Ethnomathématiques
La théorie des graphes se révèle au Vanuatu
Pour la Science
2023/8 N° 550 – août
100 pages
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Dans le noyau parabrachial du cerveau, les neurones marqués en rouge se projettent à travers tout le cerveau et contrôlent la libération de cortisone à la suite de la détection d’un signal inflammatoire dans le sang.
© Institut Pasteur/Ferdinand Jagot
Les récifs coralliens, comme ici près des îles Fidji, hébergent une biodiversité extraordinaire, même à l’échelle microscopique.
© Ernie Hounshell/Shutterstock
L'humanité est originaire d’Afrique, où sa biodiversité est plus grande qu’en Eurasie. La simulation de sa diversité génétique d’ensemble actuelle nous renseigne-t-elle sur la façon dont elle a évolué en Afrique, puis en sortant du Berceau de l'humanité ?
© Shutterstock
L'humanité est originaire d’Afrique, où sa biodiversité est plus grande qu’en Eurasie. La simulation de sa diversité génétique d’ensemble actuelle nous renseigne-t-elle sur la façon dont elle a évolué en Afrique, puis en sortant du Berceau de l'humanité ?
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Les simulations de l’évolution de la biodiversité sapiens réalisées reproduisent quatre types d’arbres évolutifs de l’espèce H. sapiens déjà envisagés. En haut à gauche, le premier traduit la sortie d’Afrique de la population d’une région de l’Afrique (Afrique de l’Est) à laquelle ont contribué de façon lointaine celles des autres régions (les chercheurs ont considéré que l’Europe fait en quelque sorte partie du réseau des habitats sapiens africains ; c’est là une convention de travail). Le deuxième, en haut à droite, traduit le même phénomène, mais avec la contribution tardive de populations d’autres régions africaines. Le troisième, en bas à gauche, traduit la même chose, mais compte tenu d’un métissage avec un groupe humain archaïque. Finalement, la quatrième, en bas à droite, traduit la sortie d’Afrique d’une population à laquelle toutes les régions du continent ont contribué.
© Aaron Ragsdale et al./FS-PLS
Les systèmes binaires de trous noirs supermassifs émettent des ondes gravitationnelles qui se propagent dans l’Univers. Ces dernières croisent des pulsars, dont les signaux observés depuis la Terre sont altérés de façon transitoire.
© Danielle Futselaar / MPIfR
Les systèmes binaires de trous noirs supermassifs émettent des ondes gravitationnelles qui se propagent dans l’Univers. Ces dernières croisent des pulsars, dont les signaux observés depuis la Terre sont altérés de façon transitoire.
© Danielle Futselaar / MPIfR
La courbe théorique de Hellings et Downs (en noir) indique que la corrélation sur les retards de signaux de pulsars pris deux à deux, en fonction de l’écart angulaire entre les paires de pulsars est due au passage d’une onde gravitationnelle. En orange, les points expérimentaux du consortium européen.
© EPTA
Le pouls livre des informations sur la fréquence cardiaque tandis que la vitesse de propagation des ondes du pouls donne une indication sur l’élasticité des artères.
© Diego Giraldo Tamayo/Shutterstock
Les aérophones d’Eynan-Mallaha furent taillés dans des os longs d’ailes d’oiseaux.
© Laurent Davin
L’appeau d’Eynan-Mallaha retrouvé intact et sa réplique façonnée dans un os long de canard colvert.
© Laurent Davin
Une fois façonné, l’appeau expérimental ressemble à une minuscule flûte, émettant de discrets sons aigus, que l’on peut moduler pour les faire ressembler à des cris d’oiseaux réels.
© Laurent Davin
L’encornet de Californie (Doryteuthis opalescens) est ectotherme : il ne produit pas sa propre chaleur interne. Malgré cela, il est capable de vivre dans une large variété de températures océaniques.
© UC San Diego, Sea Grant California
Les chercheurs ont utilisé des films de paraffine, frottés avec des extraits de feuilles pour attirer les fourmis coupe-feuilles.
