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Image : La science en 2019.

De la première observation directe d'un trou noir à l'espoir de nouveaux traitements médicaux, voici notre rétrospective de l'année scientifique.

Un texte d'Alain Labelle

Des animaux exotiques ont vécu sur le territoire canadien

Illustration artistique d'un rhinocéros ancien et de tortues dans leur milieu naturel.
Un rhinocéros ancienPhoto : Gouvernement du Yukon/Julius Csotonyi

Des rhinocéros au Yukon? Des tigres à dents de sabre en Alberta? Ces animaux s’ajoutent à la liste des espèces qui peuplaient autrefois le territoire correspondant à l’actuel Canada, avec les lions, les mastodontes et les mammouths.

Des restes fossilisés découverts en 1973 au Yukon et analysés cette année par des paléontologues du gouvernement du Yukon montrent que le territoire était peuplé, il y a 8 à 9 millions d’années, par des rhinocéros anciens. Ces animaux mesuraient environ 2 mètres de haut et 3 mètres de long. Ils étaient certainement parmi les plus gros animaux qui vivaient en Amérique du Nord à l'époque.

Cette présence nordique montre à quel point le climat était différent à l’époque, peut-être plus similaire aujourd'hui au climat de certaines régions marécageuses du sud des États-Unis.

Illustration montrant un tigre à dents de sabre à la chasse.
Un Smilodon fatalisPhoto : iStock / Daniel Eskridge

Également, l'analyse cette année du fragment d’un os mis au jour dans les années 1960 montre qu'il provient de l'une des larges pattes antérieures d'un Smilodon fatalis. C'est la première preuve que l’aire de répartition de ce redoutable félin préhistorique englobait la région de Medicine Hat, en Alberta, durant l’ère glaciaire, il y a 11 000 ans.

Cette découverte repousse l’aire de répartition du prédateur d’un millier de kilomètres plus au nord. De nos jours, le faune canadienne ne compte qu’un seul grand félin, le cougar.

Un trou noir dans l’objectif

Le trou noir au centre de la galaxie Messier 87.
Le « monstre », comme le surnomment les astrophysiciens.Photo : Event Horizon Telescope

C’est un véritable tour de force technique qu’ont réalisé 200 scientifiques en analysant les données recueillies à l’aide d’un réseau de radiotélescopes terrestres regroupant les instruments de huit observatoires des quatre coins du globe.

Ces astrophysiciens sont parvenus à prendre la toute première photographie d'un trou noir, certainement l’un des objets les plus mystérieux de l'Univers.

L’image montre la silhouette de l’ogre au cœur de la galaxie M87, et constitue la première observation directe d’un tel objet céleste.

En fait, ce qu’il est possible de voir, ce n’est pas le trou lui-même, qui correspond au rond noir au centre de l’image, mais bien le disque d'accrétion de gaz ionisé qui l’entoure (apparaissant en jaune et orange).

Ce trou noir est dit supermassif, un qualificatif tout à fait approprié puisque son diamètre atteint 40 milliards de kilomètres, soit 3 millions de fois celui de la Terre, et que sa masse est égale à celle de 6,5 milliards de Soleils.

Cet objet céleste que les astrophysiciens surnomment le monstre se trouve à quelque 55,3 millions d’années-lumière de la Terre.

Le trou noir Sagittarius A* situé au centre de notre galaxie la Voie lactée pourrait bien, dans les prochaines années, être le prochain à obtenir un portrait officiel.

Un traitement fabriqué au Québec contre les cancers du sang

Guy Sauvageau et sa collègue Anne Marinier.
Guy Sauvageau et sa collègue Anne MarinierPhoto : IRIC

Une percée toute québécoise réalisée par l’hématologue Guy Sauvageau et son équipe de l'Institut de recherche en immunologie et cancérologie en 2014 continue de retenir l’attention cette année.

À l’époque, ils avaient annoncé la création d’une nouvelle molécule, joliment nommée UM171, qui stimule la multiplication des cellules souches du sang de cordon ombilical, et qui promettait de révolutionner le traitement des maladies du sang, dont la leucémie.

Cinq ans après cette percée, les premiers résultats d’essais cliniques montrent que le traitement est très efficace.

