour la production de l’«hormone de croissance», dont le corps a évidemment besoin pour se développer pendant l’enfance, mais que nous continuons à sécréter pendant tout le reste de la vie parce que l’organisme s’en sert pour «l’entretien», si l’on veut (remplacer les vieilles cellules et les vieux tissus, maintenir le corps en bon état de marche, etc.). Il s’agit d’une hormone dite «anabolisante», qui favorise la prolifération et la différenciation des cellules ainsi que la fabrication de muscles, et qui réduit l’adiposité. Avec l’âge, on en fabrique de moins en moins, ce qui explique en partie pourquoi on perd des muscles et gagne des graisses en vieillissant, et «c’est sûr que ça va avoir un effet sur la force et sur la fatigue, même si ça n’explique pas tout», dit Mme Gaudreau.

Une autre cause possible de la fatigue qui vient avec l’âge est la réduction de la production des hormones thyroïdiennes. «Ce sont des hormones très importantes qui régulent le métabolisme de base [ndlr : grosso modo, la puissance à laquelle le corps «carbure»]. Chez certaines personnes qui en sécrètent trop, c’est comme si elles étaient en phase manie, elles sont très actives. À l’inverse, quand on n’en sécrète pas assez, ce sont d’autres symptômes qui vont apparaître, comme la fatigue, la perte d’appétit, etc. Des fois, dans le bureau du gériatre ou du médecin de famille, ces symptômes-là peuvent être confondus avec la déprime», explique Mme Gaudreau.

Dans tous les cas, tient-elle à souligner, «on parle ici de gens qui seraient autour de 60 ou 65 ans. Parce que c’est sûr que si on parle de quelqu’un qui a 90 ans, on n’est pas du tout dans le même genre de clientèle. À ce moment-là, c’est vraiment l’usure générale de l’organisme qui fait qu’on a moins de capacité, moins d’endurance».

Et il y a d’autres facteurs, bien sûr, que les hormones — et même d’autres facteurs que la vieillesse elle-même — qui peuvent causer de la fatigue. Par exemple, tant l’étude israélienne qu’une autre étude du même type, menée aux États-Unis et publiée en 2008 dans le Journal of Gerontology [http://bit.ly/2RWOK88], ont trouvé que la solitude est associée à la fatigue chez les personnes âgées, que les femmes rapportent plus de fatigue que les hommes, que ceux qui font plus d’activité physique se disent moins fatigués, etc.

Les deux études, notons-le, ont également trouvé que la fatigue vient aussi avec un risque de mortalité plus élevé. Dans l’article américain, par exemple, la mortalité était de 31 % après six ans chez les «fatigués», contre 22 % chez les autres.

Cela peut paraître un peu décourageant, évidemment, mais Mme Gaudreau souligne qu’il y a aussi un bon côté à tout ceci : cette fatigue n’est pas entièrement une fatalité, on peut la réduire ou la retarder pour la peine avec un bon programme d’exercice physique.

«Si on fait un exercice régulier et systématique, dit-elle, on peut revenir à état un peu plus jeune, d’un point de vue hormonal. Ça ne fait pas de miracle et il faut s’y mettre sérieusement pour y parvenir, mais des études ont montré qu’avec un programme d’exercice bien contrôlé, disons trois sessions entraînement d’une heure par semaine, on avait des bonnes réponses.

«Par exemple, illustre-t-elle, dans des recherches récentes que j’ai faites avec une collègue de l’UQAM, Dre Mylène Aubertin-Leheudre, on a soumis des personnes âgées avec embonpoint ou obésité à un régime d’exercice physique de haute intensité, mais de courte durée — parce que pour des gens qui ne sont pas habitués à faire de l’exercice, c’est plus motivant d’en faire pour de courtes périodes à la fois. Alors on a regardé les marqueurs de la fonction somatotrope [ndlr : la production d’hormone de croissance, grosso modo], et on a mesuré une augmentation pour un bon nombre de participants.»

Ces régimes d’entraînement ne sont pas nécessairement indiqués pour toutes les personnes âgées — cela dépend de l'état de santé de chacune. Il vaut mieux en parler à son médecin avant de s’y mettre.

Science

Les œufs de poules «urbaines» sont-ils sains ?

SCIENCE AU QUOTIDIEN / «Avec le nombre grandissant d’élevages de poules en milieu urbain, on trouve à peu près toujours quelqu’un dans son entourage ou au travail qui vend des œufs. Mais sont-ils aussi salubres que les œufs qui passent le processus «officiel» d’inspection ? Y a-t-il un danger pour la santé à consommer des œufs de poules élevées par Monsieur et Madame Tout-le-Monde ?», demande Denis Corriveau, de Nicolet.

L’idée souvent énoncée que «le risque zéro n’existe pas» est, je pense, une des rares vérités à peu près universelles en ce bas monde. En principe, il y a toujours un risque à consommer des œufs, quelle que soit leur origine, comme il y en un a à ingérer n’importe quel autre type de nourriture, d’ailleurs. C’est juste que si on arrête complètement de manger, disons que ce qui suit n’est pas un risque, mais une fatalité…

Dans le cas des œufs, ce sont surtout des bactéries de la «famille» des salmonelles qui peuvent causer problème. Car si le jaune d’œuf est nourrissant pour un embryon, il peut l’être aussi pour des colonies bactériennes, qui peuvent atteindre des concentrations dangereuses. En général, une salmonellose s’apparente à une bonne gastroentérite, mais pour les gens plus vulnérables comme les jeunes enfants et les personnes âgées, cela peut entraîner des complications allant (rarement, mais quand même) jusqu’à la mort.

Il n’est pas facile, notons-le, pour un microbe de passer à travers la coquille d’un œuf. Pas facile du tout, même. La coquille est d’abord recouverte d’une membrane qui empêche la contamination. La coquille elle-même est une barrière supplémentaire, bien qu’elle soit toujours un peu poreuse. L’intérieur de ladite coquille est également tapissée d’une seconde membrane protectrice. Le blanc d’œuf, ensuite, est un milieu alcalin qui n’est pas propice à la croissance bactérienne, en plus d’avoir une consistance qui freine la progression d’éventuelles bactéries, même mobiles. Et le jaune d’œuf (le meilleur endroit pour les bactéries) est entouré d’une troisième membrane protectrice. (Voir ici pour plus de détails : http://bit.ly/2KY18Dw)

Bref, les œufs sont équipés pour se défendre contre les microbes. Autrement, il y a longtemps qu’il n’y aurait plus de poules, car l’omniprésence des bactéries est une autre de ces rares vérités universelles en ce bas-monde.

Mais il arrive quand même que des pathogènes parviennent à se frayer un chemin jusqu’à ce «jack-pot» qu’est le jaune. Par exemple, la pondeuse peut elle-même être infectée et la bactérie peut alors arriver dans l’œuf pendant sa formation, avant que toutes les barrières ne soient formées. Même après qu’il soit pondu, l’œuf (comme n’importe quel autre corps) va changer de volume avec la température, et s’il se contracte, cela va créer une aspiration qui peut permettre à des microbes de passer à travers les pores de la coquille et d’éventuels défauts dans les membranes. Ça arrive, et il semble qu’un sous-type de salmonelle — la Salmonella enteritis — soit meilleur que les autres pathogènes pour se rendre jusqu’au jaune [http://bit.ly/2Fp3Jma].

Maintenant, est-ce que cela survient plus souvent avec des «cocos de cour arrière» qu’avec des œufs industriels, qui sont passés à travers une foule de mesure pour les aseptiser ? Ce n’est pas très clair. On a, d’une part, certaines données qui suggèrent que le risque pourrait être plus grand dans les poulaillers tenus par des «éleveurs du dimanche». Par exemple, une étude de l’université Penn State présentée en 2016 dans un congrès de médecine vétérinaire a trouvé que les œufs vendus à la ferme dans les «petits» poulaillers (moins de 3000 pondeuses, pas soumis aux mêmes normes antimicrobiennes que les autres aux États-Unis) étaient plus souvent porteurs de salmonelle que ceux des gros producteurs. Mais ça ne représentait que 2 % des points de vente [http://bit.ly/2J0MjgC] et la comparaison était loin d’être idéale pour les cours arrières où vivent seulement quelques pondeuses, et pas 3000.

De même, la Santé publique américaine (CDC) a observé une augmentation des éclosions de salmonellose liées à des poulaillers urbains depuis 2000 [http://bit.ly/31PgAaQ]. Cependant, les œufs ne sont qu’une des manières de contracter la maladie, et le fait est qu’une grande partie des conseils du CDC ne concerne pas les œufs eux-mêmes, mais la cohabitation avec la volaille — ne pas garder les oiseaux dans la maison, ne pas les serrer contre soi ou jouer avec, ne pas les bécoter, etc.

En fait, l’étude que j’ai trouvée qui répond le plus directement à la question de M. Corriveau, publiée cette année dans Zoonoses and Public Health, n’a rien trouvé d’alarmant. Elle a porté sur une cinquantaine de poulaillers «amateurs» de Boston et n’a décelé la présence de salmonelle que dans un seul d’entre eux, donc 2 % du total, ce que les auteurs décrivent comme une «prévalence faible». Et encore, il ne s’agissait pas d’une souche de salmonelle particulièrement dangereuse. Mais il faut aussi dire que cette étude-là ne portait pas sur la présence de bactéries dans les œufs, mais bien dans les poulaillers en général (excréments de poule et poussières).

Bref, il n’est pas clair que le risque d’infection à la salmonelle est plus élevé pour qui mange des «œufs urbains». Il n’est pas déraisonnable de le penser, remarquez, puisque des études ont montré que les propriétaires de poules en ville ne sont pas tous au courant des bonnes habitudes à prendre pour minimiser les risques de contamination [http://bit.ly/2XyphaA]. Mais dans tous les cas, et c’est sans doute le plus important, ici, ces risques semblent faibles.

Reste tout de même que chaque propriétaire de poulailler doit prendre une série de mesures d’hygiène (nettoyage quotidien, ramassage des œufs chaque jour, dépistage des maladies, etc.) pour s’assurer que ses œufs et ses animaux sont sains. On peut trouver une liste de ces responsabilités sur le site du ministre de l’Agriculture [http://bit.ly/2Fr3ebg], notamment.

Et pour ceux qui achètent de ces «œufs urbains», ajoutons qu’il n’y a certainement rien de criminel à poser quelques questions sur l’entretien du poulailler, sur l’expérience des «éleveurs», etc.

Science

Avez-vous vu mes moineaux?

SCIENCE AU QUOTIDIEN / «Ma femme et moi habitons la Pointe-de-Sainte-Foy depuis 35 ans. Chaque printemps, nous nous faisons réveiller le matin par des douzaines de corneilles qui nichent dans les grands pins. Mais cette année, silence total le matin. On voit une corneille par ci, par là, mais c’est tout. Nous avons aussi vu beaucoup moins de petits oiseaux migrateurs comme les juncos. Où sont passés tous ces oiseaux ?», demande Pierre Fréchette.

En ce qui concerne les corneilles, c’est difficile à dire. Ce peut être simplement un hasard si elles sont allées croasser ailleurs cette année, car cette espèce n’est pas en déclin, dit l’ornithologue d’Environnement Canada Michel Robert. Celui-ci est bien placé pour le savoir car il a dirigé le dernier Atlas des oiseaux nicheurs du Québec, paru ce printemps, qui repose sur plus de 100 000 heures d’observation sur le terrain réalisées par quelque 1800 bénévoles entre 2010 et 2014. Comme le même genre d’exercice avait été fait à la fin des années 80 et que les chercheurs sont retournés exactement aux mêmes endroits, on peut faire des comparaisons et dégager des tendances sur 25 ans.

