La première photo d'un trou noir, le ciseau moléculaire Crispr font partie des dix percées scientifiques de la décennie. © Even Horizon Telescope

Sciences

Les dix percées scientifiques des années 2010

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Les années 2010 furent pleines de découvertes fascinantes qui ont poussé un peu plus loin les limites de la science. Nous vous proposons une sélection de dix d'entre elles qui nous paraissent essentielles.

Que ce soit en physique, en cosmologie ou en biologie, la dernière décennie a comporté son lot d'avancées scientifiques majeures. De la détection des ondes gravitationnelles à l'urgence climatique, parmi ces dix, qu'elle est, selon vous, la plus importante ?

La première image d’un trou noir

Ce cercle orange et lumineux est en réalité un disque d'accrétion de gaz ionisé autour du trou noir qui siège au centre de la galaxie M87 à 55 millions d'années-lumière de nous. C'est la première image jamais réalisée d’un trou noir, cent ans après la prédiction de leur existence dans la théorie de la relativité générale d'Albert Einstein. Avant cela, toutes les preuves de l'existence de ces monstres cosmiques n'étaient qu'indirectes. Cette découverte a été possible grâce au télescope terrestre Event Horizon qui est dédié à l'environnement du trou noir Sagittarius A*.

Le trou noir au centre de la galaxie M87 observé grâce aux mesures du télescope Event Horizon. © Event Horizon Telescope

Les ciseaux moléculaires CRISPR

En biomédecine, il y a un avant et un après-CRISPR. Les généticiens savent depuis longtemps créer des organismes génétiquement modifiés (OGM), mais les techniques de modification du génome étaient laborieuses, chères et peu précises. Ce sont les chercheuses Emmanuelle Charpentier et Jennifer Doudna, aidées de leurs collègues qui ont décrit, dans la revue Science en 2012, ce formidable outil moléculaire capable de modifier simplement le génome.

Le mécanisme s'appelle CRISPR-Cas9 et est surnommé ciseaux moléculaires. Il est facile d'emploi, peu coûteux, et permet aux scientifiques d'aller couper l'ADN exactement là où ils le veulent, pour créer ou corriger, par exemple, une mutation génétique et soigner des maladies rares.

La technique est encore loin d'être infaillible et fait craindre les apprentis-sorciers, comme ce scientifique chinois qui a fait scandale en l'utilisant sur des embryons humains lors d'une fécondation in vitro qui a donné naissance à des jumelles.

 

Le complexe CRISPR-Cas9 permet de modifier le génome des cellules, aussi bien chez les animaux que les végétaux. © Juan Gärtner, Fotolia

De nouvelles espèces humaines

La décennie a commencé avec la découverte d'une nouvelle espèce majeure dans le genre humain Homo. Caché dans une caverne à Denisova, dans les monts Altaï, en Sibérie, des fragments d'os de doigts ont révélé après analyses génétiques que l'individu appartenait à une espèce d'hominidés jusque-là inconnue, et qu'on baptisa l'Homme de Denisova.

L'espèce rejoint ainsi les autres espèces d'Homo connues et qui peuplèrent différents continents de la planète. Homo neanderthalensis vivait en Europe, Homo erectus en Asie, Homo soloensis sur l'île de Java, les nains d'Homo floresiensis sur l'île de Florès (annoncés en 2004), Homo naledi en Afrique du Sud (2015)... et la toute dernière espèce, découverte sur l'île de Luçon, aux Philippines, et classifiée cette année : Homo luzonensis.

Les nouvelles techniques d'analyse génétique des ADN anciens ont ouvert le champ des possibles pour les anthropologues, qui peuvent désormais séquencer des fossiles vieux de dizaines de milliers d'années.

Le visage d'un Dénisovien a été reconstitué pour la première fois. Il s'agit d'une jeune fille d'environ 13 ans, morte depuis plus de 70.000 ans, dont les restes ont été retrouvés dans la grotte de Denisova dans l'Altaï, en Sibérie. © Maayan Harel

La première détection d’ondes gravitationnelles

Un autre évènement cosmique a aussi marqué la décennie : la première détection, le 14 septembre 2015, d'ondes gravitationnelles. Deux trous noirs ont fusionné dans un tourbillon il y a 1,3 milliard d'années, une collision si puissante qu'elle a propagé dans le reste du cosmos des ondes qui contractent et dilatent l'espace à la vitesse de la lumière. Ces ondes ont finalement trouvé la Terre le 14 septembre 2015 et ce sont les installations Ligo et Virgo qui les ont enregistrées. Encore une fois, Einstein avait raison.

Les ondes gravitationnelles ont été détectées pour la première fois en 2015. © Ligo, NSF, Aurore Simonnet

Soigner le cancer par l’immunité

Pendant des décennies, les médecins avaient trois solutions peu engageantes pour attaquer une tumeur : la chirurgie, le poison (chimiothérapie) et l'irradiation (radiothérapie). Mais dans les années 2010, une nouvelle flèche est apparue dans le carquois des scientifiques : l’immunothérapie.

