lundi 21 août 2017

samedi 19 août 2017

L’électroporation

L’électroporation est le nom donné au phénomène lors duquel la perméabilité de la membrane cellulaire augmente sous l’effet de courtes impulsions électriques (de l’ordre de la microseconde, ou de la milliseconde). [1] rappelle que l’électroporation a lieu lorsque le potentiel transmembranaire atteint un certain seuil. La valeur de ce seuil dépend des caractéristiques des impulsions appliquées et de la manière dont on le mesure, mais reste de l’ordre de 200 mV à 1V. De plus, la perméabilisation de la membrane peut être temporaire (on parle alors d’électroporation réversible), ou permanente (électroporation irréversible). Au-delà d’un certain voltage, la cellule ou le tissu subit des dommages thermiques.




( source : mdeville.perso.math.cnrs )

lundi 14 août 2017

Satellite d'observation de la Terre

Un satellite d'observation de la Terre est un satellite artificiel utilisé pour effectuer des observations géophysique et géographique de la Terre depuis l'orbite terrestre . Cette catégorie de satellite est utilisée à des fins telles que la météorologie, l'inventaire des ressources naturelles, la géodésie, l'étude et la modélisation du climat, la prévention et le suivi des catastrophes naturelles, la reconnaissance militaire... Les satellites d'observation de la Terre ont des caractéristiques très variables pour répondre à ces différents besoins : ils se distinguent notamment par leur résolution plus ou moins élevée, les instruments qu'ils embarquent (instrument optique, radar, instrument multi-spectral...), leur orbite et la taille. Ils peuvent être mis en œuvre pour répondre à des besoins scientifiques (modélisation climatique, structure de la Terre...) ou recueillir des données pour des usages opérationnels civils ou militaires. Ces satellites initialement mis en œuvre par des agences gouvernementales, font depuis peu l'objet d'une exploitation commerciale.

La majorité des satellites d'observation de la Terre font partie de la catégorie des satellites de télédétection dont les instruments analysent les ondes électromagnétiques (lumière visible mais aussi ultraviolet, infrarouge, rayons X...) émises par l'objet observé (au besoin le satellite émet un train d'ondes et analyse les ondes retournées : radar...). Typiquement les instruments utilisés sont des caméras, spectromètre, radar, radiomètre... SPOT ou METEOSAT rentrent dans cette catégorie.

D'un point de vue technique, cette catégorie de satellites regroupe à la fois des satellites civils et militaires. Lorsque le terme est utilisé pour identifier l'usage, le terme désigne généralement uniquement les satellites utilisés à des fins civiles.

( source : Wikipédia )

Schéma du satellite Jason-2







( source : Wikipédia )

samedi 5 août 2017

Le système haptique côté perception : la somesthésie

La somesthésie est liée à l’ensemble des sensibilités cutanées et internes. Elle est composé par :

      . le sens tactile: il est relayé par les récepteurs sensoriels situés sous l’épiderme, et dont on relève la plus grande densité dans la main. Ces récepteurs relaient « le contact initial avec l’environnement », et permettent d’en appréhender la géométrie détaillée de la surface, la rugosité, la température (toujours de surface).

     . le sens kinesthésique: du grec kinêsin signifiant « se mouvoir » et aisthêsis signifiant sensation , il se réfère à la kinesthésie, la sensation interne du mouvement des parties du corps assurée par le sens musculaire (sensibilité profonde des muscles) et par les excitations de l’oreille interne [Le Petit Robert]. Ce sens permet de connaître l’effort que font nos muscles par exemple lorsque nous soulevons (poids) ou lorsque nous poussons (résistance) un objet.


La perception tactile

Les récepteurs physiologiques de la perception tactile se trouvent dans la peau (figure 1.1). La bande passante du sens tactile (c’est à dire la fréquence à laquelle les stimuli tactiles sont perçus) et de 0 à 400 Hz (Shimoga, 1992). Elle peut cependant monter à des très hautes fréquences situées entre 5000 à 10000 Hz dans le cas de la reconnaissance de textures à très petits détails.



