Clair-obscur rétinien...

Allez debout là dedans ! Il est déjà 11H tu vas quand même dormir toute la journée avec un beau soleil pareil... Et chlack ! Ouverture brutale du rideau opaque de la chambre... la victime croit devenir aveugle l'espace d'un instant tandis que la lumière inonde sa "piaule d'ado".
Scène classique vécue chaque week-end par un grand nombre de parents ravis punir leur progéniture pour un acte inconcevable "de leur temps" où l'on était dans les champs dès l'aube pour effectuer, sans broncher, moultes corvées aujourd'hui disparues. (Mais bien sûr... Faudrait "pas prendre les enfants du bon Dieu pour des canards sauvages !")

Pour cautionner le réveil tardif de notre adolescent persécuté, postulons que ce dernier passionné d'astronomie a veillé très tard dans la nuit pour observer le ciel étoilé... (La saine occupation que voilà !) Ce faisant il a constaté avec émerveillement qu'après quelques minutes d'observation une multitude de corps célestes invisibles au départ semblaient peu à peu se révéler à lui, évoquant dans son imagination fertile quelque voyage intergalactique digne d'un roman de science fiction.

Et donc... notre problème scientifique du jour est le suivant: Comment expliquer une telle sensibilité à la lumière au réveil ? Et Pourquoi voit-on mieux dans l'obscurité après quelques minutes d'adaptation ? (Les deux questions sont liées)

Sensibilité de la rétine... Où, quand et pourquoi ?

Sur ce petit graphique vous pouvez constater que la forte sensibilité à la lumière après un temps passé à l'obscurité n'est pas une vue de l'esprit. Après 8 minutes la rétine centrale est déjà 30% plus sensible, après 45 mn d’obscurité la sensibilité à l'échelle de l'œil est maximale (environ un million de fois plus élevée qu'immédiatement après avoir quitté une zone éclairée).
Ainsi lors de l'ouverture brutale des volets notre vision est 1million de fois plus sensible qu'en conditions d'éclairage normales. La stimulation est alors d'une telle intensité qu'elle provoque, une certaine douleur (exprimée sous forme de bougonnements), une fermeture immédiates des paupières et une enfouissement rapide sous l'oreiller.

Comment expliquer cette différence rétine "centrale" / rétine "périphérique" ?  Deux types de cellules photoreceptrices constituent la couche photosensible de la rétine:

• Les cônes: De différents types ils permettent de percevoir les couleurs avec une bonne acuité visuelle et son localisés au centre la rétine (macula). Ces cellules atteignent rapidement leur maximum de sensibilité (premier plateau du graphique). C'est la vison photopique, en quelque sorte la vision du cruel prédateur fixant sa proie du regard sous le soleil de midi.

• Les bâtonnets: Majoritaires en périphérie, sont très sensibles  à la lumière mais ne permettent pas la perception des couleurs ou de formes très distinctes (voir le billet: la nuit tous les chats sont gris). C'est ce type de cellules qui permet la vision nocturne ou scotopique, quand tout devient sombre dans la forêt et que des ombres semblent se déplacer sur les cotés, (le prédateur fait moins le malin ...) 

Vous pouvez tester la différence de sensibilité en repérant une étoile faiblement lumineuse en périphérie de votre champs de vision, puis en essayant de la fixer vous ne la verrez plus.

Photo-isomérisation du rétinal : la clé de la vision !
Dans ces cônes et ces bâtonnets la membrane est déformée et présente des très nombreux replis ou disques (100 pour un cône,  900 pour un bâtonnet). Cette disposition permet d'augmenter beaucoup la surface de membrane qui comprend des éléments enchâssés: les photopigments. Au final un bâtonnet contient 1000 fois plus de photopigments qu'un cône !

Chaque photopigment est constitué d'une protéine (ex: l'opsine) et d'une molécule photosensible: le rétinal. Cette petite molécule colorée dérive directement de la vitamine A que l'on trouve notamment dans le lait les œufs et le foie... (Et hop ! Une bonne dose d'huile de foie de morue pour notre ado !)

 [Exemple de photopigment des bâtonnets : la rhodopsine formée par le retinal (dérivé la vitamine A) et l'opsine (protéine). Selon le photopigment la protéine peut varier]

Métarhodopsines prêtes à l'action !

