Construire de grandes machines de rêve et soi-même

Tout d'abord cette semaine, une histoire sur un constructeur des plus grosses machines. Le producteur Kevin McLean discute avec le scénariste Adrian Cho du père d'Adrian et de son autre bébé : un synchrotron à rayons X.

Ensuite dans cet épisode, un regard sur les paysages auto-organisés. L'animatrice Sarah Crespi et Chi Xu, professeur d'écologie à l'Université de Nanjing, parlent d'un article de Science Advances sur la façon dont la résilience d'un écosystème peut provenir de l'interaction d'une plante et de fissures dans le sol.

Enfin, dans un segment sponsorisé du Bureau de publication personnalisée Science/AAAS, Jackie Oberst, rédactrice en chef adjointe pour la publication personnalisée, discute des défis auxquels sont confrontés les chercheurs en début de carrière et de la manière dont un financement ciblé pour ce groupe peut permettre leur succès futur. Elle s'entretient avec Gary Michelson, fondateur et coprésident de Michelson Philanthropies et Aleksandar Obradovic, lauréat du grand prix annuel Michelson Philanthropies and Science Prize for Immunology.

L'épisode de cette semaine a été produit avec l'aide de Podigy.

À propos du podcast scientifique

TRANSCRIPTION

0: 00: 05.7 Sarah Crespi : Ceci est le podcast Science du 5 mai 2023. Je m'appelle Sarah Crespi. Tout d'abord cette semaine, une histoire sur un constructeur des plus grosses machines. Le producteur Kevin McLean parle avec le journaliste Adrian Cho du père d'Adrian et de son autre bébé et du synchrotron à rayons X. Ensuite, nous examinons les paysages auto-organisés. Chi Xu explique comment la plage rouge de Chine se porte dans des conditions de plus en plus sèches et comment la résilience de cet écosystème est en fait renforcée par les fissures dans le sol. Enfin, dans un segment sponsorisé de notre bureau d'édition personnalisé, rédacteur en chef adjoint de Custom Publishing, Jackie Oberst s'entretient avec Gary Michelson, fondateur et coprésident de Michelson Philanthropies. Et Aleksandar Obradovic, lauréat du grand prix de cette année du Michelson Philanthropies and Science Prize for Immunology.

0:01:00.0 Kevin McLean : En physique, la collecte de données est une entreprise majeure. Les chercheurs construisent des machines géantes comme des accélérateurs de particules, ouvrant souvent de nouvelles voies et fabriquant des choses pour la toute première fois. Des milliers de scientifiques utilisent ces installations pour faire de nouvelles découvertes, mais au fil du temps, elles deviennent obsolètes et doivent être modernisées. L'écrivain du personnel, Adrian Cho, est ici aujourd'hui avec une histoire qui est à la fois un rapport sur la reconstruction de la source de photons avancée au Laboratoire national d'Argonne, mais aussi un essai personnel sur le travail de son défunt père, concevant et construisant cette machine scientifique massive dans sa forme originale. Adrian, bienvenue dans le podcast Science.

0:01:39.0 Adrian Cho : Merci, Kévin. C'est agréable d'être ici.

0:01:41.2 KM : Génial. Eh bien, parlons d'abord de l'Advanced Photon Source ou APS, je suppose que ça s'appelle. Il s'agit d'un accélérateur de particules à Argonne National Lab dans l'Illinois. Mais que fait exactement cette machine ?

0:01:55.5 AC : La réponse très courte, la réponse en une phrase est que c'est une source de rayons X qui produit des faisceaux de rayons X de très, très haute intensité, très stables et très purs pour toute la science. Ainsi, vous pouvez déverrouiller les structures des protéines, vous pouvez examiner les structures atomiques des matériaux, les fissures dans les matériaux de construction et les moteurs, les aubes de turbine, etc. S'il s'agit de matière à l'échelle atomique, il existe probablement un moyen de l'étudier avec des rayons X. Ils continuent d'être la première façon d'examiner la structure atomique de la matière. Mais dans un peu plus de profondeur, ce qu'est ce que c'est, ce qu'est l'APS, c'est un accélérateur en forme d'anneau de 1,1 kilomètre de long qui est techniquement connu sous le nom d'anneau de stockage. C'est une sorte de synchrotron si les gens ont déjà entendu ce mot. Essentiellement, ce qui se passe, c'est qu'il prend un faisceau d'électrons, il les accélère à haute énergie et les envoie autour de cet anneau, et ils font le tour de l'anneau environ 300 000 fois par seconde parce qu'ils voyagent essentiellement à la vitesse de la lumière.

0:03:05.1 AC : Et c'est un élément de physique très basique selon lequel si vous avez une particule chargée comme un électron et que sa trajectoire se courbe, elle rayonnera. Ainsi, lorsque ces électrons tournent autour de l'anneau, ils émettent des rayons X, et vous pouvez créer une source de rayons X très intense de cette façon. Et une façon d'y penser, qui n'est en fait pas si mal, c'est que si vous preniez un gant de toilette humide et que vous le tourniez d'un coin, il projetterait des perles d'eau. Et une chose similaire se produit lorsque les électrons circulent, ils émettent ces rayons X qui sortent tangentiellement de l'anneau et ils entrent dans ces tubes à rayons X et ils sont acheminés vers, je pense qu'ils ont 68 stations expérimentales tout autour de l'anneau. Et donc, au cours des 27 dernières années, cet anneau a fonctionné pour produire certains des faisceaux de rayons X les plus brillants au monde et ils ont tout fait avec.

