> HISTOIRETHOMAS HARRIOT, unastronome précurseur

EN DÉLÉGATION CENTRE POITOU-CHARENTES

> ENVIRONNEMENTStraPolÉté, l’étude de lastratosphère polaire en été

> LABO EN DIRECTDes pulsars aux gerbes

cosmiques

MICROSCOOPLE JOURNAL DU

NUMÉRO59

FÉVRIER2010

CNRS

> HISTOIREUne résidence comtaleautour de l’an mil

Depuis le derniernuméro de Micro-scoop, notre établis-sement a abordé avecla décennie qui s’ou-vre, une nouvelleétape de son histoire.Des événementsimportants relatifs àson organisation sesont en effet succé-dés. Ce fut enpremier lieu, la publi-

cation au Journal Officiel du 1er novembre 2009du nouveau décret organique du CNRS. Ce texterend opérationnel le contrat d’objectifs 2009-2013de l’organisme signé avec l’État le 19 octobre dernieret entérine la réorganisation de l’établissement endix instituts. Autre changement d’importance, lePrésident du Centre assurera désormais la direc-tion générale de l’établissement.À la suite de la parution de ce décret, les dix insti-tuts ont été créés avec la mise en place de deuxnouveaux venus: l’Institut des sciences de l’ingé-nierie et des systèmes (INSIS) et l’Institut des scien-ces informatiques et de leurs interactions (INS2I).Enfin, le mandat de la précédente gouvernances’étant terminé au début de cette année, nous avonsaujourd’hui un nouveau Président, Monsieur AlainFUCHS.Nous aurons certainement l’occasion de revenir dansles prochains numéros sur cette nouvelle organisa-tion. En attendant, ce premier numéro de Micro-scoop pour l’année 2010 vous invite à découvrir denouveaux pans de la recherche menée dans les labo-ratoires de la circonscription Centre et Poitou-Charentes.Après un focus sur la Station de Radioastronomiede Nançay mondialement connue pour ses instru-ments d’observation radio de l’Univers et l’explora-tion de l’environnement terrestre et du Systèmesolaire, nous passerons à la thématique des maté-riaux avec des laboratoires poitevins qui évoque-ront successivement leurs recherches sur l’obten-tion de matériaux à fibres végétales et l’étude desmatériaux en film mince.

Ensuite place à la biologie avec l’Institut de Physio-logie et de Biologie Cellulaires de Poitiers pour sestravaux sur la Dystrophie Musculaire de Duchenneet la Fédération de Recherche « Physique et Chimiedu Vivant » (la FR 2708 regroupe le Centre deBiophysique Moléculaire et l’Institut de Chimie Orga-nique et Analytique d’Orléans) pour les applicationsde la spectrométrie de masse à l’étude de méca-nismes biologiques au niveau moléculaire.Les questions environnementales sont abordées parun article du Laboratoire de Physique et Chimie del’Environnement et de l’Espace, lequel coordonnele projet « StraPolEté » de mesure et d’analyse, parballons stratosphériques, de la haute atmosphèreterrestre en Arctique.Avant l’histoire qui, par le Centre d’Études Supé-rieures de la Renaissance nous fait (re)découvrirun astronome anglais contemporain de Galilée :Thomas Harriot, et par le Centre d’Études Supé-rieures de Civilisation Médiévale nous transportedans une résidence comtale de l’an Mil, le lecteurpourra s’informer des interactions très fortes entreles mathématiques et les géosciences grâce à unarticle du laboratoire de Mathématiques, Applica-tions et Physique Mathématique d’Orléans.Comme vous pouvez le constater, ce numéro deMicroscoop illustre à nouveau la pluridisciplinaritéet la qualité des recherches menées en CentrePoitou-Charentes. Il se termine par un retour sur la18ème édition de la Fête de la Science dans la circons-cription. Le succès que rencontre cet instant privi-légié d’échanges avec le public est un encoura-gement pour chacun d’entre nous.

À toutes et à tous, je vous souhaite une très bonnelecture.

Patrice SOULLIEDélégué régional

Institut de chimie (INC) ; Institut écologie et environnement (INEE) ;Institut de physique (INP) ; Institut national de physique nucléaire etde physique des particules (IN2P3) ; Institut des sciencesbiologiques (INSB) ; Institut des sciences humaines et sociales(INSHS) ; Institut des sciences informatiques et de leurs interactions(INS2I) ; Institut des sciences de l’ingénierie et des systèmes (INSIS) ;Institut des sciences mathématiques et de leurs interactions(INSMI) ; Institut national des sciences de l’Univers (INSU).

2/ ÉDITORIAL éditoMicroscoop

Numéro 59février 2010

CNRS DélégationCentre Poitou-Charentes

3E, Avenuede la Recherche scientifique

45071 ORLÉANS CEDEX 2Tél. : 02 38 25 52 01Fax : 02 38 69 70 31www.centre-poitou-

charentes.cnrs.frE-mail :

Eric.Darrouzet@dr8.cnrs.fr

Directeur de la publicationPatrice Soullie

Rédacteur de la publicationEric Darrouzet

Secrétaire de la publicationFlorence Royer

Ont participé à ce numéroGrégory ABADIAS, Audrey

ABOT, Claire BONNAFOUS,Luc BOURGEOIS, MartineCADENE, Betty CHARLES,

Christian COGNARD, ArmelleCOMBAUD, Fabienne

DEDALDECHAMP, BertrandFLOURET, Patrick GAUDRAY,Jean-Paul GEHIN, Nathalie

HURET, Jérôme LEROUSSEAU, Benoît MAUNIT,

Elisabeth NAU.

Création graphiquewww.enola-creation.fr

ImprimeurImprimerie Nouvelle

ISSN 1247-844X

Photo de couvertureLes antennes du réseau

décamétrique pour l'observationdu Soleil et de Jupiter.

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SOMMAIRE /3MicroscoopNuméro 59 – février 2010

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Labo en directDes pulsars aux gerbes cosmiques

MatériauxLe chanvre dans tous ses états :

de la plante au compositeQuand la matière contrainte

livre ses secrets en temps réel

BiologieMyopathie, comment une maladie

conduit à des découvertes fondamentalesLe vivant à l’échelle moléculaire

EnvironnementStraPolÉté, l’étude de la stratosphère polaire en été

MathématiquesLes interactions mathématiques-géosciences

HistoireTHOMAS HARRIOT, un astronome précurseur

Une résidence comtale autour de l’an mil

ManifestationLes sciences sont à la fête

Poitiers fait place aux sciences

La Station de Radioastronomie deNançay est une unité de recherche asso-ciée à l’Institut National des Sciencesde l’Univers du CNRS et de l’Observa-toire de Paris. Depuis peu, elle est aussirattachée à l’Observatoire des Scien-ces de l’Univers en région Centre. LaStation est une Unité de Service et deRecherche (USR). D’une part, desinstruments d’observation sont à ladisposition des chercheurs français et

étrangers. D’autre part, les équipes tech-niques présentes sur le site participentà des activités de R&D pour la mise aupoint des radiotélescopes de nouvellegénération, en particulier dans ledomaine de la microélectronique et del’élimination des interférences radio. Lesingénieurs développent de nouveauxsystèmes d’acquisition des données etde traitement du signal issu des instru-ments.

Un peu d’histoire…L’étude des ondes radio émises par descorps célestes est assez récente. Un desintérêts des observations en ondes radiosest qu'elles peuvent être réalisées denuit comme de jour, et même sous desconditions météorologiques défavo-rables. Les nuages n’occultent pas cesondes. La radioastronomie est issued’une découverte en 1931 aux États-Unis. Karl Jansky, un ingénieur d’uneentreprise téléphonique, découvre parhasard des ondes radio provenant duciel. En 1932, il montre que la voielactée est à leur origine. Il faudra at-tendre l’après guerre pour que la radioas-tronomie se développe en France. YvesRocard, qui dirigeait le Service deRecherche des Forces Navales Fran-çaises Libres pendant la guerre, avaiteu connaissance de la détection par lesradars anglais d’émissions radio prove-nant du Soleil. En 1946, il propose àdeux chercheurs, Jean-François Denisseet Jean-Louis Steinberg, de développer

la radioastronomie en France. Il leurfournit trois imposants radars allemands(avec des miroirs de 7,5 m de diamètre)provenant de Würzburg. Les études surle Soleil et le rayonnement galactiquecommencent.En 1952, lors d'un symposium inter-national en Australie, les Françaisdécouvrent les grandes antennes austra-liennes. Pour abriter un réseau d’an-tennes dédiées aux observations solai-res sur ondes métriques et uninterféromètre à base variable pour desétudes galactiques, ils devaient doncconstruire une grande station de radio-astronomie. Le gouvernement investit25 millions de francs pour la créer. Leterrain devait être assez grand pour abri-ter les réseaux d’antennes, assez platpour limiter le volume de terrassement,éloigné des zones industrielles et deleurs pollutions électromagnétiques,mais à la fois assez proche de Paris pourfaciliter les communications. La perlerare, un terrain de 150 hectares, répon-dant à ces critères, fut acheté à Nançay(département du Cher) en 1953.

Peu de chercheurs sur siteTrès peu de chercheurs astronomes ouastrophysiciens sont présents sur le site.Ils sont une trentaine, de l’Observatoirede Paris et du CNRS à être associée àla Station. Ils viennent régulièrement entant que responsables scientifiquesd’instruments, de projets en cours dedéveloppement ou pour des observa-

DDeess ppuullssaarrss aauuxx ggeerrbbeessccoossmmiiqquueess,,l’Univers se révèle par ses ondes radios

Microscoop / Numéro 59 – février 2010

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> Labo en direct

La Station de Radioastronomie de Nançay développe des techniques radios basses fréquences en astronomie etastrophysique. Des instruments sont proposés aux chercheurs nationaux et internationaux, pour l'observation radio del'Univers et l'exploration de l'environnement terrestre et du Système Solaire. La Station participe aussi à la mise aupoint des futurs radiotélescopes.

Réseau nord-sud duradiohéliographe

Miroir mobile de 8000m² du radiotélescope décimétrique. Il s'oriente sur un axe horizontal pour renvoyer les ondesdes astres vers le miroir fixe.

Le miroir fixe du radiotélescope décimétrique renvoie enconcentrant les ondes sur le chariot focal. Sa formesphérique est de 560m de rayon.

tions. D’autres scientifiques françaiset étrangers sont aussi régulièrementaccueillis ainsi que de nombreux sta-giaires (masters, thèses, écoles d’ingé-nieurs et BTS).

La Station de radioastronomie est diri-gée par un chercheur et regroupe envi-ron 45 ITA (Ingénieurs, Techniciens etAdministratifs) du CNRS et du Minis-tère de l’Éducation Nationale. Plusieursspécialités professionnelles sont repré-sentées: informaticiens, électroniciens,micro-électroniciens, mécaniciens,électromécaniciens. D’autres person-nels ont un rôle clé sur la Station, lesobservateurs. Ils mettent en route lesinstruments, les programmes, les fontfonctionner, vérifient la bonne acquisi-tion des données et la gestion desprogrammes d’observation.Une équipe administrative est éga-lement présente sur le site pour assu-rer la gestion de la Station (un admi-nistrateur et des gestionnaires pour lepersonnel, du personnel de restauration,un jardinier, un électricien et un ingé-nieur infrastructure).

Des ondes radio réservéesUn ingénieur a en charge la protectiondes fréquences radios. Il existe desfréquences radios réservées pour ladéfense, les communications satellites,la téléphonie, les stations radiopho-

niques, les télévisions, etc. Certainesfréquences sont aussi réservées à laradioastronomie. Mais les émissionsradios liées aux activités humaines sontémises avec des intensités supérieuresà celles des astres. Elles vont « débor-der » et polluer les mesures radioastro-nomiques. Le Soleil émet des ondes 1012

fois moins intenses que celles émisespar un simple téléphone portable. C’estdonc un souci constant de vérifier l’ab-sence de ces pollutions. Des retrans-missions d’événements grand public,comme des rencontres sportives,peuvent entraîner des besoins decommunication plus importants, utili-ser des fréquences non autorisées etpolluer les mesures de la Station. Demême, toutes les demandes d’installa-tion de nouveaux émetteurs doivent êtresurveillées. Plusieurs radioastronomesassociées à la Station sont ainsimembres de commissions, nationaleset internationales, pour veiller à la sauve-garde des gammes de fréquencesdédiées à la radioastronomie.

