Démontrée théoriquement, la possibilité de se rendre invisible devient envisageable grâce aux recherches menées sur les métamatériaux et leurs propriétés extraordinaires.

Dans la mythologie grecque, Hadès devenait invisible grâce à son casque. Depuis, ce sont les super-héros, la science-fiction et Harry Potter qui ont popularisé le mythe. Aujourd'hui, les scientifiques ont pris le relais et l'invisibilité fait l'objet de très sérieuses recherches donnant lieu à une intense compétition entre différentes équipes dans le monde. Leur formule magique tient en un terme : indice de réfraction. Depuis Descartes et ses lois de l'optique, ce terme décrit le comportement de la lumière à l'interface de deux milieux. Un objet est visible s'il réfléchit complètement ou partiellement la lumière et devient invisible dès lors que son indice de réfraction est le même que celui du milieu ambiant. Ainsi, un bâton de verre transparent est visible puisque son indice de réfraction est de 1,5 quand celui de l'air ambiant est de 1. Il restera visible dans l'eau, dont l'indice est de 1,3. Mais plongé dans un milieu ambiant de même valeur que le verre, comme le glycérol, il disparaît aux yeux de l'observateur.
Pour aller plus loin qu'une expérience réalisable dans sa cuisine, il faut aller voir du côté des métamatériaux. Des produits composites qui n'existent pas à l'état naturel, mais possèdent des propriétés étonnantes. L'effet est spectaculaire, puisque, avec un indice de réfraction négatif, le rayon lumineux serait dévié de façon très importante.
Dès 1968, alors que ces métamatériaux n'existaient pas encore, un scientifique russe, Victor Veselago, avait pourtant théorisé leur utilisation. Notamment en l'appliquant à un domaine très éloigné de l'invisibilité : la fabrication de lentilles optiques d'une précision exceptionnelle. « Sa prédiction était qu'avec un indice de réfraction inférieur à zéro, on pourrait fabriquer une superlentille avec une surface plane et possédant une très bonne résolution », explique Christophe Sauvan, de l'Institut d'optique Graduate School, basé à Orsay, qui vient d'ouvrir un centre sur le campus de Bordeaux.
Au tournant des années 2000, le Britannique John Pendry, de l'Imperial College de Londres, imagine concrètement comment fabriquer des métamatériaux possédant cet indice négatif. En 2006, c'est lui qui franchit le pas et les applique à l'invisibilité. Son invention est un dispositif, appelé « cape », qui rend invisible l'objet placé à l'intérieur en détournant les ondes électromagnétiques. Un peu comme l'eau contourne un rocher dans la rivière pour reformer son flux en aval. L'objet de quelques centimètres placé à l'intérieur se trouve placé dans une sorte de trou noir optique, tandis que les ondes circulent dans l'épaisseur de la cape. « Les propriétés de ces métamatériaux permettent de courber les rayons lumineux et d'assurer l'absence de réflexion », précise Didier Lippens, professeur à l'Institut d'électronique, de microélectronique et de nanotechnologie (IEMN) de l'université de Lille.
Pourtant, on est encore loin de l'invisibilité telle que nous l'entendons avec la lumière : les expériences de John Pendry sur la cape d'invisibilité ont été faites dans le domaine des micro-ondes. La cape peut-elle aussi fonctionner dans le visible ? « C'est moins un problème théorique que technologique », explique Stefan Enoch, directeur de l'Institut Fresnel, qui dépend du CNRS et de l'université d'Aix-Marseille. Car les métamatériaux obéissent à une règle fondamentale : ils n'ont une action sur les ondes électromagnétiques que si leurs composants de base sont plus petits que la longueur de l'onde elle-même. Expérimenter l'invisibilité dans le domaine des micro-ondes (beaucoup plus grandes que les ondes lumineuses) est une chose. Passer à l'invisibilité dans le domaine de la lumière en est une autre. Les ondes du spectre visible sont comprises entre 400 et 800 nanomètres. Dès lors, fabriquer une cape suppose d'entrer dans le domaine des nanotechnologies, complexes à mettre en oeuvre. Ensuite, l'intérêt d'un tel dispositif en optique visible est actuellement limité par la taille infime des objets « de toute façon invisible à l'oeil nu », sourit Didier Dippens, qui précise : « De plus, ces capes d'invisibilité sont actuellement imparfaites et ne fonctionnent parfois que sous un certain angle. »
Applications multiples