Or, m’a écrit M. Robert lors d’un échange de courriels, «je n’ai pas noté qu’il semblait y avoir moins de corneilles ce printemps ; de plus, les données de l’Atlas n’indiquent rien qui va dans le sens d’un déclin des populations nicheuses de cette espèce pour la période 1990-2014». Il ne semble donc rien s’être passé de particulier avec les corneilles, à part le fait qu’elles s’adonnent cette année à avoir choisi d’autres branches que celles du voisinage de M. Fréchette. Ça arrive.

En ce qui concerne les oiseaux migrateurs, cependant, il y a clairement «quelque chose là», comme on dit. Parmi les facteurs qui poussent les oiseaux à migrer, on trouve la température et la disponibilité des ressources. Or avec le printemps de (comment le dire poliment ?) schnoutte que nous avons connu, beaucoup d’espèces d’oiseaux qui nichent ou qui passent par ici ont retardé leur arrivée/passage. Certaines ne tolèrent pas le froid et n’auraient pas pu survivre, d’autres sont capables d’endurer un peu de froid quand elles ont de la nourriture, mais ledit froid a justement empêché les insectes et les fleurs de sortir aussi tôt que d’habitude, etc.

Bref, ces espèces n’avaient alors aucune raison de venir dans le sud du Québec, et la plupart sont «arrivées/passées à Québec plus tard qu’à l’accoutumée, écrit M. Robert. Encore ce matin [le 4 juin, ndlr] au Domaine Maizerets, il y avait de nombreuses espèces de parulines en migration alors qu'à ce temps-ci de l’année, normalement, la plupart des oiseaux migrateurs sont déjà [passés]».

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«Depuis plusieurs années, on ne voit plus d’hirondelles dans notre paysage, alors où sont-elles allées ? Même les moineaux, qui jadis étaient nombreux dans nos villes et campagnes, semblent les avoir désertés. Est-ce une une réalité ou une fausse impression ?», demande Yvon D’Argy, de Québec.

C’est malheureusement une réalité indéniable, tant pour les hirondelles que pour les moineaux. D’après le Relevé des oiseaux nicheurs du Québec, les populations d’hirondelles rustiques et d’hirondelles de rivage se sont complètement écrasées, ayant fondu de pas moins de 98 % et 92 % respectivement depuis 1970 — au point où le fédéral les a placées sur sa liste d’espèces protégées en novembre 2017. Dans le cas du moineau domestique, on parle d’une baisse d’environ 70 % depuis 1990.

Alors, qu’est-il arrivé ? Grosso modo, ces espèces sont des victimes collatérales et involontaires des changements qui ont «intensifié» notre agriculture au cours des dernières décennies. Par exemple, les marges autrefois laissées en friche autour des champs, et qui constituaient des habitats pour certains oiseaux et insectes, sont maintenant cultivées par les fermiers. On compte environ 80 % moins de pâturages (autre habitat favorable) aujourd’hui qu’au milieu du siècle dernier, lit-on dans un rapport du Regroupement Québec Oiseaux publié en 2014 au sujet de la disparition des oiseaux champêtres. Il y a moins d’élevage qu’avant et le bétail est désormais gardé à l’intérieur presque tout le temps, ce qui prive plusieurs espèces de sources de nourriture — que ce soit les grains qui tombaient des mangeoires ou les insectes que les animaux attiraient.

Beaucoup de terres ont été converties à la production de maïs et de soya, qui n’offrent pas de bons habitats et qui laissent le sol à découvert au printemps, quand les migrateurs arrivent. L’usage grandissant des pesticides est également en cause, tant parce qu’ils éliminent une partie du garde-manger des insectivores et que ceux-ci se trouvent à manger des proies contaminées. Bref, les campagnes ne sont plus aussi hospitalières qu’avant pour ces espèces.

«D’ailleurs, note l’Atlas des oiseaux nicheurs au sujet du moineau domestique, le moineau ne semble pas avoir subi de pertes notables [...] en Abitibi-Témiscamingue, région où les pratiques agricoles ont peu changé.» En milieu urbain, poursuit l’ouvrage, le moineau domestique doit composer avec des prédateurs plus nombreux qu’avant et avec la compétition accrue du roselin familier, une espèce originaire du sud-ouest américain mais qui a beaucoup étendu son aire de répartition récemment.

Dans le cas de l’hirondelle rustique, il faut ajouter qu’elle est aussi «victime» des matériaux modernes avec lesquels on construit les résidences et les granges de nos jours : elle fait son nid avec de la boue qui, si elle adhère solidement au bois, ne prend pas bien du tout sur du PVC ou du métal.

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Vous vous posez des questions sur le monde qui vous entoure ? Qu’elles concernent la physique, la biologie ou toute autre discipline, notre journaliste se fera un plaisir d’y répondre. À nos yeux, il n’existe aucune «question idiote», aucune question «trop petite» pour être intéressante ! Alors écrivez-nous à : jfcliche@lesoleil.com.

Science

Un café 2 laits 2 velcros svp!

SCIENCE AU QUOTIDIEN / «Pourquoi tout ce qui est sucré est collant? Le miel l’est, le sirop l’est, alors pourquoi?» demande Michel Lévesque.

Il y a deux grandes manières de faire coller deux choses ensemble. On peut procéder par réaction chimique, comme avec les colles. Par exemple, les «super-colles» (dont la célèbre Krazy Glue) sont des molécules nommées cyanoacrylate, qui sont des liquides à température de la pièce. Cependant, en présence ne serait-ce que d’un tout petit peu d’eau — même l’humidité de l’air suffit —, elles réagissent entre elles pour former de longues chaînes. Et une fois sous la forme d’un paquet de chaînes enchevêtrées, pour ainsi dire «prises en pain», les cyanoacrylates deviennent des solides : c’est ce qui fait durcir la colle.

L’autre façon de coller deux choses ensemble passe par des interactions moléculaires, qui sont pas des liens aussi solides et permanents que les réactions chimiques, mais qui peuvent quand même être relativement forts. Et c’est un type d’interaction en particulier, que les chimistes appellent ponts hydrogène, qui rend collantes les substances sucrées.

Quand on dit que deux atomes «réagissent» ensemble, cela signifie qu’ils «partagent» des électrons. Chacun y met un électron, et la paire qu’ils ont désormais en commun les tient ensemble. Or il y a des atomes qui attirent les électrons plus fortement que d’autres. Dans une molécule d’eau (H2O), par exemple, l’atome d’oxygène attire les électrons beaucoup plus fortement que les deux hydrogènes. Et comme les électrons ont une charge électrique négative, l’oxygène prend lui-même une (légère) charge négative; les hydrogènes sont au départ neutres, mais le fait de se faire plus ou moins «voler» un électron chacun les rend légèrement positifs. Cela nous fait donc une molécule qui est, dans l’ensemble, neutre, mais qui a des «bouts» qui sont magnétiques.

Alors que va-t-il se passer quand deux molécules d’eau vont se rencontrer ? Eh bien en magnétisme, les contraire s’attirent, alors les bouts positifs de l’une vont avoir tendance à s’aligner sur le bout négatif de  l’autre. Encore une fois, ça n’a pas la force d’un lien chimique en bonne et due forme, si bien que nos deux molécules d’eau ne resteront pas «attachées» longtemps et passeront rapidement leur chemin. Mais ces «ponts hydrogène», de leur petit nom, ont quand même des effets tangibles — par exemple, l’eau s’évaporerait à bien moins que 100°C si ce n’était de ces attractions.

Maintenant, explique le chercheur en chimie de l’Université Laval Normand Voyer, ces ponts hydrogène agissent un peu à la manière du velcro : «S’il y a seulement un ou deux crochets qui se prennent, ça ne tiendra pas bien. Mais s’il y en a beaucoup plus, alors là, ce sera plus solide.»

Or c’est en plein ce qui se passe avec les molécules de sucre. Si l’eau est une bien petite molécule (H2O), le sucre est dans une autre catégorie : 6 molécules de carbone, 12 d’hydrogène et 6 d’oxygène (C6H12O6). Alors cela fait beaucoup plus de «bouts» chargés positivement (les hydrogènes) et négativement (les oxygènes) que dans une molécule d’eau, donc beaucoup plus de ces «crochets de velcro», souligne M. Voyer. Et c’est pour cette raison que le sirop et le miel sont collants.

Maintenant, pourquoi le sucre blanc en granules ne colle-t-il pas ? «C’est parce que quand le sucre est sec, il est très dense. Alors c’est comme si le velcro était tout pris ensemble», explique M. Voyer. Quand on y ajoute un peu d’eau, cela dissout le sucre (au moins une partie), ce qui vient défaire la «boule» dont il parle. «Et ça, ça va libérer des centaines de milliards de petits crochets de velcro qui vont aller s’accrocher à n’importe quelle surface.»

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«Nous avons eu un questionnement en famille récemment : quel sel utiliser pour faire cuire les homards ? Le sel de table, le gros sel, le sel de mer ? Mon beau-frère dit que cela ne change rien puisque ça reste du chlorure de sodium, mais qu’en est-il ?», demande Chantale Boivin, de Cap-Rouge.

Il est vrai que tous ces sels sont constitués très, très principalement de chlorure de sodium (NaCl). La part varie selon le type de sel, le fabricant et le site web consulté, mais pour le sel de table, elle tourne autour de 95 à 99 %, le reste étant constitué de traces d’autres minéraux et d’additifs comme l’iode (ajouté pour prévenir des carences qui causeraient des problèmes de développement) et des agents qui empêchent les grains de sel de s’agglomérer. [http://bit.ly/2w88ICE]

Et le sel de mer? Sur le site de Marisol [http://bit.ly/2Vz6ve2], un fabricant portugais de fleur de sel (soit les cristaux qui finissent par flotter sur de l’eau de mer que l’on fait évaporer), on apprend que la fleur de sel contient environ 97% de NaCl, le reste étant composés de minéraux divers, comme le magnésium. J’ai aussi trouvé d’autres analyses de sels de mer [http://bit.ly/2WPZWoO] dans lesquelles la part de chlorure de sodium varie entre 87 et 93 %, ce qui laisse plus de place pour les autres minéraux, mais elles comprennent une quantité (non-divulguée) d’eau, si bien que la part du NaCl y est sous-estimée.

Cela n’empêche pas qu’il y ait des différences avec le sel de table, remarquez. Les sels de mer peuvent receler des restants d’algues ou des traces d’argiles, par exemple, qui vont les colorer et leur donner une saveur particulière. Donc oui, c’est presque juste du NaCl (c’est pour cette raison, d’ailleurs, que les autorités médicales disent toutes qu’aucun type de sel n’est vraiment moins pire que les autres), mais il reste des différences.

Maintenant, lequel choisir pour le homard ? C’est une question de goût qui sort du cadre de cette chronique, mais quelque chose me dit que le homard est toujours bon de toute manière…

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Vous vous posez des questions sur le monde qui vous entoure ? Qu’elles concernent la physique, la biologie ou toute autre discipline, notre journaliste se fera un plaisir d’y répondre. À nos yeux, il n’existe aucune «question idiote», aucune question «trop petite» pour être intéressante ! Alors écrivez-nous à : jfcliche@lesoleil.com.

Science

Comment respirer dans l'espace (pendant 20 ans)

SCIENCE AU QUOTIDIEN / «Lorsque j’ai vu les images du sas qui s’ouvrait pour laisser sortir David Saint-Jacques dans l’espace, le 8 avril dernier, je me suis demandé comment on arrivait à maintenir la «pression atmosphérique» à l’intérieur du laboratoire spatial ? Est-ce qu’on arrive à récupérer l’air présent dans le sas ? Et s’il y a des pertes d’air, est-ce qu’ils ont des bonbonnes de réserve ? Enfin, la pression est-elle la même que celle que nous avons au niveau du sol ?», demande Raymond Martel, de Québec.

De manière générale, dit Mathieu Caron, ingénieur principal des opérations à l’Agence spatiale canadienne, «la Station spatiale (SSI) est très étanche. C’est sûr que conceptuellement, il y a toujours des pertes, mais c’est infinitésimal». La principale source de perte d’air, précise-t-il, ce sont justement les «marches spatiales» comme celle dont M. Martel parle.