Depuis le début de l'essai, il n'y a eu aucun cas de rejet de la greffe de cellules souches, aucun cas de maladie immune chronique, et un seul patient sur 22 est décédé. La greffe semble durable et le système immunitaire des patients se remet plus rapidement que lors d'une greffe ordinaire.

Avec l'effet multiplicateur d'UM171, on espère pouvoir traiter un plus grand nombre de patients avec du sang de cordon, soit jusqu'à 10 fois plus.

La dernière phase de l'essai clinique doit commencer sous peu, et plusieurs organismes réglementaires en santé, dont la Food and Drug Administration, qui autorise la commercialisation des médicaments aux États-Unis, suivent la recherche de près.

Des neurones artificiels

Exemple d'un neurone synthétique sur le bout d'un doigt.
Un support physique en silicone soutient le neurone synthétique.Photo : Université de Bath/Nic Delves-Broughton

Des cellules nerveuses artificielles, qui se comportent exactement comme de vrais neurones, ont été créées par des scientifiques européens.

Dans le corps humain, les neurones sont responsables de la transmission du signal bioélectrique appelé influx nerveux.

Réussir à concevoir des neurones synthétiques qui transmettent les signaux électriques du système nerveux est un défi que tentent de relever des scientifiques depuis quelques années déjà, mais cette tâche était rendue difficile par notre incapacité à soulever la carapace des neurones pour mieux les comprendre.

Le chercheur Alain Nogaret de l’Université de Bath et ses collègues ont mis au point une méthode efficace pour reproduire les propriétés électriques des neurones dans les moindres détails.

Pour réussir à fabriquer des puces cérébrales, les chercheurs ont utilisé une combinaison de mathématiques et de calculs informatiques, et ont conçu un support physique en silicone qui réussit à reproduire sur un circuit ce que les cellules nerveuses font naturellement.

Cette percée représente un énorme potentiel médical, car elle pourrait éventuellement permettre de traiter des maladies où les neurones ne fonctionnent pas correctement en reproduisant leur fonction normale. Ils pourraient ainsi permettre de traiter l'insuffisance cardiaque, l’alzheimer, le parkinson et d’autres troubles neurologiques.

Un nouveau cousin pour l'Homo sapiens

Vue des fouilles de la grotte de Callao en 2011.
La grotte de CallaoPhoto : CNRS

Des fossiles datés de 50 000 à plus de 67 000 ans découverts aux Philippines appartiendraient à une espèce humaine contemporaine à l'Homo sapiens inconnue à ce jour. Après l’Homo neanderthalensis, l’Homo denisovensis, et l’Homo floresiensis, voici l'Homo luzonensis!

Les caractéristiques physiologiques archaïques et modernes particulières de l’espèce lui confèrent une branche distincte dans l’arbre généalogique du genre Homo.

En outre, cette découverte n’est pas sans renforcer l'importance de l’Asie du Sud-Est insulaire dans l’histoire évolutive des homininés, lignée à laquelle appartiennent les genres Homo, Australopithecus et Paranthropus, mais aussi les gorilles, chimpanzés et bonobos.

Il faut savoir que l’Homo luzonensis n'est pas un ancêtre direct de l'humain moderne, mais plutôt une espèce voisine.

Elle a été décrite à partir de 13 ossements fossilisés et des dents ayant appartenu à au moins trois individus différents, dont un enfant. Ces restes ont été découverts lors de fouilles effectuées dans la grotte de Callao située sur l’île de Luçon entre 2007 et 2015.

L’anthropologue français Florent Détroit et ses collègues du Muséum national d’histoire naturelle de Paris, avec d’autres scientifiques philippins et australiens, estiment qu’il s’agit des plus anciens restes humains connus aux Philippines, précédant les preuves de la présence des premiers Homo sapiens datés de 30 000 à 40 000 ans.

Leurs origines et le parcours migratoire qu’ils ont emprunté pour arriver sur l’île de Luçon restent un mystère. Une chose est certaine, pendant le Quaternaire, l'île de Luçon n'a jamais été accessible à pied. Ces Homo doivent donc avoir trouvé un moyen de traverser la mer.

