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La 6ème extinction de masse mondiale arrive trop tôt, selon ce mathématicien

Cela ne se produit pas très souvent, mais après quelque 540 millions d’années, ce monde dans lequel nous vivons a été témoin de cinq extinctions massives – et le prochain rideau pourrait tomber avant que le siècle ne soit écoulé. C’est l’évaluation sombre d’une nouvelle analyse mathématique du cycle de carbone renouvelable de la Terre, avec des calculs prévoyant notre production d’émissions de CO2 qui nous entraînent vers un «seuil de catastrophe» que la planète n’a pas violée depuis des millions d’années.

Le géophysicien du MIT, Daniel Rothman, a étudié les fluctuations du cycle du carbone – les traces de carbone sur les terres, les océans et l’atmosphère de la Terre – qui se sont produites au cours des 542 millions d’années.

En analysant 31 événements isotopiques de carbone reconnus par les géochimistes, Rothman a identifié le flux et le reflux du carbone-12 et du carbone-13 – deux isotopes de carbone dont l’abondance a varié considérablement dans l’histoire de la Terre. De là, il a construit une base de données pour évaluer la quantité de masse de carbone injectée dans les océans du monde dans chaque événement historique. Dans la plupart de ces épisodes, le volume de carbone est resté sous un certain seuil.

Mais dans certains d’entre eux – dont quatre des cinq derniers événements d’extinction de masse qui ont exterminé une multitude de formes de vie sur la planète – le seuil a été violé.

Maintenant, nous savons tous que la corrélation ne correspond pas à la causalité, mais à la lumière de tous les autres éléments de preuve que nous avons sur la façon dont les niveaux élevés de carbone sont dangereux pour la vie sur notre planète, une tendance inquiétante est sans aucun doute en train d’émerger.

« Il est devenu évident qu’il y avait un taux de changement caractéristique que le système n’a guère envie de passer, » affirme Rothman.

Selon les calculs de Rothman, il existe deux façons dont les niveaux de carbone peuvent dépasser ce seuil de catastrophe. L’un d’eux consiste à gonfler lentement les émissions de CO2 sur des milliers et des millions d’années, déclenchant lentement une calamité mondiale. L’autre cas se produit à une échelle de temps beaucoup plus courte, où un changement immense dans les volumes de carbone se déplaçant dans le cycle du carbone se produit dans l’espace des décennies et des années. Cela vous semble familier ?

Dans ce contexte, Rothman prédit qu’il faudrait environ 310 gigatonnes de carbone ajouté aux océans du monde pour que nous puissions franchir le seuil – ce qui est à peu près la quantité minimum attendu pour l’année 2100 au rythme où vont les choses, à ce moment le chercheur dit que nous allons entrer dans un “territoire inconnu”.

« Cela ne veut pas dire que le désastre surviendra le lendemain », déclare Rothman.

« Cela dit, si on le laisse sans contrôle, le cycle du carbone se déplacerait dans un domaine qui ne serait plus stable et qu’il se comporterait d’une manière difficile à prédire. Dans le passé géologique, ce type de comportement est associé à une extinction massive. »

En d’autres termes, à moins que l’humanité ne fasse quelque chose pour changer radicalement notre situation en carbone, nous pourrions bloquer une extermination dangereuse.

Cela ne se produirait pas du jour au lendemain, mais une mort aussi épique pourrait se dérouler sur quelque chose comme environ 10 000 ans, suggère Rothman, et le phénomène pourrait se cristalliser dès 2100 si les choses ne changent pas.

Bien sûr, c’est seulement une perspective sur la façon dont le scénario du carbone mondial pourrait se concrétiser, et Rothman ne prétend pas avoir toutes les réponses, mais il espère que nous considérons ces chiffres comme une autre preuve pour nous galvaniser.

