Paris, 19 novembre 2012

Une avancée majeure en microélectronique : production de nano-rubans de graphène semi-conducteurs
Le graphène, cristal bidimensionnel composé d'une couche unique d'atomes de carbone, possède des propriétés très prometteuses pour l'électronique. Cependant, pour que ces applications potentielles se concrétisent, il était nécessaire d'obtenir une forme semi-conductrice de ce matériau. Huit ans après sa découverte, c'est chose faite, grâce aux travaux d'une équipe franco-américaine menée par le Georgia Institute of Technology (USA), et incluant des scientifiques du CNRS, du synchrotron SOLEIL, de l'Institut Jean Lamour (CNRS/Université de Lorraine, Nancy) et de l'Institut Néel (Grenoble). Les chercheurs sont parvenus à mettre au point une technique de production de bandes de graphène semi-conductrices basée sur le contrôle du substrat sur lequel se produit la croissance du graphène. Leurs résultats, publiés dans Nature Physics le 18 novembre 2012, ouvrent la voie à une électronique de très haute fréquence.
Le graphène se présente comme une monocouche d'atomes de carbone dont l'empilement constitue le graphite. De très nombreuses recherches sont menées depuis une dizaine d'années sur ce matériau. En effet, ses propriétés hors-normes, mobilités électroniques élevées, forte conductivité thermique, stabilité chimique et possibilité de moduler sa conductance électrique par un champ électrique, le rendent particulièrement attrayant pour l'électronique. En particulier, sa mobilité électronique, c'est-à-dire la vitesse à laquelle se déplacent les électrons en son sein, lui promettent des applications dans l'électronique de très haute fréquence, ou térahertz.

Mais voilà, sous sa forme naturelle, le graphène possède une structure métallique. Il est par conséquent conducteur de courant. Or, pour que ce matériau soit utilisable en microélectronique, il est nécessaire de l'obtenir sous une forme semi-conductrice. C'est ce que sont parvenus à obtenir les chercheurs de l'équipe franco-américaine.

En s'appuyant notamment sur les résultats de la ligne de lumière CASSIOPEE du synchrotron SOLEIL, les scientifiques sont parvenus à mettre au point une technique de production de bandes de graphène semi-conductrices. Basée sur le contrôle de la géométrie du substrat sur lequel a lieu la croissance du graphène, elle consiste à graver des nano-sillons sur une surface en carbure de silicium (SiC). Sur ce substrat, le graphène croît sous forme d'un ruban dont le bord, semi-conducteur, est lié à du graphène métallique. Cette bande semi-conductrice ne mesure que quelques nanomètres de largeur.

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En raison des perspectives d’amélioration génétique mais aussi d’adéquation entre animaux et méthodes d’élevage, la génomique animale est l’un des principaux axes de recherche en sciences animales. Elle permet l’acquisition de connaissances génériques sur la structure et le fonctionnement des génomes, extraites des données moléculaires obtenues en grand nombre par l’utilisation de technologies de plus en plus performantes. En complément des données génomiques, l’acquisition de données phénotypiques, par les mesures de divers caractères aux différents stades de leur élaboration biologique, permet une caractérisation extrêmement fine et précise des animaux étudiés, dans des environnements variés. L’Inra s’est notamment investi dans des programmes de recherche pour améliorer la fertilité des vaches laitières et la qualité de la viande ovine.

La fertilité des vaches laitières hautes productrices
La sélection des vaches laitières a conduit à une hausse massive et soutenue de la production laitière depuis environ trente ans, mais également à une baisse régulière de la fertilité des femelles. Plusieurs programmes de recherche ont été lancés pour étudier le déterminisme génétique et physiologique de cette baisse de fertilité. L’un d’eux a par exemple permis d’identifier plusieurs QTL responsables de ce phénomène chez les trois principales races laitières françaises. L’utilisation d’outils de génotypage à haut débit vient de permettre une avancée considérable en précisant leur position dans le génome bovin, ouvrant la voie à l’identification des gènes sous-jacents. De plus, un phénotypage détaillé, associé aux informations génétiques, permet d’étudier les mécanismes physiologiques qui sous-tendent cette baisse de fertilité. Les recherches ont aussi permis d’identifier des marqueurs de la qualité des ovocytes. L’ensemble de ces travaux devrait permettre d’éliminer des troupeaux les allèles responsables de cette baisse de fertilité, et/ou d’adapter le mode d’élevage aux génotypes concernés.