Les bactéries marchent aussi... à leur façon

illustration 3D d'une bactérie Pseudomonas aeruginosa.
illustration d'une bactériePhoto : iStock

Des microbiologistes européens ont observé pour la première fois des bactéries qui utilisent un sens tactile pour mobiliser des moteurs moléculaires qui produisent des cycles d'extension et de rétraction. Ce phénomène ressemble à une forme de marche.

Jusqu’à aujourd’hui, la mobilité des bactéries n’était pas bien décrite parce que les microbiologistes ne possédaient pas les outils nécessaires pour visualiser directement leurs filaments.

Ce sont les travaux combinés de scientifiques suisses et britanniques qui ont permis de mettre au point une méthode, appelée microscopie interférométrique à diffusion (iSCAT), qui permet de voir des filaments larges de quelques nanomètres (les pili) dans des cellules vivantes, sans marqueur chimique, à haute vitesse et en trois dimensions.

La compréhension du mouvement des bactéries est cruciale afin de mieux prévoir leur comportement, et permettre à terme à la médecine de mieux combattre certains agents pathogènes virulents.

Le VIH éliminé de l'organisme d'animaux vivants

Un homme place une substance dans une éprouvette.
Le Dr Kamel KhaliliPhoto : ÉCOLE DE MÉDECINE DE L'UNIVERSITÉ TEMPLE

L'ADN du virus VIH a été complètement éliminé du génome d'animaux vivants, grâce au travail combiné des ciseaux génétiques CRISPR-Cas9 et d’un traitement antirétroviral.

À ce jour, guérir d’une infection au VIH reste impossible en raison de la capacité du virus à se cacher dans des réservoirs latents, ces cellules et tissus dans lesquels il réussit à se camoufler malgré les traitements.

Or, des chercheurs américains de l’École de médecine de l’Université Temple et de l’Université de Pittsburgh ont franchi un pas important vers la guérison complète.

Ils ont réussi à retirer l'ADN du VIH des génomes de souris et à éliminer l’infection.

L’équipe de chercheurs y est parvenue dans trois modèles différents, dont un modèle de souris qui produit des lymphocytes T humains, ces globules blancs considérés comme les soldats d’élite du système immunitaire.

Ces travaux sont les premiers à démontrer que la réplication du VIH peut être complètement arrêtée et le virus éliminé des cellules infectées chez les animaux par l’action combinée de CRISPR-Cas9 et de la prise d’un traitement antiviral.

Non, l’orientation sexuelle ne tient pas qu'à un seul gène

Une femme met le doigt sur un symbole représentant les différentes orientations sexuelles.
.Photo : iStock

Comme être petit ou grand, ou plus ou moins intelligent, aimer les hommes ou les femmes n'est pas défini par un seul gène, mais par de multiples régions du génome et, comme tout caractère humain complexe, par d'insaisissables facteurs non génétiques.

C'est la conclusion d'une analyse réalisée sur un demi-million de profils ADN par un groupe de chercheurs en Europe et aux États-Unis, et qui enterre une fois pour toutes l'idée, née dans les années 1990, qu'il existe un gène gai aussi prévisible que ce qui existe pour la couleur des yeux.

Il est de facto impossible de prédire l'orientation sexuelle d'une personne d'après son génome, dit Ben Neale, membre du Broad Institute d'Harvard et du MIT, l'une des nombreuses institutions dont sont issus les auteurs.

L'orientation sexuelle a bien une composante génétique, disent les chercheurs, confirmant des études précédentes plus petites, notamment sur des jumeaux. Mais cette composante dépend d'une myriade de gènes.

À cela s'ajoute un facteur essentiel : l'environnement dans lequel une personne grandit et vit.

De l’eau détectée sur une exoplanète en zone habitable

Représentation artistique de l’exoplanète K2-18b.
Représentation artistique de l’exoplanète K2-18b.Photo : UdM/ALex Boersma

De la vapeur d’eau se trouve dans l’atmosphère de l’exoplanète K2-18b, ont découvert cette année des astronomes québécois et américains, qui pensent aussi qu’elle pourrait même posséder des nuages d’eau liquide.