Nous pouvons distinguer 3 natures de récepteurs tactiles :

     . les thermorécepteurs : liés aux sensations de chaud et de froid;
   . les nocirécepteurs : liés à la sensation de douleur;
     . les mécanorécepteurs : liés à la discrimination tactile.

On distingue 4 types de mécanorécepteurs (Cholewiak et Collins, 1991), (Kalawsky, 1993), (Seow, 1995); Il sont présentés dans le tableau 1.2.



Tous ces récepteurs sont donc situés dans la peau, mais dans des concentrations différentes selon les endroits du corps.

La perception kinesthésique

Le sens kinesthésique intègre les informations sur les positions, les mouvements et les forces appliqués sur ou par le corps. Il est relayé par des récepteurs situés dans les tendons musculaires au niveau des articulations, ainsi que dans l’oreille interne. La bande passante de ces récepteurs est plus basse que ceux de la perception tactile soit de 20 à 30 Hz.

( source : tornil.me )

Spectroscopie de résonance acoustique

La spectroscopie par résonance acoustique (ARS) a été développée en 1989 par Dipen Sinha du Laboratoire national de Los Alamos. Il avait combiné un vieil analyseur de balayage de fréquence avec deux capteurs piézoélectriques. Un capteur était utilisé comme émetteur et l’autre comme récepteur. Lorsque l’émetteur vibrait l’objet examiné, le récepteur enregistrait la vibration de résonance et un spectre de fréquence. La spectroscopie par résonance acoustique est une technique non destructive qui permet de détecter les molécules rapidement.

Technique

La technique consiste à exciter un objet avec un balayage rapide d’onde acoustique pour faire vibrer l’objet en mode normal de vibration. Ce dernier est en fait une oscillation de l’objet à la suite d'une perturbation qui est semblable à l’état stable de l’objet, cette oscillation est alors associée à une fréquence. Le domaine des ondes de cette technique est large, puisqu’il inclut les ultrasons et les infrasons qui ont une fréquence variant de 0 à 10 MHz. Cela permet de produire un spectre de résonance acoustique de l’objet. À l’aide de ce spectre, beaucoup d’informations sur la structure et sur la composition de l’objet peuvent être déterminées.

( source : Wikipédia )

Principe de l’effet photoacoustique


( source : photoniques.com )

Potentiel évoqué

Un potentiel évoqué (PE, dit aussi ERP pour l'anglais Event-Related Potential) désigne la modification du potentiel électrique produite par le système nerveux en réponse à une stimulation externe, notamment sensorielle (un son, une image, etc.) mais aussi à un événement interne, notamment une activité cognitive (attention, préparation motrice, etc.) et enregistré grâce à des techniques comme l'électroencéphalographie (EEG) ou la magnétoencéphalographie (MEG). 

Les potentiels évoqués sont utilisés en neurophysiologie humaine et animale pour comprendre l'organisation fonctionnelle du système nerveux dans la recherche en neurosciences et tester son intégrité dans le cadre d'examens médicaux en neurologie. Ces signaux électriques étant en général très faibles (de l'ordre du micro-Volt), il est souvent nécessaire de répéter l'enregistrement un grand nombre de fois de façon à moyenner toutes ces mesures pour augmenter le rapport signal sur bruit et obtenir une caractérisation fiable du potentiel évoqué. Le potentiel peut alors être décrit par différents paramètres comme son amplitude, sa latence, etc.

( source : Wikipédia )

Photoacoustique

La photoacoustique (ou optoacoustique ) désigne la génération d'ondes mécaniques dans un objet illuminé par une radiation électromagnétique.

