Rétrospective : 17 découvertes qui ont marqué la science en 2017

Des révolutions que représentent l'édition génétique et l'intelligence artificielle aux importantes percées en recherche médicale, en passant par de grandes découvertes en astronomie et en archéologie, l'année qui se termine a été riche en découvertes et en percées. Voici notre rétrospective scientifique de 2017.

Un texte d'Alain Labelle


1. LA PYRAMIDE DE KHÉOPS : UNE DÉCOUVERTE QUI FAIT RÊVER

Représentation artistique de la pyramide de Khéops et de la salle découverte.   Photo : ScanPyramids

Un « grand vide » mesurant au moins 30 mètres de long et ressemblant à la grande galerie, la salle la plus connue de la pyramide égyptienne, a été détecté à environ 50 mètres de la chambre de la Reine, au centre de la construction. Cette pièce est totalement fermée et rien n'a été touché depuis la construction de ce monument funéraire il y a 4500 ans.

Les chercheurs réfléchissent à des modes d'investigation non destructeurs, comme de petits robots, qui permettraient de déterminer ce qui s’y trouve. Les hypothèses ne manquent pas et certains rêvent même d’y trouver le tombeau de la reine Néfertiti.


2. DES ONDES GRAVITATIONNELLES OBSERVÉES

Représentation artistique de la fusion de deux étoiles à neutrons. La grille spatio-temporelle qui ondule représente les ondes gravitationnelles résultant de la collision.   Photo : NSF/LIGO/Sonoma State University/A. Simonnet

Deuxième présence des ondes gravitationnelles dans notre rétrospective. L’année dernière, leur détection avait été annoncée. Cette année, des astrophysiciens les ont observées pour la première fois lors de la fusion de deux étoiles à neutrons. L'événement cosmique a été suivi par des dizaines de télescopes terrestres et spatiaux et analysé par des centaines de scientifiques, qui ont ainsi obtenu des réponses à plusieurs questions, notamment sur la provenance des éléments lourds de l'Univers.

L’aventure a commencé le 17 août 2017 à 8 h 41 par l'observation d'un signal d'ondes gravitationnelles d'un nouveau genre par des scientifiques de la collaboration internationale LIGO-Virgo.

Cette fois, le signal détecté est bien plus long que dans le cas de la fusion de trous noirs, signe que les deux objets qui finissent par fusionner sont différents de ceux décelés jusqu'à présent.


3. NOUVELLE PISTE CONTRE LES MALADIES NEURODÉGÉNÉRATIVES

Représentation artistique du mauvais fonctionnement des cellules cérébrales à l'origine de l'apparition de maladies neurodégénératives comme la maladie de Huntington. Photo : iStock/Ralwel

Le processus neurologique menant à l'apparition de la maladie de Huntington a été corrigé pour la première fois chez des personnes atteintes grâce à un médicament expérimental mis au point par des chercheurs britanniques et dont l'innocuité a été établie.

Cette percée médicale est déjà qualifiée par certains chercheurs de « plus grande avancée des 50 dernières années dans le traitement des maladies neurodégénératives ».

Le médicament expérimental en question est injecté dans le liquide cérébro-spinal dans lequel baignent le cerveau et la moelle spinale. Il permet de baisser de façon sécuritaire les niveaux d’une certaine protéine toxique dans le cerveau.

La technique pourrait être utilisée dans le cas de l’alzheimer et du parkinson, deux maladies également caractérisées par la présence de protéines toxiques dans le cerveau. Des essais cliniques chez les humains commenceront dans les prochains mois dans le cas de la maladie de Huntington.


4. LES PLUS ANCIENNES FORMES DE VIE SUR TERRE TROUVÉES AU QUÉBEC

Les restes de micro-organismes sous forme de minuscules filaments découverts dans la ceinture de roches vertes Nuvvuagittuq, dans le nord du Québec.   Photo : Matthew Dodd

Des structures présentes dans des roches de Nuvvuagittuq, situé sur la côte est de la baie d'Hudson, laissent à penser qu'il s'agit de micro-organismes fossilisés qui dateraient d'au moins 3,8 milliards d'années, ou plus probablement de 4,3 milliards d'années.

