Archives mensuelles : septembre 2010

Le point G existe t-il ?

Je préfère vous décevoir tout de suite : cet article ne va pas vous permettre de vous transformer en dieu du sexe, je suis désolé…

pointG.jpg

Ce titre quelque peu accrocheur n’est autre que le titre d’un livre de vulgarisation scientifique publié aux éditions de l’Archipel.

L’auteur

David Larousserie est journaliste pour Sciences et Avenir et membre du C@fé des
sciences
avec son Blog AlaSource. Ce qui est original avec David c’est que c’est un journaliste scientifique avec une formation scientifique et non journalistique (le monsieur est polytechnicien et docteur en physique). Ce profil lui permet donc de parler de certaines choses qu’il connait de l’intérieur et d’apporter son regard affuté de scientifique sur la science moderne qui n’est pas toujours facile à comprendre, il faut bien l’avouer!

Pourquoi ce livre et pour qui ?

La question de savoir si le point G existe n’est jamais qu’une des 59 énigmes de la science qui sont traitées dans ce livre. En effet, le principe du bouquin, c’est de raconter ce que la Science ne sait pas expliquer. Plutôt qu’apporter des explications scientifiques à des phénomènes physiques, biologiques ou géologiques connus, ce livre nous rapporte les interrogations des scientifiques qui travaillent d’arrachent pied dans tous les domaines de la science. En fait, c’est ce que nous appelons communément la Recherche. Eh oui, la recherche, c’est faire la science de demain, et c’est ce que David a voulu transmettre aux lecteurs.

Ce livre a donc la même ambition que « Demain la Physique » dont j’ai déjà parlé dans ce blog, mais sans s’arrêter à la physique et en étant plus accessible pour tous grâce au style léger et agréable, le tout saupoudré de petites touches d’humour. Ce livre vraiment grand public intéressera autant les grands que les petits, de formation scientifique ou pas (contrairement à Demain la Physique qui se veut plus précis mais dédié à des lecteurs adultes ayant une formation scientifique).

Le contenu

L’auteur a réuni 59 énigmes de la Science d’environ 5 pages chacune. On y trouve donc de la physique, de la biologie, de la chimie, de la géologie, des mathématiques, de l’ethnologie, de la linguistique, de l’astronomie, etc. La liste n’est bien évidement pas exhaustive auquel cas il aurait fallu interviewer tous les chercheurs du monde. En tout
cas, la sélection m’a plue !

J’ai trouvé très original l’organisation des chapitres : l’ordre alphabétique, sans distinction de domaine. La lecture peut donc se faire dans n’importe quel ordre et pourrait paraitre chaotique mais au final, c’est très divertissant de passer du Boson de Higgs à la Bourse puis au Cerveau.

Certaines énigmes m’ont tout à fait étonnées étant persuadé que les scientifiques connaissaient déjà la réponse comme Dinosaures : Avaient-ils le sang chaud ou froid ? D’autres m’ont interpellées car je ne soupçonnais pas de telles questions comme Anguille : Comment rejoint-elle la mer des Sargasses ? (ou encore : le Yeti existe t-il ?). Il y a ensuite bon nombre de questions de physique relativement classiques
mais bien expliquées et de manière concise.

De plus, David s’intéresse pas mal au CERN (l’Organisation Européenne pour la Recherche Nucléaire) pour son travail de journaliste scientifique. Je l’ai d’ailleurs rencontré il y a quelques mois au CERN où il était venu interviewer plusieurs scientifiques. J’ai ainsi recensé 5 énigmes (Antimatière, Boson de Higgs, Espace, Matière sombre et Théorie du Tout) citant l’accélérateur de particules LHC comme pouvant apporter des éléments significatifs dans l’avenir pour résoudre en partie ces énigmes.

En conclusion, je conseille vivement ce livre à tout le monde.

L’échographie

Tout le monde connait les images d’échographie faites chez les femmes enceintes pour voir les futurs bébés. Mais comment ces images sont-elles obtenues ?

echo1trim

Echographie d’un fœtus de 3 mois mesurant 4,5 cm.

L’échographie est une technique d’imagerie médicale non invasive (pas de substance à injecter dans les patients) et complètement inoffensive pour l’organisme, contrairement aux autres techniques d’imageries médicales qui peuvent utiliser des rayons ionisants radioactifs (radiographies), de puissants champs magnétiques (IRM) ou des agents de contraste radioactifs (comme la Tomographie par Emission de Positrons).

Des ultrasons qui rebondissent

L’échographie utilise les ultrasons. Ce sont des ondes acoustiques hautes fréquences qui sont inaudibles par l’homme (les ultrasons ont une fréquence de 20kHz à 1GHz). Voir ce billet de blog sur le son pour plus de détails sur les ondes sonores.