Cette planète, détectée en 2015, intéresse les astrophysiciens depuis sa découverte parce qu’elle se trouve dans la zone habitable autour de son étoile.

Cette réalité, jumelée à la présence d’eau, en fait un lieu propice à la présence de la vie.

Cette découverte représente un pas de plus vers l’objectif ultime de trouver de la vie sur d’autres planètes.

Au 18 décembre, la NASA confirmait la découverte de 4104 exoplanètes alors que 4829 autres étaient en cours de confirmation.

Le Botswana, berceau de l’humanité

Illustration montrant le territoire occupé par le Botswana.
L'Afrique australePhoto : iStock / NASA

L’humanité serait née dans une région d'Afrique australe correspondant au nord de l'actuel Botswana, montre une étude réalisée par des scientifiques australiens et sud-africains qui offre l’un des portraits les plus précis des 100 000 premières années de l'histoire de l'humain anatomiquement moderne (Homo sapiens).

Pendant dix ans, ce groupe de scientifiques est remonté aux racines de notre arbre génético-généalogique.

C'est un peu comme s’ils avaient étudié un grand arbre, dont les Européens et les Asiatiques seraient de toutes petites branches au sommet.

Leurs travaux montrent que les premiers ancêtres de l'humain sont ainsi apparus dans cette région africaine australe il y a 200 000 ans, pour y prospérer pendant 70 000 ans sans la quitter.

Aujourd'hui désertique, cette région – appelée le Kalahari – était à l'époque humide, verdoyante et luxuriante.

Le cerveau continue de produire des neurones après 90 ans

Vue microscopique des les tissus sains du cerveau d'un homme mort à 68 ans.
Les tissus sains de l'hippocampe d'un homme mort à 68 ans. Les nouveaux neurones apparaissent en rouge et les cellules nerveuses matures en bleu. Photo :  CSIC

Une théorie bien établie veut que la production de neurones atteigne un pic à l'âge adulte, avant de cesser.

Des travaux de neuroscientifiques espagnols publiés cette année laissent pourtant à penser que le cerveau continue de produire des cellules nerveuses bien au-delà de ce moment, même après 90 ans.

L’analyse du cerveau de 58 personnes décédées entre 43 et 97 ans montre que les cerveaux de celles qui étaient en bonne santé neurologique au moment du décès possédaient tous de nouveaux neurones, mais que leur nombre diminuait régulièrement avec l'âge.

Les chercheurs ont aussi constaté que la production de neurones diminue nettement chez les personnes atteintes d'alzheimer.

Cette nouvelle connaissance indique qu'il existe peut-être un mécanisme différent associé au vieillissement physiologique qui pourrait entraîner une diminution du nombre de nouveaux neurones chez les personnes atteintes de la maladie.

Si ces observations se confirment dans les prochaines années, il pourrait un jour être possible d’analyser la quantité de neurones nouvellement formés pour diagnostiquer l’alzheimer dans ses premiers stades.

Des programmes stimulant la production de nouvelles cellules cérébrales pourraient aussi être bénéfiques aux personnes atteintes.

La Chine sur la face cachée de la Lune

Le robot d'exploration déployé par la sonde lunaire chinoise
Le robot téléguidé Yutu-2Photo : Associated Press

La Chine a réussi l'alunissage de la sonde Chang'e 4 sur la face cachée de la Lune, un territoire jusqu'ici inexploré. L'atterrisseur a atteint le sol lunaire avec à son bord un engin d'exploration, au terme d'un voyage de 21 jours dans l'espace.

C'est la deuxième fois que le géant asiatique envoie un engin explorer la Lune après le petit robot motorisé Yutu en 2013. Il était resté actif pendant 31 mois sur la face visible de l'astre.

Quelques heures après l'atterrissage, le robot téléguidé Yutu-2 a été déployé sur le sol lunaire pour réaliser ses premiers tours de roue, effectuant une douzaine de mètres vers un cratère d'impact d'une quinzaine de mètres.

Le pays asiatique a également dévoilé cette année une réplique de sa première grande station spatiale qui devrait être opérationnelle aux alentours de 2022. Elle devrait être la seule station à évoluer dans l'espace après la retraite programmée en 2024 de la Station spatiale internationale.