«Quand ils font des sorties dans l’espace, les astronautes vont dans le sas, ils ferment porte, mettent leur scaphandre, et après on commence à retirer l’air du sas, explique M. Caron. Ils descendent ça jusqu’à une fraction de la pression de départ : sur la SSI, la pression est à 101,3 kilopascal (ndlr : c’est la pression moyenne sur Terre, au niveau de la mer), et dans le sas ils descendent à peu près au tiers de ça. Mais il reste encore de l’air, et cet air-là est perdu dans l’espace quand les astronautes sortent.»

Et c’est sans compter qu’à ces pertes s’ajoute le fait que les astronautes et les animaux de laboratoire qui servent à des expériences à bord consomment eux-mêmes de l’oxygène, et rejettent du gaz carbonique. La Station a toutefois des réserves à bord : «Il y a quatre réservoirs à haute pression qui sont situés près du sas, dit M. Caron. Deux qui contiennent de l’oxygène et deux qui contiennent de l’azote. Ça sert surtout pour approvisionner les combinaisons des astronautes, quand ils font des sorties, mais ça peut aussi servir pour la station elle-même.» Ces réserves peuvent être utiles notamment en cas d’accident — c’est arrivé l’an dernier, d’ailleurs, quand un petit trou dans une capsule Soyouz a laissé s’échapper de l’air avant d’être colmaté.

La SSI peut aussi être réapprovisionnée en oxygène et en azote (qui compose 78% de l’air, ne l’oublions pas !) par les capsules russes inhabitées Progress, dit l’ingénieur de l’ASC.

En outre, poursuit-il, la station elle-même est équipée de plusieurs «systèmes» qui permettent de garder l’air respirable à bord. C’est d’ailleurs particulièrement important dans le cas de la SSI, qui est une installation permanente — contrairement aux fusées et aux navettes de jadis, qui ne restaient pas longtemps dans l’espace et pour lesquelles dépendre entièrement de leurs réserves n’étaient pas bien grave.

«Il y a d’abord un système qui prend les eaux usées et les recyclent, dit M. Caron, et une partie de cette eau-là subit ce qu’on appelle de l’électrolyse : on brise les molécules d’eau (H2O) avec un courant électrique, ce qui donne de l’oxygène (O2) et de l’hydrogène (H2). L’oxygène peut être remis dans l’atmosphère de la Station. Et ce qu’on fait avec l’hydrogène, c’est qu’on le combine avec du gaz carbonique (CO2) exhalé par les occupants de la SSI et récupéré par un autre «système», et là ça fait de l’eau et du méthane (CH4). L’eau, on la conserve, mais le méthane est renvoyé dans l’espace.»

Voilà donc comment on maintient une atmosphère vivable sur la station spatiale depuis des années.

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«J’aimerais savoir si les astronautes de la SSI voient les constellations ou les phases de la lune comme nous les voyons depuis la Terre ? Je prends pour exemple la forme caractéristique de la Grande Ourse. De même, certaines constellations sont plus visibles en été alors que d’autres le sont davantage en hiver. Comme il n’y a pas de saisons dans l’espace, les astronautes voient-ils l’ensemble du ciel comme nous ?», demande Richard Marcoux.

La SSI file à près de 7,7 kilomètres par seconde (bien lire: par seconde), ce qui lui fait faire le tour de la planète de 15 à 16 fois par jour, alors les saisons ne comptent pas là-haut. Mais hormis ce «détail», oui, les astronautes voient la lune et les constellations comme nous, et même mieux que nous puisque la lumière des astres n’a pas à passer à travers l’atmosphère pour se rendre jusqu’à eux. La Station orbite à environ 400 km d’altitude, alors que la Lune est située à plus de 380 000 km de la Terre, donc les astronautes à bord ne la voient pas différemment de nous, et c’est encore plus vrai pour les étoiles, dont la distance se compte en années-lumière.

On peut avoir l’impression que les astronautes ne voient pas les étoiles parce que bien des photos prises dans l’espace n’en montrent aucune — c’est d’ailleurs une question qui m’a été envoyée à quelques reprises. Mais c’est simplement une question de contexte et de sensibilité des appareils. Les étoiles ne sont pas de grosses sources de lumière, si bien qu’elles peuvent être «enterrées», pour ainsi, par des sources lumineuses plus fortes, comme le Soleil ou la lumière que la Terre réfléchit. L’œil humain est souvent capable de retrouver un signal faible à travers un «bruit de fond», mais les appareils photo n’ont pas tous cette capacité. D’où les ciels entièrement noirs que l’on voit sur des image des missions lunaires, par exemple.

Les photos ci-bas l’illustrent bien, d’ailleurs. Toutes deux ont été prises sur la SSI, mais sur celle du haut, on ne voit aucune étoile parce que la Terre est une source de lumière trop forte. Sur celle du bas, cependant, on aperçoit très cllairement la Voie lactée. On peut aussi trouver, ici et sur le web, de très belles vidéos d’étoile prises de la Station.

Science

Les «étoiles dégénérées»

SCIENCE AU QUOTIDIEN / «Dans l’actualité scientifique récente, on a parlé abondamment des trous noirs et j’aimerais comprendre l’origine de ce nom qui me semble un peu étrange, considérant que l’objet en question est super massif alors que par définition, un trou est vide. Et s’il retient toute la lumière et est, de ce fait, invisible, alors pourquoi dit-on qu’il est noir ?», demande Pierre Laforce, de Québec.

Les trous noirs se forment quand des étoiles suffisamment grosses finissent de «brûler» l’hydrogène dont elles sont constituées, explique le physicien retraité de l’Université Laval Serge Pineault, qui a étudié ces drôles d’objets pendant sa carrière de chercheur. Lorsque les réactions de fusion nucléaire qui produisent l’énergie des étoiles comme notre Soleil cessent, alors elles se mettent à refroidir. Or les étoiles sont comme les autres objets de ce point de vue : plus elles sont chaudes, plus elles prennent de l’expansion, et inversement plus leur température diminue, plus elles se contractent. Et la contraction des étoiles en fin de vie a des conséquences, ma foi, spectaculaires en physique. Examinons-les, cela nous permettra de répondre à la question de M. Laforce.

À cause de la gravité, chaque particule d’une étoile exerce une force d’attraction sur toutes les autres — c’est ce qui les tient en un seul morceau pendant des milliards d’années. Et comme les étoiles ont des masses titanesques, cela implique que la pression en leur cœur est extrêmement intense : au centre du Soleil, par exemple, elle équivaut à environ 250 millions de fois celle qui prévaut dans les abysses marines, à 10 000 mètres sous la mer !

Maintenant, quand une étoile en fin de vie commence à refroidir et à se contracter, la distance entre chacune de ses parties diminue. Or justement, l’attraction gravitationnelle augmente rapidement à mesure que deux objets se rapprochent, à raison de «l’inverse du carré de la distance», comme disent les physiciens. Cela signifie que si la distance entre deux parties d’une étoile est réduite de moitié, alors elles s’attirent 2(2) = 4 fois plus fort ; si la distance est coupée en trois, alors l’attraction devient 3(2) = 9 fois plus grande ; et ainsi de suite. Alors forcément, la pression déjà inouïe à l’intérieur de l’étoile va s’accroître encore.

La matière au cœur d’une étoile se comporte à la manière d’un gaz et obéit aux mêmes lois de la physique, explique M. Pineault : si la température du gaz augmente, par exemple, alors sa pression augmente aussi ; si l’on augmente le volume du gaz, alors sa pression et sa température chutent; etc. Mais quand une étoile meurt et se contracte, alors la pression interne atteint des niveaux tels que la matière fini par avoir des comportements, disons, «inhabituels».

«Dans une étoile relativement petite comme le Soleil, dit-il, les électrons vont devenir tellement tassés qu’ils vont former ce qu’on appelle un gaz dégénéré, qui ne se comporte plus comme un gaz normal.» Grosso modo, la pression va forcer les électrons à «accepter» de s’entasser à plusieurs dans des volumes beaucoup plus petits que ce qui serait normalement possible — un peu comme si on parvenait à contraindre deux boules de billard à occuper un même espace en même temps au lieu de rebondir l’une sur l’autre. Cela peut sembler bizarre, du point de vue de l’expérience quotidienne que nous avons de la matière, mais c’est ce qui se passe, et cela donne une idée des pressions absurdes dont on parle ici. Les étoiles de la taille du Soleil finissent en «naines blanches», des objets de seulement quelques milliers de kilomètres de rayon et dont la densité avoisine 1 tonne par centimètre cube !

Chez les étoiles qui ont une masse 10 à 30 fois supérieures à celle du Soleil, c’est encore pire, poursuit M. Pineault : la pression est si intense qu’elle force les électrons et les protons à se «fusionner», pour ainsi dire, et devenir ainsi des neutrons. Ces objets, imaginez un peu, condensent la matière de 2 à 3 de soleils (ils perdent beaucoup de matière en se formant) dans une sphère de seulement 10 à 20 km de diamètre, ce qui donne des densités de l’ordre du million de tonnes par cm³.

Certaines de ces étoiles massives, cependant, conservent plus que 3 masses solaires lorsqu'elles «meurent», et dans leur cas il se passe… eh bien on ne comprend pas trop ce qui se passe là-dedans, indique M. Pineault, mais on sait qu’elles finissent en trous noirs. «La meilleure façon de se représenter les choses, dit-il, c’est de s’imaginer qu’on est sur étoile et qu’on a une pomme qu’on veut lancer à l’infini. À quelle vitesse doit-on lancer la pomme pour qu’elle s’arrache à la gravité de l’étoile ? À la surface du Soleil, cette «vitesse d’échappée» est de 600 km par seconde. Mais à mesure qu’une étoile se contracte, il faut lancer de plus en plus fort, jusqu’au point où il faudrait lancer pomme à la vitesse de lumière. Passé ce point-là, il n’y a plus de vitesse d’échappée possible parce que rien ne peut pas aller plus vite que la vitesse de la lumière.»

Cela implique aussi que l’espace-temps autour du trou noir est tellement tordu par la gravité que même la lumière est «capturée» si elle passe à une certaine distance de cette matière ultracondensée — distance que l’on nomme horizon des événements.

À l’origine. l’expression «trou noir» aurait désigné une cellule de prison particulièrement sordide à Calcutta, dans l’Inde coloniale, d’après le livre sur l’histoire de l’astronomie Mapping the Heavens [http://bit.ly/2IXF5fT]. Elle aurait fini par signifier plus généralement une «expérience horrible», et fut utilisée pour désigner les célèbres objets astronomiques à partir des années 60, pour des raisons qui ne semblent pas complètement claires. Mais le fait est que l’expression décrit fort bien ce qu’elle désigne. La gravité des trous noirs est telle que tout ce qui s’en approche y tombe irrémédiablement, comme dans un trou. Et si aucune lumière ne parvient à s’en échapper, alors l’horizon des événements apparaîtrait comme un cercle noir pour un œil humain qui l’observerait directement.

La toute première image d’un trou noir qui a été dévoilée récemment n’était pas uniformément noire parce qu’elle montrait aussi d’autres choses, comme un disque d’accrétion, soit de la matière qui tourne autour du trou noir lui-même, dit M. Pineault.

Science

Inondations: un «canal» comme à Winnipeg?

SCIENCE AU QUOTIDIEN / «Les inondations sont le sujet de l’heure, alors parlons-en. À Winnipeg, le problème a été en grande partie résolu par un canal de dérivation de 47 km diminuant de 4000 mètres cubes par seconde (m³/s) le débit de la rivière Rouge. Serait-il possible de faire la même chose pour la région de Montréal ? Si l’on déviait 2 000 m3/s de la rivière des Outaouais vers le Saint-Laurent, cela protégerait l’ouest de Montréal. Et cela ne correspondrait qu’à 10 % du débit du fleuve. A priori, le plus simple serait d’ouvrir un canal du lac des Deux Montagnes, au niveau des rapides de Sainte-Anne, vers le lac Saint-Louis», soulève Louis Lepage, de Québec.