Si l'invisibilité constitue un défi, les chercheurs travaillent à des projets plus immédiatement applicables. « Dès lors que l'on sait contrôler les ondes électromagnétiques, on peut s'attaquer à d'autres sujets, car les équations mathématiques sont les mêmes », résume Stefan Enoch. Et les métamatériaux constituent désormais un champ de recherche très actif. Certains espèrent ainsi découvrir des moyens de rendre les panneaux solaires plus efficaces. Les militaires sont évidemment très intéressés, notamment par l'application de ces technologies aux ondes radar. Au centre de recherche Paul-Pascal de Bordeaux (CNRS), les physiciens travaillent avec des chimistes spécialistes des nanoparticules afin de produire des métamatériaux de nouvelle génération. L'objectif du projet européen Metachem revient aux ambitions de Victor Veselago dans le domaine des lentilles optiques. « Ces superlentilles offriraient une meilleure résolution que les produits actuels », explique Philippe Barois, directeur de recherche au centre de recherche Paul-Pascal. Ils permettraient de fabriquer des microscopes optiques plus performants que ceux utilisés actuellement en biologie, sachant que les microscopes électroniques qui fonctionnent sous vide ne permettent pas d'observer des organismes vivants.
A Marseille, les chercheurs exploitent leurs connaissances des phénomènes ondulatoires pour les appliquer à la propagation de l'eau, dans la lutte contre les raz de marée. Une multitude de plots judicieusement disposés dans l'eau détourneraient les vagues de la zone à protéger. Ces travaux pourraient également s'appliquer aux tremblements de terre et aux ondes sismiques qu'ils produisent.

Au IVe siècle, déjà...

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Peste

La peste est une maladie qui sévit toujours de nos jours en Afrique, Asie et Amérique et fait partie des maladies actuellement ré-émergentes dans le monde. Elle est soumise à une réglementation internationale. Le nombre de cas déclarés par l’OMS est en progression dans certaines régions. Au cours du XXème siècle, l’utilisation de traitements antibiotiques et le renforcement des mesures de santé publique ont réduit très fortement la morbidité et la mortalité dues à cette maladie, mais n’ont pas permis de la faire disparaître. La peste est une maladie des rongeurs, principalement véhiculée par le rat, et transmise à l’homme par piqûres de puces de rongeurs infectés. C’est le pasteurien Alexandre Yersin qui découvrit en 1894 le bacille responsable de la maladie, Yersinia pestis, bactérie d’une extrême virulence.
 
 
> Epidémiologie
> Aspects cliniques
> Traitements
> A l’Institut Pasteur
> Les équipes mobilisées
 
Epidémiologie
Près de 40 000 cas humains de peste ont été déclarés à l’OMS par 24 pays au cours des quinze dernières années. L’Afrique est le continent le plus touché, suivi par l’Asie. Les foyers de peste les plus importants se situent à Madagascar, en République Démocratique du Congo et en Tanzanie. En Asie, il s’agit de la Chine, de la Mongolie et du Vietnam. Sur le continent américain, le principal foyer se trouve au Pérou mais les Etats-Unis ne sont pas épargnés : des cas autochtones de peste humaine sont rapportés chaque année dans ce pays. Quelques cas surviennent également dans certains pays de l’ex-URSS. Aucun cas de peste n’a été signalé récemment en Océanie ou en Europe. En France, les derniers cas survenus datent de 1945 en Corse.
 
Une des caractéristiques des épidémies de peste est leur capacité à "s’éteindre" pendant plusieurs années avant de réapparaître brutalement sous forme épidémique. Une flambée épidémique de peste a ainsi touché la Tanzanie en 1991 (1293 cas) et le Myanmar en 1992 (528 cas). En Inde, une épidémie de peste pulmonaire a éclaté en 1994, alors que l’on croyait la maladie éradiquée depuis presque 30 ans. Presque simultanément à l’épidémie en Inde, des cas de peste bubonique (128 cas) ont été enregistrés au Mozambique après plus de 15 ans de silence, et se sont propagés au Zimbabwe et au Malawi tout proches. Presque au même moment, une épidémie est survenue au Pérou (1031 cas en 1993-1994). Malgré leur apparition rapprochée, il n’existe probablement pas de lien épidémiologique entre les épidémies asiatiques, américaines et africaines.Plus récemment (1997), des cas humains de peste sont survenus en Jordanie après 80 années de silence. Enfin, la peste est réapparue en Algérie, dans la région d’Oran en 2003, après une période de silence inter-épidémique de 50 ans. Une épidémie de peste pulmonaire a de plus éclaté dans une mine de diamants en République Démocratique du Congo en Décembre 2004 et une épidémie de grande ampleur s’est à nouveau produite dans ce pays en 2006.
 