Les travaux du géochimiste Dominic Papineau, du Collège universitaire de Londres, et de son collègue Jonathan O’Neil, de l’Université d’Ottawa, permettent ainsi de repousser les plus anciennes traces de vie sur Terre de 100 millions d'années, voire de 600 millions d’années.

Les scientifiques ont trouvé, dans les couches de quartz de ces formations de fer, des restes de micro-organismes sous forme de minuscules filaments et tubes constitués de bactéries vivant autrefois sur le fer.

Ces résultats appuient la théorie voulant que la vie ait émergé de griffons sous-marins très chauds peu après la formation de la Terre.


5. HOMO SAPIENS PREND UN COUP DE VIEUX

Reconstitution artistique d'un Homo sapiens   Photo : Musée d'histoire naturelle de Londres

Des outils et des restes fossilisés de cinq Homo sapiens datant de 315 000 ans, mis au jour au Maroc, font reculer de 100 000 ans le moment de l'apparition de notre espèce.

Cette découverte est un véritable tremblement de terre qui secoue le monde de l’anthropologie. Non seulement elle fait reculer notre entrée en scène à la surface de la Terre, mais elle montre aussi que des changements dans notre biologie et nos comportements sont apparus dans tout le continent africain, et pas seulement en Afrique de l'Est.

L’équipe d’anthropologues a été très surprise de constater que le visage d'un de ces premiers Homo sapiens ressemblait à celui « de quelqu'un que l'on pourrait rencontrer dans le métro ». Toutefois, sa boîte crânienne était encore assez différente de celle de l'humain actuel.


6. LA RÉVOLUTION DE L’INTELLIGENCE ARTIFICIELLE BIEN ENCLENCHÉE

L'intelligence artificielle est un secteur en plein développement. Photo : iStock/Jirsak

Elle bat les meilleurs joueurs du jeu de Go et gagne des tournois de poker. Elle excelle en radiologie et détecte le cancer de la peau. Elle permet d’établir l’état de santé d’une personne en une simple analyse de sa rétine. Elle a même permis de détecter une exoplanète. L’intelligence artificielle s’impose et exploite mieux que jamais les quantités de données accumulées.

Des dizaines de travaux ont été publiés cette année et montrent à quel point notre société se métamorphose peu à peu grâce à l’apprentissage profond et aux algorithmes de l’intelligence artificielle.


7. VOTRE INTELLIGENCE EN 52 GÈNES

Représentation artistique d'un cerveau humain. Photo : iStock

Les analyses de données génétiques et de résultats à des tests d'intelligence obtenus auprès de plus de 78 000 personnes ont permis à des chercheurs néerlandais d’établir que 52 gènes sont associés à l'intelligence, dont 40 qui n’avaient jamais été liés aux capacités mentales jusqu’à maintenant. La plupart de ces gènes sont principalement exprimés dans le tissu cérébral.


8. PITOU EST PLUS INTELLIGENT QUE MINOU

Un chien et un chat Photo : iStock/tania_wild

Un vieux débat entre amoureux d’animaux domestiques a pris fin cette année. Il a été établi que le cortex cérébral des chiens contient plus de neurones que celui des chats. L’estimation réalisée auprès de plusieurs espèces de carnivores par une équipe internationale de chercheurs révèle ainsi que les chiens sont plus intelligents que les chats. Ils possèdent environ 530 millions de neurones dans le cortex cérébral, tandis que les chats en ont environ 250 millions. Par comparaison, le cerveau humain en contient 16 milliards.