En 1950, la région de Winnipeg a été touchée par des inondations particulièrement dévastatrices. Le niveau de la rivière Rouge est monté d’environ 10 mètres et a formé une sorte de «lac» temporaire d’environ 120 km de long sur près de 40 de large au sud de la ville. Plus de 10 000 résidences de Winnipeg (sans compter les fermes alentours) furent inondées, certaines sous 5 mètres d’eau, et il fallut une cinquantaine de jours avant que les eaux se retirent, lit-on sur le site de la Société historique du Manitoba.

C’est à la suite de cette catastrophe que le «canal de dérivation de la rivière Rouge» a été construit, de 1962 à 1968. Essentiellement, il s’agit d’un long chenal qui contourne Winnipeg sur une cinquantaine de kilomètres. Quand les eaux de la Rouge dépassent un certain niveau, le «trop plein» s’écoule en grande partie dans le canal au lieu de suivre son cours naturel, qui le ferait passer à travers la ville. Ça n’est pas une protection totale et «bétonnée», remarquez, puisque des inondations sont survenues par la suite, dont une majeure en 1997 qui a incité les gouvernements à augmenter de 2500 m³/s la capacité du canal. Les travaux furent complétés en 2005, mais des inondations sont quand même arrivées par la suite, notamment en 2009 et en 2011. Cependant, on calcule qu’à chaque fois, le canal de dérivation a permis d’atténuer la crise : le niveau des eaux aurait été de 2 à 3 mètres plus haut sans lui. Alors les dégâts en furent considérablement réduits, de toute évidence.

«De manière générale, ce genre de solution peut marcher, ça fait partie de la boîte à outils classique en prévention des inondations», commente l’hydrologue de l’Université Laval François Anctil. Mais dans le cas particulier de Montréal et de la rivière des Outaouais, lui et les autres experts consultés par Le Soleil ont leurs doutes — et pas que des petits…

D’abord, dit M. Anctil, les environs de Winnipeg dans les années 50 et 60 étaient très loin d’être aussi peuplés que la région de Montréal de 2019. Construire un canal et un barrage entre les deux lacs de l’ouest de Montréal demanderait donc de nombreuses expropriations, avec les coûts et les casse-têtes potentiels que cela implique.

Et il n’est pas sûr que le jeu en vaudrait la chandelle, poursuit-il, parce que l’hydrologie du secteur est assez compliquée. En date de jeudi soir, le lac des Deux Montagnes recevait 8500 m³/s de la rivière des Outaouais, dont 1000 m³/s passaient ensuite par la rivière des Mille-Îles (au nord de l’île de Laval), 3000 m³/s par la rivière des Prairies (sud de Laval) et 4500 m³/s par le fleuve, en passant par le lac Saint-Louis.

Science

VIH: erreur sur l'erreur médicale...

SCIENCE AU QUOTIDIEN / «Il semble qu’il n'y ait que deux théories reconnues sur l'origine du VIH: la «Bushmeat Theory» et la «VOP», pour vaccin oral contre la polio. D’après cette dernière, dans le Congo belge des années 50, la course aux profits aurait incité Dr Hilary Koprowski à fabriquer un VOP afin de profiter du fait que le vaccin Salk venait d'être banni aux États-Unis. Dr Koprowski aurait fabriqué son vaccin dans des cellules de chimpanzés infectés au virus de l’immunodéficience simienne (VIS, l’équivalent du VIH chez le singe). Alors, la source du VIH est-elle une des plus graves erreurs médicales de l’histoire ?», demande Michel Cormier, de Mont-Saint-Hilaire.

On sait que le VIH, ce terrible virus qui s’attaque à nos cellules immunitaires jusqu’à anéantir nos défenses, est génétiquement très, très proche du VIS (lire : presque identique), et on sait que celui-ci est endémique chez le chimpanzé — c’est-à-dire que toutes les populations de chimpanzés sont porteuses d’une souche ou d’une autre de VIS, et ce de manière permanente. Il est certain qu’à l’origine, le VIH était en fait un VIS qui a fait le «saut» d’un chimpanzé à un être humain. La question est : comment est-ce arrivé ?

À cet égard, on ne peut pas vraiment dire qu’il y a «deux théories reconnues». En fait, il n’y en a plus qu’une seule, essentiellement : la théorie de la «viande de brousse», qui veut que le «transfert» initial soit survenu parce que quelqu’un, quelque part dans l’Afrique centrale du début du XXe siècle, a apprêté une carcasse de chimpanzé infecté et s’est coupé ce faisant. Par la suite, une série de facteurs ont permis à l’épidémie naissante de persister et, éventuellement, d’essaimer mondialement — j’y reviens.

La théorie du vaccin de la polio, elle, est largement considérée comme «invalidée» par la communauté scientifique, même si son auteur, le journaliste anglais Edward Hooper, s’y accroche encore farouchement. M. Hooper a publié quelques articles sur son hypothèse dans les années 90, textes qui ont eu un grand écho médiatique d’ailleurs, ainsi qu’un livre sur le même sujet en 1999. Cela a amené des chercheurs à étudier ses thèses mais, loin de la valider, ils y ont surtout trouvé d’énormes trous. Ainsi, en avril 2001, trois savants ont analysé dans Science le contenu génétique de vieilles doses de vaccins oraux anti-polio de la fin des années 50. Les échantillons étaient fournis par l’Institut Wistar, qui était derrière la campagne de vaccination en Afrique centrale soupçonnée d’être à l’origine du VIH. Ils n’ont pas trouvé la plus petite trace d’ADN de chimpanzé [http://bit.ly/2KKnmdt], mais ont clairement identifié de l’ADN de macaque, ce qui montre que le VPO n’a pas été cultivé dans des cellules de chimpanzé, mais bien de macaque. Le macaque n’est pas porteur de souches de VIS qui auraient pu causer l’épidémie humaine actuelle.

Autre (gros) problème : comme on peut le lire dans le livre du chercheur de l’Université de Sherbrooke Jacques Pépin The Origins of AIDS (ouvrage splendide et à lire absolument, en passant), des analyses génétiques ont montré que le VIH est dû à un «saut» unique vers l’humain, survenu autour de… 1920, à une dizaine d’années près. Alors le vaccin oral antipolio, mis au point à la fin des années 1950, ne peut tout simplement pas être en cause.

En outre, M. Hooper a également identifié la région de Kisangani comme origine pour les chimpanzés dont les cellules auraient été utilisées pour le VOP, mais une étude parue dans Nature en 2004 a révélé que les souches de VIS qui circulent dans ce secteur sont trop différentes du VIH pour en être la source [http://bit.ly/2GpmyW4].

Ce qui semble s’être passé, lit-on dans l’ouvrage de M. Pépin et ailleurs [http://bit.ly/2Pjc7aB], c’est qu’après le passage initial à l’humain, le VIH a traversé une sorte de période de «latence» pendant quelques décennies. C’est Kinshasa (et non Kisangani) qui a été le ground zero de la pandémie, c’est là où le virus montre sa plus grande diversité génétique, c’est de là que viennent les plus anciens échantillons séropositifs — remontant à la fin des années 50, époque où le virus arborait d’ailleurs déjà une certaine diversité, signe qu’il était en circulation depuis un bon bout de temps. Tout indique que le virus est peu sorti de Kinshasa jusqu’à ce fameux tournant des années 60, et qu’à Kinshasa même, il restait confiné à une très petite partie de la population, possiblement des prostituées et leurs clients, imagine-t-on.

Que s’est-il passé pour que le VIH finisse par prendre son triste envol ? Eh bien, il est possible que ce soit une erreur médicale qui soit en cause après tout, du moins en partie, mais pas l’erreur que croit M. Hooper. Dans les années 50, les autorités coloniales des Congo belge et français ont entrepris des campagnes de vaccination massives qui étaient bien intentionnées, mais qui se sont souvent déroulées dans de mauvaises conditions d’hygiène. Les seringues n’étaient pas jetées après usage, mais réutilisées — et pas toujours après avoir été désinfectées. Ce n’est pas un hasard si ces campagnes ont coïncidé avec des sursauts d’hépatite C, une maladie qui ne se transmet presque que par le sang, indique M. Pépin dans ses travaux. Alors on peut penser que le VIH en a lui aussi «profité».

Ce ne fut probablement pas le seul facteur, remarquez bien. L’Afrique centrale a subi des changements politiques, économiques et sociaux profonds dans les années 50 et 60. Jusqu’au milieu du XXe siècle, la prostituée «type» à Kinshasa était une jeune femme «entretenue» par trois ou quatre clients, avec qui elle maintenait une relation sur plusieurs années. Par la suite, à cause de la pauvreté grandissante, la prostitution a pris une tournure plus désespérée, chaque femme pouvant voir jusqu’à 1000 clients par année. Il est fort possible que le VIH ait profité de cela aussi pour se répandre en Afrique centrale à partir des années 50 et 60, et éventuellement ailleurs dans le monde — mais c’est une autre histoire.

Science

Depuis quand sommes-nous riches?

SCIENCE AU QUOTIDIEN / «Mon professeur d’histoire attribue la différence majeure entre la pauvreté de l'Afrique et la richesse de l’Europe par le fait que nous sommes issus de la civilisation gréco-romaine. Comment expliquer cet énorme écart de richesse?» demande Robert Parthenais.

Aussi grand, brillant et puissant que fut l’empire romain, son héritage ne peut pas expliquer les écarts de richesse et de puissance dans le monde d’aujourd’hui, deux millénaires plus tard. Une preuve parmi d’autres : tout de suite après sa chute, au Ve siècle, l’Europe médiévale (qui était pourtant son héritière directe) a sombré dans une longue période parfois nommée âge des ténèbres. Pendant des siècles, elle ne fut ni riche, ni puissante. Au Moyen-Âge, c’est plus le monde arabe qu’elle qui a repris le «flambeau de la science» — les mots algèbre et algorithme nous viennent d’ailleurs de l’arabe. L’Europe de l’époque, loin de s’imposer au reste du monde comme elle le fera par la suite, était plutôt dans une position de faiblesse : une grande partie l’Espagne passera plusieurs siècles sous domination musulmane et de l’autre côté de la Méditerranée, à son apogée l’Empire ottoman (basé dans la Turquie actuelle) comprenait tout le sud-est de l’Europe.

Il est difficile d’évaluer la richesse des sociétés à plusieurs siècles de distance, mais les données qu’on a suggèrent que le reste du monde n’avait rien à envier à l’Occident, à l’époque. Autour de l’an 1000, on estime que le produit intérieur brut (PIB) de l’Europe de l’ouest (la partie la plus riche de ce continent à l’heure actuelle) équivalait à environ 775 $ per capita, en argent de 2019. C’était comparable, voire un peu moins que le Japon (820 $), le reste de l’Asie (870 $, la Chine et l’Inde étaient très prospères pour l’époque) et même l’Afrique (800 $), d’après les calculs de l’économiste anglais Angus Maddison.

Jusqu’à la Révolution industrielle, la croissance économique restera anémique pour tout le monde, mais elle explosera, littéralement, en Europe par la suite. Deux chercheurs de la London School of Economics ont examiné récemment la croissance dans six pays européens de la fin du Moyen Âge jusqu’à l’an 2000. Ils ont notamment compté le nombre de séquences de 4 années consécutives où un pays avait connu une croissance annuelle de son PIB d’au moins 1,5 %. Une telle croissance est considérée comme faible de nos jours mais, à la fin du Moyen-Âge, c’était exceptionnel. En 200 ans, (de 1300 à 1500), ces six pays ont connu un grand total de… deux «séquences heureuses» de la sorte. Par comparaison, juste au XXe siècle, ils en ont connu pas moins de 38. C’est vraiment la Révolution industrielle, et non l’héritage gréco-romain, qui a fait la différence.