0:04:02.3 KM : Et donc ces rayons X qu'ils utilisent maintenant, ces rayons X font en quelque sorte ce à quoi vous pensez, avec... Une radiographie ferait l'affaire, où elle visualise différents types de choses et découvre à quoi ressemblent les choses ou quoi, comment est-ce utilisé ?

0:04:16.1 AC : C'est plus ou moins ça, une machine chez un dentiste ou chez un médecin, qui fonctionne simplement en projetant une charge électrique, un groupe d'électrons dans un morceau de métal. Et quand ils s'arrêtent, ils émettent des rayons X. Et vous pouvez obtenir beaucoup de rayons X de cette façon, mais vous ne pouvez rien obtenir... [rires] Les rayons X que vous obtenez de l'une de ces machines, d'accord, qui arrivent dans ces minuscules, minuscules petits faisceaux qui sont incroyablement intenses. Maintenant, quand vous pensez à faire une radiographie médicale, vous n'obtenez qu'une image, n'est-ce pas ? Si vous mettez votre main sous la machine, essentiellement ce que vous voyez, parce que les rayons X ne traversent pas si bien l'os, l'image n'est que l'ombre des os. Mais les rayons X peuvent faire des choses beaucoup plus subtiles et compliquées. Si la longueur d'onde des rayons X est suffisamment courte comme c'est le cas à la source de photons avancée, ce qui se passe, c'est que les rayons X se dispersent sur différents plans d'atomes dans un cristal.

0:05:09.2 AC : Le cristal peut être considéré comme un empilement d'atomes. Et les rayons X se disperseront sur ces plans d'une manière qui vous permettra de faire reculer la structure cristalline, et c'est ce qu'on appelle la diffraction. Et c'est un outil incroyablement puissant. Et étonnamment, ce qu'il s'est avéré vraiment génial, c'est de déterminer les structures des protéines et des biomolécules. Par exemple, l'APS a aidé à déchiffrer la structure du COVID-19, le virus qui cause le COVID-19. Il a aidé à développer Paxlovid, il a été impliqué dans la détermination de 35 000 structures protéiques. Donc, oui, c'est plus que de l'imagerie, mais oui, ce sont des faisceaux de rayons X incroyablement intenses.

0:05:51.6 KM : D'accord. Alors maintenant, ils sont en train de mettre à niveau le système. Qu'est-ce que cela implique exactement et combien de temps cela va-t-il prendre ?

0:06:00.7 AC : Cela va impliquer une reconstruction complète de la machine qui était le bébé de mon père. C'est la chose sur laquelle mon père a travaillé pendant longtemps. Fondamentalement, ce qui va se passer, c'est que l'accélérateur entier, à l'exception de certaines parties clés, l'anneau entier va sortir et sera remplacé par un nouveau design, ce qui rendra ce tout petit faisceau d'électrons encore plus petit. Et cela produira une augmentation de 500 fois de la luminosité de ces rayons X, ce qui permettra toutes sortes de nouvelles choses. Droite? Donc, pour revenir à l'exemple dont nous parlions, la structure des protéines. Vous pouvez déjà utiliser de très petits cristaux et obtenir une structure à partir d'une machine comme l'APS, mais vous pourrez aller encore plus petit car les rayons X seront 500 fois plus intenses. C'est donc ce qu'ils font. En gros, ils prennent cette machine que mon père a construite, et ils vont l'enlever. Beaucoup de pièces vont être fondues, et ils vont le remplacer par un tout nouveau design, qu'ils ont en fait dans un entrepôt, et c'est prêt à partir, et tout se passera dans un an.

0:07:05.6 KM : Oh mon Dieu. D'accord. Donc vous avez... Vous en avez parlé, la mise à niveau de la machine et c'est vraiment tout ce démantèlement, mais vous avez également écrit à ce sujet sous un angle très personnel parce que, comme vous l'avez dit, c'était le bébé de votre père. Quel a vraiment été son rôle dans la construction du système APS original ?

0:07:28.1 AC : Mon père, Yanglai Cho, était physicien des accélérateurs à Argonne. Il y a passé toute sa carrière et a dirigé ce petit groupe qui a rédigé le rapport de conception conceptuelle qui est finalement devenu l'APS. Il était donc au rez-de-chaussée. Mon père, un homme du nom de Gopal Shenoy, qui était un spécialiste des matériaux qui a examiné et développé le dossier scientifique de ce que la machine pourrait faire. Et une douzaine de personnes, à partir de 1983, ont commencé à pousser le laboratoire à construire cette machine. Et ce qui était intéressant à ce sujet, c'est qu'il y avait eu ce rapport, une sorte de rapport de haut niveau qui disait que les États-Unis devraient faire pression pour cette machine. Je pense que j'avais 18 ans quand il a commencé sérieusement. Argonne avait en quelque sorte... Était en quelque sorte dans une accalmie, parce qu'ils avaient arrêté leur principal accélérateur de particules en 1979 parce que toute l'action s'était déplacée vers le Laboratoire Fermi.

0:08:24.5 AC : Mais mon père était un gars très déterminé, et il a réalisé cette opportunité et il a réuni ce groupe et il a commencé à pousser le laboratoire à essayer de construire cette machine pour que le DOE la donne à Argonne. Et donc il a travaillé sur la conception conceptuelle, qui était la disposition originale, a spécifié les paramètres, plus ou moins, de l'accélérateur, les paramètres du bâtiment, toutes sortes de choses. Et il n'était certainement pas la seule personne impliquée dans cela [rires], mais il était au niveau du sol. Donc, mon père, il est décédé en 2015. Il avait été assez malade dans les dernières années de sa vie. Il avait eu quelques coups. Mais je dois admettre qu'après la mort de mon père, j'ai en quelque sorte considéré cette machine comme son héritage, et c'était un peu réconfortant de penser que la machine a survécu, même s'il était parti. Et comme cela arrive avec ces choses maintenant, la machine elle-même aura disparu. Droite? Et donc l'installation sera toujours là, mais cet accélérateur auquel il pensait tant et qui occupait tant de son temps, ils vont le démonter, puis ils le remplaceront.