9. VOICI LE SACCORHYTUS, VOTRE ANCÊTRE

Représentation artistique du Saccorhytus   Photo : Université de Cambridge

Il n'a pas bonne mine, mais… des scientifiques ont découvert ce qu'ils pensent être l'ancêtre le plus ancien des humains, une créature de mer microscopique qui vivait il y a environ 540 millions d'années. Nommé Saccorhytus, l’animal représente en quelque sorte le premier pas évolutif qui conduira aux poissons et aux vertébrés, dont les humains. L’animal état muni d’une grande bouche et avait un corps elliptique. Il ne dépassait pas le millimètre et devait vivre entre les grains de sable du fond marin.

En fait, le Saccorhytus est le plus primitif des deutérostomiens découverts jusqu'à maintenant. Cette espèce a été mise au jour dans des microfossiles de la province du Shaanxi, dans le centre de la Chine. En isolant les fossiles de la roche environnante, puis en les étudiant sous un microscope électronique et en utilisant la tomodensitométrie, l'équipe internationale de paléontologues a pu « reconstruire » l’apparence du Saccorhytus.


10. TOMBÉ AU PIRE ENDROIT POSSIBLE

L'astéroïde Chicxulub est tombé dans la région de l'actuel Yucatan, au Mexique. Photo : iStock

Les scientifiques qui ont foré le cratère d'impact de l'astéroïde Chicxulub, associé à la disparition des dinosaures, affirment que l'objet céleste de 15 kilomètres de diamètre ne pouvait pas tomber à un pire endroit sur Terre. Selon eux, la nature des sédiments laissés par l'impact de Chicxulub au fond du golfe du Mexique permet de raconter l'histoire de ce cataclysme naturel d'une rare puissance qui s'est produit il y a 66 millions d'années.

La géophysicienne britannique Joanna Morgan, de l’Imperial College London, et ses collègues ont réussi à extraire des sédiments en creusant un puits de 1,3 kilomètre de profondeur dans le cratère. Leur analyse a montré que l’astéroïde est tombé en mer peu profonde, ce qui a libéré un volume colossal de soufre dans l'atmosphère. Ce phénomène a entraîné la prolongation de l’hiver planétaire qui a suivi la tempête de feu initiale. Selon eux, si l’astéroïde avait frappé à un autre endroit, le destin des dinosaures aurait pu être très différent.


11. L'INDESTRUCTIBLE TARDIGRADE

Représentation 3D d'un tardigrade. Photo : Radio-Canada/Shutterstock

Un étrange animal microscopique boudiné à huit pattes survivrait à la chute d'un astéroïde géant et même à la disparition du Soleil, affirment des scientifiques britanniques et américains. Selon le Dr Rafael Alves Batista et ses collègues des universités Harvard et Oxford, cet animal d’un demi-millimètre peuplera encore la Terre pendant « au moins 10 milliards d'années », soit bien plus longtemps que l'espèce humaine.

« Les tardigrades sont à peu près ce qu’il y a de plus indestructible sur la Terre, mais il pourrait exister d’autres espèces aussi résilientes dans l’Univers », explique le Dr Rafael Alves Batista.


12. UN GÈNE DÉFECTUEUX CORRIGÉ DANS L’EMBRYON HUMAIN

Le couteau moléculaire CRISPR Photo : Radio-Canada

Pour la première fois, des équipes chinoises et américaines ont annoncé avoir modifié sélectivement des gènes dans des embryons humains viables à l’aide du ciseau moléculaire CRISPR/Cas9, un outil de génie génétique qui permet de modifier précisément des séquences d’ADN.

Des scientifiques de l’Université Sun Yat-sen en Chine ont réussi à réparer un gène défectueux qui engendre un désordre sanguin grave appelé bêta thalassémie à l’aide d’une nouvelle version de CRISPR/Cas9. L’expérience a été réalisée à partir de cellules d’une personne atteinte de la maladie, et dans des embryons humains obtenus par clonage.

Aux États-Unis, une équipe du MIT est parvenue à corriger une mutation d’un gène liée à la survenue d'une pathologie cardiaque, la cardiomyopathie hypertrophique. À l’aide du ciseau, les chercheurs ont « simplement » supprimé l'anomalie sur ce gène.

