[n° ou bulletin] est un bulletin de / Françoise Pétry| Titre : | N°526 - Avril 2021 - De Turing à l'embryologie. Quand les plumes font des maths | | Type de document : | texte imprimé | | Année de publication : | 2021 | | Importance : | 96 p.. | | Présentation : | ill. en coul. | | Format : | 29 cm | | Langues : | Français (fre) | | Catégories : | 2 Sciences
| | Tags : | Univers (dimension) embryologie ondes gravitationnelles pulsars | | Index. décimale : | 500 Sciences exactes | | Résumé : | Les taches de la robe du jaguar, les rayures du zèbre ou celles du poisson-clown, les carapaces en damier de certaines tortues, les spirales des coquillages, l’architecture arborescente des poumons, la mosaïque de couleurs du plumage du paon… : le monde vivant présente une variété quasi infinie de structures remarquables par leur ordre spatial. Ces motifs suscitent le plaisir des yeux, mais aussi l’étonnement et la curiosité. Comment se forment-ils ? Comment expliquer leur diversité à travers le vivant ? Et leur constance au sein d’une même espèce ?
Les scientifiques se posent ces questions depuis longtemps. Il a fallu attendre le xxe siècle pour qu’ils obtiennent de premiers éléments de réponse. On peut d’abord d’évoquer D’Arcy Thompson : dans son ouvrage On Growth and Form (1917), ce biologiste et mathématicien écossais soulignait l’importance des lois de la physique et de la mécanique pour comprendre les formes rencontrées chez les organismes vivants et leur genèse.
Il fallait cependant aller au-delà des analogies et des concepts descriptifs. Ce qui n’est advenu que dans les années 1950 avec le modèle proposé par le mathématicien britannique Alan Turing. Ce modèle et ses variantes ultérieures fournissent un mécanisme d’« autoorganisation », où des motifs stables peuvent émerger spontanément dans un système initialement homogène, à partir d’interactions locales des composants du système.
Une autre théorie, bien différente, a été proposée en 1976 par Lewis Wolpert, un biologiste d’origine sud-africaine. Selon cette approche, dite de l’« instruction », des signaux externes auxquels réagissent les composants du système sont responsables de la structuration de celui-ci.
Du modèle de l’autoorganisation ou de celui de l’instruction, lequel est le plus pertinent ? Comme nous l’explique Marie Manceau, biologiste au Collège de France, chacun a ses forces et ses faiblesses ; mais la conclusion à laquelle conduisent les travaux sur les plumages des oiseaux, et qui s’applique probablement à bien d’autres motifs du monde animal, peut surprendre. Je vous laisse la découvrir !
(pourlascience.fr) | | Note de contenu : | Édito
Maurice Mashaal
Des motifs dessinés avec ou sans patron ?
Maurice Mashaal
Actualités
Mathématiques
Les indécidables trajectoires d’un fluide
Des mathématiciens viennent de démontrer qu’il est en théorie possible de concevoir des « ordinateurs », ou machines de Turing universelles, à partir d’un fluide. Conséquence : déterminer la trajectoire d’une particule de fluide à long terme serait un problème indécidable.
Sean Bailly
Biologie cellulaire
La mort cellulaire, garante de l’intégrité des tissus
Dans certains tissus, notamment ceux qui se renouvellent vite, l’élimination des cellules mortes protège leurs voisines d’un sort similaire pour assurer la cohésion et l’imperméabilité de l’ensemble.
Noëlle Guillon
Physique
Le pliage des livres modélisé
Quand on plie un livre, les pages s’opposent à la déformation en frottant les unes contre les autres. Des chercheurs ont modélisé ce système.
Sean Bailly
Géosciences
Une tectonique des plaques sur Vénus ?
Des images radar de sa surface suggèrent l’existence de mouvements tectoniques récents.
Sean Bailly
Biologie végétale
Les lipides des plantes, un élément clé de leur symbiose avec les champignons
Il y a 450 millions d’années, les premières plantes terrestres fournissaient déjà des lipides à des champignons vivant en symbiose avec elles.
Isabelle Bellin
Physique des particules
Une expérience classique revisitée donne à voir la charge de l’électron à l’œil nu
La célèbre expérience de la goutte d’huile de Millikan, qui avait établi au début du xxe siècle l’existence d’une charge électrique élémentaire, a été repensée pour pouvoir observer à l’œil nu les conséquences de l’absorption d’un électron par une goutte.
Valentin Rakovsky
Géosciences
Zélandia : les origines géologiques du « huitième continent » se précisent
Ce microcontinent en majorité immergé, dont les terres émergées forment la Nouvelle-Zélande et la Nouvelle-Calédonie, contient des roches vieilles de 1 milliard d’années : elles proviendraient du supercontinent Rodinia.