Alors, pourquoi est-ce en Europe, et d’abord en Angleterre à partir du milieu du XVIIIe siècle, que la Révolution industrielle est survenue ? C’est en quelque sorte «la question-mère de toutes les sciences sociales», dit le politologue de l’Université Laval Louis Bélanger, qui donne des cours sur la montée et le déclin des grandes puissances : c’est en partie pour essayer d’expliquer les écarts de richesse entre les sociétés industrialisées et les autres que ces disciplines sont nées.

Il existe plusieurs thèses différentes à ce sujet, dit M. Bélanger, mais des travaux récemment pointent vers un mélange de contexte politique et de «hasard des contingences historiques». Il semble que, pour une série de raisons, l’Angleterre du XVIIIe siècle ait offert le parfait compromis entre la sécurité d’un État central fort, capable d’assurer la sécurité de ses citoyens et d’appliquer ses lois, et d’un État pluraliste où le pouvoir est minimalement partagé. Grosso modo, l’entrepreneurship tel qu’on le connaît depuis quelques siècles demande un État central assez fort pour fournir un environnement relativement prévisible et une société pas trop chaotique, mais pas assez dominateur pour s’accaparer arbitrairement le fruit de l’entreprenariat ou pour le diriger.

Et il s’est adonné que le moment où ces conditions ont prévalu en Angleterre a coïncidé avec l’arrivée d’innovations technologiques et avec la conquête de nouveaux continents. C’est la conjonction, due en partie au hasard, de tous ces facteurs qui aurait permis l’explosion économique qu’a été la Révolution industrielle.

Cela dit, il existe aussi d’autres pistes d’explication aux inégalités entre les nations, qui peuvent compléter celle de l’industrialisation. Certains insistent sur l’apport de la géographie. Dans son célèbre ouvrage Guns, Germs and Steel, l’auteur américain Jared Diamond fait par exemple remarquer que l’Eurasie est orientée sur un axe est-ouest, ce qui facilitait la dissémination des nouvelles cultures. Dans l’Antiquité, une nouvelle plante domestiquée pouvait se frayer un chemin de la Chine jusqu’en France sans avoir à passer par beaucoup de latitudes différentes. En Afrique et dans les Amériques, qui s’étalent du nord au sud, cela a pu limiter la diffusion de nouvelles cultures, et freiner le développement.

Aux hypothèses géographiques s’ajoutent des explications plus culturelles, comme l’idée (développée par un des pères de la sociologie, Max Weber, au début du XXe siècle) que le protestantisme sied mieux au capitalisme que le catholicisme. Et d’autres encore expliquent les inégalités par des facteurs plus politiques, que ce soit à cause de facteurs externes (l’impérialisme qui a maintenu des pays entiers dans la pauvreté, par exemple) ou internes (comme les conditions ayant mené à la Révolution industrielle).

Ce sont davantage ces dernières qui ont la cote en recherche depuis quelques années, dit M. Bélanger, mais encore une fois, ces thèses ne s’excluent pas forcément les unes les autres.

Autres sources :

- Angus Maddison, The World Economy. Volume 1 : A Millennial Perspective, OCDE, 2006, https://bit.ly/2miErNc

- Roger Fouquet et Stephen Broadberry, «Seven centuries of European economic growth and decline», Journal of Economic Perspectives, 2015, https://bit.ly/2VnqWew

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Vous vous posez des questions sur le monde qui vous entoure ? Qu’elles concernent la physique, la biologie ou toute autre discipline, notre journaliste se fera un plaisir d’y répondre. À nos yeux, il n’existe aucune «question idiote», aucune question «trop petite» pour être intéressante ! Alors écrivez-nous à : jfcliche@lesoleil.com.

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Pitou et minou ont-ils une grosse empreinte carbone?

SCIENCE AU QUOTIDIEN / «La responsabilité des gaz à effets de serre est toujours mise sur le dos des individus qui conduisent une auto ou qui mangent de la viande. Mais on ne parle jamais du coût écologique des animaux domestiques. Il y a les déjections, à l’intérieur comme à l’extérieur, la fabrication de leur nourriture sous toutes sortes de formes, le transport, les médicaments, etc. Alors combien ça «coûte», un animal domestique, en termes de gaz à effet de serre ?», demande Louise Saintonge, de Québec.

Question bien difficile que voici, car très peu d’études ont été faites à ce sujet. Pour tout dire, en 2017, deux chercheurs en environnement, Seth Wynes (Université de Lund, en Suède) et Kimberly A. Nicholas (Université de Colombie-Britannique), ont tenté de comparer tous les gestes petits et grands que M. et Mme Tout-le-Monde peuvent faire pour réduire leur empreinte carbone, et ils croyaient initialement que se priver d’un chien ferait partie des gestes ayant le plus d’impact. Mais ils ont dû abandonner cette partie de leur travail car «nous n’avons pu trouver que deux études, avec des résultats contradictoires, sur l’empreinte écologique des chiens», ont-ils écrit dans un article publié récemment dans les Environmental Research Letters.

De ces deux études, qui datent de 2011 et de 2013, l’une a conclu qu’un chien de la taille d’un Labrador implique des émissions d’environ 60 kg de gaz à effet de serre par année — autrement dit, presque rien —, alors que l’autre évaluait l’empreinte carbone du même toutou à... 1,6 tonne ! Pour donner une idée de ce que cela représente, c’est l’équivalent d’un vol trans-Atlantique, et deux fois plus que le CO2 qu’une personne peut «sauver» en devenant végétarien pendant un an. Bref, c’est énorme.

Un peu après la parution de l’article de Wynes et Nicholas, une troisième étude sur le sujet est parue, cette fois dans la revue savante PLoS – One. Son auteur, le géographe de UCLA Gregory S. Okin, y fait un estimé du nombre de calories consommées chaque année par les quelque 163 millions de chats et chiens domestiques vivant aux États-Unis et la part de ces calories qui proviennent de sources animales, de même que la masse totale de leurs déjections. Il estime que cela représente environ 33 % de la consommation humaine de calories animales et 30 % des excréments humains, et comme on connaît les GES associés à chacun, M. Okin déduit que les chiens et chats américains sont responsables d’environ 64 millions de tonnes de CO2 chaque année, soit l’équivalent de 13,6 millions de voitures.

Cette étude-là ferait donc pencher la balance du côté de l’hypothèse voulant que les animaux de compagnie ont une grosse empreinte carbone. Cependant, dans ces exercices comptables-là comme dans bien d’autres choses, le diable se cache toujours dans les détails. Ainsi, les calculs de M. Okin partent du principe que si les Américains ne possédaient plus ni chats ni chiens demain matin, alors l’Oncle Sam pourrait réduire sensiblement ses cheptels de bœufs, porc, poulets, etc. Ce qui réduirait bien sûr de beaucoup l’impact environnemental des animaux de compagnie.

Or c’est une prémisse très contestable parce qu’il n’y a tout simplement pas, ou extrêmement peu, d’élevage qui est fait principalement pour fabriquer la nourriture pour animaux. Pratiquement tout le bétail est destiné à la consommation humaine et, c’est avec ce qu’il reste une fois qu’on a enlevé «nos» morceaux que l’on produit les fameuses «croquettes» pour pitou et minou, ainsi que la nourriture en canne. On parle ici, par exemple, de farine d’os, de sang, de pattes, de becs et d’organes, de même que de la «vraie» viande invendue en supermarché et passée date, des graisses de restaurant, de bétail malade ou mourant, etc [https://bit.ly/2FkeFAS].

Bref, même si on faisait disparaître tous les animaux de compagnie, il faudrait maintenir les cheptels aux mêmes niveaux pour répondre à la demande humaine. M. Okin lui-même le reconnaît dans son article, d’ailleurs, mais il maintient tout de même ses conclusions parce que, argue-t-il, la plupart de ces ingrédients pourraient devenir propre à la consommation humaine après transformation. La preuve en est, dit-il, que l’on connaît bien des cas où des gens très pauvres se sont nourris de nourriture pour chats ou chiens. En outre, «la tendance est à la nourriture de luxe qui inclut plus de produits animaux que les Américains considèrent comme comestibles», fait-il valoir.

Il est vrai que ce type de nourriture est plus populaire qu’avant, mais ce sont encore les «croquettes» qui dominent le marché, et de loin : 8,7 milliards $ en 2012 contre 2,3 milliards $ pour la nourriture «humide», d’après des chiffres cités par M. Okin. Et encore, cette dernière n’inclut pas que des parties «comestibles pour l’humain», loin s’en faut. Alors sans dire qu’il n’a aucune valeur, l’argument voulant que la nourriture pour chiens/chats «concurrence» l’alimentation humaine est encore très théorique.

Science

Le marais «miracle» de Beauport…

SCIENCE AU QUOTIDIEN / «J'habite dans le quartier Beauport et tout près de chez moi, il y a dans un petit boisé un marais d'environ 100 mètres carrés qui ne gèle jamais, alors que le courant y est très faible. On y voit d’ailleurs encore des plantes aquatiques toujours vertes, même si la température plonge sous les -20 °C pendant des semaines. Je me demande comment il se fait que de grosses rivières finissent par geler mais pas ce petit marais où l'eau est quasi stagnante », demande Daniel Ross.

Effectivement, comme le montrent des photos que nous a envoyées M. Ross, il y a bel et bien des plantes aquatiques qui semblent (de ce qu’on peut en juger sur les images) en parfaite santé, bien que les clichés aient été pris en plein mois de janvier ! Voyons voir ce qui se cache derrière ce petit «miracle»…

Ce milieu humide, précise M. Ross, est situé juste au nord de l’intersection des rues Blanche-Lamontagne et Pierre-Paul-Bertin. Or, signale l’hydrogéologue René Lefebvre, du Centre Eau, Terre et Environnement de l’INRS, c’est-là une zone connue de «résurgence» des eaux souterraines, c’est-à-dire un endroit où l’eau de la nappe phréatique ressort. Comme il n’a pas pu se déplacer sur le terrain pour tout valider, M. Lefebvre souligne que ce n’est qu’une hypothèse. Mais il admet aussi qu’il ne voit pas vraiment d’autres possibilités — et disons que celle-là expliquerait bien des choses. 

À mesure que l’on s’enfonce sous terre, les variations saisonnières de températures deviennent rapidement un lointain écho. Alors que l’air ambiant fluctue allègrement entre -30 °C et + 30 °C d’une saison à l’autre, à seulement 2 mètres de profondeur, la température du sol se maintient généralement dans une fourchette relativement étroite de 5 à 13 °C tout au long de l’année, d’après un document sur la température des sols de Ressources naturelles Canada. Et à partir de 5 à 6 mètres sous terre, elle est essentiellement stable hiver comme été, à 8 °C environ.

Si l’on a bien affaire ici à une résurgence de la nappe phréatique, alors c’est à peu près à cette température de 8 °C que l’eau du «marais miracle» de Beauport sort du sol, dit M. Lefebvre. Cela explique donc pourquoi l’endroit ne gèle jamais, puisque malgré le faible débit, l’eau est continuellement renouvelée. Il est évident qu’avec le temps, elle se refroidit et finit forcément par geler un peu plus en aval — la décharge du marais est un petit ruisseau qui se jette dans la rivière Beauport qui, elle, se couvre de glace en hiver —, mais dans ce marais, ce n’est pas le cas.

D’ailleurs sans être une preuve formelle, le fait qu’on y voit des plantes aquatiques est un autre signe que l’on a affaire à une zone d’émergence d’eau souterraine. «Cela va créer un microclimat très local avec des températures plutôt constantes au-dessus du point de congélation, ce qui permet à la végétation de survivre», dit M. Lefebvre.