Une antenne emblématiqueLe site de Nançay est bien connu despilotes d’avion. Il existe peu de pointsde repère en forêt solognote et les pi-lotes se repéreraient parfois avec lesantennes de la Station. De manièreanecdotique, les antennes serviraientapparemment de cibles factices aux

pilotes de chasse. Parmi celles-ci, uneest emblématique : le radiotélescopedécimétrique. Il est composé de troisstructures dont deux monumentales. Lapremière structure est une surface planede 200 mètres de long sur 40 mètresde large, pesant 400 tonnes. Ce miroirmétallique, mobile autour de son axehorizontal, projette les ondes radiosreçues d’une région du ciel vers un miroirconcave vertical de 300 mètres de longsur 35 mètres de hauteur. Les ondes ysont concentrées et renvoyées sur desantennes de réceptions placées sur unchariot mobile. Ce radiotélescope déci-métrique (NRT) généraliste travailledans des gammes de fréquences (1,1à 3,5 GHz) permettant notamment dedétecter l’hydrogène et le radical hy-droxyle (OH). Ses domaines d’étude sontvastes: par exemple le chronométraged’une centaine de pulsars millisecondes.Ces étoiles tournent sur elles-mêmesavec une très grande stabilité; toutefoisles astrophysiciens recherchent unedéviation de leur rotation pour tester larelativité générale. Ces observations sontlongues : les ondes gravitationnellesétant d’une intensité très faible, lemême objet doit être observé réguliè-rement pendant 5 à 10 ans. En colla-boration avec le LPC2E, les instrumentsd’analyse sont améliorés constamment.Dans le cadre de collaborations inter-nationales, Nançay et la NASA (satel-

Le journal du CNRS en délégation Centre Poitou-Charentes

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lite FERMI : télescope spatial quiobserve dans les rayons gamma) fontdes observations conjointes. Des obser-vations radios de Nançay permettent decalibrer le satellite pour observer despulsars dans le rayonnement gamma.Les observations conjointes dans lesdeux rayonnements permettent demieux comprendre certains phénomènesastronomiques. Les chercheurs se sontainsi rendu compte que les émissionsgamma ne provenaient pas du mêmeendroit que les émissions radios. Lesémissions radios viennent des pôles del’étoile alors que les émissions gammasont émises depuis la zone équatoriale.

De même, le radiotélescope décimé-trique analyse l’activité gazeuse descomètes est analysée (l’eau des noyauxcométaires est libérée et dissociée sousl’action du Soleil), les contenus gazeuxdes galaxies (pour apporter des infor-mations sur leurs compositions, leursdynamiques, leurs vitesses de dépla-cement, leurs distances par rapport ànotre étoile, leurs masses, etc.), larecherche d’enveloppes circumstellairesautour d’étoiles rouges.Pour utiliser un instrument de la Station,les chercheurs font des demandes detemps d’observation. Tous les 6 mois,un appel d’offres est lancé. Les deman-des sont examinées et classées par uncomité de programme international. Unequinzaine d’équipes travaillent, à ce jour,avec des instruments de Nançay. Parexemple, un réseau d’équipes de cinqpays européens travaille sur le chrono-métrage des pulsars. Huit thèses sonten cours sur les pulsars en utilisant desdonnées de Nançay, mais aussi desdonnées d’autres radiotélescopes euro-péens.

Le Soleil sous surveillanceLe radiohéliographe est constitué d’undouble réseau d’antennes disposées enT. Dix-neuf antennes sont alignées sur3200 mètres avec un axe est-ouest, et25 autres sur 2400 mètres avec un axenord-sud. Cet instrument analyse encontinu la couronne solaire (couche laplus externe du Soleil) dans une gammede fréquences de 150 à 450 MHz, enproduisant jusqu’à 200 images parseconde.

Si des chercheurs s’intéressent au Soleilquand son activité est calme, d’autresl’étudient plutôt durant ses éruptions.Les premiers analysent la structure del’étoile et de son champ magnétique;les seconds travaillent sur les éjectionsde masses coronales. Lors d’éruptions,des particules plus énergétiques que levent solaire continu, peuvent arriver surla Terre. Le champ magnétique terrestrenous protège des particules solaires ;mais au cours d’une éruption, des flotsde particules arrivent plus vite et créentune onde de choc qui peut compresserla magnétosphère terrestre d’un facteur2. Celle-ci peut passer d’une distancede 11 à 5 rayons terrestres. Dans ce cas,les satellites géostationnaires sortent dela zone protégée et sont bombardés parles particules solaires très énergétiques.Ce bombardement peut affecter l’élec-tronique embarquée. Les chercheurs,utilisant le radiohéliographe, ne font pasde la « météo spatiale », mais s’inté-ressent à la physique des émissions dela couronne solaire. Leurs travaux servi-ront à leurs collègues pour prédire leséruptions.

De Jupiter aux exoplanètes144 antennes hélicoïdales, chacunehaute de 9 mètres pour une surfaceoccupée de 5 m² constituent le réseaudécamétrique. La surface réceptrice estde 10000 m². Ce réseau est destiné àl’étude (fréquences de 10 à 100 MHz)de la dynamique des environnementsmagnétisés et ionisés de Jupiter et duSoleil. Grâce à l’analyse des émissionsradio de Jupiter, les scientifiques ont pudéterminer la vitesse exacte de rotationde la planète, avoir des informations surson champ magnétique et ses anoma-lies, sur la densité électronique dansson environnement, etc. Des théoriesexpliquant les ondes mesurées ont étéconfirmées sur place avec des sondesspatiales. Ces informations servirontpour analyser celles qui seront dansl’avenir mesurées en provenance d’exo-planètes à l’aide d’instruments plussensibles.

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> Labo en direct

Observation del'hydrogène d'unegalaxie, par leradiotélescopedécimétrique deNançay

Éclipse de Soleil du 11 août1999, observée avec leRadiohéliographe deNançay,

Le journal du CNRS en délégation Centre Poitou-Charentes

Des éclairs mystérieuxLa Station participe aussi à des étudesde l’atmosphère terrestre. Il y a une ving-taine d’années, des pilotes d’avion ontobservé des éclairs et des structurescolorées (rouges, bleues… .) au-dessusdes nuages. L’antenne TBF (Très BassesFréquences, 30 Hz à 50 kHz) du LPC2Elocalisée à Nançay fait partie d’un réseaumondial (États-Unis, Japon, Grèce,Turquie, Irlande, Inde, etc.) pour aiderà élucider ces phénomènes jusqu’iciinexpliqués, en association bientôt avecle microsatellite du CNES, TARANIS,dédié à ces études.

Les instruments du futurLa Station de Nançay participe à la miseau point de nouveaux instruments. Ceux-ci issus de collaborations internationalessont testés sur le site. Parmi les projetsen cours, le programme CODALEMAcherche à détecter les « gerbescosmiques ». Des particules cosmiques,d’origine inconnue, arrivent dans lahaute atmosphère Terrestre en créantdes gerbes de particules secondaires quiémettent des ondes radios. Leprogramme consiste à tester la fiabilitéde nouvelles antennes avant qu’elles nesoient installées sur de grands territoires,en Argentine, pour augmenter la réso-lution des observations. L’hémisphèresud est intéressant pour les futurs grandsinstruments en raison d’une moindrepollution, d’une faible densité de popu-lation et l’existence de grands espaces

libres. L’objectif scientifique est decaractériser ces gerbes cosmiques,d’identifier leur origine et d’étudier lesmécanismes physiques qu’elles créentà leur arrivée dans l’atmosphère.Nançay est l’un des sites européens rete-nus pour le projet LOFAR (LOwFrequency ARray), un interféromètre quisera le plus grand réseau généralisted’antennes basses fréquences (30 à240 MHz). Une liaison en fibresoptiques, en cours d’installation, serareliée au réseau haut débit RENATER(Réseau National de télécommunica-tions pour la Technologie, l'Enseigne-ment et la Recherche), pour rejoindrele réseau européen GEANT. Ce réseaupermettra à un supercalculateur situéaux Pays-Bas de traiter des donnéesissues simultanément des antennessituées en divers sites européens. Ceprojet permettra l’étude de la ré-ioni-sation de l’Univers, de galaxies très loin-taines, des pulsars, d’étoiles éruptives,des planètes de notre système solairemais aussi d’exoplanètes. Les calculsthéoriques sur les émissions radiosd’exoplanètes montrent qu’elles doiventêtres à basses fréquences et peu inten-ses. Avec un instrument de 10 et 100fois plus sensible que ce dont ils dispo-sent, les chercheurs espèrent pouvoirainsi observer leurs émissions.Des dispositifs de pointage des instru-ments non pas mécaniques, comme àl’heure actuelle, mais électroniques sontégalement mis au point à Nançay. Ce

projet de R&D sur un circuit intégré(Beam-FormerChip) a pour but de poin-ter et de mesurer plusieurs points dansle ciel pour des études simultanées. LaStation participe ainsi à la conceptiondu futur radiotélescope internationalgéant SKA (« Square Kilometer Array »)qui sera construit dans l’hémisphère sud(Australie ou Afrique du Sud). Ce serale plus grand radiotélescope construità ce jour (1 km²). Cet instrument, dontLOFAR est un précurseur, sera aussi plussensible, pour permettre d’observer unmillion de fois plus d’astres. Deuxstations tests sont en cours d’installa-tion: l’une à Nançay, et l’autre aux Pays-Bas (instrument de démonstrationEMBRACE, Electronic Multi-BeamRadio-Astronomy ConcEpt).

Eric DARROUZET

Les antennes du réseau décamétrique pourl'observation du Soleil et de Jupiter.

Premiers m² de l’antenne Embrace en test à Nançay.

Les premières antennes du grand radiotélescope LOFAR,qui s'installe à Nançay.

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> Matériaux

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Pour apporter des éléments de réponseà cette question, il est non seulementnécessaire d’étudier les fibres végétalesen tant que telle mais aussi le matérielcomposite résultant de leur incorpora-tion dans une matrice. Dans cetteoptique, le Laboratoire de Mécanique etde Physique des Matériaux (LMPM,CNRS/ENSMA/Université de Poitiers) etle Laboratoire de Physiologie Molécu-laire du Transport des Sucres chez lesvégétaux (PhyMoTS, CNRS/Universitéde Poitiers) sont à l’origine d’unprogramme de recherche. Ils travaillentconjointement depuis plus de 2 ans surcette thématique développée grâce à unfinancement de la région Poitou-Charen-tes.

Un programme pluridisciplinaireCette étude mobilise les compétencesdans les domaines de la physiologie etdu développement de la plante duPhyMoTS. L’aspect science des maté-riaux est quant à lui pris en charge parle LMPM, le Centre régional d’innova-tion et de transfert de technologie maté-

riaux de Rochefort, spécialiste des maté-riaux polymères et métalliques et parVALAGRO de Poitiers, Centre de R&Dpour la valorisation industrielle des agro-ressources et notamment des fibresvégétales.L’avancée du programme nécessite decontrôler au mieux les différentes étapesallant de la culture des plantes à l’éla-boration des matériaux et d’étudier l’im-pact des différentes étapes de fabrica-tion sur les caractéristiques du produitfini. Cependant très rapidement, leslaboratoires ont été confrontés à l’ab-sence de filière chanvre en France voireen Europe. Aussi, pour mener à bien leurprojet ils ont dû rechercher puis impli-quer des agriculteurs et des artisans-tisserands de la région.