Des traitements prometteurs contre l’Ebola

Un travailleur de la santé congolais tient un flacon de vaccin entre ses doigts.
Une dose du vaccin contre le virus EbolaPhoto : Reuters / Olivia Acland

Après de nombreuses déceptions, l'espoir d'un traitement du virus Ebola renaît.

Deux médicaments ont augmenté de façon importante le taux de survie de patients dans le cadre d'un essai clinique en République démocratique du Congo.

Les traitements REGN-EB3 et mAb114 sont les premiers médicaments qui, dans le cadre d'une étude scientifique solide, ont clairement montré une diminution importante de la mortalité chez les personnes atteintes du virus Ebola.

Parmi les quelque 500 personnes dont les données ont été analysées (sur un total de 681 participants), la mortalité est tombée à 29 % avec le REGN-EB3 et à 34 % avec le mAb114. Pour les personnes ne prenant aucun traitement, le taux de mortalité est compris entre 60 % et 67 %.

Ces deux traitements sont des anticorps monoclonaux qui agissent en neutralisant la capacité du virus à viser d'autres cellules.

L’hypothétique neuvième planète pourrait être un trou noir

Illustration d'un trou noir primordialPhoto : ESO

Les astronomes observent depuis quelques années un phénomène bien particulier dans la ceinture de Kuiper, à la limite de notre système, où se trouvent des millions d’objets gelés, composés majoritairement d’eau ou de méthane.

Quelques objets qui s’y trouvent semblent dévier de leur route, et présentent ainsi une orbite solaire perturbée par, pense-t-on, la présence d’un objet.

L’existence d’une 9e planète, également appelée planète X, a alors été proposée. Une planète flottante qui aurait été attirée par la gravité de notre système.

Or, cette planète qui se cacherait aux confins de notre système solaire n’en serait pas une. Des astrophysiciens américains ont avancé l’idée cette année qu’il pourrait plutôt s’agir d’un tout petit trou noir. Et il pourrait y en avoir plusieurs à l’extrémité même de notre système.

Nous considérons ces objets comme des trous noirs primordiaux. Leurs orbites seraient modifiées si l'un d’entre eux était capturé par le système solaire, comme cela serait le cas pour l'hypothétique planète 9, expliquent les chercheurs.

Vers un nouveau traitement contre l’alzheimer

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Progression de l'alzheimer dans un cerveauPhoto : Radio-Canada

L’entreprise américaine Biogen affirme que l’anticorps aducanumab permet de réduire l’accumulation d'agrégats de β-amyloïde dans le cerveau, qui est l’une des causes de la maladie d'Alzheimer.

La pharmaceutique entend maintenant faire approuver son traitement par la Food and Drug Administration aux États-Unis. Les mêmes démarches seront aussi amorcées auprès de Santé Canada. Il faudra cependant encore plusieurs années pour que le médicament soit accessible aux patients.

Par ailleurs, des neurologues de l’Université du Kentucky ont émis l’hypothèse que jusqu'au tiers des personnes âgées qui ont reçu un diagnostic d'alzheimer seraient plutôt atteintes d'une autre forme de démence inconnue à ce jour. Cette découverte serait, selon plusieurs experts, la plus importante percée concernant les maladies neurodégénératives des dernières années.

Cette démence a été nommée encéphalopathie à prédominance limbique TDP-43 liée à l'âge (traduction libre de Limbic-predominant age-related TDP-43 encephalopathy ou LATE).

Selon les chercheurs, pas moins d’une personne sur cinq présenterait des caractéristiques de cette forme de démence, dont le déclin de la pensée et de la mémoire serait plus graduel que l'alzheimer.

Une combinaison tardive de cette démence avec la maladie d'Alzheimer, une situation qui serait courante, causerait cependant un déclin plus rapide que ce qu'entraînerait seule chacune des deux maladies.

Notre Voie lactée n’est pas plate

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Impression artistique de la forme de la Voie lactée.Photo : Académie chinoise des sciences/Chen Xiaodian

Notre galaxie, la Voie lactée, ne se présenterait pas comme une crêpe céleste bien plate, comme laissent à penser nos illustrations. Elle serait plutôt déformée et tordue, montrent les travaux de l’astronome australien Richard de Grijs et de ses collègues de l’Université Macquarie et de l’Académie chinoise des sciences.