William Rowe-Pirra
Climatologie
Aux origines du Sahara vert, deux systèmes de pluies simultanés
Une mousson africaine remontant plus au nord qu’aujourd’hui ne suffit pas à expliquer pourquoi le Sahara était couvert de végétation il y a 6 000 ans à peine. La région aurait aussi bénéficié d’une deuxième source de précipitations : les pluies d’un régime méditerranéen.
Valentin Rakovsky
Environnement
Plus de la moitié des rivières dans le monde tarissent au moins un jour par an
Entre 51 et 60 % des cours d’eau de la planète connaissent au moins une journée par an en moyenne sans s’écouler, d’après la première cartographie à l’échelle mondiale des ruisseaux, rivières et fleuves permanents et intermittents.
Valentin Rakovsky
Préhistoire
La sépulture de Mtoto, la plus ancienne d’Afrique tropicale
Découverte au Kenya, la sépulture d’un enfant de trois ans inhumé il y a 78 000 ans confirme l’existence de pratiques funéraires au sein des populations sapiens africaines à l’époque de l’expansion de notre espèce sur toute la planète.
François Savatier
Climatologie
Le bilan carbone des tourbières se précise
Les émissions de carbone liées à l’assèchement des tourbières à des fins agricoles ne sont pas prises en compte dans les modèles climatiques, faute de données suffisantes. Elles représenteraient pourtant 72 milliards de tonnes de carbone depuis le Moyen Âge.
Valentin Rakovsky
Astrophysique
La fusion d’un trou noir et d’une étoile à neutrons enfin observée
Parmi les scénarios possibles de coalescence d’objets compacts, celle d’un trou noir et d’une étoile à neutrons manquait à l’appel. Elle vient d’être détectée… par deux fois, à dix jours d’intervalle.
Sean Bailly
Physique
Le physicien Jean Dalibard médaille d’or du CNRS 2021
Le chercheur est récompensé pour ses travaux pionniers dans l’étude des systèmes quantiques ultrafroids.
Sean Bailly
Livres
Les livres du mois
Jusqu’à la fin des temps
Brian Greene
Cyril Pitrou
Les livres du mois
Cavanna, paléontologue !
Pascal Tassy
Eric Buffetaut
Les livres du mois
Les Mystères de l’illusion
Matthew L. Tompkins
André Didierjean et Cyril Thomas
Les livres du mois
Les animaux parlent
Nicolas Mathevon
Pierre Jouventin
Chroniques
Disputes environnementales
Protéger 30 % de la planète : une ambition équivoque
Pour préserver la nature, faut-il accroître la superficie des aires protégées ? Ou plutôt mieux associer les populations locales à la gestion des espaces naturels et agricoles ?
Catherine Aubertin
Les sciences à la loupe
Classer les classements… et les déclasser
Bien que très critiqués par les experts, les classements mondiaux des universités se sont imposés, avec des effets parfois pervers sur la gestion de ces établissements.
Yves Gingras
À la une
Quand les plumes font des mathsBiologie
Quand les plumes font des maths
Répartition des plumes, striures, couleurs… D’où viennent la richesse et la régularité des motifs cutanés des oiseaux ? Aujourd’hui, embryologie et mathématiques révèlent les mécanismes l’œuvre. Et qui semblent transposables à bien d’autres motifs animaux.
Marie Manceau
Grands formats
Des pulsars pour traquer les ondes gravitationnellesAstrophysique
Des pulsars pour traquer les ondes gravitationnelles
En mesurant avec précision les signaux radio périodiques reçus de plusieurs dizaines de pulsars, les astrophysiciens espèrent détecter les ondes gravitationnelles émises par des paires de trous noirs supermassifs. Cette démarche vient de livrer ses premiers résultats encourageants.
Gilles Theureau, Siyuan Chen et Antoine Petiteau
Un « Stonehenge » AllemandArchéologie
Un « Stonehenge » Allemand
Deux enceintes néolithiques viennent d’être fouillées sur les bords du fleuve Elbe, en Saxe-Anhalt, dont une, d’une organisation très proche de celle de Stonehenge, était le siège de cruels rituels.
Karin Schlott
Les montagnes fondent… et s’effondrent !Géosciences
Les montagnes fondent… et s’effondrent !
Le réchauffement climatique a une conséquence spectaculaire : il accélère le phénomène incessant de la déstabilisation des parois rocheuses de haute montagne.
Ludovic Ravanel
Combien de dimensions l’Univers a-t-il ?Physique
Combien de dimensions l’Univers a-t-il ?