Le principe est de traiter les globules blancs qui composent le système immunitaire afin qu'ils débusquent les cellules cancéreuses restées incognito dans l'organisme. La technique la plus avancée s'appelle CAR-T et modifie génétiquement les lymphocytes T avant de les réinjecter en nombre dans le corps, mieux armés.

Une vague de médicaments a été autorisée sur le marché depuis le milieu des années 2010, pour de plus en plus de cancers (mélanomes, lymphomes, leucémies, cancer du poumon...). L'immunothérapie ne marche pas chez tous les patients et elle peut avoir des effets secondaires redoutables. Mais chez une minorité, les rémissions sont impressionnantes.

L’immunothérapie utilise des anticorps monoclonaux pour favoriser la réponse immunitaire du patient. © molekuul.be, Fotolia

L'intelligence artificielle se démocratise

L'intelligence artificielle - l'apprentissage automatique par les machines, ou machine learning - est arrivée à maturité dans les années 2010. C'est le moteur des assistants vocaux ou des recommandations de Netflix, une efficacité permise par le traitement de montagnes de données avec la gigantesque puissance de calcul des ordinateurs modernes.

La technologie a accompagné des percées spectaculaires cette décennie, du premier robot battant le champion du monde du jeu de go en 2017 (Google AlphaGo) aux logiciels de traduction en temps réel ou de reconnaissance faciale sur Facebook. Les mondes de la médecine (pour réaliser des diagnostics plus exacts que les humains), de la finance, de l'automobile, voire des ressources humaines pour trier les CV et évaluer les candidats, adoptent la technique.

L'intelligence artificielle fait partie de notre quotidien. © carloscastilla, Fotolia

La crise climatique

La seconde moitié de la décennie, de 2015 à 2019, concentre les années les plus chaudes jamais enregistrées. L'objectif d'empêcher la montée des températures de 1,5 à 2 °C semble de plus en plus difficile à tenir. En 2019, les catastrophes naturelles se sont aussi intensifiées avec des incendies gigantesques aux quatre coins du globe, des cyclones plus puissants et des inondations toujours plus fréquentes.

Les échecs successifs des négociations internationales pour réduire les émissions de gaz à effet de serre ne sont pas de bons augures malgré la mobilisation citoyenne.

Notre impact sur l'environnement est un sujet incontournable de ces dernières années et de celles à venir. © Emmanuel, Adobe Stock

La confirmation de l'existence du boson de Higgs

Un nouveau boson, dont les caractéristiques coïncident avec celles énoncées dans une théorie postulée indépendamment par plusieurs scientifiques dont Peter Higgs en 1964, fut observé pour la première fois le 4 juillet 2012 au cœur du Grand collisionneur de hadrons. Près d'un an plus tard, le Cern confirmera qu'il s'agissait bien du fameux boson de Higgs, confirmant une théorie vieille de presque 50 ans. Surnommé « la particule de Dieu », le boson de Higgs permet de donner une masse aux bosons Z et W, des cousins du photon, impliqués dans l'une des quatre forces de la physique, les interactions faibles.

Le boson de Higgs a été découvert grâce au LHC. © Cern

Mars et les ingrédients de la vie

On ne sait pas encore si Mars a abrité la vie, mais on sait que la Planète rouge a été habitable. Peu après son atterrissage le 6 août 2012, le rover Curiosity a découvert des galets, nouveaux indices que des rivières y coulaient il y a des milliards d'années. Les preuves se sont multipliées : il y avait en fait beaucoup d'eau sur Mars, des sources chaudes, des lacs, peut-être des océans. Curiosity a aussi découvert ce que la Nasa appelle les « briques de la vie », des molécules organiques complexes, en 2014.

Deux nouveaux robots mobiles seront lancés à l'été 2020, l'Américain Mars 2020 et l'Européen Rosalind Franklin pour, peut-être, déterrer d'anciens microbes.

La Nasa souhaite rechercher des preuves de vie sur la planète Mars. © Nasa, JPL-Caltech

L'avènement du Big Data

Avec le développement du numérique, le monde qui nous entoure produit une quantité astronomique de données. Les collecter et les stocker pour mieux les analyser, c'est ce qu'on appelle le Big Data. Une révolution qui a modifié notre quotidien et la science. Le foisonnement de données informatiques et scientifiques a profondément modifié la façon de faire de la recherche. Elles sont devenues aussi incontournables que les expérimentations classiques.

En biologie, elles ont révolutionné l'étude du microbiome, le matériel génétique de tous les micro-organismes qui vivent dans un environnement donné. Au-delà des fossiles, les génomes et protéomes permettent de retracer l'évolution de l'Homme ainsi que ses migrations.

Les données que nous produisons chaque jour sont stockées dans des data center. © Eisenhans, Fotolia
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