« Il devrait y avoir des moyens de réduire les émissions de dioxyde de carbone », dit-il. « Mais ce travail souligne les raisons pour lesquelles nous devons faire attention, et cela donne plus de raisons d’étudier le passé pour informer le présent. »

Les résultats sont présentés dans Science Advances DOI: 10.1126/sciadv.1700906.

Cette recherche a été soutenue en partie par la NASA et la National Science Foundation.

MIT News, Science Alert

Une puce microfluidique reproduit la jonction neuromusculaire

Réplication de la connexion entre les muscles et les nerfs

La nouvelle puce pourrait aider à tester des médicaments pour la SLA et d’autres troubles neuromusculaires.

Des ingénieurs du MIT ont développé un dispositif microfluidique qui réplique (reproduit) la jonction neuromusculaire – la connexion vitale où le nerf rencontre le muscle. Le dispositif, de la taille d’une pièce de 0,25$, contient une simple bande musculaire et un petit ensemble de motoneurones (ou neurones moteurs). Les chercheurs peuvent influencer et observer les interactions entre les deux, au sein d’une matrice tridimensionnelle réaliste.

The researchers fabricated a microfluidic device with two important features: a three-dimensional environment, and compartments that separate muscles from nerves to mimic their natural separation in the human body. They suspended muscle and neuron cells in a hydrogel and injected them in the millimeter-sized compartments (thin channels shown in blue) and supplied culture medium from each side of the neuron/muscle tissue (large channels shown in blue) to mimic a three-dimensional environment.
Image: Sebastien Uzel

Les chercheurs ont génétiquement modifié les neurones dans le dispositif pour répondre à la lumière. En projetant la lumière directement sur les neurones, ils peuvent précisément stimuler ces cellules, qui à leur tour envoient des signaux pour exciter la fibre musculaire. Les chercheurs ont aussi mesuré la force que le muscle exerce dans le dispositif quand celui-ci tremble (se convulse) et se contracte en réponse.

Les résultats publiés en ligne sur Science Advances, peuvent aider les scientifiques à comprendre et identifier des médicaments pour traiter la sclérose latérale amyotrophique SLA (maladie de Charcot), plus communément connue sous le nom de maladie de Lou Gehrig, aussi bien que d’autres conditions neuromusculaires.

« La jonction neuromusculaire est impliquée dans un grand nombre de troubles très invalidants, parfois brutaux et mortels, pour lesquels beaucoup de choses restent encore à découvrir », dit Sebastien Uzel, qui a dirigé les travaux en tant que diplômé du Department of Mechanical Engineering du MIT. « L’espoir est, être capable de former des jonctions neuromusculaires in vitro nous aidera à comprendre comment certaines maladies fonctionnent ».

Les coauteurs d’Uzel comprennent Roger Kamm, le Cecil and Ida Green Distinguished Professor of Mechanical and Biological Engineering au MIT, suivi de l’ancien étudiant diplômé aujourd’hui post-doctorant Randall Platt, chercheur scientifique Vidya Subramanian, ancien étudiant chercheur Taylor Pearl, senior post-doctorant Christopher Rowlands, ancien post-doctorant Vincent Chan, professeure associée de biologie Laurie Boyer, et le professeur d’ingénierie mécanique et d’ingénierie biologique Peter So.

Pour en savoir plus : MIT News

Traduction Thomas Jousse

Microfluidic design and assembly.
(A) The microfluidic design features three parallel gel regions accessible by six gel filling ports and flanked by two medium channels connected to four medium reservoirs. A surrounding vacuum channel allows for temporary bonding. Scale bar, 2 mm. (B) The platform is composed of a top microfluidic layer assembled on top of a PDMS membrane featuring two sets of two capped pillars (inset), itself bonded to a coverslip. (C) Schematic displaying the final coculture arrangement: embedded in a hydrogel, muscle bundles that are wrapped around and exerted force to the pillars are innervated by neurospheres located in the opposite gel chamber separated by a 1-mm-wide gel region.