Les qualités du produit « viande »
L’amélioration de la qualité des produits animaux reste une préoccupation importante des filières d’élevage, et les résultats récents obtenus donnent de bonnes raisons de penser que la génomique a potentiellement beaucoup à apporter dans ce domaine. Chez le mouton, l’identification de la mutation causale et des mécanismes d’action originaux responsables du très fort développement musculaire, associé à une viande de qualité, dans la race Texel Belge a été une avancée majeure de ces dernières années. En matière de déterminisme génétique de la tendreté et des autres qualités sensorielles de la viande bovine, des résultats encourageants ont d’ores et déjà été acquis. Chez le poulet, un gène permettant de contrôler la couleur de la viande vient d’être identifié. Il existe aussi des espoirs d’apporter, par la voie génomique, de nouveaux éléments de réponse dans la recherche d’une alternative à la castration des mâles pour la production d’une viande de porc de bonne qualité organoleptique.

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Des plantes extractrices de minerai ? C’est ce qu’on appelle la « phytomine » : il s’agit de plantes particulières, qui poussent sur des terrains riches en métaux et qui ont la faculté de les absorber à des taux mille fois supérieurs aux plantes normales. Ces plantes sont capables d’extraire des métaux présents même en très faible quantité dans le sol, là où les procédés miniers classiques sont inefficaces, et en plus, de manière beaucoup moins brutale pour le sol et le milieu en général.

Interview de Jean-Louis Morel, de l’UMR Sols et environnement de Nancy.

 En quoi consiste la phytomine ?
J-L. Morel : En fait, nous préférons utiliser le terme d’ « agromine », plus complet que celui de phytomine. En effet, il faut bien comprendre que ces mines d’un nouveau genre ne se limitent pas à la plante, mais englobent tout l’agrosystème sol-plante-minerai, qui conditionne l’extraction par la plante, ainsi que le procédé de récupération du métal accumulé dans la plante, qui est tout aussi important.

Notre projet le plus avancé concerne le nickel. Nous sommes en train de finaliser une installation pilote en Lorraine, localisée à Homécourt (1) pour l’extraction, et à Nancy pour la récupération. Les plantes hyperaccumulatrices de nickel sont cultivées en Albanie, sur des sols naturellement riches en nickel. Le procédé de récupération du nickel utilise l’hydrométallurgie. Il a été mis au point avec plusieurs partenaires (2) et fait l’objet d’un brevet international. Il permet d’obtenir un sel de nickel à haute valeur économique (3). Le pilote traite actuellement une tonne de biomasse en provenance d’Albanie, où nous avons mené des essais de culture pendant cinq ans.

 Pourquoi en Albanie ?
J-L. M. : L’histoire a commencé en 1988 avec la visite de deux étudiants albanais, arrivés en France avant la chute de la dictature. En Albanie, il existe des sols dits « ultramafiques » qui contiennent naturellement cent fois plus de nickel que des sols normaux, et sont par ailleurs riches en fer, cobalt, magnésium... A la suite de cette première collaboration, nous avons conduit deux thèses, qui ont permis d’étudier les plantes hyperaccumulatrices de nickel, puis de mettre en place des essais de cultures. La plante choisie, Alyssum murale, pousse communément sur ces terrains en Albanie. Elle accumule jusqu’à 100 kg de nickel par hectare, et cela avec une conduite agronomique assez classique et des quantités de fertilisants compatibles avec les pratiques locales. Cette culture intéresse d’ailleurs fortement les agriculteurs albanais, qui se sont retrouvés propriétaires de petits terrains ultramafiques, peu fertiles pour les cultures, au lendemain de la redistribution des terres qui a suivi la chute de la dictature. Vivant plus de tourisme que d’agriculture, ces exploitants pourront se regrouper pour exploiter le nickel et valoriser enfin leur terre. Mais évidemment, toute la filière d’exploitation est à construire.

 Quelles applications en France ?
J-L. M. : Le système pilote va être étudié sous toutes ses coutures : rentabilité économique – une étude de marché est en cours - mais aussi effets environnementaux. Une analyse de cycle de vie (ACV) est prévue dans le cadre du projet « Agronick » (Agro-comme agromine et nick-comme nickel), déposé auprès de l’ANR en 2013. En France, les sols ultramafiques ne sont pas très nombreux, mis à part de petites surfaces, comme dans les Vosges, ou sur de plus larges étendues montagneuses, comme en Corse. L’extraction du nickel visera plutôt à valoriser des terrains contaminés par les activités industrielles. On fera ainsi d’une pierre deux coups : détoxifier des sols et produire du nickel. Un gros projet, appelé LORVER, financé par la Région Lorraine, a été lancé en 2012 pour valoriser ce qu’on appelle les « délaissés » : friches, sols contaminés, boues, déchets, etc. Les plantes ayant extrait des métaux, nickel mais aussi cadmium, seront valorisées en tant qu’agromine, si l’on dispose, comme dans le cas du nickel, d’un procédé d’extraction compétitif. D’autres plantes seront testées pour leur intérêt dans la production de fibres ou d’énergie. Ainsi, les friches industrielles n'apparaîtront plus comme un handicap, mais comme une ressource.