Les ultrasons pénètrent plus ou moins bien dans les différents milieux qu’ils traversent. La résistance à la propagation d’une onde acoustique s’appelle une impédance acoustique (généralement notée Z) et se mesure en Pascale seconde par mètre (Pa.s/m). Cette impédance est en fait égale à la densité du matériau multipliée par la vitesse du son dans ce matériau (Z = D * c). Donc plus un matériau est dense et plus la vitesse du son est importante, plus l’impédance acoustique augmente.

Densité

(kg/m3)

Vitesse du son

(m/s)

impédance acoustique

(Pa.s/m)

Air 1,204 343 413
Eau 1000 1480 1,48 millions

De plus, une partie des ondes sonores (et donc les ultrasons) rebondissent lorsque l’impédance acoustique change, c’est-à-dire aux interfaces entre les différents milieux. C’est pour cette raison que sous l’eau, on entend très peu ce qui se passe à la surface car une grande partie des ondes sonores rebondissent sur l’eau et très peu sont transmises sous l’eau car les impédances de l’eau et de l’air sont très différentes.

Le principe de l’échographie revient à balayer à l’aide d’ultrasons une zone à étudier (par exemple l’utérus d’une future maman) et de mesurer et d’analyser les ondes ayant rebondi aux différentes interfaces (l’écho des ultrasons) de manière à reconstituer une image des différents milieux traversés.

Les liquides vont renvoyer très peu d’écho et apparaitront alors en noir à l’écran, les tissus mous renverront un peu d’écho et apparaitront en gris selon l’impédance de ces derniers, et les os ayant une impédance très forte (entre 3,6 et 7 millions Pa.s/m) formeront une image bien blanche.

 ultrasons foetus

Réflexions des ultrasons aux interfaces des milieux traversés ((c) Noémie).

 L’échographe

Pour une échographie, le médecin utilise une sonde qui remplit 2 fonctions :

Emission : La sonde balaye une zone à l’aide d’ultrasons. Ces derniers sont générés à l’aide de matériaux piézoélectriques comme des céramiques qui se déforment lorsqu’ils sont soumis à un champ électrique. Cette déformation entrainent des ondes ultrasonores et la fréquence réglable permet de pénétrer plus ou moins profondément dans le corps selon le type d’échographie réalisée (on augmente la fréquence pour pénétrer plus en profondeur). Le balayage est ensuite assuré soit par un système mécanique, soit par un dispositif électronique de manière à balayer un secteur. C’est pour cette raison que les échographies se présentent généralement sous forme d’une image dans un cône correspondant à la région balayée par la sonde.

Réception : La sonde capte les échos des ultrasons réfléchis aux interfaces. L’écart de temps entre l’émission et la réception permet de connaitre précisément la profondeur où l’onde a rebondi. De plus, la sonde mesure l’amplitude de l’écho permettant de savoir si une partie importante a été réfléchie ou pas.

Le signal reçu par la sonde est ensuite amplifié par un système électronique puis chaque ligne de tir est reconstituée pour former une image en 2 dimensions. Un point variant entre le noir et le blanc est alors créé en fonction de l’intensité de l’écho. L’espace entre les lignes de tirs est alors complété par interpolation entre les différentes données obtenues de manière à créer une image continue.

matrice echo

Formation d’une image d’échographie ( Source: ENSTA)

 On applique également un gel échographique sur la zone à analyser. Ce gel possède une impédance acoustique proche de celle de la peau de manière à ce qu’il n’y ait pas d’air entre la peau et la sonde car l’air ayant une impédance très faible fausserait les mesures. C’est également pour cette raison que l’échographie ne peut pas être utilisée comme méthode d’imagerie médicale pour les poumons ou la trachée qui contiennent de l’air.

Echographie 3D

 Une nouvelle technique d’échographie dite « 3D » a vu le jour durant la dernière décennie et est désormais monnaie courante dans les examens gynécologiques pour voir les fœtus en 3D ! La technique de balayage diffère de l’échographie 2D classique car 3 plans de balayages perpendiculaires sont réalisés pour obtenir des informations volumiques. Des techniques perfectionnées de traitement des données et de rendu surfacique permettent ensuite de reconstituer une image en 3 dimensions.

 
echographie-3D

Echographie 3D d’un fœtus de 3 mois (Source : Le journal des Femmes)

Cette « échographie en relief » permet de diagnostiquer plusieurs malformations du fœtus qui sont extrêmement difficiles à diagnostiquer en échographie 2D, particulièrement les malformations de la face, de la colonne vertébrale et des membres.

En conclusion

L’échographie utilise la réflexion des ultrasons aux interfaces des différents milieux pour reconstituer une image interne de notre corps en noir et blanc. Cette méthode est donc entièrement inoffensive et convient particulièrement bien aux femmes enceintes pour voir le fœtus dans l’utérus (échographie gynécologique). De plus, l’échographie est facile à mettre en œuvre et peu chère pour une imagerie médicale.