Il semble évident que nous vivons dans un monde à trois dimensions d’espace et une dimension de temps. Pourtant, les auteurs de science-fiction n’hésitent pas à emmener leurs lecteurs dans des univers déroutants où le nombre de dimensions est différent. Ils ne sont pas les seuls : la science conduit souvent les chercheurs sur de tels territoires exotiques.
Roland Lehoucq et Jean-Sébastien Steyer
Prédire le temps au Moyen ÂgeHistoire des sciences
Prédire le temps au Moyen Âge
Y aura-t-il de la neige à Noël ? La sécheresse va-t-elle durer tout l’été ? Afin de répondre à de telles questions, les savants de l’Europe médiévale ont développé l’« astrométéorologie », avec des registres de données qui ont préparé le terrain à la météorologie moderne.
Anne Lawrence-Mathers
Rendez-vous
Logique & calcul
Des nombres premiers robustes ou délicats
Manipuler les chiffres des nombres premiers est un jeu stimulant... qui réserve de nombreuses surprises.
Jean-Paul Delahaye
Art & science
Une harpe aux milliers de cordes
Une équipe réunissant des physiciens et un artiste a converti la structure d’une toile d’araignée en musique. L’objectif ? Mieux comprendre la dynamique du tissage et, peut-être, communiquer avec l’animal.
Loïc Mangin
Idées de physique
Mélanger, une opération pas si simple
Mélanger deux liquides, même miscibles comme l’eau et le sirop de grenadine, n’est pas de tout repos : il faut agir mécaniquement de façon appropriée et fournir une énergie considérable.
Édouard Kierlik et Jean-Michel Courty
Chroniques de l'évolution
Les crevettes à poigne du Cambrien
Mâchoires, antennes, crochets… : les arthropodes actuels présentent sur leur tête des appendices particuliers. Un nouveau fossile du Cambrien apporte des lumières sur leur origine.
Hervé Le Guyader
Science & gastronomie
Des suspensions en poupées russes
Réaliser des suspensions de suspensions colloïdales ouvre la voie à de nombreuses recettes innovantes.
Hervé This
(pourlascience.fr) |
[n° ou bulletin] est un bulletin de / Françoise PétryN°526 - Avril 2021 - De Turing à l'embryologie. Quand les plumes font des maths [texte imprimé] . - 2021 . - 96 p.. : ill. en coul. ; 29 cm. Langues : Français ( fre) | Catégories : | 2 Sciences
| | Tags : | Univers (dimension) embryologie ondes gravitationnelles pulsars | | Index. décimale : | 500 Sciences exactes | | Résumé : | Les taches de la robe du jaguar, les rayures du zèbre ou celles du poisson-clown, les carapaces en damier de certaines tortues, les spirales des coquillages, l’architecture arborescente des poumons, la mosaïque de couleurs du plumage du paon… : le monde vivant présente une variété quasi infinie de structures remarquables par leur ordre spatial. Ces motifs suscitent le plaisir des yeux, mais aussi l’étonnement et la curiosité. Comment se forment-ils ? Comment expliquer leur diversité à travers le vivant ? Et leur constance au sein d’une même espèce ?
Les scientifiques se posent ces questions depuis longtemps. Il a fallu attendre le xxe siècle pour qu’ils obtiennent de premiers éléments de réponse. On peut d’abord d’évoquer D’Arcy Thompson : dans son ouvrage On Growth and Form (1917), ce biologiste et mathématicien écossais soulignait l’importance des lois de la physique et de la mécanique pour comprendre les formes rencontrées chez les organismes vivants et leur genèse.
Il fallait cependant aller au-delà des analogies et des concepts descriptifs. Ce qui n’est advenu que dans les années 1950 avec le modèle proposé par le mathématicien britannique Alan Turing. Ce modèle et ses variantes ultérieures fournissent un mécanisme d’« autoorganisation », où des motifs stables peuvent émerger spontanément dans un système initialement homogène, à partir d’interactions locales des composants du système.
Une autre théorie, bien différente, a été proposée en 1976 par Lewis Wolpert, un biologiste d’origine sud-africaine. Selon cette approche, dite de l’« instruction », des signaux externes auxquels réagissent les composants du système sont responsables de la structuration de celui-ci.
Du modèle de l’autoorganisation ou de celui de l’instruction, lequel est le plus pertinent ? Comme nous l’explique Marie Manceau, biologiste au Collège de France, chacun a ses forces et ses faiblesses ; mais la conclusion à laquelle conduisent les travaux sur les plumages des oiseaux, et qui s’applique probablement à bien d’autres motifs du monde animal, peut surprendre. Je vous laisse la découvrir !