Il est difficile d’identifier de quelle espèce de plante aquatique à partir des photos prises par M. Ross, me dit-on à l’Organisme des bassins versants de la capitale. Sous toutes réserves, ses biologistes disent qu’elles semblent être soit des lenticules mineures, soit des hydrocharides grenouillettes. Mais dans les deux cas, la règle générale est que les plantes aquatiques meurent en hiver — l’hydrocharide grenouillette, par exemple, fait normalement des sortes de bourgeons nommés turions, qui coulent au fond et entrent en dormance jusqu’au printemps (https://bit.ly/2TJIoNP).

Mais si l’eau se maintient autour de 8°C à l’année longue, c’est une autre histoire...

Autre source :

- G. P. Williams et  L. W. Gold, Ground Temperatures, Ressources naturelles Canada, 1976, https://bit.ly/2JhBdHD

Science

Des vents plus violents?

SCIENCE AU QUOTIDIEN / «Ça n’est peut-être qu’une impression, mais il me semble que nous avons de plus en plus d’épisodes de grands vents et qu’ils sont de plus en plus violents. Existe-t-il des statistiques à ce sujet? Et les changements climatiques seraient-ils en cause?» demande Jean-Guy Mercier, de Québec.

Oui, il existe des statistiques là-dessus, notamment sur le site d’Environnement Canada. Pour le simple plaisir d’avoir un exemple concret (et parce que j’ai beaucoup de misère à voir un ensemble de données sans potasser dedans), j’ai fait une petite compilation sur la force des vents au mois de février, telle qu’enregistrée à la station météorologique de l’Université Laval cours des 20 dernières années. Comme le montre le graphique, il est bien difficile d’y voir une tendance à la hausse.

Science

L'«écho» des pensionnats autochtones

SCIENCE AU QUOTIDIEN / «En lisant votre article sur l’épigénétique («Darwin contre Lamarck, round 2»), je me demandais si on pouvait faire un lien avec la situation des autochtones, chez qui le diabète fait des ravages. La pauvreté et les changements dans l’alimentation ont-ils pu avoir ce genre d’effets ?», demande Raoul Kanapé, d’Essipit.

La fonction des gènes, c’est de conserver de l’information servant à fabriquer des protéines. Or les gènes sont pratiquement inchangeables : nous ne faisons qu’en hériter, vivre avec tels quels pendant toute notre existence, et les passer à nos enfants. Cependant, tous les gènes ne doivent pas être exprimés également dans toutes nos cellules — les neurones et les cellules du cœur, par exemple, ne font pas du tout le même travail et n’ont donc pas besoin de produire les mêmes protéines. De même, nos gènes peuvent ne pas être bien adaptés à la situation dans laquelle nous naissons, si bien que l’évolution nous a doté de mécanismes collectivement nommés épigénétique, qui vont augmenter ou diminuer (voire réduire au silence complet) l’expression de tels ou tels gènes.

Dans cette chronique de décembre dernier [https://bit.ly/2Rx1SPn], j’abordais un débat qui fait rage actuellement en science : les «ajustements» épigénétiques peuvent-ils être transmis de génération en génération ? La théorie classique en biologie veut que non, les caractères acquis ne se transmettent pas, seuls les gènes sont passés aux enfants. Mais des expériences récentes sur des souris suggèrent que l’épigénétique pourrait «résonner» sur plus d’une génération, et des données historiques vont dans le même sens. On connaît en effet quelques cas documentés de disette, comme celle qui a sévit aux Pays-Bas à l’hiver 1944-45, où les femmes qui étaient enceintes à ce moment-là ou qui le sont devenues peu après ont donné naissance à des enfants qui ont, même à l’âge adulte, fait nettement plus de diabète et d’obésité que la moyenne. Comme si la famine les avait «programmés» pour avoir des métabolismes économes, et qui se sont avérés mal adaptés lorsque l’abondance est revenue.

Est-ce que cela peut expliquer la véritable «épidémie» de diabète qui sévit chez les autochtones, qui en souffrent de 3 à 5 fois plus que la moyenne (les taux dépassent même 25 % dans certaines communautés) ? Il est effectivement possible que ce soit-là un morceau du puzzle, répond Marie-Claude Tremblay, professeure de médecine familiale à l’Université Laval qui mène des recherches sur le diabète et la santé autochtone, notamment.

À cet égard, le mode de vie nomade qui était marqué par des famines occasionnelles est l’élément qui vient le plus spontanément à l’esprit. Mais, rappelle la chercheuse, il y a aussi (et surtout) un événement qui a exposé un grand nombre d’Autochtones à toutes sortes de privations dans un passé assez récent : les pensionnats.

«Il y en a beaucoup qui ont subi de la malnutrition chronique dans les pensionnats, c’est documenté dans les archives et beaucoup de témoignages à la Commission vérité et réconciliation l’ont mentionné. Ça a pu avoir un effet épigénétique», dit Mme Tremblay.

En outre, hormis la malnutrition, toute forme de traumatisme peut avoir des conséquences semblables. «Ces enfants-là étaient arrachés de leur milieu, et on sait à quel point l’attachement est important pour les enfants, illustre-t-elle. Ils n’avaient pas le droit de parler leur langue, on les rasait, on cherchait à effacer l’Indien en eux. Juste ça, c’est un traumatisme. Et on ajoute ça à la malnutrition et aux abus. (…) Ce qu’on sait, c’est que les traumatismes vont avoir un effet sur les niveaux de cortisol [ndlr : l’hormone du stress] et ça, ça va agir sur l’hormone de croissance ressemblant à l’insuline (igf1) et ça va faire en sorte que le métabolisme va changer» d’une manière qui favorise le diabète et l’obésité.»

De là, on peut penser que les mères exposées ont fait plus de diabètes et d’obésité, et que leurs enfants ont été ou sont également plus à risque. Certaines études ont aussi trouvé des gènes (et pas seulement de l’épigénétique) liés à l’obésité qui sont plus fréquents chez les autochtones.

Cependant, insiste Mme Tremblay, le diabète et l’obésité sont des problèmes de santé complexes et l’épigénétique n’est selon toute vraisemblance rien de plus qu’un petit bout du tableau d’ensemble. Au-delà des pensionnats, dit-elle, «le» gros changement que ces populations ont subi fut la colonisation, avec toutes les conséquences qu’elle a eues : sédentarité, diète traditionnelle remplacée par une alimentation de mauvaise qualité, etc. Le surpoids et le diabète ont clairement des racines sociales et économiques, souligne Mme Tremblay, étant plus fréquents chez les gens pauvres et peu instruits. Or ce sont justement là des facteurs de risque qui sont très présents dans bien des Premières Nations : d’après Statistique Canada, moins de la moitié (48 %) des autochtones de 15 ans et plus ont un diplôme d’études secondaires et leur revenu médian est d’environ 18 000 $, contre 28 000 $ pour les allochtones. Et encore, la situation est bien pire dans certaines communautés éloignées.

«Alors ce ne serait pas complet et pas éthique de parler du diabète chez les autochtones sans parler de tout cela», indique Mme Tremblay.

Autres sources :

- Stewart B. Harris et al., «Type 2 Diabetes in Aboriginal People», Canadian Journal of Diabetes, 2013, https://bit.ly/2D1hSnD  

- Kyle Millar et Heather J. Dean, «Developmental Origins of Type 2 Diabetes in Aboriginal Youth in Canada: It Is More Than Diet and Exercise», Journal of Nutrition and Metabolism, 2012, https://bit.ly/2SjvFja

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Science

Miroir, miroir, dis-moi qui est le plus vert

SCIENCE AU QUOTIDIEN / «Est-il vrai qu’un végétarien propriétaire d’un Hummer fait plus pour l’environnement qu’un utilisateur des transports collectifs carnivore?» demande Gilles Lépine.

Voici une belle question, bien courte et en apparence bien simple, dont on se dit à vue de nez qu’elle doit avoir une réponse qui doit elle aussi être simple et courte. Mais en vérité, dans ce genre de comptabilité il y a toujours de longues, longues listes de facteurs dont on doit tenir compte (nombre de kilomètres parcourus par année, nature et procédés de fabrication des aliments, etc.) et qui impliquent de faire de nombreux choix méthodologiques. Si bien que cette question «pourrait avoir des dizaines de réponses différentes selon les hypothèses considérées», dit Réjean Samson, directeur du Centre international de référence en analyse du cycle de vie (CIRAIG) de l’École polytechnique de Montréal.

Alors faisons quand même quelques petits calculs rapides à partir de moyenne nationales, mais gardons à l’esprit que d’un cas particulier à l’autre, les résultats peuvent varier énormément.

Du strict point de vue des gaz à effet de serre (GES), un Hummer brûle autour de 20 litres d’essence par 100 kilomètres parcourus (l/100 km). En supposant 20 000 km parcourus par année et 2,3 kg de CO2 émis par litre d’essence (d’après le site de Ressources naturelles Canada), cela nous donne 9,2 tonnes de GES par année pour notre conducteur de Hummer.

De quelle quantité de CO2 un usager type du transport en commun est-il «responsable» annuellement ? D’après le site du ministère américain des transports, le «plus polluant» des transports en commun est l’autobus, à 0,18 kg de CO2 par km. Alors mettons les choses au pire et supposons 20 000 km de bus par année pour notre passager — c’est vraiment beaucoup car une bonne partie des usagers du transport en commun vivent proche des centres plutôt qu’en banlieue, mais «mettons que», comme on dit. Cela nous fait un total de 3,6 tonnes de CO2 pour l’année, soit 5 de moins que le Hummer. Et c’est sans compter les gaz à effet de serre émis pendant la fabricant des véhicules, mais passons.

Est-ce que le régime végétarien du propriétaire de Hummer est suffisant pour compenser ? Les bienfaits environnementaux de cette diète varient pour la peine d’une étude à l’autre (encore ici, les choix méthodologiques sont multiples). En 2017, une étude parue dans les Environmental Research Letters parlait de 0,8 tonne de CO2 en moins par année pour quelqu’un qui abandonnerait la viande. Mais cela semble peu aux yeux de Dominique Maxime, lui aussi du CIRAIG, qui travaille plutôt avec le chiffre d’environ 1,5 tonne.

«Ce qui fait la différence, dans les régimes carnés, ça va surtout être les viandes rouges, donc les bovins. C’est parce que la fermentation entérique [dans l’intestin des ruminants, qui est particulier] produit du méthane, un GES 30 fois plus puissant que le CO2. Après, il y aussi toute la gestion des fumiers, qui concerne également le porc et qui est elle aussi une source de méthane», explique M. Maxime.

Dans tous les cas, cependant, c’est largement insuffisant pour compenser les émissions du Hummer. Ou du moins, ça l’est avec les hypothèses que l’on a faites — sur les distances parcourues, sur le fait que le propriétaire du Hummer vit en ville et/ou a accès à des transports en commun efficaces, etc. Mais d’un cas précis à l’autre, cela peut changer du tout au tout.

«En analyse de cycle de vie, on essaie de voir les choses en terme de fonctionnalité, explique M. Maxime. Du point de vue de l’alimentation, on mange tous pour les mêmes raisons, soit se maintenir en santé, peu importe les quantités qu’on ingère et si on est végétarien ou pas. Par contre, pour le choix entre le Hummer et le transport en commun, ce n’est pas forcément la même chose. La personne qui se paye Hummer peut le faire parce qu’elle a besoin, pour son travail, d’un véhicule puissant qui fait du tout terrain. Alors là, on ne peut pas comparer avec le transport en commun ou avec un véhicule ordinaire.»

La comparaison devrait alors se faire avec un véhicule qui sert la même «finalité», comme une grosse camionnette, et pas avec le transport en commun.

En outre, il faut souligner que nous n’avons parlé jusqu’ici que de GES, puisque c’est généralement ce type de pollution que l’on a en tête quand il est question de voitures. Or il y en a d’autres qui sont tout aussi importants, mais ils ne sont pas facilement comparables.

