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Hypergravité

L'hypergravitĂ© est dĂ©finie comme Ă©tant la condition dans laquelle la force de gravitĂ© est supĂ©rieure Ă  celle de la surface de la Terre. Ceci est exprimĂ© comme Ă©tant supĂ©rieure Ă  g. Les conditions de l'hypergravitĂ© sont crĂ©Ă©s sur Terre pour la recherche sur la physiologie humaine en combat aĂ©rien et en vol spatial, ainsi que des tests de matĂ©riaux et d'Ă©quipements pour les missions spatiales. La fabrication d'aubes de turbines d'aluminiure de titane Ă  20 g est explorĂ©e par des chercheurs de l'Agence spatiale europĂ©enne (ESA)[1].

Image représentant Mike Collins pendant un entraînement dans une centrifugeuse.

Tout cela est d'une extrĂŞme importance, car la physiologie humaine et les matĂ©riaux sont utilisĂ©s pour construire des avions, des vĂ©hicules spatiaux et des structures, qui sont tous habituĂ©s Ă  la gravitĂ© normale de la Terre. Des scientifiques de la NASA ont rĂ©cemment Ă©tablis des recherches sur les impacts de mĂ©tĂ©orites, et après avoir testĂ© certaines souches de bactĂ©ries, ils ont dĂ©couvert que la plupart des souches Ă©taient capables de se reproduire sous des pressions supĂ©rieures Ă  7 500 g.

Des recherches rĂ©centes menĂ©es sur les extrĂŞmophiles au Japon impliquaient une variĂ©tĂ© de bactĂ©ries, y compris Escherichia coli et Paracoccus denitrificans (en) Ă©tant soumis Ă  des conditions d'une extrĂŞme gravitĂ©. Les bactĂ©ries ont Ă©tĂ© cultivĂ©es, tout en Ă©tant mis en rotation dans une ultracentrifugeuse Ă  haute vitesse correspondant Ă  403 627 fois "g" (l'accĂ©lĂ©ration due Ă  la pesanteur normale). Une autre Ă©tude qui a Ă©tĂ© publiĂ©e dans les "Proceedings" de l'AcadĂ©mie Nationale des sciences, rapporte que certaines bactĂ©ries peuvent exister mĂŞme en cas d'extrĂŞme "hypergravitĂ©". En d'autres termes, ils peuvent encore vivre et se reproduire malgrĂ© les forces gravitationnelles qui sont 400 000 fois plus grande que ce qui est ressenti ici, sur Terre. Le Paracoccus denitrificans a Ă©tĂ© l'une des bactĂ©ries qui affiche non seulement la survie, mais aussi la croissance cellulaire robuste dans ces conditions d'hyperaccĂ©leration qui sont habituellement trouvĂ©es seulement dans des environnements cosmiques, tels que sur les Ă©toiles très massives ou dans les ondes de choc de supernovas. L'analyse a montrĂ© que la petite taille des cellules procaryotes est un facteur essentiel pour une croissance rĂ©ussie dans l'hypergravitĂ©. La recherche a des implications sur la possibilitĂ© de l'existence de exobacteria et de panspermie. Une prĂ©occupation de cette pratique est le mouvement rapide. Si vous dĂ©placez votre tĂŞte trop rapidement pendant que vous ĂŞtes Ă  l'intĂ©rieur d'une centrifugeuse en mouvement rapide, vous pourriez vous sentir mal Ă  l'aise comme si vous basculiez en avant. Cela peut se produire lorsque les liquides de votre oreille interne qui permette la sensation d'Ă©quilibre dans les canaux semi-circulaires deviennent confus. Certaines expĂ©riences utilisant des centrifugeuses comprennent souvent des dispositifs qui fixent la tĂŞte des sujets en place, juste pour Ă©viter que l'illusion de voyager Ă  travers l'espace, cependant, la tĂŞte fixĂ© n'est pas pratique et confortable[2] - [3].

Afin de comprendre et de décrire l'influence de la gravité dans les systèmes, l'observation du comportement en microgravité et à g (où g est l'accélération de la pesanteur à la surface de la Terre) ne suffit pas[4].

Effets d'hypergravité sur la synthèse de matériaux

Des conditions Ă©levĂ©es de gravitĂ© gĂ©nĂ©rĂ©es par centrifugation est appliquĂ©e dans l'industrie chimique, la coulĂ©e, et la synthèse de matĂ©riaux[5] - [6] - [7] - [8]. La convection et transfert de masse sont fortement affectĂ©s par les conditions gravitationnelles. De nombreux chercheurs ont rapportĂ© que le haut le niveau de gravitĂ© peut effectivement influer sur la composition de la phase et de la morphologie des produits[5].