0:09:30.7 KM : Vous avez beaucoup écrit sur la physique tout au long de votre carrière et vous connaissez cette installation de différentes manières, à la fois professionnellement et personnellement. Cela a dû être une expérience intéressante de rapporter cette histoire, mais qu'est-ce qui vous a surpris ? Une chose à laquelle vous n'aviez pas pensé avant ?

0:09:47.8 AC : Je travaille comme rédacteur scientifique depuis plus de 20 ans maintenant, et j'ai écrit sur beaucoup de grands projets parce que la physique implique beaucoup de grands projets. Ce que j'espère vraiment que ce petit essai transmettra, c'est la nature très particulière d'être un constructeur de machines, car c'est très différent d'être un utilisateur de l'une de ces installations. Droite? Et l'APS sert quelque chose comme 5700 scientifiques individuels chaque année, n'est-ce pas ? Il y a donc littéralement des milliers de personnes qui dépendent de cette source de rayons X pour faire toutes sortes de choses. Il y a un groupe beaucoup plus restreint de personnes qui conçoivent et construisent ces choses. Et c'est vraiment un peu... Je veux dire, je n'ai jamais rien construit, donc je ne peux rien dire de tout cela d'après une expérience de première main, mais il y a ce genre de compétences spéciales, n'est-ce pas ? C'est impliqué dans la conception d'une grosse machine scientifique et ensuite dans son exécution.

0:10:46.8 AC : Et il y a ces compétences que vous devez avoir qui ne sont pas exactement les mêmes que les compétences que vous devez avoir pour être un utilisateur de l'une de ces installations. Donc, par exemple, l'une des choses dont j'ai pris conscience au fil des ans est que si vous voulez construire l'une de ces installations et que vous êtes le concepteur et que vous allez proposer l'une de ces choses, qui est à un certain niveau, le rapport de conception conceptuelle étoffe une idée générale et dit, d'accord, voici quelque chose que nous pouvons construire. Droite? Ce n'est pas une conception technique détaillée, mais c'est suffisant pour vraiment juger du projet. Si vous faites cela, vous ne pouvez évidemment pas concevoir quelque chose d'aussi fantastiquement ambitieux que vous n'ayez aucun espoir de le construire. Droite? Je veux dire, et vous devez le construire pour un montant fixe d'argent sur une durée fixe.

0:11:36.1 AC : Donc vous ne pouvez pas... Vous ne pouvez pas laisser libre cours à votre imagination. Mais le revers de la médaille est que vous ne pouvez pas non plus être trop conservateur. Parce que si vous êtes trop conservateur, personne ne le construira parce que vous reproduisez essentiellement quelque chose que vous avez déjà. Droite? Je veux dire, si vous savez avec une certitude à 100% que cela fonctionnera, lorsque vous présentez le design conceptuel, vous ne poussez probablement pas assez loin car la seule façon d'être certain à 100% est si vous avez déjà construit quelque chose comme ça. Donc, les gens qui construisent ces machines travaillent toujours sur cet équilibre où ils essaient de proposer quelque chose qui fait quelque chose de nouveau, mais ce n'est pas si bizarre que cela ne puisse pas être réalisé dans les délais et le budget.

0:12:17.6 KM : Oui. Il semble que cet équilibre incroyable entre une tonne de connaissances mais aussi beaucoup d'optimisme comme vous l'avez écrit... Et aussi l'aspect pratique et le réalisme. Cela ressemble vraiment à un équilibre si incroyable qu'une personne doit avoir pour avoir ce rôle.

0:12:34.1 AC : Je pense qu'il s'agit d'un ensemble de compétences différent du simple fait d'être un scientifique. Je veux dire, pas contre le fait d'être un utilisateur de l'une de ces installations, mais construire quelque chose, c'est ce genre de mentalité différente. Donc c'est vraiment intéressant parce que mon père était un immigrant, il est venu aux États-Unis quand il avait 24 ans. Mon père avait un handicap. Il avait eu la poliomyélite quand il était enfant. Alors il boitait très mal et il ne pouvait pas courir. Il avait un tempérament vraiment fougueux, [rires]

0:13:05.3 AC : Mon père était ce type qui, je pense, dans une grande partie du cours de la vie normale, était un peu un outsider. Parce qu'il y avait une barrière culturelle, il y avait ce problème avec un handicap évident. La plupart du temps, il semblait être un peu une cheville carrée dans un trou rond. Mais ce qui m'a fasciné, en vieillissant, j'ai appris comment les gens construisent ces machines, et ce que cela implique, c'est qu'en y repensant, c'est vraiment intéressant que dans ce monde où les choses doivent être faites exactement comme ça et doivent être faites dans les délais et le budget, un gars avec l'attitude impérieuse de mon père pourrait non seulement trouver une place mais pourrait en fait prospérer en partie à cause de ce genre d'attitude. Je veux dire, les gens qui construisent des machines, pour autant que je sache, il y a une vraie sorte d'attitude de mise en place ou de fermeture, parce que ces choses doivent être faites, et elles doivent être faites à temps, et elles doivent être faites avec un budget. Et donc, si vous avez une mauvaise idée, apparemment, ils vont juste vous le dire carrément. Donc c'est un peu un... Autant que je sache, un peu une profession à mains nues, mais d'une certaine manière c'était juste parfait pour lui. Il a réussi à vraiment s'épanouir dans ce genre de parties inhabituelles de la science, et puis c'est une partie incroyablement importante de la science. Alors que cette machine, alors que cette reconstruction commence, j'ai beaucoup pensé à mon père, mais aussi à ce qu'implique la construction de ces grosses machines.