© Daniela Roemer
Dans cette séquence, on observe comment la fourmi utilise ses pattes arrière pour se positionner et contrôler la trajectoire de sa découpe.
© Daniela Roemer
Vue d’artiste de la sonde Parker Solar Probe face au Soleil. Fin juin, l’engin a réalisé son seizième survol rapproché du Soleil. S’il continue de résister aux conditions extrêmes, il devrait réaliser encore une dizaine de passages jusqu’en 2025.
© Nasa
De la même façon que la lumière est décrite comme une onde ou une particule (un photon), le son est représenté par une onde acoustique ou par un phonon. Ce dernier partage de nombreuses propriétés des particules élémentaires. À ce titre, il peut être mis dans une superposition d’états quantiques.
© ioat/Shutterstock
L’humanité puise de grandes quantités d’eau dans les nappes phréatiques, pour sa consommation directe, mais aussi pour l’irrigation des cultures et des usages industriels.
© FarisFitrianto/Shutterstock
L’humanité puise de grandes quantités d’eau dans les nappes phréatiques, pour sa consommation directe, mais aussi pour l’irrigation des cultures et des usages industriels.
© Magnifier/Shutterstock
Avant de réaliser un dessin sur le sable, le praticien trace une grille, le plus souvent rectangulaire, mais parfois circulaire, comme celle-ci, qui servira de support au dessin Skul blo fis, « l’école des poissons », où seize poissons mangent autour d’un corail.
© Alban Da Silva
L’archipel du Vanuatu (nommé Nouvelles-Hébrides jusqu’en 1980) est le pays qui possède la plus grande densité linguistique du monde. Il existe souvent plusieurs langues sur une même île (ci-dessus une plage de l’île Espiritu Santo) et on en dénombre plus d’une centaine au total. Le dessin sur le sable se pratique sur les îles du centre (pointillé vert). L’auteur s’est concentré sur la province de Penama, plus particulièrement sur les îles Maewo et Pentecôte.
© Martin Valigursky/Shutterstock (paysage) ; voyager624/Shutterstock (globe)
Ce dessin sur le sable évoque un poisson caché sous une pierre pour échapper à un prédateur.
© Alban Da Silva
Ce dessin a été réalisé en 2018 par Donia sur une plage du village de Naoné, dans le nord de l’île Maewo. Nommé Mat, il fait référence à la technique de tressage de nattes. Les nattes ont une grande importance rituelle et symbolique au Vanuatu. L’île Pentecôte est par exemple connue pour ses « nattes rouges », dont la technique de coloration les rend uniques dans l’archipel.
© Alban Da Silva
Tracé sur la même plage par Ritchie, ce dessin nommé Aurora (nom vernaculaire de l’île Maewo) comporte un cercle qui entoure la grille (constituée d’un carré). En commentant un dessin présentant un cercle similaire, l’auteur a mesuré l’importance du vocabulaire utilisé lors de son enquête. Il avait indiqué au praticien en bislama : « Lo ples ia yu mekem wan circel » (« Ici tu fais un cercle »), ce que ce dernier avait approuvé. Pourtant, le lendemain, au moment de tracer un cercle dans un autre dessin, Ritchie annonça : « Lo ples ia yu ronem box » (« Ici tu entoures la boîte »). En utilisant le mot circel, on perdait donc l’idée que le cercle tracé était circonscrit aux quatre sommets d’un carré…
© Alban Da Silva
La grille (en blanc) du dessin Dam vwari (« les feuilles de l’igname ») est constituée de deux grilles symétriques reliées en trois nœuds alignés. En chaque nœud, le doigt emprunte une des deux diagonales (en bleu et rouge).