Des propriétés mécaniquesremarquablesLa tige de chanvre textile est consti-tuée par différents tissus qui sont del’extérieur vers le centre : l’épiderme,le tissu phloémien, le cambium, lexylème et la moelle. Les fibres longuessont des cellules appartenant au tissuphloémien. Ces cellules allongées ontun développement particulier qui setraduit par un épaississement considé-

rable de leur paroi pectocellulosique.Les fibres sont des cellules mortes. Dansla plante, elles sont organisées en fais-ceau le long de la tige et ont un rôle desoutien, en contribuant au port verticalde la tige. C’est la composition et lastructure particulières de la paroi quiconfèrent les propriétés mécaniquesremarquables à ces fibres.La qualité et la quantité des fibres prove-nant d’une plante dépendent desfacteurs culturaux et environnementauxet aussi des traitements post-récoltescomme le procédé de séparation/récu-pération des fibres.L’étape initiale permettant de séparerles fibres de la tige, le rouissage, consisteà faire macérer les tiges dans de l’eau.Une dégradation partielle, par voie enzy-matique, des parois pectocellulosiquesentraîne la dissociation des fibres dureste de la tige. Selon l’intensité durouissage, il peut y avoir une individua-lisation plus ou moins importante desfaisceaux de fibres voire des fibres elles-mêmes. Cette dégradation des paroispectocellulosiques est effectuée par desenzymes, notamment les pectinases,d’origine microbienne et fongique.Les tiges de chanvre peuvent être rouiesde deux façons: en eaux vives (ruisseau

LLee cchhaannvvrree ddaannss ttoouuss sseess ééttaattss ::de la plante au compositeRemplacer les fibres synthétiques, de verre ou de carbone, dans les matériaux composites par des fibres d’originevégétale notamment de chanvre (Cannabis sativa) est-il envisageable?

Chanvre (Cannabis sativa) cultivé en champ. La densité de semis est de60 kg de graines/ha.

Coupe transversale de la tige de chanvre (Cannabis sativa) observées en microscopie photonique. Devenirdes différentes parties de la tige : fibres et chènevotte. Ep : épiderme, Fr : fibre longue, M : moëlle.

© PHYMOTS

ou rivière) ou en laissant les tiges direc-tement sur le sol après récolte. L’effi-cacité de cette dernière technique derouissage est, néanmoins, dépendantedes conditions climatiques.Un procédé pour simuler le rouissagedes tiges en eau vive a été mis en œuvredans des bacs de forte contenance. Lesfibres ainsi obtenues ont été analyséeschimiquement ce qui a permis d’éta-blir une cinétique de dégradation parié-tale.De plus, des observations en microsco-pie photonique et électronique mont-rent que la longueur des fibres (environ3 mm contre 0,1 mm pour les autrescellules), que leur organisation en quin-conce et la cohésion entre les fibres sontà mettre directement en relation avecla possibilité de filer ces fibres et surtoutavec les propriétés mécaniques du fil.À partir du fil, des tissus ont alors étéélaborés et incorporés dans une matricede polymère pour former les matériauxcomposites.

Matériaux composites et environnementLes matériaux composites offrent à lafois légèreté, rigidité et une bonne résis-tance mécanique. Aujourd’hui, cesmatériaux sont constitués de renfortsde fibres synthétiques. Ces fibres pré-sentent de nombreux inconvénients enmatière de respect de l’environnementet au niveau de leur éco-bilan : bilan

énergétique défavorable lors de leurfabrication avec dans certains cas uneforte émission de CO2, problème d’abra-sion des outils de transformation, noci-vité respiratoire et de contact, impossi-bilité de recycler le composite obtenu.Les matériaux composites récupérés surles avions et les bateaux sont actuel-lement broyés pour être incorporéscomme charges dans des bitumes. Uneautre solution serait la valorisation éner-gétique en les brûlant. Mais du fait dela très grande résistance thermique desfibres de verre, il faudrait fournir beau-coup plus d’énergie pour les brûler quecelle que l’on récupérerait. Les fibresvégétales, plus combustibles, appa-raissent donc comme une solution auproblème d’élimination des compositesdéchets.

Des études en coursDans le cadre du programme de re-cherche les composites étudiés sontconstitués d’un empilement de sept plisde tissus de chanvre imprégnés par unerésine époxy. Deux procédés de miseen œuvre ont été utilisés: le moulage aucontact et l’injection. Les caractéris-tiques mécaniques des composites ainsiobtenus ont été évaluées grâce à desessais de traction. Ces essais ont étéinstrumentés à l’aide de différentestechniques afin de pouvoir suivre l’évo-

lution des endommagements dans cesmatériaux. Par exemple, l’émissionacoustique permet d’enregistrer leséchos produits par les dégradations ausein du matériau pendant l’essai. Deplus, après chaque essai, des observa-tions microscopiques des échantillonsrompus ont été réalisées au moyen demicroscopes optiques ou électroniques.Par exemple, sur un faciès de rupturede composite chanvre/époxy, on voit trèsclairement les fibres constituant le filde chanvre pointer hors de la surface derupture. Les résultats obtenus ontmontré l’importance de la qualité de l’in-terface fibre/matrice dans la tenuemécanique de ces composites.La collaboration entre deux disciplinesa permis d’acquérir de nouvellesdonnées mécaniques sur le compositeet les fibres longues. Aux vues des avan-cés réalisées dans ce programme, lamise au point de certaines étapes néces-saires à l’obtention de matériaux à fibresvégétales reste indispensable avant leurutilisation à un niveau industriel.

Contacts :Fabienne DEDALDECHAMP (PHYMOTS)fabienne.dedaldechamp@univ-poitiers.frAudrey ABOT - audrey.abot@univ-poitiers.fr

Fabienne TOUCHARD (LMPM)fabienne.touchard@lmpm.ensma.frClaire BONNAFOUS - claire.bonnafous@lmpm.ensma.fr

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Le journal du CNRS en délégation Centre Poitou-Charentes

Essais de traction sur composites chanvre/époxy

Image d’un fil de chanvre aumicroscope électronique àbalayage sur un faciès derupture de compositechanvre/époxy

>> Pour en savoir plusLes 18 et 19 mars 2010 à Poitiers« Le chanvre dans tous ses états : de la plante au composite » http://colloque-chanvre2010.ensma.fr

© LMPM

© LMPM

Microscoop / Numéro 59 – février 2010

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> Matériaux

Les matériaux en films minces sont utili-sés dans les composants microélectro-niques, dans les systèmes micro-électro-mécaniques (ou MEMS), et dans lesrevêtements de surface dédiés à desfonctions très diverses : thermiques,mécaniques, tribologiques, environne-mentales, électriques, magnétiques etbiologiques.

Le rôle primordial des contraintesLes technologies de dépôt dites« physique en phase vapeur » offrentl’avantage d’un environnement propre,d’une grande flexibilité en termes dematériaux déposés (métaux, céra-miques, semi-conducteurs et leurs al-

liages, etc.) et la possibilité d’effectuerles dépôts à basse température. Durantla croissance du film, toute modifica-tion microstructurale à l’intérieur de cedernier va engendrer des contraintesliées au fait que les dimensions macros-copiques du film sont fixées par celledu substrat. Ces contraintes, dont lesamplitudes peuvent atteindre plusieursgigas pascals (GPa), peuvent avoir desconséquences désastreuses sur lecomportement mécanique des coucheset engendrer des phénomènes decloquage, fissuration ou délaminage,limitant ainsi la durée de vie et l’inté-grité des dispositifs étudiés. A contra-rio, un couplage bénéfique peut êtreinduit sur les propriétés, comme lamagnétostriction, ou la stabilisation denouvelles phases non accessibles pardes voies d’élaboration convention-nelles. Il est donc primordial d’étudierl’origine de la genèse des contraintesdans les couches minces afin decomprendre les mécanismes fonda-mentaux mis en jeu mais aussi afin depouvoir contrôler le niveau de contraintepour les applications visées. En parti-culier, dans les matériaux de très peti-tes dimensions (nanostructures, filmsultraminces…) le rôle des effets desurface, interfaces sur le développementou la relaxation de ces contraintes estencore à l’heure actuelle assez malcompris et suscite donc un vif intérêt.

Mesurer les contraintes en temps réelL’étude de la variation de ces contrain-tes en temps réel peut apporter denombreuses informations sur les modesde croissance, la nature des défauts, etles réactions aux interfaces. C’est un

des objectifs d’une équipe du Labora-toire de Physique des Matériaux (UMR6630 CNRS/Université de Poitiers).Expérimentalement, il est possible demesurer avec une grande précision etsensibilité les contraintes dans de tellescouches à partir d’un dispositif optiquemesurant les variations de courbure d’unbilame film/substrat. Bien que le prin-cipe de cette mesure soit bien connu,ce n’est que très récemment qu’uneéquipe américaine a utilisé un systèmede multi-faisceau laser pour mesurerl’évolution de la courbure en temps réellors de la croissance de films par évapo-ration thermique. Ce dispositif a été inté-gré au bâti de pulvérisation magnétrondu laboratoire. Le principe est le suivant:un multi-faisceau laser sous forme d’unréseau 3x3 est dirigé sur la surface d’unsubstrat fin (50 à 200 μm d’épaisseur)libre de toute contrainte initiale. Lesfaisceaux réfléchis sont enregistrés surl’écran d’une caméra CCD, et à partir dela variation relative des distances entrespots lasers sur la caméra, la contrainteest déterminée. Suivant son signe(tension ou compression), on observealors une déflexion concave ou convexe.La résolution correspond à un rayon decourbure de 5 km, ce qui se traduit entermes de sensibilité à des variations deforce par unité de longueur de 0,09 N/men utilisant un substrat de 100 μm. Deplus, on peut obtenir des informationssur la dynamique des processus de crois-sance avec une résolution temporelle del’ordre de 0.1 s, ce qui correspond pourles vitesses de dépôts les plus lentes àune résolution spatiale bien inférieureà la fraction de monocouche. Ce typede mesures s’applique à tout type de

L’étude des matériaux en film mince est l’un des thèmes les plus fédérateurs en science des matériaux, pour leursnombreuses applications. L’émergence de cette classe de matériaux est liée aux avancées significatives des méthodesde synthèse et de caractérisation sur des échelles extrêmement petites.

Bâti de pulvérisationmagnétron et schémade principe dudispositif de mesureoptique kSA MOS de lacourbure d’un bilamefilm/substrat.

QQuuaanndd llaa mmaattiièèrree ccoonnttrraaiinnttee livre ses secrets en temps réel

matériau opaque que l’on peut dépo-ser sur divers substrats (Si, verre, MgO,Al2O3). Les études menées au labora-toire concernent la croissance de métaux(Ag, Ni, Mo, Ti, W), les nitrures métal-liques (TiN, ZrN, TaN), et les systèmesmulticouches constitués d’un empi-lement périodique A/B. Il est d’ailleurspossible de suivre l’évolution descontraintes d’une couche individuelle àl’autre, et d’obtenir des informations surles mécanismes aux interfaces A/B ouB/A.