(pourlascience.fr) | | Note de contenu : | Édito
Maurice Mashaal
Des motifs dessinés avec ou sans patron ?
Maurice Mashaal
Actualités
Mathématiques
Les indécidables trajectoires d’un fluide
Des mathématiciens viennent de démontrer qu’il est en théorie possible de concevoir des « ordinateurs », ou machines de Turing universelles, à partir d’un fluide. Conséquence : déterminer la trajectoire d’une particule de fluide à long terme serait un problème indécidable.
Sean Bailly
Biologie cellulaire
La mort cellulaire, garante de l’intégrité des tissus
Dans certains tissus, notamment ceux qui se renouvellent vite, l’élimination des cellules mortes protège leurs voisines d’un sort similaire pour assurer la cohésion et l’imperméabilité de l’ensemble.
Noëlle Guillon
Physique
Le pliage des livres modélisé
Quand on plie un livre, les pages s’opposent à la déformation en frottant les unes contre les autres. Des chercheurs ont modélisé ce système.
Sean Bailly
Géosciences
Une tectonique des plaques sur Vénus ?
Des images radar de sa surface suggèrent l’existence de mouvements tectoniques récents.
Sean Bailly
Biologie végétale
Les lipides des plantes, un élément clé de leur symbiose avec les champignons
Il y a 450 millions d’années, les premières plantes terrestres fournissaient déjà des lipides à des champignons vivant en symbiose avec elles.
Isabelle Bellin
Physique des particules
Une expérience classique revisitée donne à voir la charge de l’électron à l’œil nu
La célèbre expérience de la goutte d’huile de Millikan, qui avait établi au début du xxe siècle l’existence d’une charge électrique élémentaire, a été repensée pour pouvoir observer à l’œil nu les conséquences de l’absorption d’un électron par une goutte.
Valentin Rakovsky
Géosciences
Zélandia : les origines géologiques du « huitième continent » se précisent
Ce microcontinent en majorité immergé, dont les terres émergées forment la Nouvelle-Zélande et la Nouvelle-Calédonie, contient des roches vieilles de 1 milliard d’années : elles proviendraient du supercontinent Rodinia.
William Rowe-Pirra
Climatologie
Aux origines du Sahara vert, deux systèmes de pluies simultanés
Une mousson africaine remontant plus au nord qu’aujourd’hui ne suffit pas à expliquer pourquoi le Sahara était couvert de végétation il y a 6 000 ans à peine. La région aurait aussi bénéficié d’une deuxième source de précipitations : les pluies d’un régime méditerranéen.
Valentin Rakovsky
Environnement
Plus de la moitié des rivières dans le monde tarissent au moins un jour par an
Entre 51 et 60 % des cours d’eau de la planète connaissent au moins une journée par an en moyenne sans s’écouler, d’après la première cartographie à l’échelle mondiale des ruisseaux, rivières et fleuves permanents et intermittents.
Valentin Rakovsky
Préhistoire
La sépulture de Mtoto, la plus ancienne d’Afrique tropicale
Découverte au Kenya, la sépulture d’un enfant de trois ans inhumé il y a 78 000 ans confirme l’existence de pratiques funéraires au sein des populations sapiens africaines à l’époque de l’expansion de notre espèce sur toute la planète.
François Savatier
Climatologie
Le bilan carbone des tourbières se précise
Les émissions de carbone liées à l’assèchement des tourbières à des fins agricoles ne sont pas prises en compte dans les modèles climatiques, faute de données suffisantes. Elles représenteraient pourtant 72 milliards de tonnes de carbone depuis le Moyen Âge.
Valentin Rakovsky
Astrophysique
La fusion d’un trou noir et d’une étoile à neutrons enfin observée
Parmi les scénarios possibles de coalescence d’objets compacts, celle d’un trou noir et d’une étoile à neutrons manquait à l’appel. Elle vient d’être détectée… par deux fois, à dix jours d’intervalle.
Sean Bailly
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Répartition des plumes, striures, couleurs… D’où viennent la richesse et la régularité des motifs cutanés des oiseaux ? Aujourd’hui, embryologie et mathématiques révèlent les mécanismes l’œuvre. Et qui semblent transposables à bien d’autres motifs animaux.
Marie Manceau
Grands formats
Des pulsars pour traquer les ondes gravitationnellesAstrophysique
Des pulsars pour traquer les ondes gravitationnelles
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Karin Schlott
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Les montagnes fondent… et s’effondrent !
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Roland Lehoucq et Jean-Sébastien Steyer
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Rendez-vous
Logique & calcul
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Jean-Paul Delahaye
Art & science
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Hervé This
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