Lorsqu'un photon percute un photopigment, le rétinal change très vite de conformation, c'est la photoisomérisation. Pour être précis une double liaison au niveau du 11ème carbone du rétinal pivote, on passe d'une forme "cis" à une forme "trans" (comme pour les acides gras ...). Cette transformation permet au rétinal de se détacher de l'opsine qui devient "métarhodopsine" et peut alors aller activer tout un tas de protéines de la membrane jusqu'à la création d'un message nerveux. "Bumbo magique" et autre "power-rangers/transformers" ne sont pas loin !

 Pour pouvoir à nouveau stimuler un photopigment le retinal doit retrouver sa forme cis. C'est cette étape qui prend du temps. Et oui les bâtonnets ne possèdent pas l'équipement enzymatique pour régénérer le rétinal. Le boulot est délégué aux cellules situées derrière les bâtonnets qui forment l'épithélium pigmentaire: la couche la plus externe de la rétine. La logistique plutôt lourde qui va avec cette régénération du rétinal n'est pas encore bien connue et surtout dépasse largement le cadre de ce billet.

[ Une version simplifiée du cycle visuel: L'étape (1) de décoloration, où le rétinal passe d'une forme cis à une forme trans, est très rapide. A l'inverse l'étape (2) est beaucoup plus longue et se déroule notamment dans l’épithélium pigmentaire de la rétine. ]

Toujours-est-il que qu'après un certain temps sans lumière, un maximum de cellules ont leur rétinal régénéré, en conformation cis, prêts à capter la lumière. Bref la rétine est sur les starting-blocks prête à capter le moindre photon. Ainsi l'œil humain peut théoriquement, si tous ses photopigments sont régénérés atteindre une sensibilité de 10^-14 W, ce qui correspond à l'intensité lumineuse d'une bougie à 16 km… et au moment idéal pour ouvrir les volets !

Plus d'infos:
Sur le rôle de l'épithélium pigmentaire : http://physrev.physiology.org/content/85/3/845.full.pdf
Sur le cycle visuel : http://fr.wikipedia.org/wiki/Cycle_visuel

Sur la transduction du signal par la métarhodopsine: Le cerveau à tous les niveaux

Vous pouvez aussi relire ce vieil article sur le même: La nuit tous les chats sont gris 

PS: L'ouverture et la fermeture rapide de l'iris modulent également l'entrée de lumière au niveau de l’œil et participent donc à l'adaptation à l'obscurité (ouverture rapide de l'iris) ou à la lumière (fermeture de l'iris).

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Pourquoi les bébés doivent-ils se méfier du froid ?

Non ce n’est pas de l’humour noir sur une forme d’utilisation des congélateurs domestiques, mais une vraie question : Comment un mammifère à sang chaud et dépourvu de poils à la naissance peut-il résister aux conditions hivernales ? Cette question n’a plus vraiment de sens aujourd’hui dans la mesure où les vêtements, et nos habitations nous protègent de façon efficace du froid hivernal. Mais il y a 2012 ans environ certains ont survécu avec moins que ça emmaillotés dans une mangeoire, avec l’haleine chargé d’un âne et d’un bœuf pour seul chauffage … Est-ce un miracle de Noël ?

Sapristi, l’air n'arrive plus !

Tintin est une BD de son temps, un temps révolu, où certes l’Europe voulait civiliser l’Afrique (cf Tintin au Congo), mais également un temps où la science et la technique étaient au cœur des préoccupations de la société. En ce sens Tintin, à l’instar de Blake et Mortimer, est une bande dessinée instructive où les découvertes même fictives sont sources d’émerveillement. Ça c'était pour la forme, en fait Tintin est ici un prétexte d’actualité pour aborder quelques points relatifs aux techniques et problèmes liés à l’exploration sous marine, tel que celle de l’épave de la licorne.

Et oui, dans le trésor de Rackam le rouge, Tintin rencontre le professeur Tournesol concepteur d’un improbable submersible « bioinspiré » en forme de requin. Mais pour explorer plus avant l'épave il devra utiliser un scaphandre à casque relié à la surface par un tuyau.

L’hémoglobine pour les nuls !