0:14:37.4 KM : Avez-vous une idée de ce que votre père penserait de cette mise à niveau et de ce qui se passera ensuite et tout ?

0:14:45.2 AC : Il serait le premier à dire : "D'accord, la machine existe depuis 27 ans et la technologie a évolué. Nous devons donc changer." Ce n'était pas un gars sentimental. Si une machine avait servi son objectif et qu'il était temps de la mettre à niveau, il serait partout. Je veux dire, ces types de constructeurs de machines, ils ne sont pas très sentimentaux. Je veux dire, ils regarderont une machine et ils diront, ouais, cette machine a fait ça très bien, mais elle n'a pas très bien fait cette chose. Et ils auraient dû faire mieux là-dessus.

0:15:11.0 KM : On dirait qu'il dirait aussi qu'il est temps.

0:15:13.9 AC : Oh, oui, absolument. Il n'a pas regardé en arrière. Ce n'était pas un gars qui était... Surtout quand il s'agissait de son travail, il n'allait pas devenir sentimental à propos de la machine. Il serait là, voulant le rendre aussi bon que possible.

0:15:27.3 KM : Génial. Eh bien, merci beaucoup, Adrien.

0:15:29.4 AC : Oh, c'est avec plaisir, Kevin. Merci de prendre le temps.

0:15:31.8 KM : Absolument. Adrian Cho est rédacteur de nouvelles à Science, vous pouvez trouver un lien vers l'histoire dont nous avons discuté sur science.org/podcast.

0: 15: 40.1 SC : Restez à l'écoute de ma conversation avec Chi Xu sur le plan qui peint en rouge les plages rouges de la Chine et sur la façon dont ces minuscules plantes succulentes gardent un pied pendant une période de sécheresse croissante.

[musique]

0:16:00.4 SC : De nombreux motifs peuvent être trouvés dans la nature, des rayures sur un chat aux spirales sur la tête d'une fougère en pleine croissance. Et ces modèles peuvent souvent être décrits en utilisant la modélisation et les mathématiques. À un niveau plus large, nous pouvons voir des motifs dans le paysage, comme des cercles de fées et des prairies ou des fissures dans le couvert forestier d'une forêt lorsque les cimes des arbres résistent au toucher. Cette manipulation de l'espace par l'interaction des choses biologiques et de la terre elle-même s'appelle l'auto-organisation spatiale. Il peut également être décrit par la modélisation, et il peut nous aider à détecter les changements dans les écosystèmes au fil du temps. Cette semaine dans Science Advances, Chi Xu et ses collègues ont écrit sur l'auto-organisation spatiale dans un marais salé côtier du nord de la Chine appelé Red Beach. Bienvenue sur le podcast scientifique, Chi Xu.

0:16:46.9 Chi Xu : Merci de m'avoir invité.

0:16:48.5 SC : Pourquoi ne commencez-vous pas par une simple description du paysage de cet endroit ?

0:16:53.8 CX : Nous avons étudié le paysage côtier des marais salants du delta du fleuve Jaune, dans le nord de la Chine. Il s'agit d'un écosystème typique de marais salés dans le nord de la Chine et vous pouvez le trouver dans de nombreux endroits partout dans le monde.

0:17:08.7 SC : À quoi ressemble-t-il, qu'est-ce qui le rend spécial ?

0:17:11.2 CX : Ce paysage est dominé par une plante appelée suaeda salsa. Appelons-le simplement suaeda ou suie. C'est une espèce succulente tolérante au sel dans de nombreuses régions côtières du monde. Ce type de succulente peut dominer les massifs paysages de marais salants. De l'automne à l'hiver, elles deviennent rouges comme des feuilles d'érable. Vous pouvez donc imaginer pendant ce temps que l'ensemble des paysages côtiers deviennent rougeâtres, ce qu'en Chine, nous appelons plage rouge. Ce n'est pas seulement une attraction touristique, mais aussi un point chaud de la biodiversité. Chaque année, des dizaines de milliers d'oiseaux migrateurs voyageant entre la Sibérie et l'Australie utilisent les plages rouges comme une escale importante pour leur repos ou leur approvisionnement alimentaire. C'est un écosystème assez important.

0:18:05.7 SC : Donc, la plage rouge est en fait un marais salé et l'algue, je dis l'algue, pas l'algue, l'algue est cette succulente plante terrestre qui transforme tout l'écosystème, ce magnifique rouge brillant à certaines périodes de l'année. Ce sur quoi vous vous concentrez ici, c'est l'interaction entre les algues, ces plantes rouges et le sol pendant les périodes sèches. Comme nous l'avons mentionné, il s'agit d'un marais salé, il y a donc généralement beaucoup d'eau salée autour, mais quand elle s'assèche, le paysage est très différent.