Aspects cliniques
Chez l’homme, la maladie revêt deux formes principales: bubonique (contractée par piqûre de puce) et pulmonaire (transmise par voie aérienne). La peste bubonique, forme clinique la plus fréquente, est caractérisée, après une incubation de quelques jours, par un syndrome infectieux très sévère (forte fièvre, atteinte profonde de l’état général), accompagné d’une hypertrophie du ganglion lymphatique (bubon) drainant le territoire de piqûre de la puce. Dans 20 à 40% des cas, le bubon suppure et le malade guérit après un temps de convalescence assez long. Sinon, la maladie évolue vers une septicémie, très rapidement mortelle. Dans certains cas, le bacille atteint les poumons et la transmission inter-humaine du bacille a ensuite lieu par l’intermédiiare d’aérosols émis par le malade lors de la toux. Les sujets contacts développent alors une peste pulmonaire. En l’absence d’un traitement précoce et approprié, la peste pulmonaire est systématiquement mortelle en 3 jours
 
Traitements
La streptomycine, le chloramphenicol et les tétracyclines sont les antibiotiques de référence pour le traitement de la peste. Ce sont des antibiotiques parfaitement efficaces s’ils sont administrés à temps. Bien que le recul soit encore insuffisant, les fluoroquinolones semblent représenter une alternative tout à fait adaptée et efficace aux traitements précédents.
 
Les mesures prophylactiques
La chimioprophylaxie au moyen de tétracyclines ou de sulfamides, administrée précocement, est en général d’une très bonne efficacité pour l’entourage immédiat des sujets atteints de peste.
 
A l’Institut Pasteur
L’Unité des Yersinia étudie les facteurs de pathogénicité, l’évolution et la résistance aux antibiotiques de ce genre bactérien. Elle effectue des analyses de génomique fonctionnelle et de physiopathologie comparative, développe des méthodes moléculaires de typage, et a entrepris la mise au point d’un vaccin contre la peste. Ce laboratoire est également le Centre National de Référence des Yersinia et un Centre Collaborateur de l’OMS.
 
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Illustration - Copyright Institut Pasteur
Légende - Foie de souris infecté par le bacille de la peste
 
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Février 2007
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Paris , 7 novembre 2014

D'une caméra vidéo à une navette sans chauffeur

Un nouveau type de navette sans chauffeur a été mis au point grâce à une technologie innovante de guidage par vision artificielle qui permet une localisation fiable et peu coûteuse du véhicule sur la chaussée. Cette technologie, basée sur l'utilisation de simples caméras vidéo, a été développée par des chercheurs de l'Institut Pascal (CNRS/Université Blaise Pascal de Clermont-Ferrand/IFMA)1. Elle est au cœur de la navette autonome EZ-10 développée par Ligier Group2, qui sera dévoilée lors du Michelin Challenge Bibendum à Chengdu (Chine) du 11 au 14 novembre 2014.
Depuis les années 2000, de nombreuses sociétés cherchent à rendre autonomes les voitures à partir de technologies coûteuses et parfois peu fiables3. Les chercheurs de l'Institut Pascal ont décidé, en 2003, de travailler sur la conduite automatique de véhicules électriques urbains à partir de simples caméras vidéo. La technologie développée est fondée sur deux étapes. La première a pour objectif de repérer, dans une vidéo acquise lors d'un trajet initial réalisée en conduite manuelle, tous les points remarquables de l'environnement au voisinage de la trajectoire effectuée. La seconde correspond au mode automatique au cours duquel le véhicule contrôle en permanence sa trajectoire afin que les images délivrées par les caméras embarquées correspondent le plus possible à la séquence filmée initialement. La vidéo initiale joue donc le rôle d'un rail virtuel que doit respecter le véhicule lors de sa circulation en mode autonome.
Depuis 2006, les chercheurs de l'Institut Pascal, en collaboration avec Ligier Group, mettent au point des navettes automatiques sans chauffeur permettant de transporter jusqu'à 10 personnes à la façon d'un ascenseur horizontal pour de courts déplacements (de l'ordre du kilomètre). Ces véhicules, qui ont vocation à être déployés sur des sites dédiés (industries, aéroports, parcs d'attractions, etc.), sont capables de gérer des obstacles grâce à des télémètres lasers installés aux quatre coins du véhicule. La navette est ainsi capable de détecter la présence d'un obstacle à 50 mètres de distance et par ce biais d'adapter sa vitesse ou même de s'arrêter en fonction du danger potentiel. Les chercheurs comptent désormais s'intéresser à la gestion d'une flotte de cinq véhicules, sur le centre de technologie Europe Michelin-site de Ladoux. Leur objectif : faire face, en temps réel, à des demandes multiples et potentiellement synchrones émises par l'intermédiaire de bornes d'appel ou de smartphones et cela sur un site industriel étendu, à la manière d'un taxi automatique.
Cette technologie de localisation, fiable et peu coûteuse, sera dévoilée lors du Michelin Challenge Bibendum à Chengdu (Chine), du 11 au 14 novembre 2014. Equipée d'une rampe d'accès pour personne à mobilité réduite, la nouvelle navette EZ-10 se verra alors confier le transport des visiteurs en toute autonomie.