Ou

Tout ce qu'il faut savoir sur l'hémoglobine
résumé en 5 questions et moins de 700mots !

1 - Comment c’est fait ?
Alors c’est une protéine formée de 4 sous-unités (les globines), chacune correspondant à une suite d’acides aminés. Chez l’Homme adulte il y a deux types de sous unités différentes: 2 alpha et 2 bêta et au milieu de chacune de ces sous unités se trouve l’hème. Une sorte de petite pastille "magique" avec un atome de fer au centre qui donne sa couleur au sang (voir cet article pour plus de détails). D’où le nom « hemo-globine ».

Strip Science : Quand la BD fait bander la science !

Evénement majeur, titre choc ! Rien de tel que du grivois pour appâter le client !

Vous n’en pouvez plus de lire ma prose au style pauvre et lourd qui s’étend sur des pages et des pages ? Mes blagues stupides ne vous font plus rire ? Les illustrations de mes articles ne vous suffisent plus ? Bref vous en voulez plus petits coquins ! STRIP SCIENCE est fait pour vous !

Avec un principe simple: regrouper sur une même plateforme des BD courtes (comic strip) ou des illustrations à thème scientifique, dont certaines sont le fruit d’une collaboration directe entre dessinateurs de tous bords et blogueurs du c@fé des sciences.

Exemple avec cette illustration de Jul (du blog Forza Pedro) qui vient compléter mon précédent billet sur Mendel. Ou encore avec un sujet hautement scientifique : ma trombine (plutôt ressemblant si on compare à la photo de droite) !

2 points forts donc :
- Une multitude de dessins produits par des illustrateurs de tous les horizons.
- Un contenu scientifique de qualité avec l’expertise du c@fé des sciences !
Le total sur un seul et même site beau et fonctionnel dont je vous redonne l'adresse ici : 

http://stripscience.cafe-sciences.com/

Les journalistes ont toujours étés secondés par des dessinateurs de presse, que ce soit en politique où même en science. Il en sera donc de même avec les blogueurs. Car une belle image vaut mieux qu’un long discours, et un peu de détente ne nuit pas à la connaissance !
Voilà en résumé la présentation de cette excellente idée du très productif Taupo de SSAFT (Mais comment fait-il ???). Bien sur si vous passez tout votre temps à compulser les nouveautés de Strip-Science en plus de vos sites préférés je n’y suis pour rien. Et d’ailleurs je suis victime moi aussi !

PS : Si vous aimez les Web comics et le projet Strip Science, vous pouvez :

• En parler autour de vous et convaincre d’autres dessinateurs de rejoindre Strip-Science et de dessiner pour nous, euh pour la science !
• Consulter mes autres billets en lien avec la BD
• Faire un tour sur d'autres portails qui regroupent plein de comics tous thèmes confondus tels que bd-en-ligne.fr ou encore lapin.org

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Mendel et le syndrome du 11/11/11

En tant que voyant extralucide je peux prédire que vous allez vous casser la jambe ce vendredi 11/11/11 à 11H. Bien sûr je ne vous le souhaite pas, mais je peux faire cette prédiction, et si elle se produit vous serez j'en suis sûr convaincu de mon pouvoir surnaturel !

Mes pouvoirs sont EnoOormes !!
Statistiquement, j'ai même de fortes chances de voir se produire un tel événement à l'échelle des 7 milliards d'humains que nous sommes. (Certes, je suis loin des 7 milliards de lecteurs réguliers, mais il faut savoir être ambitieux). Si l'on se place de votre point vue de victime, la probabilité qu'un tel accident se produise était faible, ainsi la précision de ma prédiction associée à l'émotion occasionnée par le traumatisme, fera peut-être vaciller votre raison pour laisser place à l'irrationnel voir à la bêtise !