0:18:39.7 CX : Nous travaillons sur ces sites depuis des années depuis des décennies. Ce que nous étudions se résume à la question ou au phénomène dit d'auto-organisation spatiale. Dans la nature, nous pouvons souvent trouver d'autres motifs spatiaux, il peut s'agir de taches, de rayures, de cercles, de labyrinthes ou d'autres formes irrégulières. Par exemple, dans les terres arides d'Afrique et d'Australie, les gens ont trouvé le buisson du tigre, qui est une végétation arbustive présentant des motifs spéciaux ressemblant à des rayures sur les tigres. Et bien que ces modèles soient fascinants, une question naturelle est de savoir comment les modèles réguliers apparaissent. Eh bien, ils ne sont pas fabriqués par des humains ou des extraterrestres. [rire]

0:19:23.0 CX : Au lieu de cela, ils peuvent survenir spontanément lorsque des conditions particulières sont remplies. Nous appelons ce processus spontané l'auto-organisation spatiale. Parfois, les modèles d'auto-organisation spatiale sont si uniques qu'ils peuvent véhiculer des signaux importants. Ainsi, nous pouvons comparer les modèles observés avec la contrepartie dérivée de modèles informatiques pour comprendre comment l'écosystème se développe, ou comment il fonctionne, ou comment il réagit au changement climatique. Maintenant, les scientifiques ont passé en revue le mécanisme sous-jacent à de très nombreux systèmes spatiaux auto-organisés. Dans de nombreux cas, l'auto-organisation spatiale est déclenchée par des processus biologiques tels que la compétition et la facilitation entre les plantes. Mais parfois, il semble que des modèles d'auto-organisation peuvent également émerger sans l'implication d'organismes. Des exemples familiers à la plupart des gens seraient comme des ondulations de sable, des dunes ou des fissures de boue. Mudcracks est ce que nous étudions maintenant. [glousser]

0:20:33.3 SC : Oui.

0:20:34.6 CX : Nous les appelons donc l'auto-organisation physique.

0:20:38.5 SC : Il n'y a donc pas cette interaction où quelque chose se passe avec la plante, cela affecte la terre, la terre réagit, la plante la pousse vers l'avant.

0:20:47.1 CX : Exactement.

0: 20: 47.8 SC : Au lieu de cela, la chose physique arrive en premier.

0:20:51.4 CX : Donc, ce genre d'auto-organisation physique, ils sont généralement étudiés par des géologues ou des géographes, mais maintenant nous, les écologistes, nous nous y intéressons également. Nous voulons comprendre comment l'auto-organisation physique est liée aux écosystèmes. Ces types de processus affecteront-ils la structure, la dynamique et le fonctionnement des écosystèmes, en particulier lorsqu'il s'agit de grandes questions comme le changement climatique ? Ce sont donc des questions encore ouvertes, ce sont de nouvelles questions et c'est la motivation essentielle de ce travail.

0:21:28.9 SC : Quand vous regardez une vue aérienne de cette région, c'est tout simplement incroyable. Vous voyez ces bancs de plantes rouges coupés d'estuaires, de petits ruisseaux, c'est l'océan et la marche et le rouge. Il a l'air incroyable et très luxuriant. Alors, qu'est-ce qui provoque exactement la boue qui craque dont nous parlons ici sur la plage rouge.

0:21:50.2 CX : Sécheresse intense au printemps ou en été. Surtout quand depuis quelques années on sait que les vagues de chaleur frappent fréquemment tout l'hémisphère nord, ces crevasses sont de plus en plus fréquentes.

0:22:06.5 SC : Quelle est leur relation avec les algues et les plantes rouges ?

0:22:10.7 CX : Ah ouais. C'est...

[rire]

0:22:13.3 CX : C'est une question intéressante. Fondamentalement, nous avons vu qu'après la sécheresse, des fissures apparaissent partout dans la vasière, et présentent des formes polygonales régulières, ce qui est un signe typique d'auto-organisation spatiale. Alors que cette sécheresse peut... En attendant, elles peuvent tuer la plupart des plantes dans l'ensemble des paysages. Mais après quelques semaines, lorsque les fissures de boue apparaissent, les plantes reviennent. Ils sortent des fissures, et par la suite, la végétation des marais salants peut se rétablir très rapidement sur l'ensemble des paysages. Ainsi, à la première étape de ce processus, nous pouvons voir que les plants d'algues, ils poussent hors des fissures, et ils sont presque complètement associés aux fissures. C'est donc une question assez intéressante. Nous commençons à réfléchir, eh bien, peut-être que cette fissuration de boue auto-organisée peut jouer un rôle important dans le maintien de l'écosystème.

0:23:19.1 SC : J'ai vu dans le journal qu'il y avait comme une série d'images et vous voyez les fissures de boue et puis vous les voyez comme de petits... Les petits démarrages des plantes qui apparaissent et puis vous voyez le motif se cacher. Mais cela a été très important au début pour la colonisation par les plantes. Qu'avez-vous essayé de mettre en évidence avec vos recherches ?

0:23:37.5 CX : Nous avons conçu quelques expériences sur le terrain. L'idée générale est que l'expérience manipulative sur le terrain nous a permis d'examiner l'interaction entre les plantes et les fissures. Je peux donner quelques exemples si cela ne vous dérange pas. [glousser]

0:23:52.9 SC : Ce serait formidable. Ouais.

0:23:54.0 CX : D'accord. Par exemple, nous avons transplanté les algues dans des zones avec ou sans fissures pour voir comment les fissures affectent la survie et la croissance des plantes. Et vous pouvez imaginer que si dans les zones présentant des fissures, l'algue repiquée peut mieux pousser, cela signifie que les fissures sont bonnes pour la plante. [rires] De plus, nous avons ramené les sols à l'intérieur et à l'extérieur des fissures au laboratoire. Et après quelques semaines, nous avons compté combien de semis peuvent en générer. Fondamentalement, de cette façon, nous avons vérifié si les fissures peuvent capturer plus de graines. Ils agissent comme des pièges. Et quand les fissures sont là, cela emprisonne beaucoup de graines et permet aux graines de germer. Mais sur le terrain, on ne peut pas le dire. Nous devons ramener le sol au labo et attendre. [glousser]

0:24:46.9 SC : Qu'est-ce qui était différent dans le sol dans les fissures, est-il plus riche en certains nutriments ? C'est plus humide ?