«L’agriculture, ça a d’autres impacts sur l’environnement, comme l’eutrophisation, à cause des quantités importantes de fertilisants utilisés qui vont ruisseler [ndlr : et une fois dans les lacs, vont favoriser la croissance de cyanobactérie et éventuellement «étouffer» les plans d’eau]», dit M. Maxime. Produire de la viande implique de produire des plantes fourragères, et comme la conversion de la matière végétale en matière animale n’est pas très efficace (selon le type d’animal et de fourrage, il faut de 2 à 7 kg de végétaux pour produire 1 kg de viande), manger de la viande implique de cultiver de plus grandes superficies, et donc de contribuer davantage à l’eutrophisation des cours d’eau.

La fabrication et l’usage des voitures n’ont pas ces inconvénients. Mais combien de tonnes de GES «vaut» une éclosion d’algues bleues ? Combien de de CO2 doit-on sauver pour compenser 1 hectare de forêt transformée en champs ? On compare des pommes et des oranges, ici.

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Science

Nos maisons ont-elles «froid» quand il vente?

SCIENCE AU QUOTIDIEN / «Il me semble déjà avoir lu quelque part qu'Hydro-Québec tient compte du vent dans ses prévisions de consommation d'électricité. Est-ce vrai qu’il y a un «refroidissement éolien» pour les maisons?», demande Pierre Larouche, de Mont-Joli.

Oui, il y a une sorte de facteur éolien pour la consommation d’électricité en hiver, et il est tout à fait vrai qu’Hydro Québec en tient compte dans ses prévisions de demande. C’est d’autant plus important que les plus fortes pointes de consommation d’électricité au Québec surviennent justement les matins de grand froid, alors il vaut mieux en tenir compte. (Notons tout de suite que j’écris «une sorte de facteur éolien» parce que le mécanisme n’est pas le même que pour la fameuse «température ressentie» dont on parle dans les bulletins de météo. J’y reviens.)

«Effectivement, dans le passé on a pu constater une grosse différence par grand froid, selon qu’il vente ou non, dit Olivier Milon, chargé d’équipe en prévision de la demande chez Hydro Québec. On a des règles d’approximation pour l’estimer. (…) Si on a une température de -20°C et que le vent passe de 10 à 15 km/h, on va observer une charge supplémentaire d’environ 240 mégawatts à l’échelle du Québec. C’est l’équivalent d’une grosse usine qui ouvrirait son four, par exemple.»

Le vent peut donc faire une bonne différence. Mais c’est tout de même la température qui demeure le facteur météo dominant, dans toute cette histoire. «Si on regarde l’effet d’une variation de 1 °C mesuré à l’aéroport de Dorval, si on passe de -20 à -21 °C par exemple, ça peut faire une différence allant jusqu’à 480 mégawatts», dit M. Milon.

Pour remettre tout cela en perspective, rappelons que les pointes de demande par grands froids, lors des pires moments, peuvent atteindre autour de 38 000 MW. C’est donc dire que, tout seul, 1°C ou 5 km/h de vent ne pousse pas beaucoup la demande vers le haut, mais ensemble ces deux facteurs peuvent finir par «peser lourd» dans la demande d’électricité : entre une température de -5°C sans vent et une journée à -25 avec des vents de 30 km/h, l’écart est de l’ordre de 10 000 MW.

Ce qui fait qu’à température égale, nos maisons coûtent plus cher à chauffer quand il vente, c’est qu’elles ne sont pas parfaitement hermétiques. Il y a toujours des échanges d’air entre l’intérieur et l’extérieur — heureusement, d’ailleurs — et le vent, en s’infiltrant par toutes les ouvertures possibles, va accélérer ces échanges-là, explique M. Milon. C’est un mécanisme assez différent de celui qui empire la sensation de froid sur la peau quand il vente. Et on y arrive à l’instant...

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«Est-ce que le refroidissement éolien (ou la température ressentie) dont on parle tant lors des bulletins de météo a un quelconque fondement scientifique ?», demande Jean-Pierre Gagnon, de Chambly.

Oui, la «température ressentie» a un fondement scientifique, malgré son nom qui suggère la subjectivité. L’idée de base, c’est que l’air ne transmet pas bien la chaleur — en fait, c’est plutôt un isolant thermique. À cause de cela, il se forme toujours une couche d’air autour de tout objet qui est plus chaud que l’air ambiant, ce qui en ralentit le refroidissement. Mais quand il vente, les bourrasques dissipent cette couche d’air plus chaud, et l’objet perd donc sa chaleur plus rapidement.

Historiquement, ce sont deux explorateurs américains, Charles Passel et Paul Siple, qui ont étudié et quantifié ce phénomène les premiers. Lors d’un séjour en Antarctique, ils ont accroché des cylindres de plastiques remplis d’eau à l’extérieur de leur campement, en notant le temps que l’eau mettait à geler, de même que la température et la force du vent. À partir de là, ils ont accouché d’une formule mathématique qui exprimait la température qu’il devrait faire sans vent pour que l’eau gèle à la même vitesse.

Le résultat était très imparfait, disons-le. La formule surestimait grandement l’effet du vent par temps froid — à -15°C et des bourrasques à 50 km/h, elle indiquait un équivalent de -41°C alors que la version actuelle donnerait -29°C — et les bouteilles de plastique de Siple et Passel étaient une base un brin boiteuse pour déduire une impression de froid sur la peau.

Pour y remédier, Environnement Canada et la National Oceanic and Atmospheric Administration (États-Unis) ont fini par mener une expérience particulière. Ils ont fait marcher 12 personnes sur un tapis roulant dans une soufflerie réfrigérée pendant 30 minutes, en faisant varier la température (+10, 0 et -10 °C) et la vitesse du vent (2, 5 et 8 mètres par seconde). Tout au long de ce manège, la températures corporelle et du visage des marcheurs était mesurée. C’est sur ces résultats qu’une nouvelle formule plus précise, utilisée depuis 2001, a été formulée. Notons qu’elle tient aussi compte du fait que le vent à 1,5 mètre du sol est en général plus faible qu’à 10 mètres, où les stations météorologiques le mesurent.

Sources :

Francis Massen. The NewWindchill Formula: A Short Explanation, Station météorologique du Lycée classique de Diekirch, 2001. https://bit.ly/2DjuQyt

SA. Wind Chill Calculator, CSGNetwork, 2011. https://bit.ly/1xwv0te

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Vous vous posez des questions sur le monde qui vous entoure ? Qu’elles concernent la physique, la biologie ou toute autre discipline, notre journaliste se fera un plaisir d’y répondre. À nos yeux, il n’existe aucune «question idiote», aucune question «trop petite» pour être intéressante ! Alors écrivez-nous à : jfcliche@lesoleil.com.

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Fini, le réchauffement?

SCIENCE AU QUOTIDIEN / «Un expert réviseur du GIEC, François Gervais, physicien et professeur émérite de l’Université de Tours en France, souligne une contradiction entre deux rapports du GIEC sur le réchauffement. L'hypothèse officielle retenue est une hausse de 0,2 °C par décennie (en réalité dans une fourchette de 0,1 à 0,3 °C) alors qu'un autre rapport di GIEC (AR5) montre une hausse de 0,04 °C par décennie entre 1998 et 2012, soit 5 fois moins. Je cite François Gervais : «cette hausse infinitésimale se prolonge depuis 20 ans aux fluctuations naturelles près.» Alors qui dit vrai?», demande Jean-Yves Uhel, de Sainte-Foy.

Il s’agit ici d’une entrevue que M. Gervais a accordée à la revue française Valeurs actuelles en octobre dernier, dans la foulée de la publication de son livre L’urgence climatique est un leurre. Dans cet ouvrage, il accuse le Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat (GIEC, relié à l’ONU) et la climatologie en général d’être inutilement alarmistes.

Il y a plusieurs choses à dire à ce sujet. D’abord, sur le fond, il n’y a absolument aucune contradiction entre la soi-disant «hypothèse officielle» de +0,2 °C par décennie et le rythme observé entre 1998 et 2012. La température moyenne qu’il fait sur Terre connaît des variations naturelles d’une année à l’autre, pour une foule de raisons — le cycle El Nino / La Nina, par exemple. Si bien que si l’on ne retient que des sous-périodes assez courtes, on peut en trouver qui semblent contredire la tendance générale. Mais par définition, c’est en regardant l’ensemble des données que l’on juge de la valeur d’une tendance générale, pas en découpant une petite séquence et en écartant le reste de la série.

L’exercice auquel se livre M. Gervais est d’autant plus douteux, d’ailleurs, que la «pause» du réchauffement à laquelle il fait référence est terminée depuis plusieurs années. Le graphique ci-bas montre l’«anomalie» de température (l’«écart» d’année en année par rapport à la moyenne de 1951-1980) depuis la fin du XIXe siècle. Les données viennent du site de la NASA. Il est vrai, comme le dit M. Gervais, que cette anomalie n’a pratiquement pas bougé entre 1998 (+0,62 °C) et 2012 (+0,61 °C). Mais l’augmentation de température a repris en 2013, l’anomalie a dépassé les 0,7 °C en 2014 et elle a oscillé autour de 0,9 °C de 2015 à 2017. Il est assez incongru, pour dire le moins, de laisser cela «hors de l’image»...

En outre, présenter le rythme de 0,2 °C par décennie comme une «hypothèse officielle» laisse entendre qu’il s’agit d’une simple projection théorique — j’imagine que ce n’était pas l’intention de M. Uhel, je tiens à le souligner. En réalité, ce rythme-là correspond aux observations empiriques, en particulier le fait que le réchauffement s’est accéléré au cours du XXe siècle. Si l’on regarde de nouveau notre graphique, on constate que l’anomalie de température est passée d’entre - 0,2 et - 0,3 °C à la fin du XIXe siècle à environ +0,7 °C dans les années 2010 — un rythme d’environ 0,08 °C par décennie. Si on part des années 50 (autour de -0,1 °C), le rythme grimpe à 0,15 °C par décennie. Et si on prend le tournant des années 80 (+ 0,0 °C) comme point de départ, on obtient environ 0,25 °C par décennie. Alors d’un point de vue factuel, cette «hypothèse officielle» ne me semble ni particulièrement hypothétique, ni très alarmiste.

Il faut dire ici, sur la forme, que M. Gervais n’en est pas à son premier découpage du genre. Dans un autre livre climatosceptique paru en 2013, L’innocence du carbone, il avait plusieurs fois cité des séquences très partielles et soigneusement choisies pour cadrer dans sa trame narrative. Ces «contre-vérités» avaient d’ailleurs été vigoureusement dénoncées par le climatologue français François-Marie Bréon dans Le Monde (https://lemde.fr/2AeRRB2).

Rappelons aussi que, tout scientifique qu’il soit, M. Gervais n’est pas lui-même climatologue. Ses travaux de recherche ont surtout porté sur l’électromagnétisme et la physique des matériaux à l’Université de Tours, où il a longtemps dirigé le Laboratoire d’électrodynamique des matériaux avancés. Ce n’est qu’après sa retraite en 2012, apparemment, qu’il a commencé à publier sur le climat. À cet égard, le titre d’«expert réviseur du GIEC» qu’il s’attribue ne veut pas dire grand-chose puisque n’importe quel universitaire peut envoyer ses commentaires aux GIEC et son nom figurera ensuite dans sa liste des «experts réviseurs».

Alors à la question de savoir «qui dit vrai», il me semble manifeste que l’avis des véritables experts, les climatologues (dont ceux du GIEC), est largement préférable à celui de M. Gervais, sauf tout le respect que je lui dois.

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La Terre n'arrêtera pas de tourner, mais...

SCIENCE AU QUOTIDIEN / «Comme on voit toujours la même face de la lune, certains disent que c’est parce qu’elle ne tourne pas sur elle-même. Si c’est vrai, il s’agirait d’une rare exception parce qu’à ma connaissance tous les astres tournent sur eux mêmes, non ? Et j’ai aussi lu quelque part que la vitesse de rotation de la Terre ralentissait petit à petit, si bien que dans quelques millions d’années, elle s’arrêterait complètement et que sa face constamment exposée au Soleil serait brulée tandis que l’autre serait gelée. Qu’en est-il ?», demande Ghislain Gauthier.