 Quelles perspectives ?
J-L. M. : Des perspectives s’ouvrent pour l’exploitation d’autres métaux, en particulier des éléments à très forte valeur ajoutée, utilisés dans les nouvelles technologies (lithium, indium, néodyme, …), dont les réserves mondiales sont concentrées à 90 % en Chine. Ces métaux stratégiques sont au cœur du Labex « Ressources 21 » dont nous faisons partie.

Tout aussi prospectifs, des essais d’extraction de l’or par les plantes avaient été conduits il y a une vingtaine d’années. Mais l’or ne se laisse pas si facilement capter et les produits chimiques qu’il fallait rajouter dans le sol pour le rendre plus soluble rendaient le procédé peu attractif. De nombreux défis sont donc lancés, et le potentiel de l’agromine est considérable !

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Mortalité des colonies d’abeilles : les causes possibles

En une quinzaine d’années, la mortalité des colonies d’abeilles a atteint 30 %.

Les fléaux s’attaquant aux abeilles ne manquent pas : maladies, parasites et prédateurs. S’y ajoutent les conséquences néfastes de l’intensification de l’agriculture : pesticides, réduction des cultures nectarifères et pollinifères.
Par Patricia Léveillé Mis à jour le 22/02/2013Publié le 06/02/2013Mots-clés :

Biodiversité - Abeilles - déclin - pesticides - pollinisateurs Depuis plus de 15 ans, les colonies d’abeilles sont en proie à un mal étrange et peu compris des apiculteurs et des scientifiques, avec chaque année, des milliers de colonies qui disparaissent. Pour expliquer ce phénomène, observé principalement par les apiculteurs européens et américains, de nombreuses pistes sont avancées :

- l’appauvrissement de la diversité et de la qualité des ressources alimentaires (en lien avec les changements climatiques),
- l’intensification des monocultures et la modification des paysages,
- l’action d’agents pathogènes responsables de maladies comme la varroase, les loques et la nosémose (voir encadré),
- le stress chimique provoqué par l’exposition des abeilles aux produits phytosanitaires et vétérinaires ou encore certains prédateurs tels que le frelon à pattes jaunes.

 
 Bien que de nombreuses données soient disponibles sur l’influence des stress nutritionnel, parasitaire et chimique sur la santé des abeilles, aucun d’entre eux n’a pu être isolé comme unique responsable du déclin des populations d’abeilles. Aujourd’hui, les spécialistes du domaine s’accordent pour orienter les recherches sur les effets combinés de plusieurs de ces facteurs. En 2010, des chercheurs de l’Inra d’Avignon ont étudié la relation entre alimentation et immunité des abeilles. Un affaiblissement du système immunitaire serait lié notamment à une alimentation appauvrie. Ainsi, la quantité et la diversité des ressources alimentaires – pollen - ont un impact direct sur la santé du pollinisateur. Ces travaux se poursuivent pour identifier quel mélange de pollen est optimal pour développer l’immunité des abeilles.

Les recherches sur les effets croisés entre maladies et contaminations chimiques sur la santé des abeilles ont également progressé. Publiée en 2011, une étude a montré que l’infection par un champignon (Nosema ceranae) entraînait une plus forte mortalité des abeilles lorsque celles-ci sont exposées à de faibles doses d’insecticides.

Les effets des pesticides sur les abeilles se précisent
Plus récemment en 2012, une équipe de recherche française multipartenariale a pour la première fois mis en évidence le rôle d’un insecticide dans le déclin des abeilles, non pas par toxicité directe mais en perturbant leur orientation et leur capacité à retrouver la ruche. Les chercheurs ont collé des micropuces RFID sur plus de 650 abeilles. Ils ont ainsi pu constater l’importance du non-retour à leur ruche des butineuses préalablement nourries en laboratoire avec une solution sucrée contenant de très faibles doses d’un insecticide, le thiaméthoxam. Ce produit est utilisé pour la protection des cultures (maïs, colza…) contre certains ravageurs, notamment par enrobage des semences. Une simulation basée sur ces résultats laissait penser que l’impact de l’insecticide sur les colonies pourrait être significatif. D’autres études de scientifiques britanniques ont confirmé les effets néfastes sur les abeilles. En tout état de cause, il entre dans la composition de certains pesticides que pourrait interdire l’Union européenne pour deux ans, à compter du 1er juillet 2013. Le gouvernement français en a déjà interdit l’utilisation sur les cultures de colza en juin 2012, à la suite d’un avis de l’Agence sanitaire pour l’alimentation et l’environnement (Anses), qui dénonçait l’impact néfaste sur les abeilles du thiaméthoxam.

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