Effets d'hypergravitĂ© sur le taux de vieillissement des rats 

Depuis que Pearl a proposé la théorie du taux de vie du vieillissement, de nombreuses études ont démontré sa validité chez les poïkilothermes. Chez les mammifères, cependant, une démonstration expérimentale satisfaisante fait toujours défaut, car une augmentation du métabolisme de base de ces animaux imposée de l'extérieur (par exemple par le placement dans le froid) est généralement accompagnée d'une perturbation homéostatique générale et de stress. La présente étude est fondée sur la constatation que les rats exposés à une gravité légèrement accrue sont capables de s'adapter avec peu de stress chronique, mais avec un niveau plus élevé de dépenses métaboliques de base (augmentation du "taux de vie"). Le taux de vieillissement des rats âgés de 17 mois qui avaient été exposés à 3,14 g dans une centrifugeuse pour animaux pendant 8 mois était plus élevé que celui des témoins, comme le montrent la teneur apparemment élevée en lipofuscine du cœur et des reins, la réduction du nombre et l'augmentation de la taille des mitochondries du tissu cardiaque, et la respiration inférieure des mitochondries du foie (réduction de l'"efficacité" : rapport ADP:0 supérieur de 20 %, P inférieur à 0. 10] La consommation alimentaire à l'état stable par jour et par kg de poids corporel, qui est vraisemblablement proportionnelle au "taux de vie" ou à la dépense métabolique de base spécifique, était environ 18 % plus élevée que chez les témoins (P inférieur à 0,01) après une période d'adaptation initiale de 2 mois. Enfin, bien que la moitié des animaux centrifugés n'aient vécu qu'un peu moins longtemps que les témoins (moyenne d'environ 343 jours contre 364 jours sur la centrifugeuse, différence statistiquement non significative), la moitié restante (les plus longs survivants) a vécu sur la centrifugeuse en moyenne 520 jours (intervalle 483-572) contre 574 jours (intervalle 502-615) pour les témoins, calculés à partir du début de la centrifugation, soit 11 % de moins (P inférieur à 0,01). Par conséquent, ces résultats montrent qu'une augmentation modérée du niveau du métabolisme de base de jeunes rats adultes adaptés à l'hypergravité par rapport aux témoins en gravité normale s'accompagne d'une augmentation à peu près similaire du taux de vieillissement des organes et d'une réduction de la survie, en accord avec la théorie du taux de vie du vieillissement de Pearl, précédemment démontrée expérimentalement uniquement chez les poïkilothermes.

Il y a aussi des effets sur le comportement des rats adultes : Des ratons gestants exposĂ©s Ă  l'hypergravitĂ© (1,8  g ) ou Ă  une gravitĂ© normale en pĂ©riode pĂ©rinatale ont Ă©tĂ© Ă©valuĂ©s.  Par rapport aux tĂ©moins, le groupe d'hypergravitĂ© avait des latences plus courtes avant de choisir un bras de labyrinthe dans un labyrinthe en T et moins de coups exploratoires dans une planche Ă  trous. Lors des rencontres dyadiques, le groupe d'hypergravitĂ© avait un nombre infĂ©rieur d'Ă©pisodes d'auto-toilettage et des latences plus courtes avant de passer sous le rat adverse.

Voir aussi

Notes et références

Références

  1. « Un certain attrait pour l'hypergravité »
  2. Than, Ker, « Bacteria Grow Under 400,000 Times Earth's Gravity », National Geographic- Daily News, National Geographic Society, (consulté le )
  3. Shigeru Deguchi, Hirokazu Shimoshige, Mikiko Tsudome, Sada-atsu Mukai, Robert W. Corkery, Susumu Ito et Koki Horikoshi, « Microbial growth at hyperaccelerations up to 403,627 xg », Proceedings of the National Academy of Sciences,‎ (DOI 10.1073/pnas.1018027108, Bibcode 2011PNAS..108.7997D, lire en ligne, consulté le )
  4. http://www.esa.int/esaMI/Education/SEMAEVZRA0G_0.html
  5. Xi Yin, Kexin Chen, Heping Zhou et Xiaoshan Ning, « Combustion Synthesis of Ti3SiC2/TiC Composites from Elemental Powders under High-Gravity Conditions », Journal of the American Ceramic Society, vol. 93, no 8,‎ , p. 2182–2187 (DOI 10.1111/j.1551-2916.2010.03714.x)
  6. R.A. Mesquita, D.R. Leiva, A.R. Yavari et W.J. Botta Filho, « Microstructures and mechanical properties of bulk AlFeNd(Cu,Si) alloys obtained through centrifugal force casting », Materials Science and Engineering: A, vol. 452-453,‎ , p. 161–169 (DOI 10.1016/j.msea.2006.10.082)
  7. Jian-Feng Chen, Yu-Hong Wang, Fen Guo, Xin-Ming Wang et Chong Zheng, « Synthesis of Nanoparticles with Novel Technology: High-Gravity Reactive Precipitation », Industrial & Engineering Chemistry Research, vol. 39, no 4,‎ , p. 948–954 (DOI 10.1021/ie990549a)
  8. Yoshiyuki Abe, Giovanni Maizza, Stefano Bellingeri, Masao Ishizuka, Yuji Nagasaka et Tetsuya Suzuki, « Diamond synthesis by high-gravity d.c. plasma cvd (hgcvd) with active control of the substrate temperature », Acta Astronautica, vol. 48, nos 2-3,‎ , p. 121–127 (DOI 10.1016/S0094-5765(00)00149-1)
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