La mobilité des atomes à la base descontraintesDans le cas des métaux, l’utilisation decette technique a permis de révéler l’in-terdépendance entre les mécanismesde croissance à l’échelle atomique etles variations de contraintes, qu’ils’agisse d’une génération ou d’unerelaxation en cours de croissance. Laprésence de contraintes en tension oucompression dépend de la mobilité desatomes: les films à forte mobilité (Ag ouAl), présentent un comportement CTC(compression, tension, compression)lorsque l’épaisseur déposée augmente,alors que les films à plus faible mobi-lité (Mo ou Ti) restent en tension. Cesévolutions complexes sont liées à lamorphologie de croissance des coucheset sont très dépendantes de la cinétiqueet énergie des particules incidentes.Dans le cas des nitrures de métaux de

transitions, utilisés comme revêtementsdurs pour les outils de coupe ou couchebarrière de diffusion dans la micro-électronique, la présence de gradientsde contrainte en fonction de l’épaisseura pu être mise en évidence. Suivant letype de métal, on peut obtenir desniveaux de contraintes en tension oucompression. La pulvérisation simulta-née de deux cibles métalliques conduità la fabrication d’alliages ternaires, telsTi-Ta-N, l’ajustement de la compositionchimique permettant de contrôler leniveau de contrainte.Enfin, dans le cas des multicouches

Mo/Si dont les applications sont corré-lées à leurs propriétés optiques(domaine de l’extrême UV pour lagravure par lithographie) ou acoustiques(développement de transducteurs et dedétecteurs dans le domaine du Téra-hertz), nous avons montré l’importancedes effets interfaciaux et des transfor-mations structurales sur les variationsde contraintes dans les premiers stadesde croissance. Les effets de contraintesde surface, formation d’alliage interfa-cial, transition amorphe-cristal ont puêtre identifiés, à partir des évolutionsmesurées, montrant ainsi toutes lespotentialités offertes par cette techniquede mesure in situ. Cette technique, relativement simple demise en œuvre, peut être adaptée à desmesures au cours de recuits thermiquesoù d’irradiation par faisceaux d’ions,permettant ainsi de corréler les varia-tions de contrainte aux changements dephases induits et/ou relaxation dedéfauts dans un solide. Elle s’avère aussiun outil de choix pour étudier les effetsd’adsorption sur des surfaces réac-tives.

ContactGrégory ABADIASGregory.Abadias@univ-poitiers.fr

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Mécanismes de croissance à l’échelle atomique induisant une variation de contrainte : adsorption ensurface (1), surpression de Laplace dans un îlot de petite dimension (2), force attractive lors de lacoalescence d’îlots (3), interaction adatome/surface, flux d’adatomes dans les joints de grains(5).

Évolution du produitcontrainte épaisseurlors de la croissanced’une multicoucheMo/Si et imagecorrespondante demicroscopieélectronique en hauterésolution.

Microscoop / Numéro 59 – février 2010

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> Biologie

L’Association Française contre lesMyopathies, organisatrice du célèbreet annuel “Téléthon”, a bien compriscette démarche et soutient de façonrégulière l’Institut de Physiologie et deBiologie Cellulaires (UMR 6187 CNRS/ Université de Poitiers) à Poitiers. Grâceà ce soutien financier, et à la contribu-tion d’acteurs locaux comme le CNRS,l’Université de Poitiers, la Communautéd’Agglomération de Poitiers (CAP) ou laRégion Poitou-Charentes, des re-cherches de longue haleine ont pu êtredéveloppées sur cette maladie génétique

qu’est la Dystrophie Musculaire deDuchenne.

Absence de dystrophineCette myopathie, hélas toujours sanstraitement efficace, résulte d’un défautgénétique qui empêche une protéinesous-membranaire, la dystrophine,d’être exprimée. Cette absence se traduitin fine par la nécrose des fibres muscu-laires et progressivement par une pertede la fonction contractile. Les patientsatteints de cette maladie, après la pertede la mobilité qui leur impose le fauteuil

roulant, succombent généralement entrela vingtième année et la trentièmeannée, en raison de défauts majeurs desmuscles respiratoires.

Dérégulation calciqueBien que la protéine en question soitbien identifiée, le lien entre son absencedans la cellule malade et la nécrosecellulaire reste très mal compris. L’IPBCfait partie des quelques laboratoires àavoir montré que l’absence de dystro-phine s’accompagne d’une altération dela régulation calcique, en d’autrestermes que la concentration des ionscalcium à l’intérieur des cellules muscu-laires malades est perturbée. Or on saitqu’une augmentation du calcium favo-rise l’activation des protéases, enzymesqui vont détruire les protéines et ainsi

MMyyooppaatthhiiee,, comment une maladie conduit à des découvertes fondamentales

Schéma généralsimplifié des voiescontrôlées par ladystrophine. L’absencede cette dernièreexacerbe ces voies designalisation etconduisent à la mortcellulaire.

Grâce à une représentation de la déviation standardles sites de libération quantique de calcium(sparks) peuvent être localisés et dénombrés. Onrepère facilement les deux principaux sites alpha etbêta.

Le grand public pense que l’étude d’une maladie mène directement à la découverte d’un traitement ou que l’objectifunique est la mise au point d’un médicament. En réalité le processus est souvent plus complexe : les investigationsmenées sur les aspects cellulaires d’une maladie débouchent souvent, voire systématiquement, sur la découverte demécanismes plus fondamentaux et ayant une valeur qui ne se restreint pas à cette maladie ou au type cellulaire qui apermis de les mettre à jour.

provoquer la nécrose c’est-à-dire la mortcellulaire. Mais par quels mécanismesla concentration du calcium est-il amenéeà augmenter dans le cytoplasme? Lestravaux récents du laboratoire mettenten évidence deux mécanismes nouveauxqui permettent au calcium intracellu-laire d’être régulé, ou dérégulé dans lecas de la dystrophie. Ils ont conduit àla publication de deux articles impor-tants et à la soutenance de deux thèsesen cette fin d’année 2009.

Un rôle clé de l’IP3Le premier travail a permis de montrerque lorsque la dystrophine est absente,la production intracellulaire d’Inositol-trisphosphate (IP3) est augmentée viala stimulation de la Phospholipase C(PLC). Cet IP3 va stimuler des récep-teurs situés dans la membrane du réti-culum sarcoplasmique. Cette liaisonentraîne la libération de calcium par leréticulum vers le cytoplasme. Ce travailmontre aussi que ce n’est pas le seulmécanisme à l’œuvre ; dans le mêmetemps, ce calcium d’origine interne, parla voie de la calcineurine, va favoriser latranslocation dans le noyau cellulairedu facteur de transcription NFAT qui lui-même va entraîner une synthèse accruedes récepteurs à l’IP3. On a alors affaireà une double régulation: en associantune régulation cytoplasmique à unerégulation de l’expression génique seforme un mécanisme d’amplification del’excès de calcium qui ne peut conduireà terme qu’à la mort cellulaire par acti-vation des processus nécrotiques.

Le cytosquelette : un échafaudageprotéique indispensableUn second travail a mis en évidence uneseconde voie de transport du calciumconstituée des canaux TRPC. Cette fois-ci le calcium est d’origine externe. Cescanaux laissent entrer du calcium àtravers la membrane de la cellulemusculaire. Cependant leur activité estdépendante de l’état de remplissage desstocks internes en calcium (le fameux

réticulum sarcoplasmique). Maissurtout, et c’est ici que réside l’origi-nalité de la découverte, ils sont réguléspar un échafaudage protéique sous-membranaire faisant intervenir de façonconcertée ces canaux, la dystrophineet une autre protéine appelée alpha-syntrophine. Ce complexe protéiquereprésente l’environnement physiolo-gique du canal nécessaire à un fonc-tionnement normal et on comprend alorsque, dans les conditions pathologiquesde la maladie de Duchenne (DMD) oùl’on observe une déficience en dystro-phine et alpha-syntrophine, l’activité ducanal soit perturbée. Cette dérégulationse fait dans le sens d’une augmentationd’activité qui se traduit par une entréede calcium cumulative et persistantedans le cytoplasme et dans les mito-chondries. Cette entrée participe, làaussi, à l’activation de protéases dépen-dantes du calcium et à la mort cellu-laire. Il est ainsi montré comment l’in-tégrité du cytosquelette est essentielleau maintien de l’homéostasie calciqueà travers la mise en place d’un complexemacromoléculaire de signalisation. End’autres termes, la présence de canauxmembranaires ne suffit pas à faire (ouà défaire) la fonction, mais exige unearchitecture macromoléculaire bien pluscomplexe.

Des mécanismes universelsCes découvertes peuvent ouvrir despistes à la recherche de traitementspharmacologiques de la maladie maisont aussi une signification plus globale.Les mécanismes décrits (double régu-lation cytoplasmique et génique, régu-lation par échafaudage de protéines)peuvent s’appliquer à nombre d’autrestypes cellulaires puisque pratiquementtoutes les cellules animales possèdent lesstructures et protéines décrites ici.

Contacts :Christian COGNARDchristian.cognard@univ-poitiers.frStéphane SEBILLEstephane.sebille@univ-poitiers.frBruno CONSTANTINbruno.constantin@univ-poitiers.fr

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L’équipe qui a mené lestravaux comprendchercheurs CNRS,enseignant-chercheurs etdoctorants : de gauche àdroite Ludivine Mondin,Stéphane Sebille, ChristianCognard, Bruno Constantinet Jessica Sabourin.

Représentation pseudo3Dde l’immunomarquage dela dystrophine (en rouge)et de la syntrophine (envert) dans une cellulemusculaire.

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> Biologie

La plupart des processus qui permettentà un organisme vivant de survivre, defonctionner et de se multiplier, reposepour l’essentiel sur l'interaction deprotéines avec différents partenaires ausein des cellules. Le code génétiqueétant stocké dans l'ADN, ce sont enpratique les protéines qui sont lesmaîtres d’œuvre de la vie au niveaumoléculaire. Un même gène peut donnerlieu à différentes formes de protéines;d’une part selon le tissu ou le stade dedéveloppement d’un être vivant, d’au-tre part par des phénomènes « d’édi-tion » de la séquence nucléotidique dece gène. Ainsi, même si on estime qu’ilexiste environ 20000 gènes suscepti-bles de coder pour des protéines dansle génome humain, il existe un nombreencore plus grand de protéines expri-mables à partir de ces gènes, peut-êtreplus d’un million selon certaines esti-mations.

Où est la panne?Une erreur de fabrication (ou biosyn-thèse) d’une protéine, de routage oude reconnaissance d'une cible cellulairepropre à celle-ci, est généralement lepremier pas vers la maladie. Les équipesde spectrométrie de masse du Centrede Biophysique Moléculaire (CNRS -UPR4301) et de l'Institut de ChimieOrganique et Analytique (Universitéd'Orléans/CNRS, UMR6005), consti-tuant la Fédération de Recherche« Physique et Chimie du Vivant » (CNRS- Université d’Orléans - FR2708), dis-posent d’un arsenal de méthodes decaractérisation fine de molécules de

toutes tailles, ceci pour comprendre lesmécanismes du vivant au niveau molé-culaire. C'est cette caractérisation quiconstitue la première étape vers ladécouverte de nouveaux traitementsthérapeutiques : il faut diagnostiquerla panne pour trouver le bon outil deréparation.

De nombreuses « décorations »Une des caractéristiques les plus remar-quables des protéines est qu'elles sont“décorées”. Produites après traductiondu gène en protéine, ces décorationss’appellent les « modifications post-traductionnelles ». Elles ont pour effetde réguler l’activité des protéines, de les« étiqueter » afin qu'elles soient re-connues par d'autres molécules ou pardes systèmes de dégradation, de lesancrer dans une membrane, de les inté-grer à une cascade de signalisation, de

les « adresser » à un compartiment cellu-laire, ou bien encore de définir une iden-tité immunologique (groupes sanguins).D’une manière générale, les modifica-tions leur confèrent une capacité àreconnaître finement et sélectivementleur partenaire de travail.Ce sont donc ces modifications post-traductionnelles qui permettent à uneprotéine donnée d'exercer un rôle précisdans le labyrinthe moléculaire qu'estla cellule. La spectrométrie de masseest utilisée pour caractériser ces modi-fications, et pour relier le type de modi-fication à la fonction de la protéine.

Les isoformes de protéinesIci apparaît un autre niveau decomplexité: on connaît à ce jour plus de300 types de modifications différentes,et d’autres sont encore à découvrir. Parle jeu des combinaisons de ces modifi-

LLee vviivvaannttà l’échelle moléculaireLa recherche de nouvelles molécules actives, que ce soit en médecine ou en cosmétique, peut passer par l’étude demécanismes biologiques au niveau moléculaire au sein des organismes ou de leurs cellules. La spectrométrie demasse est une technique très prometteuse dans ce domaine.

