Lumière sur le cerveau

 

Et si les neurones se reconnaissaient entre eux grâce à de la lumière ? Les cellules du cerveau sont encore bien mystérieuses pour les scientifiques qui pensent aujourd’hui que les neurones communiqueraient par infra-rouges.

originalLes neurones s’enverraient des signaux lumineux…

Comment les neurones se reconnaissent-ils entre eux ? La complexité du réseau neuronal qui constitue le cerveau humain offre chaque jour de nouveaux défis aux scientifiques. Les neurones sont des cellules « étoilées, » car de leur centre cellulaire partent des dendrites, sorte de long bras qui vont jusqu’aux neurones suivants. Jusqu’alors, la façon dont ces dendrites s’orientaient dans l’espace pour aller rejoindre un autre neurone était un mystère. Les scientifiques du monde entier se disputaient sur le sujet : est-ce chimique ? est-ce thermique ? est-ce physique ? « La force de la recherche aujourd’hui c’est qu’elle se fait aux interfaces entre les disciplines, » clame Guillaume Baffou, chargé de recherche au CNRS à L’Institut Fresnel, « les chimistes, les biologistes et les physiciens sont désormais obligés de travailler et de communiquer ensemble pour faire avancer la science. »

C’est de ce principe qu’est né une théorie que Guillaume Baffou espère bien vérifier dans les années à venir. Selon lui, « les neurones sont sensibles aux infra-rouges, peut être même qu’ils communiquent grâce à cette lumière si particulière. » Des scientifiques ont récemment montré qu’avec un faisceau infra-rouge à proximité, les dendrites des neurones se dirigeaient vers celui-ci. Problème : est ce la chaleur dégagée par le faisceau ou la lumière de ce dernier qui attire les dendrites ? Grâce à la technique de microscopie thermique par effet mirage qu’a développé Guillaume et son équipe, le physicien entend bien mettre un terme au débat. « Mon intuition c’est que ce n’est pas thermique, » déclare-t-il, « car cela ne marche que si le faisceau d’infra-rouges clignote. » Or la chaleur est un processus lent qui ne « clignote pas. »

Armés de la précision de la microscopie thermique par effet mirage, qui permet de voir la déformation d’un faisceau lumineux à cause de la chaleur à l’échelle nanométrique, des scientifiques de disciplines théoriquement éloignées se joignent alors au projet. « Si on obtient les financements, on saura très vite ce qu’il en est ! » espère Guillaume Baffou. Qui sait ? Dans quelques années, on vous annoncera peut être que tous les hommes ont en fait un brillant cerveau.

Renaud Levantidis

Comment faire parler la lumière ?

La lumière, c’est la matière première des astrophysiciens. Pourtant si simple, si commune, c’est elle qui transporte l’information à travers tout l’univers. Son analyse approfondie n’est en revanche pas une mince affaire.

« Aujourd’hui, on ne regarde plus dans un télescope à la recherche de jolies images, » explique Georges Comte, astrophysicien émérite au Laboratoire d’Astrophysique de Marseille, « on fait de la spectrographie, ou l’art d’analyser ce que dit la lumière. » La spectrographie décompose la lumière, comme le fait un arc-en-ciel. « Le travail du scientifique est alors de repérer et d’expliquer les anomalies du spectre de la lumière, » déclare le chercheur.

Spectre du soleilSpectre du Soleil – © NOAO – Kitt Peak Observatory

Un spectre lumineux est certes bien moins impressionnant qu’une vue d’artiste ou qu’une photo prise avec le reflex que vous avez eu à Noël, mais c’est l’essence même de la lumière. De fines raies noires s’y cachent, chacune signifiant une donnée précise : telle bande correspond à l’azote, telles bandes au fer, telles autres à l’hydrogène. En analysant l’ensemble de ces raies dites d’absorption, les scientifiques peuvent décrypter quels sont les éléments qui composent l’émetteur de lumière. « C’est comme cela que nous pouvons savoir de quoi sont constituées les étoiles aux confins de l’univers, » explique Georges Comte.

Nébuleuse d'orionRaies d'émission nébuleuse d'orion

Messier 42, la grande nébuleuse dOrion et son spectre d’émission qui permet de voir quelles molécules la compose

Aussi, en regardant le continuum lumineux, c’est à dire la composante continue du flux d’énergie de la lumière le long de son spectre, les scientifiques peuvent déterminer la température de l’étoile, puis sa masse et sa luminosité. En la comparant ensuite aux autres étoiles, vient son âge. Pour cela, les astrophysiciens utilisent aussi la photométrie qui s’intéresse à l’intensité lumineuse dans des filtres larges et non aux spectres. Et l’astrophysicien de conclure : « La lumière, c’est notre matière première. C’est tout ce qu’on peut étudier, c’est tout ce qu’on a. »

Renaud Levantidis

Dans les coulisses d’Éclats de Lumière

Le mardi 12 mai 2015, tout l’équipe du comité Éclats de Lumière était à la Fondation Vasarely à Aix-en-Provence pour monter les expositions « lumière en balade » et « Lumière en image. » Reportage photos de cette journée riche en émotions.

Venez profiter de l’exposition du 13 au 31 mai à la Fondation Vasarely !

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