0:24:52.5 CX : La première chose est qu'il est plus doux, qu'il contient plus d'eau et qu'il est moins salé. Il est plus approprié pour les plantes de pousser. La suie est tolérante au sel, ainsi, moins de sel c'est... C'est mieux.

0:25:05.1 SC : C'est préférable. Ouais. Vous avez également fait de la modélisation dans cette étude. Quelles étaient certaines des variables que vous examiniez là-bas?

0:25:12.4 CX : Nous avons donc l'intuition de ces mécanismes sous-jacents que les plantes et les fissures peuvent avoir une rétroaction positive. La plante aime les fissures et les fissures aiment aussi les plantes.

[glousser]

0:25:26.2 CX : En gros, c'est tout. Et nous mettons ces mécanismes d'interaction dans notre modèle afin que nous puissions obtenir les paramètres des modèles à partir des observations sur le terrain ou de l'expérience sur le terrain dont j'ai parlé plus tôt. Nous voulons voir si ce modèle peut réinventer, pour ainsi dire, réinventer toute la structuration spatiale. Et ce qui nous a surpris, c'est que, eh bien, c'est un modèle très simple, mais il fait un très bon travail en reflétant la structure spatiale, il a réinventé le motif spatial régulier des fissures de boue douces et de la végétation presque parfaitement. Donc nous pensons, eh bien, il est possible que nous soyons... Peut-être que nous sommes proches de la vérité.

0:26:14.9 SC : Oui. Ainsi, les plantes aiment les fissures parce qu'elles ont un meilleur sol ou une salinité plus faible, plus d'humidité. Ils aident les plantes à pousser, et les fissures [rire] comme les plantes parce qu'elles renforcent les fissures et les maintiennent en place. Comment ce système que vous avez en quelque sorte décrit ici, comment va-t-il réagir avec le changement climatique ? Je suppose que nous allons voir un climat plus variable dans la région, donc peut-être plus de sécheresses ou des sécheresses plus fortes, juste de grands changements à venir.

0:26:44.0 CX : Oui, c'est une question difficile. Ce que nous examinons en particulier, c'est un système à grande échelle et aussi la dynamique, la réponse du système au changement climatique se produit à une échelle de temps plus longue, pour ainsi dire. Ce n'est donc pas comme l'expérience sur le terrain que nous avons faite, mais la bonne chose que nous ayons cet outil modèle et que nous utilisons ce modèle pour étudier comment cette fissure de boue physiquement auto-organisée peut affecter la résistance de l'écosystème à la sécheresse. Fondamentalement, dans le modèle, nous pouvons augmenter les sécheresses étape par étape. Et nous avons constaté que lorsqu'un certain seuil critique atteint, tout l'écosystème s'effondre.

0:27:33.3 SC : Oui.

0:27:34.7 CX : Mais la présence de fissures de boue peut aider l'écosystème à résister à la sécheresse. En d'autres termes, lorsque la sécheresse s'intensifie, cet écosystème s'effondre, mais les fissures de boue peuvent faire en sorte que l'effondrement ne se produise qu'à un niveau de sécheresse plus élevé, lors de sécheresses plus fortes.

0:27:51.0 SC : Donc, les fissures de boue fournissent ce tampon. Ainsi, les fissures deviennent plus graves, les plantes ont un peu plus d'appui.

0:27:58.4 CX : Exactement.

0:28:00.4 SC : Et cela aide le paysage au moins jusqu'à un certain point critique, puis c'est trop loin et tant pis. C'est une histoire complexe. C'est un grand espace. Il y a de très nombreuses couches d'interactions. C'est vraiment intéressant.

0:28:13.1 CX : Exactement. C'est ce que nous, écologistes, faisons. [glousser]

0:28:19.6 SC : Oui. [rires] Tellement vrai. Merci beaucoup Chi.

0:28:23.4 CX : Oui, merci.

0:28:23.9 SC : Chi Xu est professeur d'écologie à l'Université de Nanjing. Vous pouvez trouver notre lien vers le document Science Advances dont nous avons discuté sur science.org/podcast. La prochaine étape est un segment sponsorisé de notre bureau d'édition personnalisée, présenté par le Michelson Philanthropies & Science Prize for Immunology.

[musique]

0:28:48.4 Jackie Oberst : Bonjour à nos auditeurs de podcast, et bienvenue dans cette interview parrainée par le bureau d'édition personnalisé de Science AAAS, et présentée par Michelson Philanthropies. Je m'appelle Jackie Oberst et je suis rédactrice adjointe pour Custom Publishing and Science. Aujourd'hui, nous allons parler d'immunologie, de maladies et de la façon dont le financement des chercheurs en début de carrière peut faire une différence. Le système immunitaire est ce qui se situe entre la bonne et la mauvaise santé. Il fait partie du mécanisme de défense du corps dans lequel il identifie et élimine les stimuli nocifs et étrangers, tels que les traumatismes, l'invasion microbienne ou les composés nocifs, et commence le processus de guérison. Cependant, lorsqu'il est activé et maintenu chronologiquement, il peut entraîner des lésions tissulaires progressives et réduire la survie. L'inflammation chronique peut avoir un effet délétère sur le corps et est un facteur clé à l'origine de presque toutes les maladies dégénératives chroniques. L'Organisation mondiale de la santé classe les maladies inflammatoires chroniques comme la plus grande menace pour la santé humaine dans le monde. Trois personnes sur cinq meurent des suites de maladies inflammatoires chroniques telles que les accidents vasculaires cérébraux, les maladies respiratoires chroniques, les troubles cardiaques, le cancer, l'obésité, le diabète, l'arthrite et les maladies articulaires. L'amélioration de ces résultats dépend de la recherche transformatrice en immunologie humaine. En 2021, Michelson Philanthropies s'est associé à Science pour créer un prix annuel pour encourager et soutenir les chercheurs en début de carrière en immunologie.