Entrée en contact du virus HIV avec la cellule humaine (lymphocyte T), zoom sur interaction gp120-récepteur (point d'ancrage), re-zoom sur les sulfatations.

cations, une protéine humaine peut exis-ter sous 30000 formes différentes,appelées « isoformes ». Un cas exem-plaire est celui des histones, protéinesprotectrices et régulatrices de l’activitéde l’ADN. Les modifications des his-tones affectent directement l’expressiondes gènes : on parle aujourd’hui d’unvéritable « code histone », entité émer-gente, indépendante du code génétique.La spectrométrie de masse à haute réso-lution couplée à la séparation nano-LC,par la mesure des masses de peptidesmodifiés et de leurs morceaux aprèscassure (la « fragmentation ») a permisde trouver récemment plus de 200 sitesde méthylation (fixation d’un groupementméthyl ou CH3) sur un segment d’his-tone. On voit que le nombre de combi-naisons possibles croit exponentiellementavec le nombre de sites, et que les histo-nes ont en effet un très large choix d’ac-cords à jouer à partir de ces notes.

De nouveaux moyens de lutte contre le HIVCertains acteurs cellulaires sont connuspour contrôler la susceptibilité d’unecellule aux infections rétrovirales. Parmices acteurs, il existe une protéine appe-lée corécepteur CCR5 qui est impliquée

dans la reconnaissance et l’entrée intra-cellulaire du virus HIV-1. Dans l’optiquede la recherche d’antiviraux bloquantl’entrée du virus dans les cellules, ilest important de comprendre en quoides modifications situées en desendroits précis de la protéine inter-viennent dans les relations virus-hôtecellulaire.

La spectrométrie de masse MALDI-TOFpermet de détecter des sulfatationssuccessives de certains acides aminés,les tyrosines. La sulfatation se fait pardes enzymes naturellement présentesdans les cellules et progresse avec uneséquence particulière. Comme ces sulfa-tations de tyrosines sont le point d'an-crage du virus, ce résultat, associé àd’autres découvertes, conduit à imagi-ner des molécules bloquant l’entrée duvirus dans les cellules. Des moléculesactives qui empêchent la sulfatationou s'interposent entre le virus et le récep-teur CCR5 pourraient être conçues surla base de molécules de synthèse oude substances naturelles.

En tant que détecteur « quasi-univer-sel » de molécules, la spectrométrie demasse permet de caractériser non seu-lement la molécule active et sa protéinecible, mais également l'interaction entreles deux partenaires. La spectrométriede masse est un ensemble de tech-niques en évolution constante dont cedomaine de recherche pourra plei-nement bénéficier. Face à ce largechamp d'investigation, la mise encommun d'équipements et de compé-tences des 2 équipes de la fédérationde recherche « Physique et Chimie duVivant » (FR2708) permettra d'acqué-

rir avec une plus grande clarté et rapi-dité les connaissances nécessaires à ladécouverte de futurs traitements. Laspectrométrie de masse est un ensem-ble de techniques en évolution cons-tante. Grâce au soutien de la RégionCentre et de l’Université d’Orléans, uneplateforme de spectrométrie de masseà haute résolution (supérieure à 50000)équipée d’un module de fragmentationETD sera mise en place prochainement.Cette plateforme cogérée par les 2 équipes de la fédération permettra auxchercheurs de bénéficier des dernièresavancées dans le domaine de la spec-trométrie de masse pour l'étude duvivant à l’échelle moléculaire.

Contacts :Martine CADENEmartine.cadene@cnrs-orleans.frBenoit MAUMITbenoit.maunit@univ-orleans.fr

Le journal du CNRS en délégation Centre Poitou-Charentes

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Spectromètre de masse MALDI-TOF (gauche) ettypes de dépôt d’échantillon avec matrice (droite dehaut en bas : couche ultra-fine, goutte sèche,anchorchip).

La sulfatation des tyrosines de la protéine CCR5,corécepteur responsable de l’entrée du virus HIV dans lescellules humaines, suit un ordre séquentiel, de la droitevers la gauche sur le peptide de bout de chaine. Dans laséquence de la protéine, les acides aspartiques (indiquésen rouge) participent à la reconnaissance par les enzymessulfotransférases. Les additions successives de sulfatespar les enzymes ont été détectées par une combinaison deméthodes chromatographiques, de protéolyse, etd’analyses en spectrométrie de masse MALDI-TOF.

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> Environnement

Microscoop / Numéro 59 – février 2010

L’évolution des échanges de chaleur(bilan radiatif) de la stratosphère(couche au-dessus de 10 km d’altitude)n’est pas prise en compte à ce jour dansles modèles participant aux projectionsde changement climatique de l’IPCC(Intergovernmental Panel on ClimateChange, 2007). Ce bilan radiatif est enparticulier contrôlé par les contenus enozone, en gaz à effet de serre associésà la chimie de l’ozone, mais égalementen aérosols de suies. Il dépend de la lati-tude et de la saison, mais est égalementperturbé par les activités humaines. Parexemple, durant la période estivale,l’illumination solaire est prolongée (c’estle jour polaire) et elle induit une dimi-nution de la concentration d’ozone stra-

tosphérique. On observe également unlarge mouvement d’air entraînant l’ar-rivée de masses atmosphériques prove-nant de latitudes inférieures. De manièreconcomitante, une augmentation desconcentrations en aérosols de suiesprésents dans la stratosphère enArctique est observée. Elle est proba-blement liée aux feux de forêts boréaux.Les activités humaines ont aussi d’oreset déjà modifié le régime des vents etpar conséquent la température de lasurface de la planète en région antarc-tique. Cependant les mécanismes parlesquels ces modifications de bilanradiatif dans la stratosphère interfèrentavec les couches troposphériques sonttrès mal connus.

Deux questions clésLa stratosphère polaire en été est trèspeu documentée, malgré son intérêt.Cela tient à des raisons historiques, lacommunauté s’étant focalisée sur l’hi-ver polaire et les mécanismes de forma-tion du trou d’ozone, mais également àdes raisons techniques avec une instru-mentation (satellites et ballons) procé-dant par occultation solaire et nepermettant d’effectuer des mesures au-delà de 50°N en été.Les questions principales qui sontposées dans le projet « StraPolÉté »concernent (l) la connaissance de l’étatdynamique et de la composition carac-térisant la stratosphère polaire d’été,et (2) la capacité des modèles mathé-matiques à simuler de façon appropriéeles mécanismes mis en jeu. Pour répon-dre à ces deux questions, une campagnede mesures à l’aide de ballons stra-

tosphériques du CNES (Centre natio-nal d’Études Spatiales) a été réalisée enaoût 2009 pour sonder la stratosphèreArctique durant l’été.

La campagne de mesures en SuèdeCette campagne scientifique s’est dérou-lée sur la base d’Esrange (N 67° 53’, E21° 05’) au Nord de la Suède. Une flottede 7 ballons a été conçue et lâchée. Desinstruments utilisant des techniques demesures différentes et complémentairesont été déployés pour échantillonnerfinement in situ un grand nombred’espèces chimiques réactives ettraceurs et les aérosols, depuis la hautetroposphère jusqu’à la moyenne stra-tosphère. Les instruments embarquésétaient par exemple des spectromètres,interféromètre, radiomètre, hygromètre

SSttrraaPPoollÉÉttéé,,l’étude de la stratosphère polaire en étéDans le cadre de l’Année Polaire Internationale, le Laboratoire de Physique et Chimie de l’Environnement et de l’Espace(CNRS/Université d’Orléans) coordonne le projet scientifique « StraPolÉté » de mesure et d’analyse, par ballonsstratosphériques, de la haute atmosphère terrestre en Arctique. Cette étude permettra de mieux comprendre lesinteractions ozone-climat.

© LPC2E

Instrument SWIR sur le pas de lancement avant le lancer.

Tests préparatoires et réglageau sol du système de pointagede l'instrument SALOMON-N2

(Spectroscopie d'AbsorptionLunaire pour l'Observationdes Minoritaires et NOx –Nacelle 2) du LPC2E qui

permet la visée d'un astretout au long du vol. La source

lumineuse étant pour ceprojet le soleil pour des

mesures de jour descomposés BrO, O3 et NO2. Parle passé la lune a été utilisée

pour des mesures de nuitd'autres composés.

© S. CHEVRIER LPC2E/CNRS/UNIV. ORLÉANS

et compteurs d’aérosols. Sur le site, unetrentaine de scientifiques, incluant tousles corps de métiers (mécaniciens,électroniciens, opticiens, thermiciens),étaient présents pour l’intégration desinstruments, leur étalonnage avant levol et leur récupération-démontage. Cesderniers ont été épaulés par une équipede 17 personnes du CNES pour la miseen œuvre des aérostats (2 météorolo-gues pour prévoir les trajectoires de vol,9 lanceurs, 4 personnes en charge destélémesures-télécommunications en vol,1 responsable opérationnel et 1 chef demission). Au total plus de 730 jours demissions sur site ont été comptabiliséspour cette campagne.Le premier vol a eu lieu le 3 août 2009et le dernier vol le 7 septembre 2009.Les ballons utilisés, pouvaient empor-ter les instruments scientifiques jusqu’à35 km d’altitude, et présentaient desvolumes allant de 35000 m3 à150000 m3 d’hélium ou d’hydrogène.L’ensemble des instruments a fonc-tionné et a volé dans des conditionsgéophysiques pertinentes.

Les résultats présentés en janvierLes données ainsi obtenues vont per-mettre de discriminer l’origine desmasses d’air sondées, qu’elles soientissues des régions tropicales, desmoyennes latitudes et feux de forêts

boréales troposphériques. Elles serontcomplétées par des mesures issues desatellites offrant une large couverturespatiale de cette région. L’analyse desdonnées sera effectuée à l’aide de modè-les mathématiques performants pourétudier les processus dynamiques(modèle de trajectoire, d’advection decontour) et de chimie-transport àl’échelle globale. Les chercheurs souhai-tent mieux comprendre les mécanismesmajeurs qui gouvernent la distributiondes traceurs, des aérosols et du brome.Le brome atmosphérique est particu-lièrement étudié en raison de son impactsur la perte d’ozone dans la stratosphère.

Les premiers résultats seront présen-tés à la réunion annuelle du projet les20 et 21 janvier 2010. L’ensemble desmesures seront également mises àdisposition via la banque de donnéesETHER (CNES/ INSU-CNRS).

Contact :Nathalie HURETnathalie.huret @cnrs-orleans.fr

Lancement de l’instrument SPIRALE du LPC2E le du 07 Août 2009 3:25 dumatin heure locale. Le ballon principal de 150 000 m3 vient d’être largué,l’instrument est encore porté par ses deux ballons auxiliaires permettantque l’instrument ne soit pas traîné au sol au moment du largage du ballonprincipal.

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Le journal du CNRS en délégation Centre Poitou-Charentes

>> Pour en savoir plushttp://strapolete.cnrs-orleans.fr/

StraPolETéest un projet d’une durée de 3 ans qui a débuté enjanvier 2009. Il est coordonné par le Laboratoire dePhysique et Chimie de l’Environnement l’Espace (LP2CE– CNRS/Université d’Orléans) partie prenante de l’Ob-servatoire des Sciences de l’Univers de la région Centre(OSUC). StraPolEté regroupe des scientifiques de labo-ratoires français (Laboratoire "Atmosphères, Milieux,Observations Spatiales" (UMR CNRS/Universités Paris6, Versailles St Quentin), Laboratoire d’optiqueatmosphérique (LOA, UMR CNRS/Université de Lille 1),Laboratoire de physique moléculaire pour l’atmosphèreet l’astrophysique (UMR CNRS/Université Paris 6) eteuropéens (NILU, Norvège et Université d’Heildeberg,Allemagne). Il est financé par l’Agence Nationale pourla Recherche, l’Institut Polaire Paul Emile Victor et leCentre National d’Études Spatiales. Ce projet participeà l’effort de la communauté scientifique internationalepour l’étude des régions polaires regroupé au sein del’Année Polaire Internationale.