© Alban Da Silva (photos) ; Pour la Science (schémas)
La gastrulation, un processus biomécanique
Chez la drosophile, lors de la gastrulation – une déformation de l’embryon qui conduit à la différenciation de ses cellules en trois feuillets, le mésoderme, l’endoderme et l’ectoderme –, le gène snail contrôle des pulsations cellulaires qui induisent la contraction de l’embryon en stabilisant un moteur, la myosine-II, sur la surface externe des cellules, ce qui conduit à l’invagination de l’embryon et à la spécification du mésoderme, caractérisée par l’expression du gène twist(à gauche). Quand on mute le gène snail, on bloque la gastrulation (au centre), mais si on stimule mécaniquement l’embryon muté pour remplacer les pulsations manquantes dans le mutant de snail par une simple déformation mécanique, on rétablit l’induction de la stabilisation de la myosine et l’expression de twist (à droite).
La houle à l’origine de la première gastrulation ?
En 2022, l’équipe d’Emmanuel Farge a montré qu’un choanoflagellé, un organisme proche des métazoaires (les animaux pluricellulaires) formé d’une colonie de cellules, inverse activement sa courbure sous l’effet de la houle, selon un processus qui implique l’activation du moteur myosine II, comme la gastrulation de l’anémone étoilée et celle de l’embryon de drosophile, déclenchée par une contrainte mécanique interne (voir la figure page 45). Ses travaux et les similitudes observées chez le poisson-zèbre et l’éponge suggèrent que la houle serait à l’origine de la gastrulation chez l’ancêtre de tous les métazoaires.
L’observation de champs profonds avec un temps de pose de plusieurs heures permet de révéler de nombreuses galaxies peu lumineuses et particulièrement lointaines. Ici, l’amas SMACS J0723-7327 a été étudié par les télescopes spatiaux Hubble (à gauche) et JWST (à droite). La comparaison met en évidence les performances plus élevées du second sur son prédécesseur.
© Nasa, ESA, CSA et STScI
La galaxie CEERS-93316 a été identifiée dans le premier jeu de données du télescope spatial James-Webb avec un redshift estimé à z = 16,4, avant d’être corrigé à 4,9 !
© Nasa, ESA, CSA et STScI / C. T. Donnan et al., MNRAS, 2023
Lors d’une première analyse, le redshift de la galaxie CEERS-1749 a été estimé à z = 16. Mais des observations plus poussées ont montré que cet objet était entouré de trois galaxies avec des redshifts de l’ordre de 5. Cela suggère que CEERS-1749 serait plus proche qu’on ne le pensait. Cette conclusion résoudrait un problème : le modèle standard de la cosmologie expliquait difficilement la formation d’une galaxie aussi massive à une époque si reculée.
© Nasa, ESA, CSA et STScI / R. P. Naidu et al., 2022
© C. Witten et al., 2023 (en haut) ; Nasa, ESA, CSA, STScI, M. Zamani (ESA/Webb) et L. Hustak (STScI) /B. Robertson (UCSC), S. Tacchella (Cambridge), E. Curtis-Lake (Hertfordshire), S. Carniani (Scuola Normale Superiore) et la collaboration Jades.
Sur cette figure sont représentées toutes les galaxies observées avec le JWST dont le redshift a été initialement estimé à plus de 7,5. Entre la première version de l’article et la version publiée, le redshift de certaines galaxies a peu évolué (en vert). Certaines ont été réévaluées à la hausse (en noir). Mais un très grand nombre ont été recalculées à la baisse (en rouge). Ces galaxies primordiales se retrouvent avec un redshift inférieur à 7,5.
© Nicolas Laporte / Pour la Science
À Bombay, ce léopard vient de traverser la frontière séparant théoriquement les espaces dévolus aux humains et ceux dévolus à la nature.
© Steve Winter
Bombay, une agglomération de plus de 20 millions d’habitants, borde le Parc national Sanjay Gandhi et d’autres zones naturelles, qui abritent une cinquantaine de léopards.
© Nayan Khanolkar
Des vétérinaires posent un collier émetteur sur un léopard afin de pouvoir étudier ses déplacements et son comportement.