Plusieurs autres travaux ont été publiés cette année concernant CRISPR/Cas9. Toutes ces recherches ne sont pas sans soulever des questions éthiques concernant la manipulation génétique du génome, et surtout au recours à des embryons humains, ce qui est défendu dans plusieurs pays.


13. DES EXOPLANÈTES, ENCORE DES EXOPLANÈTES

Représentation artistique de trois exoplanètes en orbite autour de l'étoile Trappist-1   Photo : ESO

Des centaines d’exoplanètes ont été identifiées encore cette année, et quelques-unes d’entre elles présentent un grand intérêt pour les astronomes à la recherche d’un monde qui se trouve dans la zone habitable autour de son étoile et qui pourrait abriter la vie.

Pas moins de sept planètes de la taille de la Terre et de température modérée, gravitant autour de l’étoile Trappist-1 située à moins de 39 années-lumière, ont été observées par une équipe internationale d'astrophysiciens. Au moins trois d'entre elles présentent même des conditions compatibles avec la présence d'eau liquide à leurs surfaces.

Une autre prétendante au titre de « meilleur espoir pour la recherche de vie au-delà du système solaire » : une exoplanète en orbite autour de l’étoile LHS 1140 située à 40 années-lumière de la Terre.

Une planète qui serait semblable à la Terre a aussi été détectée autour de l'étoile Ross 128 située à seulement 11 années-lumière de notre système solaire. Nommée Ross 128 b, elle est l'exoplanète tempérée la plus proche de notre Terre après la planète Proxima b, observée en 2016.


14. DE L’HYDROGÈNE MÉTALLIQUE CRÉÉ

Les différentes étapes qui ont mené à la création de l’hydrogène métallique.   Photo : Isaac Silvera

En compressant de l'hydrogène à de très basses températures, des scientifiques américains affirment être parvenus à le transformer en métal solide, ce qui permettrait de créer un matériau supraconducteur à des températures ambiantes et ouvrirait de nouvelles possibilités dans le domaine des transports et de la conquête spatiale.

Les scientifiques théorisent sur la création d’hydrogène métallique depuis les années 1930. Si sa mise au point se confirme, la communauté scientifique pourrait alors répondre à certaines questions fondamentales sur la nature de la matière et peut-être même révolutionner nos vies.

« C'est le Saint-Graal de la physique à haute pression. C'est le tout premier échantillon d'hydrogène métallique sur terre. Quand vous le regardez, vous regardez quelque chose qui n'a jamais existé auparavant. », explique le professeur Isaac Silvera, de l’Université Harvard.


15. UN ASTÉROÏDE PAS COMME LES AUTRES

Représentation artistique de l'astéroïde Oumuamua.   Photo : ESO/M. Kornmesser

Un objet rouge foncé, de forme très allongée, qui ne ressemble en rien aux composants habituels de notre système solaire a été observé par une équipe internationale d'astrophysiciens. C’est la première fois qu’un astéroïde en provenance de l’espace interstellaire est étudié par des astrophysiciens pendant qu’il traverse notre système solaire. Les observations de cet objet particulier qui voyage dans l’espace depuis des millions d’années ont été effectuées grâce à plusieurs instruments, dont le Très Grand Télescope de l’Observatoire européen austral (ESO), situé au Chili.

La première observation s’est déroulée le 19 octobre 2017 à l’aide du télescope hawaïen Pan-STARRS  1. Le petit point de lumière ressemblait à un astéroïde de faible dimension se déplaçant à vitesse élevée.

Des calculs ont cependant révélé que cet astre, baptisé Oumuamua, n’a pas la même origine que l’ensemble des astéroïdes et autres comètes observés à ce jour. Il provient en fait de l’espace interstellaire, et non des ceintures d’astéroïdes de notre système.