Instrument(laboratoire) Technique de mesure Mesures effectuées

Gamme d’altitudes desmesures & résolution

verticale

Masse del’instrument

SPIRALELPC2E

In situAbsorption directe (moyen IR)

O3, CH4, N2O, HCl, CO,HNO3, NO2, OCS

9 km-30 km5 m 500 kg

SWIRLPMAA

Mesures à distanceIR, visée nadir et limbe

CO, CH4, CO2, OCS Partial columns 500 kg

LPMALPMAA

Mesure à distanceIR, Occultation solaire

O3, HNO3, NO, NO2, CH4, N2O, HCl

15 km-30 km1 km 500 kg

DOASUniv Heldelberg

Mesure à distanceUV, occultation solaire BrO 15 km-30 km

1 km

SALOMON-N2LPC2E

Mesure à distanceUV-visible, pointage solaire

O3, NO2, BrO,Extinction des aérosols

15 km-30 km1 km 180 kg

STACLPC2E

Mesure à distanceUV-visible, pointage solaire

Distribution dimensionelledes aérosols

10 km-30 km10 m

MicroRADIBALLOA

Mesure à distancePhotopolarimètre

aérosols

Nature (liquide, solide),Distribution dimensionelle

des aérosols

15 km-30 km1 km 80 kg

Les instruments mis en œuvre et leurs principales caractéristiques :

Instrument SPIRALE en vol à environ 800 m d’altitude.

© LPC2E

Microscoop / Numéro 59 – février 2010

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> Mathématiques

Les géosciences regroupent denombreuses disciplines: géodynamique,volcanologie, sismologie, hydrogéologie,océanographie acoustique, sciences del’atmosphère,... Elles font usage d’unegrande variété d’outils mathématiquespour modéliser les observations deterrain et les mesures en laboratoire,ainsi que pour quantifier les phéno-mènes. Les enjeux sont d’importance:environnement (du devenir des tour-bières au stockage du CO2), énergie(prospection et production d’hydrocar-bures, confinement des déchets),gestion des ressources naturelles etprévision des catastrophes (éruptionsvolcaniques, inondations, tsunami…).Inversement, les géosciences en milieux

académique et industriel ont engendrédes développements mathématiques enanalyse des équations aux dérivéespartielles, en analyse harmonique, enstatistique et en calcul scientifique.

Simuler le ruissellement des eaux de pluieLe projet ANR « METHODE » (Modéli-sation de l’Écoulement sur une Topo-graphie avec des Hétérogénéités Orien-tées et des Différences d’Échelles) estun projet pluridisciplinaire, qui regroupemathématiciens (MAPMO, INRIA, Pontset Chaussées…) et hydrologues (INRA,CEMAGREF, BRGM…). Il s’intéresseaux problèmes multi-échelles en hydro-logie, afin d’améliorer la lutte contre lescrues et l’érosion des sols. Il propose denouveaux modèles pour simuler le ruis-sellement des eaux de pluie sur les sur-faces cultivées. L’un des points origi-naux est de prendre en compte àl’échelle d’une parcelle (hectare) l’effetdes sillons, dont la taille est d’ordre déci-métrique, sur la direction d’écoulementde l’eau, sans pour autant utiliser unereprésentation détaillée des sillons. Leprojet développe un logiciel de simula-tion pour ce type d’écoulement, pour

lequel un dépôt de licence libre estactuellement en cours.Modéliser les bulles de gaz dans lemagmaLe comportement des bulles dans unmagma volcanique régit le caractèreexplosif («péléen») ou effusif («hawaiien»)des éruptions, ainsi que le dégazage,c’est-à-dire l’impact atmosphérique desgaz volcaniques. Le MAPMO collaboreavec l’Institut des Sciences de la Terred’Orléans (ISTO – UMR 6113CNRS/Universités d’Orléans et de Tours)sur ce sujet, autour du projet ERC« DEMONS ». L’évolution de la popula-tion de bulles de gaz dans le conduitvolcanique dépend à la fois de la vitessed’exsolution du gaz qui les fait grossiret de la coalescence qui tend à assem-bler les petites bulles pour en former deplus grosses. Une modélisation détailléede ces deux phénomènes, validée surdes expériences de laboratoire récentesréalisées à l’ISTO, est en cours de réali-sation.

Sauvegarder le patrimoine bâtihistoriqueUn autre projet, financé par la RégionCentre, « PASTIS » (Procédés d’Analyse

Les mathématiques sont au cœur des géosciences en fournissant des techniques sophistiquées pour traiter desproblèmes aussi bien de recherche qu’industriels. Le laboratoire de mathématiques, applications et physiquemathématique d’Orléans (MAPMO - UMR 6628 CNRS/Université d’Orléans) participe actuellement à plusieurs projetsde recherche régionaux et nationaux.

LLeess iinntteerraaccttiioonnss mathématiques-géosciences

Modélisation d'écoulement de fluide au sein de ponces volcaniques. Levolume 3D de ponce reconstruit par microtomographie sert de base à unmodèle numérique de mécanique des fluides. La partie supérieure a étéenlevée afin de montrer les lignes de courant de fluide (rouge : hautepression ; bleu : basse pression). Les zones de fort écoulement se marquentpar des lignes de courant resserrées. Ce type de données permet dedéterminer notamment la perméabilité de la ponce au gaz volcanique. Levolume de ponce analysé fait environ 30 microns de côté.

© CNRS Photothèque / BURGISSER Alain (ISTO)

Le journal du CNRS en délégation Centre Poitou-Charentes

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Structurale du Tuffeau par Imagerie etSegmentation) concerne le domaine del’imagerie des milieux poreux. Sa fina-lité, en collaboration avec l’ISTO, est dedévelopper des outils d’analyse d’ima-ges (segmentation, restauration,segmentation en région) pour desmilieux poreux multiphasiques présen-tant des phases texturées, en l’occur-rence des échantillons de tuffeau. Cesoutils permettront de quantifier l’im-portance des modifications de la poro-sité de surface induite par des tech-niques de bio-remédiation. Enperspective à ce projet, il est envisagéd’utiliser ces données pour simulerl’écoulement de fluide (comme l’eau,principal vecteur de l’altération) dans laporosité du matériau. Ces études contri-bueront à terme à la sauvegarde du patri-moine bâti historique.

Analyser le sous-solDes projets avec l’université de Purdueet le Massachusetts Institute of Tech-nology (MIT) aux États-Unis sont encours dans le domaine de l’imageriesismique (dont un financé par le fondMIT-France). Il s’agit de simuler lapropagation des ondes sismiques dansdes milieux géologiques complexes(présence de failles, de dômes de sel)en ayant recours aux techniques del’analyse microlocale et harmonique.L’accent est ainsi porté sur la partie« haute fréquence » des champs d’on-des. L’analyse microlocale permet deformuler précisément la notion de frontd’onde qui est au cœur de l’interpréta-

tion des données sismiques par lesgéophysiciens. Une difficulté est d’ob-tenir des algorithmes de calcul suffi-samment efficaces pour être utilisés surle problème inverse (identification dumilieu géologique à partir des enregis-trements sismiques). Le développementde couches absorbantes pour la simu-lation numérique est un point importantde ces projets.

Par ailleurs, le MAPMO, et plus géné-ralement la fédération Denis-Poisson(qui regroupe le MAPMO et le Labora-toire de Mathématiques et PhysiqueThéorique de Tours – UMRCNRS/Université de Tours), est associéau projet CaSciModOT (CAlcul SCIen-tifique et MODélisation des universitésd’Orléans et de Tours) depuis 2004. Ceprojet réuni, en région Centre, lesacteurs de la modélisation et du calculscientifique. Dans ce cadre et en colla-boration avec l’OSUC, un centre decalcul régional, le CCSC, a été installéà l’ISTO en 2009. Les (six) premiersprojets qui ont porté le CCSC sontcentrés sur les géosciences (climatolo-gie, risques naturels, modèle numériquede terrain, ruissellement, pierre deTuffeau, volcanologie). Le CCSC estcependant ouvert à toutes les équipeset domaines scientifiques et a la volontéd’établir des collaborations avec lesentreprises. Le projet CaSciModOTdevrait devenir un « cluster » de laRégion Centre en 2010.

Contact :Jérôme LE ROUSSEAUjerome.le-rousseau@univ-orleans.fr

>> Pour en savoir plushttp://www.fdpoisson.org/cascimodot/

LA 11ÈME RENCONTRE « MATHÉMATIQUES ET INDUSTRIE »La 11ème rencontre « Mathématiques et industrie » quia eu lieu le 4 février 2010 avait pour thème « Mathé-matiques et Géosciences ». Elle rassemblait à Orléansdes industriels, des mathématiciens, des géologues etdes géophysiciens travaillant à l'interface entregéosciences et mathématiques.Les exposés des industriels de grandes entreprises(Areva, CGG-Veritas), de PME (Géo-Hyd, Geovarian-ces) et d'un institut à mi-chemin entre industriels etmilieu académique (Institut Français du Pétrole) ont étél'occasion de présenter quelques cas concrets de réali-sations fructueuses d'aujourd'hui et d'envisager lespistes d'interaction de demain et d'encourager les colla-borations entre acteurs académiques et industriels. Ilsont permis aussi d'identifier les compétences dont lesindustriels ont et auront besoin. Ce dernier point nour-rissait une réflexion sur l'orientation des futures forma-tions universitaires.A ces exposés a succédé une table ronde à laquelleont participé, avec les industriels, le BRGM (serviceRisques Naturels et Sécurité du Stockage du CO2), lessociétés savantes de mathématiques (la Société deMathématiques Appliquées et Industrielles (SMAI), laSociété Mathématique de France (SMF) et des institu-tions universitaires d'enseignement et de recherche(Observatoire des Sciences de l’Univers en région Centre,Polytech'Orléans).Cette rencontre était organisée par la SMAI et le CNRS,avec les soutiens de l’INRIA et de la SMF.

Coupe horizontale d’un dôme de sel dans une section sismique 3D enMer du Nord (image court. Total. Source : Le Rousseau et al.,Geophysics, vol. 68, 1132-1139, 2003).

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Microscoop / Numéro 59 – février 2010

« [mardi] 11 septembre 1610, l’appa-rence [de la lune] était notable. Effilo-chée sur le côté. Avec des collines… &des promontoires. Ce que j’observaiparticulièrement était un promontoirefigurant le corps du fameux homme,correspondant à la marque (a). Je n’aipas pu dessiner la totalité de la figureautrement que de mémoire parce quej’avais un problème d’espace. » Cettenote, écrite par Thomas Harriot l’an-née même où Galilée contemple luiaussi les cieux à la lunette astrono-mique, accompagne l’un des premiersdessins cartographiques de la lunejamais réalisés. L’allusion à « l’hommedans la lune » renvoie à une représen-tation populaire à l’époque, pleine defantasmes sur une silhouette que denombreuses personnes croyaient discer-ner.

Un astronome « privé »Thomas Harriot, formé à Oxford, estremarqué par Raleigh qui le prendcomme conseiller en matière de navi-

gation. En 1587, il rencontre un ami dece dernier curieux de sciences: HenryPercy, Comte de Northumberland, quil’invite chez lui à Syon House (près deLondres) et lui offre une généreusepension. À partir de ce moment, Harriottravaille au sein d’un cercle de savants-philosophes à la fois cartographes,spécialistes d’optique, de théorieatomiste et de sciences de la vie. Labibliothèque unique du Comte offre àla petite académie privée des ressourcessans pareilles.Durant l’été 1609, Harriot pointe pourla première fois vers les étoiles un cy-lindre équipé de lentilles. Depuis 1607,il correspond avec Kepler au sujet desétoiles, car la connaissance de leur posi-tion est utile à la navigation. En 1591,Harriot prend d’ailleurs des notes surles mouvements de l’étoile polaireautour du zénith. Lors de ses séancesd’astronomie, sa méthode est stricte :il note les conditions météorologiques,l’aspect des nuages, la date et l’heureprécise de l’observation. Son équi-pement s’étoffe au fil du temps. Sestélescopes (des instruments à lentille)adoptent des tailles variées avec desgrossissements de 6X à 32X. Leurchamp est limité et lorsqu’il cartogra-phie la lune, Harriot ne peut appréhen-der la totalité de sa circonférence. Ilmène de front quatre grandes enquêtes:sur le soleil, sur les comètes, sur lessatellites de Jupiter et sur la lune.