0:30:06.0 JO : Le gagnant du grand prix reçoit 30 000 USD et deux finalistes reçoivent chacun 10 000 USD sur la base d'un essai décrivant le travail qu'ils ont réalisé au cours des trois dernières années. En plus du prix en argent, l'essai du gagnant du grand prix est publié en ligne et en version imprimée dans Science Magazine. Je suis très heureux d'avoir avec moi le Dr Gary Michelson, fondateur et coprésident de Michelson Philanthropies, et le Dr Aleksandar Obradovic, lauréat du grand prix de cette année du prix Michelson Philanthropies & Science pour l'immunologie. Gary et Aleksandar, merci beaucoup d'avoir pris le temps de parler avec moi aujourd'hui. Commençons par le Dr Obradovic. Quels sont les défis auxquels sont confrontés les chercheurs en début de carrière ?

0:30:44.3 Dr Aleksandar Obradovic : Établir un laboratoire n'est pas facile. Recruter des post-doctorants, recruter des étudiants diplômés, des étudiants de premier cycle, construire une sorte d'infrastructure, tout cela demande beaucoup de temps, beaucoup de travail et beaucoup d'efforts. Obtenir des subventions est toujours plus difficile à faire jusqu'à ce que vous ayez votre premier couple. Et donc, je suis reconnaissant et très chanceux d'avoir eu beaucoup de soutien institutionnel de mon département, de mes mentors, et aussi beaucoup d'infrastructures partagées, ce qui m'a en quelque sorte aidé à faire face à ces défis spécifiques. D'autres défis me concernent plus spécifiquement dans la mesure où je porte plusieurs chapeaux. Je ne suis pas seulement un jeune médecin scientifique, et je suis donc au milieu de ma formation médicale en même temps que je monte ce laboratoire. Plus tard dans la carrière, vous avez tendance à avoir plus de flexibilité pour établir votre propre horaire. Avoir à travailler autour d'un calendrier clinique qui est en grande partie hors de mes mains a été un défi, mais c'est un défi que j'ai pu relever.

0:31:46.0 JO : Passons maintenant au Dr Michelson. Dr Michelson ?

0:31:49.3 Dr Gary Michelson : Donc, dans un essai écrit par Francis Collins en 2010, il a souligné que l'âge moyen d'un chercheur qui recevait une subvention RO1 pour la première fois dans les années 1980 était de 34 ans. Aujourd'hui, il a 44 ans, et que se passe-t-il ? Où vont ces 10 ans ? Vous ne pouvez pas obtenir un R01 à moins que vous n'ayez une recherche sous-jacente pour le soutenir. C'est un catch-22. Si vous travaillez dans le laboratoire de quelqu'un d'autre, vous n'avez pas l'occasion de le faire. Si tu ne peux pas faire ça, alors tu travailles dans le labo de quelqu'un d'autre. Ce que nous faisons, c'est ce truc de puberté retardée. Cela a vraiment un coût énorme, car avant cette ère moderne de la recherche, si vous regardez les personnes qui ont remporté les prix Nobel dans les sciences dures, la grande, grande majorité d'entre eux avaient moins de 35 ans lorsqu'ils ont fait leur travail précurseur. Nos prix tentaient de prendre des mesures correctives de plusieurs façons. Nous savons donc que les NIH ne financent que la recherche incrémentale. Et il y a un grand dicton qui dit qu'on ne peut pas franchir un gouffre en plusieurs petites étapes. Donc, ce qu'ils ne font pas, c'est qu'ils ne financent pas la recherche qui fait un bond en avant, ce serait de la recherche révolutionnaire. Et c'est par nature un risque élevé, un rendement élevé et un taux d'échec élevé. Mais ce que nous essayons de faire, c'est avant tout de donner des opportunités aux jeunes chercheurs de moins de 35 ans. Et nous recherchons délibérément des types de recherche à haut risque et à haut rendement.

0:33:21.8 JO : L'un de ces types de recherche à haut risque et à haut rendement a-t-il réussi ?

0:33:26.4 DM : Chacun d'entre eux a réussi. Non pas dans le sens que nous avions initialement prévu, mais dans le fait qu'il a arrosé les parcours, les trajectoires de carrière de ces personnes. Chacun d'entre eux a pu obtenir un financement indépendant suite aux subventions que nous leur avons accordées.

0:33:43.7 JO : Gary, quels types de jeunes chercheurs recherchez-vous ?

0:33:47.0 DM : Nous aimerions que des personnes non immunologistes postulent pour ces prix. Je veux amener les gens à la science informatique. Et cette année, nous l'avons fait. J'aimerais avoir quelqu'un qui est en ingénierie des protéines, en biologie synthétique. J'aimerais avoir quelqu'un qui est dans le microbiome. Nous aimerions vraiment que des gens qui ne se considèrent pas comme des immunologistes nous disent, voici ce que je fais, mais je pense que cela a un lien avec ce qui vous intéresse. C'est notre approche.

0:34:13.0 JO : Aleksandar, pourriez-vous, s'il vous plaît, me décrire l'essai que vous avez soumis au sujet de vos recherches qui ont abouti au grand prix ?