16. L’ARBRE GÉNÉALOGIQUE DES DINOSAURES REVU ET CORRIGÉ

Le squelette reconstitué d'un T.rex. Photo : iStock

Le classement des dinosaures n’a pas été réellement mis à jour depuis 130 ans, et des paléontologues britanniques ont proposé cette année une révision en profondeur de leur généalogie.

Jusqu’à aujourd’hui, la division en deux grands groupes de dinosaures, les saurischiens et les ornithischiens, dépendait en grande partie de la forme de leur bassin. Les saurischiens ont un bassin de reptile avec un pubis dirigé vers le bas et vers l'avant. Ils comptent parmi eux les théropodes (dont les dinosaures bipèdes carnivores comme le Tyrannosaurus rex) et les sauropodomorphes, ces quadrupèdes herbivores au long cou (comme le Brachiosaurus et le Diplodocus). De leur côté, les ornithischiens se différencient en raison de leur bassin d'oiseau, sans pour autant avoir de lien de parenté avec eux. Leur pubis est également dirigé vers le bas, mais plutôt vers l'arrière.

Ce nouveau classement tient compte des récentes découvertes et la forme de bassin ne serait plus considérée comme l’élément de base pour former une famille. Elle met les théropodes dans l’ordre des dinosaures à bassin d'oiseau et dans une nouvelle famille que les chercheurs ont appelée Ornithoscelida.

Les chercheurs estiment aussi que les dinosaures seraient apparus 15 millions d’années plus tôt, soit il y a environ 245 millions d'années, dans l'hémisphère nord (en Laurasie) et non dans l’hémisphère sud.


17. DES NANOPARTICULES D’OR QUI DÉTRUISENT LES VIRUS

Représentation artistique d'une attaque imaginaire des nanoparticules sur un virus, conduisant à la perte de son intégrité.   Photo : EPFL/SUNMIL

Ebola, Zika, H1N1, VIH, papillomavirus, herpès... Il existe des dizaines de virus qui tuent des millions de personnes dans le monde chaque année.

Une nouvelle approche mise au point en Suisse pourrait mener à l'apparition de traitements à large spectre contre les virus, c'est-à-dire des traitements qui combattent une vaste gamme d'agents pathogènes, un peu comme cela existe déjà pour les bactéries.

Le chercheur Francesco Stellacci et ses collègues du laboratoire SUNMIL de l’École polytechnique fédérale de Lausanne affirment être parvenus à développer des nanoparticules qui ont la propriété d’attirer les virus à elles pour ensuite les détruire par une simple pression.

Jusqu’à aujourd’hui, les tentatives de création de traitements à large spectre contre les virus n’ont abouti qu’à des solutions toxiques pour l’humain, ou alors efficaces in vitro (en laboratoire) mais pas in vivo (chez des êtres vivants). L’approche actuelle contourne ces deux obstacles.


EN BONUS : SATURNE ET CASSINI, LE DERNIER TANGO

Les anneaux de Saturne, avec en arrière-plan la lune Titan, la plus grosse du système, tels que captés par la sonde Cassini. On aperçoit également la petite lune Épiméthée.   Photo : NASA/JPL/Space Science Institute

Après avoir parcouru 8 milliards de kilomètres pendant 20 ans, la sonde Cassini a émis son dernier message avant de se désintégrer dans l'atmosphère de la planète Saturne.

Cassini était la seule sonde spatiale à avoir été mise en orbite autour de Saturne, géante gazeuse qui fait environ 800 fois le volume de la Terre.

La trajectoire de la sonde spatiale, lancée en 1997, a été modifiée par la NASA en direction de la surface de Saturne, à la suite d’un dernier passage à 120 000 km de la lune Titan.

La petite sonde, équipée du module atterrisseur Huygens, a passé 13 années à observer Saturne, ses anneaux et ses lunes, particulièrement Titan et Encelade qui abritent des océans liquides (d'hydrocarbure et d'eau) et potentiellement des formes de vie.