Peu de progrès furent faits avant les années 1970 à cause du manque de source de lumière utilisable et ce n'est qu'avec l'essor du laser que l'effet photoacoustique est ressorti de l'ombre. Dès lors les scientifiques perçurent son intérêt, notamment pour la biophysique et même la médecine. En effet les ondes photoacoustiques combinent les avantages de l'optique et de l'acoustique : le contraste en absorption optique, couplé avec la faible atténuation acoustique dans les tissus mous permettent d'envisager une application directe en imagerie médicale.

De plus la gamme de fréquences électromagnétiques pouvant aller du visible aux ondes radiofréquences en passant par les micro-ondes, on peut ainsi relier les contrastes des images à différentes informations moléculaires et fonctionnelles.

Principe physique

Fondamentalement le principe de l'effet photoacoustique est simple : une onde électromagnétique, absorbée dans un objet, voit son énergie convertie en chaleur. Comme la température augmente localement, il s'opère une dilatation thermique des tissus, générant ainsi une onde acoustique dans l'objet.

Cependant une dilatation constante des tissus ne crée pas d'onde mécanique, il faut des cycles de dilatation-compression pour cela. C'est pourquoi la source de lumière doit varier dans le temps. Principalement, deux modes d'émission de l'onde électromagnétique sont utilisés : l'impulsion ou l'onde continue à intensité modulée. Mais le plus souvent on choisit le mode impulsionnel qui donne le meilleur ratio signal sur bruit, en permettant en plus de modéliser la naissance des ondes de matière comme un "Dirac" acoustique tant l'échelle de temps diffère entre optique et ultrasons. Par ailleurs c'est ce mode-là uniquement qui sera décrit par la suite.

Théoriquement l'absorption d'une onde électromagnétique est liée à la composition particulaire de la matière. Celle-ci est composée de particules chargées comme des électrons, des noyaux ou même des ions, et l'onde interagit avec ces charges par diffusion élastique, diffusion Raman, absorption, etc... Lors d'une interaction d'absorption l'énergie absorbée peut être transformée en chaleur, convertie dans une réaction chimique ou en fluorescence.

Parmi toutes ces interactions seule la portion transformée en chaleur participe à l'effet photoacoustique, et dans la plupart des cas, dans les expériences de photoacoustique, c'est cet effet qui domine. La fluorescence devient importante uniquement quand la radiation utilisée a une fréquence dans le violet ou l'ultraviolet, ce qui est peu commun généralement dans les applications que l'on retrouve en biomédecine. 

La capacité à absorber la lumière dépend des conditions environnementales, de la constitution moléculaire de la matière mais également de la polarisation de l'onde électromagnétique et de sa longueur d'onde. Ce dernier point est particulièrement intéressant car il justifie que la photoacoustique soit adaptée pour des manipulations de spectroscopie.

Pour générer l'onde photoacoustique, l'onde électromagnétique utilisée doit avoir une durée d'impulsion suffisamment courte pour que la diffusion thermique puisse être négligée.

La quantité de chaleur générée dans le tissu est généralement proportionnelle à la puissance de la radiation reçue.

( source : Wikipédia )

La photoacoustique est un des moyens utilisés par les nanosciences et nanotechnologies sur de nombreuses personnes, victimes de harcèlement électromagnétique ou de torture . Les nanosciences et nanotechnologies l'utilisent à des fins d'expériences, par exemple, provoquer des potentiels évoqués.

vendredi 4 août 2017

Photolyse

On appelle photolyse toute réaction chimique dans laquelle un composé chimique est décomposé par la lumière. Le processus direct est défini comme l'interaction d'un photon inter-réagissant avec une molécule cible.

La photolyse n'est pas limitée à la lumière visible par définition comprise entre 400 et 800nm. Tout photon avec suffisamment d'énergie peut affecter les liaisons chimiques d'un composé chimique. Comme l'énergie d'un photon est inversement proportionnelle à sa longueur d'onde, les ondes électromagnétiques avec l'énergie de la lumière visible ou plus élevée, telles que l'ultraviolet, les rayons X et les rayons gamma sont habituellement impliquées dans de telles réactions.

( source : Wikipédia )