Pour arriver à déterminer la véritable forme de la Voie lactée, ces scientifiques ont créé une carte galactique en mesurant les distances de 1300 étoiles variables, dont la luminosité varie au cours de périodes plus ou moins longues, appelées les Céphéides classiques.

Ces étoiles sont jusqu'à 100 000 fois plus brillantes que le Soleil et leurs distances peuvent être enregistrées avec une précision d'environ 95 % jusqu'aux extrémités de la galaxie.

Selon les analyses, la position de ces étoiles montre comment la Voie lactée s'est progressivement tordue dans ses régions extérieures, un effet très probablement causé par les puissantes forces de rotation qui viennent du disque intérieur massif de la galaxie.

Ainsi, au lieu de se présenter sous la forme traditionnelle d’un disque plan, la galaxie prendrait plutôt la forme d’un S un peu tordu.

Un crâne d’Australopithecus vieux de 3,8 millions d’années

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Le crâne fossilisé de 3,8 millions d'années.Photo : Reuters

Un crâne d'australopithèque vieux de 3,8 millions d'années a été mis au jour en Éthiopie, une découverte qui bouscule une nouvelle fois notre vision de l'évolution. Ce crâne est l'un des plus complets des fossiles d'hominidés de plus de 3 millions d'années.

Découvert sur le site de Woranso-Mille, en Éthiopie, ce nouveau fossile appartiendrait à un des premiers australopithèques, appelés Australopithecus anamensis.

D'autres fossiles d'australopithèque, moins connus, datent d'au moins 3,9 millions d'années, mais seules des mâchoires et des dents avaient été retrouvées. Sans vieux crâne, notre compréhension de l'évolution de ces hominidés éteints restait très partielle.

New Horizons, l'objet le plus lointain jamais visité par l’humanité

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ArrokothPhoto : Associated Press

Vestige glacé de la formation du système solaire, Arrokoth se trouve dans la ceinture de Kuiper, à quelque 6,5 milliards de kilomètres de la Terre.

L’objet dit transneptunien, d'un diamètre de 30 kilomètres, a été détecté à l’aide du télescope Hubble en 2014.

Comme la plupart des objets de ce type retrouvés dans la ceinture de Kuiper, Arrokoth est probablement composé de poussières et de glace qui se sont formées à l'aube du système solaire, il y a plus de 4,5 milliards d'années.

Il présente une forme allongée ou lobulaire, un peu à l’image d’une pomme de terre ou d’une cacahuète.

L'immunothérapie contre le cancer

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Un lymphocyte TPhoto : Radio-Canada

Une thérapie cellulaire qui permet d’amplifier la réponse immunitaire des cellules lymphocytes T contre les tumeurs cancéreuses a été mise au point par des scientifiques québécois associés au Centre de recherche de l'Hôpital Maisonneuve-Rosemont et de l’Université de Montréal.

L'immunothérapie est un traitement relativement nouveau par lequel le cancer est attaqué de l'intérieur, en stimulant le système immunitaire plutôt qu'en attaquant les tumeurs avec des produits chimiques.

Les travaux du Dr Christopher E. Rudd et de ses collègues ont montré qu’une protéine inconnue à ce jour dans les cellules T interagit avec le récepteur clé qui reconnaît les antigènes du cancer et y répond.

À la suite de cette découverte, l’équipe a créé une nouvelle forme d'immunothérapie dans laquelle les cellules T deviennent hyperactives afin de pénétrer dans la tumeur et de passer à l’attaque.

À ce jour, l'efficacité de cette nouvelle forme d'immunothérapie contre la leucémie et certains cancers de la peau a été testée sur des animaux.

Les chercheurs testeront dans les prochaines années ce traitement du cancer sur des sujets humains lors d'essais cliniques.

Et il est à parier que nous en reparlerons dans nos prochaines rétrospectives scientifiques annuelles.


Journaliste – Alain Labelle | Chef de pupitre – Bernard Leduc

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