L’idée d’un homme…

Diogène de Sinope était quelqu’un de sympathique à bien des égards, et j’aime les anecdotes que l’on rapporte à son sujet…
C’est un peu le père de tous les punks à chiens, vivant dans une amphore et amis des canidés, il reçoit la visite d’Alexandre le grand (probablement une sorte de campagne électorale antique) qui, devant la simplicité de la vie du philosophe, demande à Diogène ce qu’il peut faire pour lui, et sa réponse est une sorte de "casse toi pauv’ con" bien plus raffiné : « ôte-toi de mon soleil »…

Diogène en tant que fondateur de l'école cynique est aussi l’ennemi du grand Platon et de son Académie. Ainsi lorsque Platon affirme que l’Homme est une idée, Diogène déambule avec une lanterne en pleine journée dans les rues d’Athènes,  à la recherche du vrai Homme de Platon dans sa forme idéale. Et quand Platon décrit l’Homme comme un bipède sans plumes et sans cornes, Diogène présente avec culot, un poulet sans plumes et sans ergots et affirme : « voici l’Homme de Platon !! »

Je veux un cœur de crocodile !

Si j’étais finaliste je serais persuadé de la supériorité de mon cœur :

• Parfaitement cloisonnée (enfin sauf si j’ai un souffle au cœur...) 
• Hyper efficace (enfin sauf en cas de crise cardiaque)
• Avec une forme magnifique, à tel point que je la dessinerai partout pour exprimer mes sentiments…

Mais je suis évolutionniste, et bien que mon cœur soit parfaitement adapté à mon mode de vie de chasseur cueilleur sportif (oui je cueille des fruits et j’attrape des poulets dans les étales de mon supermarché et c’est un sport !) – bien qu’il soit adapté donc, j’éprouve une certaine jalousie face à la merveilleuse adaptation du cœur de crocodile que les ouvrage de biologie classique considéreront comme « peu évolué » puisqu’il n’est pas parfaitement cloisonné comme le notre. Typiquement cette forme de cœur sera considérée comme « un intermédiaire entre le cœur cloisonné des oiseaux et celui peu cloisonné des reptiles, dans la série des vertébrés » Beurp… pardon je dois aller vomir…

Lettre ouverte aux finalistes et aux gradistes...

• A M. Jean-Claude Baerh, Jean-Louis Picaud et James Maissiat , respectivement professeur et maitres de conférences à l'Université de Poitier
• Aux responsables éditoriaux des éditions Dunod.

Concernant l'ouvrage "Biologie animale" je tiens tout d'abord à vous féliciter pour votre travail de synthèse qui regroupe en deux tomes l'essentiel de la biologie animale s'adressant aux étudiants de Licence. Comme on peut l'attendre d'un tel ouvrage le texte est clair et plutôt bien illustré, même si dans ce domaine les éditeurs français ont encore de gros progrès à faire.

Je m'interroge néanmoins à la lecture de l'introduction du chapitre 2 du tome 2 concernant les vertébrés, (Edition de 2004 - tirage 2010 !)  je le retranscris ici sans aucun troncage, ni ajout:

« Cet embranchement comporte environ 40 000 espèces. Il s’agit de l’embranchement du règne animal le plus élevé en organisation. Ils possèdent un plan de constitution remarquable par son unité, ce que démontrent l’embryologie et l’anatomie comparée. Leur structure générale rappelle celle des Céphalochordés, mais en beaucoup plus évoluée.
Ils se distinguent des autres Cordés par l’apparition de caractères nouveaux, en relation avec ce niveau d’évolution supérieur… » 

Les 704 bourre-pifs d’Astérix et Obélix

"Nous sommes en 2011 après Jésus-Christ. Toute la Science est occupée par des gens sérieux... Toute? Non! Un petit groupe d'irréductibles plaisantins résiste encore et toujours à l'envahisseur. 

Il ne s’agit pas vraiment d’Astérix, il ne s’agit pas vraiment de science, mais de la rencontre singulière de ces deux mondes. Puisque nous nous intéresserons à une publication du très sérieux journal scientifique « Acta Neurochirurgica » (impact factor 1,47) qui a publié cet article remarquable :

“Traumatic brain injuries in illustrated literature: experience from a series of over 700 head injuries in the Asterix comic books” Marcel A. Kamp et al.

Les auteurs proposent ici une revue complète des quelques 704 blessures à la tête recensée dans les 34 albums de la célèbre série gauloise de Goscinny  et Uderzo : Astérix le gaulois. Ainsi après une lecture attentive, ils livrent leurs conclusions sur les troubles observés, et les causes ou les facteurs corrélés à ces différents troubles… Des résultats marquants  !