0:34:17.5 DO : L'objectif central de mon essai est l'immunothérapie de précision et l'idée de pouvoir fournir cela, en proposant un paradigme sur la façon de fournir cela. L'objectif global de mon travail de recherche a été de tirer parti et de développer de nouveaux outils pour mieux comprendre et mieux profiler le microenvironnement immunitaire des tumeurs et comprendre plus précisément quels sont les mécanismes de résistance à l'immunothérapie par point de contrôle. Les principaux outils que j'ai développés et sur lesquels j'ai travaillé sont des outils pour transformer les données d'expression génique en une inférence des protéines régulatrices actives au niveau cellulaire individuel. Cela me donne donc une meilleure résolution des types de cellules qui s'y trouvent. Cela me donne aussi des cibles potentielles pour la thérapie. Donc, une fois que j'ai compris les mécanismes et les cellules responsables de la résistance au traitement dans différents types de tumeurs et chez différents patients, la prochaine étape sur laquelle j'ai déjà travaillé et sur laquelle je continue de travailler consiste à associer ces mécanismes de résistance à des traitements combinés pour aider à surmonter cette résistance. Et cette immunothérapie combinée, cette immunothérapie combinée personnalisée est vraiment un concept passionnant. C'est un concept qui me passionne beaucoup et qui, je pense, a le potentiel d'avoir un impact thérapeutique significatif. Parce que beaucoup de ces combinaisons ne sont pas nécessairement évidentes, même celles qui ont été cliniquement réussies.

0:35:49.3 JO : Cette question est toujours l'une de mes préférées à poser aux lauréats, car on ne sait jamais ce qu'ils vont dire. Aleksandar, comment avez-vous procédé pour écrire cet essai ?

0:35:57.4 DO : J'ai un fils d'un an et demi. Il n'avait donc qu'environ un an lorsque j'écrivais cet essai. Et donc je rentrais de la clinique pour m'occuper de lui, faire le dîner, l'heure du bain, la routine de l'heure du coucher. Et puis après tout cela, à 20h00 et au-delà, c'était quand je travaillais vraiment sur mon travail de recherche. Et donc je dois écrire cet essai. Je dois commencer à écrire ça au moins une semaine à l'avance parce que ça va prendre une heure par nuit peut-être. C'est comme ça que tout s'est enchaîné.

0:36:23.6 JO : Oh, mon Dieu. Comme vous l'avez déjà dit, vous portez plusieurs chapeaux. Aleksandar, pourriez-vous me dire comment vous avez été informé de la victoire de ce prix ?

0:36:30.9 DO : J'ai reçu un e-mail me disant, hé chut, hautement confidentiel, mais félicitations, vous avez gagné. J'étais ravi. Je n'y croyais pas au début. Je me disais, wow, c'est... Je ferais mieux d'attendre que ce ne soit plus confidentiel. Et s'ils changeaient d'avis ? J'étais donc très, très excité. Ce fut vraiment un honneur de recevoir cet e-mail. J'ai continué à le regarder pendant quelques jours après pour m'assurer qu'il était toujours dans ma boîte de réception et qu'il n'avait pas été envoyé. D'une manière ou d'une autre. [glousser]

0:36:55.3 JO : Quels conseils donneriez-vous à ceux qui envisagent de postuler pour le prix de l'année prochaine ?

0:37:00.3 DO : Je dirais que quelle que soit la phase de votre carrière dans laquelle vous vous trouvez, même si vous êtes très tôt, comme je l'étais moi-même et je le suis, cela vaut la peine de postuler. Si vous avez une histoire à raconter avec votre recherche, si vous avez un travail passionnant à montrer, et je suis sûr qu'il y en a beaucoup, beaucoup qui le font, je dirais que cela vaut toujours la peine de postuler. Ça vaut toujours le coup parce que vous ne savez jamais ce qui va être reconnu.

0: 37: 18.6 JO: Pour les chercheurs en début de carrière qui envisagent de postuler pour le prix Michelson Philanthropies et Science pour l'immunologie, nous donnerons au Dr Michelson le dernier mot sur ce que les jeunes scientifiques ont à gagner de ce prix.

0:37:28.9 DM : Eh bien, tout d'abord, c'est la liberté. Même si vous étiez un enquêteur principal, si vous alliez faire quelque chose qui n'est pas progressif, vous n'obtiendriez pas de financement. Nous vous laissons prendre votre excellente idée et faire ce que vous voulez et le faire à votre façon. Et tu sais quoi? Au bout du compte, s'il ne réussit pas, personne n'est mécontent.

0:37:46.8 JO : Gary et Aleksandar, ce fut un réel plaisir de discuter avec vous. Je vous souhaite bonne chance dans vos efforts. Merci de nous avoir rejoint. Nos remerciements à Michelson Philanthropies pour le parrainage de cette interview. Pour en savoir plus sur le Prix de la recherche précoce et plus précisément sur la manière de postuler, rendez-vous sur science.org/michelsonprize. Les candidatures pour le prix 2024 sont maintenant ouvertes et seront acceptées jusqu'au 1er octobre. Ce podcast a été édité et condensé en longueur par Erica Burke, directrice et rédactrice en chef de Custom Publishing, et moi, Jackie Oberst. Merci de votre attention.

0:38:20.9 SC : Et cela conclut cette édition du podcast scientifique. Si vous avez des commentaires ou des suggestions, écrivez-nous à sciencepodcast sur aaas.org. Vous pouvez écouter l'émission sur notre site Web à science.org/podcast ou rechercher Science Magazine sur n'importe quelle application de podcasting. Cette émission a été éditée par moi, Sarah Crespi et Kevin McLean avec l'aide de Podigy à la production. Jeffrey Cook a composé la musique. Au nom de Science et de son éditeur, AAAS, merci de vous joindre à nous.