Un précurseur des études de la lune et du soleilHarriot a été l’un des premiers à étudierles taches solaires, ceci avant Galilée.

Il regardait en général le soleil direc-tement sans verres fumés, juste avantson coucher ou à son levé, comme l’in-dique sa note : « Syon, samedi 8 dé-cembre 1610. L’altitude du soleil étaitde 7 ou 8 degrés. Le temps était à lagelée et au brouillard. J’ai vu le soleilde cette manière. L’instrument 10/1.B.Je l’ai vue à une ou deux reprises, unefois avec l’œil droit, une autre avec legauche. En une minute. Après cela, lesoleil était trop brillant. »En 1611, cependant, souffrant deproblèmes ophtalmologiques, il adoptedes verres colorés. Il calcule la périodede rotation des taches sur un an et lescartographie à l’aide d’un astrolabe.Ses premières observations de la lunesont datées du 26 juillet 1609 et pré-cèdent de trois semaines celles de Gali-lée. Les quelques dizaines de dessinslunaires des archives de Petworth ont

TThhoommaass HHaarrrriioott,,un astronome précurseurThomas Harriot, savant anglais, fut l’un des plus grands chercheurs de la Renaissance, introduisant en Angleterrel’algèbre, le calcul binaire et la géométrie des coniques développant la cartographie à base de trigonométriesphérique. Il découvrit avant Galilée la loi de la chute des corps en théorisant la balistique. Il ouvrit aussi la routed’une astronomie copernicienne fondée sur l’observation.

Portrait de Thomas Harriot dans leréfectoire d’Oriel College, Oxford. (by courtesy of the Provost of OrielCollege, Oxford).

Observation des taches solaires par Harriot

été réalisés entre 1609 et 1612. Ilsmontrent diverses phases de l’astre,cartographient les cratères et ce qu’Har-riot identifie à des mers et des chaînesde montagnes. Le savant s’intéresseparticulièrement à la ligne de divisionentre la face ensoleillée et la face cachéecar les ombres portées prouvent à sesyeux l’existence de reliefs. Il chercheégalement à déterminer avec précisionle moment où l’astre se dichotomisepour déterminer la distance du soleilmais il n’achève pas ses calculs. Ilréalise en été 1610 une carte de lapleine lune, tâche ardue car son téles-cope ne lui permet de voir qu’une partiede son objet. Le dessin, où l’on voit lecratère de Tycho, est très inspiré de lagravure de Galilée dans le Messager desÉtoiles car Harriot corrige ses observa-tions. Néanmoins, l’Anglais se pose desquestions sur son confrère. Sa méfianceest fondée car Galilée exagère bel et bienle caractère « vérolé » de la lune à desfins polémiques: les cratères remettenten effet en question la vision aristoté-lico-ptolémaïque des jésuites quivoudraient que les objets appartenant àla sphère céleste démontrent la plusgrande perfection.

Des satellites de Jupiter aux comètesLa lecture du Messager des Étoiles abouleversé Harriot, la découverte qui yest dévoilée de satellites tournant autourde Jupiter le fascine. En octobre 1610,il peut vérifier ce que son homologueToscan a vu neuf mois plus tôt. L’af-faire est d’importance car elle prouvela théorie de Copernic : en regardantJupiter, on observe un analogue dusystème solaire ! Harriot multiplie lesdiagrammes et note les positions desquatre « étoiles nouvellement trouvées ».Hélas, il ne peut, malgré ses calculs,établir une règle mathématiqueprévoyant la position des satellites, etpour cause : Ganymède (baptisée parHarriot : Jovi proximus !) et les autresétoiles joviennes tournent autour deJupiter mais également autour de la terreet autour du soleil, ce qui produit destrajectoires visibles doublement épicy-cliques d’une redoutable complexitéd’autant qu’Harriot les imagine de baseelliptique.Les autres objets célestes vers lesquelsHarriot lève les yeux sont les constella-tions et les comètes. Dès 1607, il iden-tifie la comète de Halley et décrit son

parcours par rapport aux constellationsenvironnantes. En tout, 41 folios desarchives de Petworth sont ainsi dévo-lus aux étoiles filantes de 1607 à 1618,preuve que l’intérêt pour les « météores »resta pour Harriot longtemps d’actua-lité et pour cause: les calculs de paral-laxe auxquels il se livre, qui situent lescomètes au-dessus du monde sublu-naire, démontrent en effet les erreursde Aristote. Si les comètes n’appar-tiennent pas à la sphère où nous vivons,le dogme de la perfection des cieux doitêtre remis en cause, ce qui donne créditaux idées de Copernic… et de Galilée.

Harriot reste méconnu aujourd’hui parceque le système social auquel il appar-tenait déterminait la clôture de la re-cherche scientifique autour de l’espaceprivé de son cercle de patronage. Sestravaux restèrent sous forme manuscriteet seuls les membres du cercle de Percyfurent amenés à connaître ses décou-vertes célestes ahurissantes.

Contact :Pascal BRIOISTPascal.Brioist@univ-tours.frCentre d’Études Supérieures de la Renaissance(UMR 6576 CNRS/Université François Rabelais deTours)

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Le journal du CNRS en délégation Centre Poitou-Charentes

Carte de la lune de Harriot après Galilée

Carte de la lune en juillet 1609

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Une forteresse rapidement abandonnéeLa résidence est établie dans la secondemoitié du Xe siècle par les comtes d’An-goulême de la dynastie Taillefer, aristo-crates apparentés aux Carolingiens. Laconstruction du castrum semble liée àla fois au voisinage de la forêt comtalede Boixe, à la mainmise des Taillefer surle monastère voisin de Saint-Amant etau conflit armé qui opposa le comteArnaud Manzer (975-988) à l’évêqueHugues de Jarnac. À la générationsuivante, Guillaume IV (988-1028) s’en-tend avec le nouveau prélat pour trans-férer entre 1020 et 1028 la résidenced’Andone vers le château stratégique deMontignac et pour déplacer le monas-tère de Saint-Amant à proximité de cettepetite agglomération.Les bâtisseurs du Xe siècle remodèlentle site, auparavant occupé par une nécro-pole du VIIe siècle avant notre ère puispar un modeste établissement rural gallo-romain. Ils construisent une enceintemaçonnée large de 2 mètres et précé-dée à l’extérieur par un glacis d’argileet un large fossé. Cette enveloppe, défen-dant un espace de 2000 m2, s’ouvre pardeux portes disposées à l’est et à l’ouest.Les bâtiments en pierre adossés à lacourtine communiquent avec deux coursabritant de multiples structures annexesen bois. Ils comprennent, au nord, unensemble résidentiel organisé autourd’une grande salle de réception surmon-tant une salle basse obscure. Le bâ-timent sud, de plain-pied, se composede quatre pièces qui furent – entre autres– utilisées comme écurie, forge et espacede stockage.La courte existence de ce site en fait un

jalon important dans la genèse duchâteau médiéval. Il constitue un inter-médiaire entre les résidences carolin-giennes ouvertes et les grands châteauxabritant la demeure de nombreusesfamilles chevaleresques qui se déve-loppent au cours du XIe siècle.

Des objets par centaines de milliersLe très riche mobilier associé à ces struc-tures permet de saisir la vie quotidienned’un groupe aristocratique et de mieuxcomprendre la fonction des différentesparties du site. Plusieurs milliers de ves-tiges prouvent que les occupants sontavant tout des cavaliers. Le ferrage deschevaux, mules et ânes – innovation alorsrécente – témoigne d’une parfaite adap-tation à chaque animal et de remar-

quables connaissances vétérinaires. Uneample collection de mors et d’éperonsvient compléter cet aspect. L’armementde guerre, conservé avec un soin jaloux,n’a guère laissé de traces, si l’on exceptequelques écailles d’armures à plaques.Au contraire, l’équipement de chasse estparticulièrement bien représenté, qu’ils’agisse d’arbalètes (une autre innova-tion du Xe siècle), d’arcs, d’épieux ou delongues trompes d’appel en terre cuite.Les restes de faune sauvage représen-tent d’ailleurs près de 4 % des ossementsrejetés, avec une prédilection particu-lière pour le cerf, le lièvre et une grandevariété d’oiseaux. La présence d’unemeute de chiens et de rapaces proba-blement dressés vient compléter cetableau.

Restitution du castrum vu depuis l’ouest (infographie M. Linlaud, logiciel 3DSMax).

UUnnee rrééssiiddeennccee ccoommttaallee autour de l’an milLa petite résidence comtale d’Andone s’élève en marge de l’actuelle commune de Villejoubert (Charente). C’est lapremière fois en France qu’une fortification princière des environs de l’an mil suscite une enquête archéologiqueexhaustive. Elle fait l’objet depuis 2003 d’un programme de recherche du Centre d’études supérieures de civilisationmédiévale de Poitiers (CESCM, UMR CNRS 6223).

L’économie du site dans sonenvironnementIl ne faut toutefois par réduire la rési-dence d’Andone au rôle de simple« pavillon de chasse ». Même si le prochemassif forestier a été exploité, le siteest principalement environné de vigneset de labours. Il constitue le centre d’undomaine rural géré de manière assezclassique même si la consommation deviande présente des caractères élitaires:forte proportion de porcs, jeunes bovinsengraissés uniquement pour leur viande,élevage d’animaux de prestige commele paon. La vaisselle intègre égalementquelques récipients exceptionnels,comme des mortiers en pierre pouvanttémoigner de l’usage des épices et desgobelets à boire en verre.Le bâtiment résidentiel et ses abordsimmédiats ont livré quelques piècesd’échecs parmi les plus anciennesdécouvertes en Occident et de nombreuxpions de trictrac. Ces deux jeux demeu-rèrent longtemps l’apanage de l’aristo-cratie. De nombreux éléments de serru-rerie et de quincaillerie permettentd’évoquer l’abondance des coffres etcoffrets au sein du mobilier mais égale-ment la structure des portes et des volets.L’éclairage est assuré par des foyers àplat fort sommaires (mais on peut envi-

sager l’existence de cheminées à l’étage)et par des lampes en terre cuite et encalcaire. L’entassement des structuresdans l’enceinte et la répartition dansl’espace des différentes catégories demobilier livrent l’image d’une grandepromiscuité entre hommes et animauxmais également d’une hygiène toute rela-tive. Si les déchets font l’objet d’épan-dages successifs dans les cours, remblaisimmédiatement recouverts de nouveauxsols, les restes de jonchées – lits de paillegarnissant les sols et périodiquementrenouvelés – se mêlent à de nombreuxdétritus en bordure des pièces, pour leplus grand plaisir des chiens, des ratsnoirs et des oiseaux de basse-cour.Andone a aussi servi de cadre à demodestes activités artisanales. Des forgestemporaires produisent des fers d’équi-dés et leurs clous, des armatures deflèches et de carreaux d’arbalètes. Lesbois de cerfs et les ossements d’animauxdomestiques sont mis à profit pour réali-ser des pièces d’arbalète ou de jeu etdes placages de coffrets. Enfin, diffé-rentes étapes de l’élaboration de la laine,

du lin et du chanvre constituent le seulindice d’une présence féminine.Ces différentes productions attachées àla résidence des comtes d’Angoulêmene doivent toutefois pas amener à resti-tuer une existence quasi autarcique. Derares objets « exotiques » viennent élar-gir l’horizon économique du site: fibulesmasculines originaires de l’empiregermanique ou de l’espace anglo-saxon,perles en verre au plomb imitant l’am-bre produites dans les comptoirs danoisd’Angleterre, verrerie islamique, imita-tion de bol en céladon chinois réaliséeau Proche-Orient, etc. La résidencerurale d’Andone exprime bien l’existenceprivilégiée de grands aristocrates et deleur entourage, même si le faible inté-rêt stratégique et le confort sommaire dusite invitèrent à le transférer rapidementvers l’habitat voisin de Montignac, beau-coup plus proche de l’image classiquedu château médiéval.