© Nayan Khanolkar
© D. P. Huffman ; sources : A. B. Stein et al., Panthera pardus, Amended Version of 2019 Assessment, IUCN Red List of Threatened Species, 2020 (habitat des léopards) ; Andrew P. Jacobson et al., Leopard (Panthera pardus) Status, Distribution, and the Research Efforts across Its Range, PeerJ, 2016 (statut par sous-espèces) ; Kontur (densité démographique)
Les maisons Warli sont souvent ornées de peintures traditionnelles de léopards ou d’autres animaux sauvages, illustrant leur tradition de coexistence avec les autres êtres vivants. Pour autant, eux-aussi, préfèrent ne pas avoir ce genre de visiteur nocturne dans leur maison !
© Nayan Khanolkar
Un chercheur et un garde forestier suivent un léopard muni d’un collier émetteur dans les collines du Parc national Sanjay Gandhi.
© Nayan Khanolkar
Luna se détend avec son petit dans son habitat situé à la périphérie de Bombay.
© Nayan Khanolkar
© Source : R. D. Meade et al., Physiological factors characterizing heat-vulnerable older adults : A narrative review, Env. Int., 2020.
L’archéoptéryx tel qu’on l’imaginait vers la fin du XIXe siècle (à gauche). Dessin d’Auguste Jobin pour Le Monde avant la Création de l’Homme de Camille Flammarion, 1886. Véritable portrait de Monsieur Ubu”, par Alfred Jarry, 1896 (à droite)
À gauche, de haut en bas : © Dessin d’Auguste Jobin pour Le Monde avant la création de l’homme, de Camille Flammarion (1886). Photo E. Buffetaut © Alfred Jarry (1873-1907), domaine public/Wikimedia Commons. À droite : © Atelier Nadar, domaine public/Wikimedia Commons
Alfred Jarry en 1896, un an avant la rédaction de Ubu cocu, ou l’Archéoptéryx.
© Atelier Nadar, domaine public/Wikimedia Commons
Les deux squelettes d’archéoptéryx connus du vivant d’Alfred Jarry : le spécimen de Berlin (à gauche) et celui de Londres (à droite), le premier découvert. Tous deux proviennent des calcaires lithographiques du Jurassique supérieur de Bavière.
En haut à gauche, fossile de Londres : © LadyofHats, domaine public/Wikimedia Commons. À droite : © New York Public Library, domaine public. En bas : © Popular Science Monthly Volume 74, domaine public/Wikimedia Commons
Albert Gaudry, professeur de paléontologie au Muséum de Paris, fait commandeur de l’ordre de la Gidouille par Alfred Jarry en 1901. Peut-être est-ce un compliment – on ignore en tout cas si Gaudry en fut conscient.
© Popular Science Monthly Volume 74, Public domain, via Wikimedia Commons
Ernst Haeckel, éminent biologiste allemand, dont un article sur l’origine de l’homme fit l’objet d’une recension élogieuse par Jarry en 1900 (ici lors de son voyage à Ceylan en 1881-1882.
© New York Public Library, Public Domain
Squelette d’Ichthyornis, oiseau à dents du Crétacé supérieur du Kansas, reconstitué par le paléontologue américain O. C. Marsh. Jarry eut sans doute l’occasion de voir ce dessin, reproduit dans de nombreuses publications de la fin du XIXe siècle.
© O.C. Marsh., domaine public, Wikimedia Commons
Reconstitution du Pithecanthropus erectus de Java due à son découvreur, Eugène Dubois. Jarry put l’admirer lorsqu’elle fut exposée au pavillon des Indes néerlandaises à l’exposition universelle de Paris, en 1900.
© Photo E. Buffetaut.
Dans La Cène (ici numérisée), un « examen radiologique » virtuel révèle que le bras droit de Jésus (à gauche) est en pronation et le gauche en supination. Chez Matthieu (ci-contre), les bras droit et gauche sont respectivement en fausse et vraie supination.
© J. Savéan, C. Lefèvre et F. Gaucher, LATIM Brest