Si la Lune ne tournait pas sur elle-même, il s’agirait en effet d’une exception fabuleusement rare. Les astres — qu’il s’agisse de planètes, de lunes ou d’étoiles — se forment lorsque des nuages de gaz et/ou de poussières flottant dans l’espace finissent par s’effondrer sous l’effet de leur propre gravité. Ces nuages vont alors tourner sur eux-mêmes, puis former un disque qui tourne sur lui-même, puis le disque va petit à petit se transformer en sphère. Et le «produit final», la planète, conserve cette rotation.

J’imagine que l’Univers est trop vaste pour qu’on puisse dire qu’il n’existe absolument aucun astre sans rotation. Mais à partir de ce qu’on sait des étoiles, planètes, lunes et astéroïdes que l’on a observés jusqu’à maintenant, la règle est que tous les objets ont une rotation. Et notre Lune n’y fait pas exception.

On peut avoir l’impression contraire parce qu’on en voit toujours la même face, mais c’est simplement parce que sa rotation est synchronisée avec sa «révolution», comme disent les physiciens : elle prend le même temps pour faire un tour sur elle-même (environ 28 jours) qu’elle n’en met pour faire le tour de la Terre (28 jours aussi). Ce n’est pas un hasard s’il en est ainsi — et l’explication nous permettra au passage de comprendre pourquoi il est vrai que la rotation terrestre ralentit peu à peu.

La Terre et la Lune sont d’énormes masses assez rapprochées (à l’échelle cosmique, s’entend) et qui exercent une forte gravité l’une sur l’autre. Cette gravité, bien sûr, explique pourquoi la Lune continue de tourner autour de notre planète, mais elle fait un petit quelque chose de plus : des effets de marée. Sur Terre, on les voit avec le niveau de la mer, mais la gravité lunaire ne fait pas qu’attirer des masses d’eau. La croûte terrestre se soulève également d’environ 30 centimètres au passage de la Lune, ce qui crée une sorte de «bourrelet» de matière qui se déplace au rythme de la rotation de la Terre et de la révolution lunaire.

Maintenant, il y a deux choses à souligner à propos de ce «bourrelet». La première, c’est qu’il représente un surplus de masse, qui exerce donc un surplus de force gravitationnelle. Comparé à la totalité de la gravité terrestre, ce n’est pas grand-chose, mais cela reste une force qui agit. La seconde, c’est que ce bourrelet est toujours légèrement décalé, légèrement en avance par rapport à la Lune parce que la Terre tourne sur elle-même en 24 heures, alors que la Lune met 28 jours à compléter un tour de la Terre.

Et ce dernier point est capital : comme l’orbite lunaire va dans le même sens que la rotation terrestre, cela signifie que le petit surplus de force gravitationnelle du bourrelet fait accélérer la Lune.

Compte tenu des distances et des masses impliquées, l’accélération est infinitésimale. Pour vous donner une idée, sachez que plus un satellite file rapidement sur sa course orbitale, plus il s’éloigne de sa planète — et l’accélération dont on parle ici fait s’éloigner la Lune au rythme de… 3 cm par année. C’est comparable à la vitesse à laquelle poussent les ongles, alors la distance Terre-Lune est d’environ 380 000 km. Presque rien, quoi.

L’accélération de la Lune n’est cependant qu’un des deux côtés d’une même médaille. Car ultimement, d’où vient l’énergie qu’il faut pour la faire orbiter plus vite ? De la rotation terrestre, sur laquelle notre satellite naturel agit comme une sorte d’ancre. À mesure que la Lune accélère, la Terre tourne de moins en moins vite sur elle-même. Encore une fois, c’est infinitésimal, mais c’est suffisant pour faire une différence notable sur de longues périodes.

Des géologues ont d’ailleurs été capables d’en prendre des mesures très concrètes. On connaît en effet des roches qui se sont formées par l’accumulation de sédiments dans des circonstances telles que l’on peut encore discerner, même des millions d’années plus tard, l’effet de chaque marée individuelle. En analysant les caractéristiques des couches de sédiments que chaque cycle de marée a laissé derrière lui dans des roches de l’Australie, un chercheur a pu estimer que chaque journée durait environ 22 heures il y a 620 millions d’années — et même autour de 18 heures il y a 2,45 milliards d’années.

La Terre a eu le même genre d’effet de marée sur la Lune, et en a ralenti la rotation jusqu’à la synchroniser avec sa révoltuion. La différence est que comme la Terre est beaucoup plus massive, elle exerce des forces plus grandes sur la Lune, et son inertie (sa résistance aux forces exercées par la Lune) est plus importante. C’est pourquoi la Terre n’a pas encore synchronisé sa rotation avec l’orbite lunaire. Cela finira éventuellement par arriver, mais il faudra être patient : on estime que cela prendra encore… 50 milliards d’années.

Pour en savoir plus :

- George E. Williams, «Geological Constrait on the Precambrian History of Earth’s Rotation and the Moon’s Orbit», Reviews of Geophysics, 2000, https://bit.ly/2BW1q8P

- Fraser Cain, «When Will Earth Lock to the Moon ?», Universe Today, 2016, https://bit.ly/2AZupaf

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Les confins de notre «patatoïde»

SCIENCE AU QUOTIDIEN / «Je lisais un article récemment qui disait que les sondes Voyager 1 et 2 étaient sorties de l'«héliosphère». Le texte indiquait qu'elles reçoivent maintenant davantage de rayonnement cosmique [ndlr : qui est une sorte de «pluie» de particules] parce qu'elles ne sont plus protégées par les particules électriquement chargées de notre Soleil. Ce que je ne comprends pas, par contre, c’est quelle différence cela peut-il faire que les particules viennent du Soleil ou du rayonnement cosmique ? Si on compare ces rayonnements à de la pluie, qu’il pleuve à gauche ou à droite ne change rien, non ?», demande Marc Fortin, de Laval.

Les deux sondes Voyager ont été lancées par la NASA en 1977. Le but premier de la mission était d’étudier Jupiter et Saturne mais, une fois ces objectifs remplis, les deux sondes ont poursuivi leurs routes sans interruption à des vitesses d’environ 17 kilomètres par seconde, vers ce que les astronomes appellent l’«espace interstellaire» — donc l’espace entre les étoiles. Voyons ce que cela veut dire.

Le Soleil, comme toutes les autres étoiles, éjecte continuellement de la matière dans toutes les directions. Ce «vent solaire», de son vrai nom, est surtout constitué d’électrons, de protons (des noyaux d’hydrogène, qui composent presque toute la masse du Soleil) et de «particules alpha» (des noyaux d’hélium). À l’échelle humaine, les masses impliquées sont gargantuesques : entre 1 et 2 millions de tonnes par seconde, mais à l’échelle solaire, ce n’est presque rien.

Ce vent solaire, explique Olivier Hernandez, directeur du Planétarium Rio-Tinto-Alcan, à Montréal, «va souffler une sorte de bulle autour du Soleil. Si le Soleil ne bougeait pas, ce serait une belle sphère, pas tout à fait parfaite parce que la force du vent n’est pas constante dans toutes les directions, mais quand même assez ronde. Cependant, le Soleil se déplace dans la galaxie, alors la bulle a plutôt une forme de «patatoïde», si l’on veut».

Ce vent a beau souffler fort — entre 400 et 700 km/s —, il finit toutefois par rencontrer de la résistance dans l’espace : le rayonnement cosmique. Celui-ci est lui aussi un flux de particules (certaines électriquement chargées, mais pas toutes) qui provient d’un peu partout dans l’Univers. C’est un mélange des «vents» provenant des autres étoiles de notre galaxie, du rayonnement émanant des supernovæ (l’explosion d’une étoile en fin de vie) et d’autres sources.

À approximativement 20 milliards de km du Soleil, les deux flux de particules se rencontrent. D’un côté se trouve la zone d’influence du Soleil, l’«héliosphère», où c’est le vent solaire qui domine. De l’autre, à l’extérieur du «patatoïde», ce sont les rayons cosmiques qui dominent : c’est l’espace interstellaire.

La frontière entre les deux, nommée héliopause, n’est pas une ligne bien précise mais «a une épaisseur de plusieurs millions de kilomètres parce que les densités sont très faibles», dit M. Hernandez. Autour de la Terre, le vent solaire comprend en moyenne autour de 5 atomes par cm³, mais dans l’héliopause (plus de 100 fois plus loin du Soleil) et dans l’espace interstellaire, les densités se comptent plutôt en atomes par kilomètre cube. Une particule qui arrive dans cette zone a donc généralement besoin de parcourir une très grande distance avant d’être «repoussée» par une autre particule venant en sens inverse.

C’est dans cette zone-tampon que la sonde Voyager 1 est (finalement) entrée en 2012. Enfin, semble être entrée, puisque cela a fait l’objet d’un débat, en partie parce que «comme le volume de l’héliosphère varie avec l’activité solaire, c’est un peu embêtant de déterminer où la frontière commence et si les sondes en sont sorties», dit M. Hernandez. Mais toujours est-il qu’un article paru dans les Geophysical Research Letters (GRL) a annoncé au début de 2013 que certains des instruments scientifiques sur Voyager 1 avaient enregistré des changements relativement brusques et qui se sont maintenus par la suite. Les deux sondes jumelles sont équipées, chacune, d’un instrument conçu pour mesurer les flux de particules à faible énergie (dont la plupart viennent du Soleil, une source de «vent» pas particulièrement violente) et d’un autre spécialisé dans la détection des particules à haute énergie, qui est une caractéristique des rayons cosmiques — parce que plusieurs de leurs sources sont des événements extrêmement énergétiques.

À partir du 25 août 2012, ont rapporté deux chercheurs américains dans les GRL, l’intensité de la «pluie» de particules à faible énergie a chuté de 90 % en seulement quelques jours, et a éventuellement baissé jusqu’à un facteur de 300 à 500. En même temps, les particules à forte énergie (des centaines de fois plus fortes que ce que le Soleil émet généralement) ont subitement doublé. «Le caractère soudain de ces changements d’intensité indique que Voyager-1 a franchi une frontière bien définie (…) possiblement reliée à l’héliopause», écrivaient-ils.

À ce jour, ces changements d’intensité se sont maintenus, peut-on constater sur le site de du Jet Propulsion Laboratory de la NASA, qui affiche en direct différents paramètres de la mission. Voyager-2, cependant, n’a toujours pas connu cette baisse dramatique des particules de faible énergie, et l’on considère qu’elle est toujours à l’intérieur de l’héliosphère.

Si l’on dit que Voyager-1 n’est plus «protégée» par le vent solaire, c’est parce qu’elle se trouve désormais dans un endroit où ce sont les rayons cosmiques (à très forte énergie) qui dominent et que «tout rayonnement hautement énergétique peut causer des dommages», dit M. Hernandez, mais il ajoute ne pas trop s’en faire pour la sonde. «Au départ, on espérait que les sondes auraient une durée de vie qui les amènerait jusqu’aux années 2020. Maintenant, on s’aperçoit que ce sera plus longtemps. Sur les 10 instruments qui ont été installés sur les sondes, il n’y en a plus que 4 ou 5 qui fonctionnent encore. Donc le risque n’est pas si énorme que ça : les instruments les plus sensibles sont déjà hors service et les autres vont probablement pouvoir continuer jusqu’à ce qu’ils aient épuisé leurs réserves d’énergie. Et éventuellement, les sondes deviendront incapables d’envoyer des signaux.

«En fait, ce serait plus problématique si c’étaient des humains qui arrivaient à l’héliopause. Alors là, oui, les particules hautement énergétiques endommageraient les tissus. On serait en principe capable de construire une protection contre ça, mais à cause de l’épaisseur de matériaux que ça prendrait et de leur masse, on ne serait pas capable d’envoyer tout ça dans l’espace à l’heure actuelle», conclut M. Hernandez.

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