Contact : Luc BOURGEOISluc.bourgeois@univ-poitiers.fr

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Éperons et mors de bride, fer étamé ou argenté (dessins N. Portet).

>> Pour en savoir plus :Une résidence des comtes d’Angoulême autour de l’an mil : le castrum d’Andone. Fouilles d’André Debord,Caen, Publications du Centre de recherches archéologiques et historiques médiévales, 2009.Le mobilier du site est désormais présenté au musée des Beaux-Arts d’Angoulême www.angouleme.fr/museeba

Fibule en bronze émaillé décorée d’un oiseau. Sudde l’Empire germanique ou espace anglo-saxon. Lesminiatures contemporaines montrent que ces bijouxétaient destinés à fermer le manteau masculin.

J.-P. Brouard/CESCM

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OrléansCette année, le campus CNRS d’Orléans-La Source accueillait la Fête de laScience et tous ses partenaires (Univer-sité, BRGM, INRA, CEMAGREF, ONF,CNAM, INRAP et associations locales).Les laboratoires ont ouvert leurs portesen proposant à un très large public des

ateliers, conférences, cafés des scien-ces, visites ou expositions en lien avecleurs thématiques scientifiques (« Lesmatériaux en conditions extrêmes »,« Voyage au cœur d’une pièce demonnaie », « Les énergies de demain surterre et dans l’espace », « Le temps etl’espace à l’époque médiévale », « Lessciences de la terre », « Un œil surl’espace », « De la molécule à l’orga-nisme »). Les laboratoires ne pouvantouvrir leurs portes, étaient accueillis auVillage des sciences avec les différentspartenaires. Leurs stands proposaientune présentation de leurs recherchessous forme de démonstrations ou d’ex-position. Les ateliers dédiés aux enfantsde 6/12 ans ont attiré de nombreuses« graines de chercheurs » qui ont pu s’ini-tier à l’expérimentation scientifiqueavant d’aller rencontrer les scientifiquesdans les laboratoires. De même le rallyescientifique, à travers une dizaine dequestions, incitait à la découverte desrecherches menées sur le campus etdans ses unités. Sur 2 jours, 5500

personnes sont ainsi venues s’initier ous’informer des recherches menées àOrléans.

ToursLe Village des Sciences était hébergé surle site des Tanneurs de l’Université Fran-çois Rabelais. Chercheurs, enseignantschercheurs, ingénieurs et techniciensont présenté de nombreuses activitéspour familiariser le public au monde dela recherche et aux nouvelles technolo-gies. En deux jours, 3000 personnes ontparcouru le Village des sciences où,notamment, les laboratoires CNRS/Universités proposaient des animations,des démonstrations, et des conféren-ces (« Darwin : tout ce que vous aveztoujours voulu savoir », « Darwin, levoyage d’un naturaliste autour dumonde », « Des blocs d’architectureantiques et des charpentes médiévalesracontent l’histoire des villes » uneprésentation en exemple des sites deChinon et Saint Cosme », « Pourquoi j’aimangé mon chien? » une exposition d’ar-

LLeess sscciieenncceess ssoonntt àà llaa ffêêttee !!La Fête de la Science est chaque année une occasion privilégiée de dialogue et d’échange entre la science et lasociété. Pour la 18ème édition, un nombreux public est venu profiter de ce rendez-vous traditionnel pour s’informer desévolutions scientifiques et technologiques au CNRS. En délégation Centre Poitou-Charentes, de nombreux chercheurs,ingénieurs et techniciens s’étaient mobilisés pour l’occasion.

Visite d’ICARE (Orléans) Atelier Graines de chercheurs (Orléans) Stand du GREMI (Orléans)

Stand de l’IRAMAT (Orléans)

chéologie des animaux au Muséum deTours, « La qualité des différents typesd’éclairage de différentes sources lumi-neuses domestiques (halogène, basseconsommation, LED, ...) », « Le trainsupraconducteur en lévitation », « Lesondes gravitationnelles » une nouvellefenêtre sur l’Univers, les trous noirs etles étoiles compactes: virgo (le détec-teur franco-italien), systèmes binaires,supernovae…, « Les étoiles à neutronset les étoiles étranges », « Comprendrela forme des tâches du Léopard », « Laphysique des particules au LHC »).

Vierzon, à la rencontre de laRadioastronomiePour la première fois, la ville de Vierzon

a accueilli, au centre des congrès, la Fêtede la Science. La Station de Radio-astronomie de Nançay participait auvillage des sciences qui a reçu plus de1000 visiteurs sur 2 jours. Coïncidence!Le stand de la Station jouxtait des sallesbaptisées des noms de deux contribu-teurs à la création et à l’évolution de laStation en 1953 (Yves Rocard et JeanHeidmann). Le public vierzonnais a ainsipu découvrir les radiotélescopes(maquette du grand radiotélescope), lafuture installation S.K.A (Square Kilo-metre Array - le plus grand télescopejamais construit pour la radioastrono-mie) et son prototype EMBRACE(démonstrateur Electronic Multi-BeamRadio-Astronomy Concept) mais aussi

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Lors de la Fête de la science, un autre événement est venu animer le campus CNRS d’Orléans. Desélèves de seconde du Lycée Voltaire d’Orléans-La Source, en collaboration avec des chercheurs duLaboratoire de Physique Chimie de l’Environnement et de l’Espace (LPC2E – UMR CNRS/Université d’Or-léans) qui conçoivent et exploitent des ballons stratosphériques à des fins scientifiques, ont réalisé unenacelle de mesures de températures, humidité, pression et luminosité de l’atmosphère.La nacelle de près de 3 kg, réalisée par les lycéens, a été placée sous un ballon stratosphérique quis’est élevé à environ 30 km d’altitude. Pendant le vol, la nacelle a transmis par liaison radio desdonnées que les élèves ont suivies en temps réel depuis le LPC2E.Pour les lycéens, l’objectif pédagogique était de s’impliquer dans un travail collectif de recherche, d’étudeet de réalisation technique en seulement deux mois, en définissant un cahier des charges et en conce-vant la nacelle.Cette opération « Un ballon pour l’école » s’est déroulée sous l’égide du CNES et de l’associationPlanète Science. Elle était programmée dans le cadre « Des mercredis de l’espace » organisée conjoin-tement par le CNES, le Rectorat de l’académie d’Orléans-Tours et le CNRS le mercredi 18 novembre.Depuis, les chercheurs du LPC2E ont accompagné les lycéens pour l’exploitation des données recueillies.

Village des sciences (Orléans) Stand de CITERES (Tours) Stand du LEMA (Tours)

Stand de la Station radioastronomie de Nancay (Vierzon)

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apprendre l’implantation prochaine d’unnouveau radiotélescope, l’instrumenteuropéen LOFAR (un grand réseau d’an-tennes basses fréquences). Pour complé-ter ces présentations la Station a éga-lement proposé une visite de sesinstallations, notamment grâce au filmréalisé lors du tournage de la « Carte autrésor » en 2009. Une série de panneauxdescriptifs de l’ensemble des installa-tions et des recherches réalisées àNançay complétaient la diffusion defilms. De plus, une petite manipulationpermettait, en outre, aux visiteurs decomprendre l’utilité des grillagesprésents sur les bâtiments et sur lesantennes.

Bertrand FLOURETChizéLes personnels du Centre d’Études Biolo-giques de Chizé se sont mobilisés pourproposer un programme varié sur lesrecherches interdisciplinaires sur l’éco-logie et l’évolution des vertébrés dansles milieux naturels et modifiés du CEBC.En lien avec l’année Darwin, le centre aorganisé des conférences, des exposi-tions ainsi que la présentation de sesrecherches. Le public était invité à s’ins-crire à l’opération « Des nichoirs dansles plaines », projet d’éducation à l’en-vironnement et à la préservation de labiodiversité (cf. microscoop HS17 novembre 2008). 300 personnes ontainsi visité le CEBC le samedi 21 novem-bre 2009.

La RochellePour le lancement de la Fête de laScience sur La Rochelle, les chercheursde LIENSs ont ouvert les portes de leurlaboratoire à l’Institut du Littoral et del’Environnement, pour faire part de leurstravaux de recherches à un publicpassionné.À l’Aquarium de La Rochelle plusieursconférences traitant des paysages marinsen haute mer ou de la biodiversité dansle cadre de l’année Darwin ont été propo-sées.À la faculté des sciences de l’Univer-sité de La Rochelle plus de 2500étudiants et curieux ont visité l’exposi-tion « Sur les traces de Darwin » accom-pagnée de posters faisant un lien direct

Visite du LPC2E (Orléans) Conférence au Centre d’Etudes Biologiques de Chizé

Exposition au CEBC

Stand/atelier du LIENSs (La Rochelle)

Le journal du CNRS en délégation Centre Poitou-Charentes

avec les travaux de recherche du labo-ratoire.L’événement « Passez au Salon », réaliséau Muséum d’Histoire Naturelle deLa Rochelle a conclu cette édition 2009.Des chercheurs en « charentaises »,spécialisés en génétique des populationset en taxonomie des vertébrés et inver-tébrés marins ont pu échanger avec plusde 500 personnes dans un décor convi-vial et confortable. C’est avec un réelplaisir que les chercheurs de LIENSsse sont mobilisés pendant cette opéra-tion.D’autres rencontres sont programméestout au long de l’année 2010, permet-tant d’échanger et de partager les travaux

des chercheurs avec un public toujourscurieux et enthousiaste. Le laboratoireLIENSs est acteur du réseau de culturescientifique de la Charente Maritime etde la Région Poitou-Charentes. Ainsidepuis quelques années, les chercheursdiffusent régulièrement leurs connais-sances et animent des ateliers, en parte-nariat, avec le Muséum d’Histoire Natu-relle de La Rochelle, l’ÉCOLE de La Meret les Petits Débrouillards.

Armelle COMBAUD

PoitiersCette année les scientifiques poitevinssont allés à la rencontre du public toutela semaine du 16 au 20 novembre en

se déplaçant dans des établissementsscolaires pour présenter leur métier, leurrecherche. Le week-end, de nombreuxlaboratoires ont participé aux animations(expositions, débats, conférences, visi-tes) coordonnées par l’Espace Mendès-France, CCSTI de la région Poitou-Charentes. Les laboratoires s’étantbeaucoup investis dans l’animation de« Place aux Sciences » (voir ci-dessous)début novembre, ils n’ont pu tous parti-ciper à la Fête de la Science. Les actionsproposées ont toutefois été très appré-ciées d’un public curieux des scienceset des nouvelles technologies.

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PPooiittiieerrss ffaaiitt ppllaaccee aauuxx sscciieenncceessL’Université de Poitiers a organisé du 6 au 8 novembre 2009 « Place aux Scien-ces », en collaboration avec les organismes de recherche partenaires de ses unités(CNRS, ENSMA, INSERM, CHU, INRA). Expériences, démonstrations, dialoguesavec les chercheurs ont permis à tous les publics de découvrir la richesse et ladiversité de la recherche ainsi que le métier de chercheur. Un espace était éga-lement dédié à l’information du public sur les filières de l’Université de Poitiers.Plus de 4000 visiteurs (dont de nombreux scolaires) ont participé à cette mani-festation grand public de valorisation socioculturelle de la recherche.

Stand du LIENSs (La Rochelle)

Stand du LMS (Poitiers)