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Paris, 22 octobre 2014

Comprendre et prévoir les éruptions solaires

Des chercheurs du Centre de physique théorique (CNRS/École polytechnique) et du laboratoire Astrophysique, interprétation - modélisation (CNRS/CEA/Université Paris Diderot) ont identifié un phénomène-clé dans le déclenchement des éruptions solaires. A l'aide de données satellite et de modèles, les chercheurs ont pu suivre l'évolution du champ magnétique solaire dans une zone ayant un comportement éruptif. Leurs calculs mettent en évidence la formation d'une corde magnétique1 qui émerge de l'intérieur du Soleil et est associée à l'apparition d'une tache solaire. Ils montrent que cette structure joue un rôle important dans le déclenchement de l'éruption. En caractérisant la transition vers l'éruption, ces travaux ouvrent la voie vers la prévision des tempêtes solaires qui affectent la Terre. Ils font la Une de la revue Nature du 23 octobre.
Les éruptions solaires sont des évènements qui ont lieu dans l'atmosphère du Soleil. Elles se caractérisent par des émissions de lumière et de particules ainsi que, pour celles à très grande échelle, par l'éjection d'une bulle de plasma2. Comprendre l'origine de ces phénomènes est intéressant à plusieurs niveaux. En premier lieu, ces éruptions représentent un exemple proche de nous et bien observé de phénomènes physiques se produisant dans tout l'Univers. Mais c'est surtout en raison de leur impact sur l'environnement terrestre que l'étude et la prévision des éruptions représentent un enjeu important. Elles génèrent en effet des perturbations multiples qui touchent entre autres les générateurs électriques au sol, les satellites ainsi que les systèmes GPS et de communication.
L'atmosphère solaire est structurée en plusieurs couches dont la photosphère, qui équivaut à la surface du Soleil, et la couronne, zone la plus externe où se produisent les éruptions. Il existe un champ magnétique au niveau de ces couches et il joue un rôle prépondérant dans les éruptions solaires. Jusqu'ici les observations n'avaient cependant pas permis de comprendre exactement le mécanisme et les structures impliqués, notamment parce qu'il est difficile de mesurer le champ magnétique en tout point de la couronne très chaude et peu dense.
Une éruption survenue dans la nuit du 12 au 13 décembre 2006 a permis une avancée importante. La région du Soleil concernée était observée par le satellite japonais Hinode au moment de l'éruption et dans les jours la précédant. Des données sur le champ magnétique de la photosphère, plus froide et plus dense que la couronne, ont pu être recueillies par le satellite et ont permis aux chercheurs de calculer l'évolution de l'environnement magnétique dans la couronne durant ce laps de temps.
A partir de calculs réalisés à l'IDRIS (CNRS), les scientifiques ont montré qu'une structure caractéristique, en forme de corde magnétique, apparaît progressivement dans les jours précédant l'éruption. Elle est complètement formée la veille du phénomène. Ce résultat est en très bon accord avec les observations faites au niveau de la photosphère et de la couronne : la formation de la corde magnétique concorde avec l'évolution de taches solaires dans la région de l'éruption et avec l'apparition d'autres structures3. Leurs calculs mettent également en lumière que l'énergie de cette corde magnétique augmente au fur et à mesure de son émergence depuis l'intérieur du Soleil.
Grâce à une seconde série de simulations numériques, les chercheurs ont ensuite suivi l'évolution du champ magnétique dans la couronne une fois la corde présente. Leurs résultats montrent que cette structure est bien à l'origine de l'éruption et est même nécessaire pour son apparition : la transition vers l'évènement éruptif n'est pas possible avant sa formation. Cette transition a pu être caractérisée par plusieurs critères : un seuil énergétique et une altitude donnée au-delà de laquelle les arcades magnétiques qui retiennent la corde s'affaiblissent. Si ces points critiques sont dépassés, il y a éruption solaire.
Ces travaux proposent une méthode qui pourra être utile pour la prévision des éruptions. En se basant sur des données magnétiques accumulées en « temps réel » et une chaîne de modèles numériques adaptés, il sera à terme possible, un peu comme en météorologie standard, de prévoir la météorologie dans l'espace et de prévenir les conséquences sur Terre des tempêtes solaires.

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