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Le Soleil est une immense boule de gaz très conductrice. Il s'illumine sous l'action de champs magnétiques très intenses partant de son intérieur. Ces champs émergent en surface sous la forme d’immenses boucles (petit encadré). Dans le grand encadré, ces boucles sont modélisées à partir d’observations de surface. La recherche vise à prédire l’activité magnétique du Soleil, qui constitue une menace pour les réseaux électriques et les communications terrestres.

Largeur du grand encadré : 175 millions de mètres

Voici une représentation d’une « vedette », le rubrène! Cette molécule organique semi-conductrice est utilisée en électronique « plastique ». Contrairement aux matériaux comme le silicium, ces composés sont flexibles, très légers et s’assemblent facilement. Avec une simple imprimante à jet d’encre, on peut créer des circuits électriques relativement complexes. Cette électronique rend possible les vêtements « intelligents » ou encore les télévisions enroulables.

Sur ces bulles d’air, des sulfures vont venir se fixer. Au Québec, le métal se retrouve essentiellement sous cette forme de composés de soufre et de métal (cuivre, plomb, zinc, nickel, or). Pour séparer les sulfures des autres minéraux, on utilise souvent la flottation. On broie d’abord la roche qu’on mélange à de l’eau. Puis on ajoute une molécule qui rend le sulfure hydrophobe. Enfin, on génère des bulles d’air auxquelles se fixe le sulfure, qui remonte ainsi à la surface.

Cette structure verte délimite les contours d’un ovocyte de vache. Tout autour, les cellules du cumulus l’assistent dans son développement. En rouge, c’est leur ADN et en blanc, leur ARN. Pour faire entrer de petites molécules, les cellules du cumulus forment des canaux (structures vertes) traversant la « coquille ». L’analyse de ces canaux permet aux chercheurs de mieux comprendre le développement de l’ovocyte appelé à devenir un ovule fécondable.

Coupe transversale d’un biopolymère composé d’extraits de carapaces de crustacés. Biodégradable et antibactérien, ce biopolymère est parfait pour l’emballage des aliments. Cependant, il faut d’abord le plastifier. Dans cette étude, du glycérol a été ajouté pour jouer ce rôle de plastifiant. Ici, une goutte de glycérol a détérioré le biopolymère. Mais cet accident a permis pour la première fois d’observer en 3D sa structure stratifiée.

Feuille d’un jeune plant de peuplier cultivé en serre selon des méthodes industrielles. Notez les orifices, appelés stomates, où s’introduit le CO2 nécessaire à la croissance. Quand on simule une sécheresse, ces orifices restent ouverts, et l'eau s'en échappe massivement. Les plantes issues de culture traditionnelle, elles, ferment leurs stomates en période de stress. Les plantes industrielles sont donc moins résistantes aux conditions climatiques extrêmes.

L’objectif de cette recherche est d’établir la relation entre l’anatomie et l’activité électrique d’un cerveau de nouveau-né prématuré. Cette image présente l’évolution de ces phénomènes dans un cerveau en croissance entre 7 et 9 mois. Les couleurs indiquent le changement dans les courbures. Les zones bleues sont les plus anciennes, et les rouges seront les dernières formées. La longueur des lignes irradiantes témoigne de l’activité électrique en fonction de la croissance anatomique. Les points blancs sont les endroits de mesures, interpolées sur l’ensemble de l’image.

Largeur du cerveau : 10 centimètres

Ces petites structures sont formées par l’agglutination de milliers d’amibes. Affamés, ces organismes unicellulaires ont englouti toutes les bactéries des alentours. Pour contrer la famine, elles se regroupent. Un cinquième meurt pour former la tige et donner la chance aux autres de s’élever au-dessus de la mêlée. Devenues un amas de spores, elles entrent en dormance, en attente de conditions favorables. Cette recherche permet d’étudier la communication intercellulaire utilisée aussi par nos cellules immunitaires.

Hauteur des structures : 2 millimètres

Cette image illustre un mécanisme naturel de défense immunitaire : la neuro-inflammation. Elle survient ici dans le cerveau d'une souris atteinte de la maladie d'Alzheimer. En rouge, les fameuses plaques « toxiques », formées de la petite protéine appelée amyloïde. Autour d’elles, des cellules « mangeuses de plaques » : en vert, la microglie et en bleu, les astrocytes. L’accélération contrôlée de cette réaction inflammatoire pourrait être à la base de traitements efficaces.

Largeur de l’image : 0,3 millimètre

Depuis 400 millions d’années, les récepteurs cannabinoïdes CB1 sont présents dans le cerveau des vertébrés. En 1990, on établit leur présence en cherchant les « neurorécepteurs du cannabis ». On sait maintenant que les vertébrés produisent naturellement des endo-cannabinoïdes. Ces molécules calment la communication entre les neurones, quand la quantité de neurotransmetteurs relâchée est trop forte. En mauve, on aperçoit les neurones exprimant les récepteurs CB1 chez un poisson faiblement électrique. À partir de là, les chercheurs se lancent à la recherche des synapses.

L'abeille domestique est le pollinisateur le plus utilisé dans le monde pour la production de fruits, de noix et de grains. Grâce à son corps velu, Apis mellifera transporte le pollen de fleur en fleur. Cette tête d'abeille en est d’ailleurs chargée (points verts). Des contaminants sont ainsi introduits dans la ruche. Les chercheurs étudient leurs effets sur la physiologie de l'abeille, l'affaiblissement des colonies et le taux élevé de mortalité.

Largeur de la tête : 4 millimètres

Ce champignon baigne avec gourmandise dans un liquide spécialement « cuisiné » pour lui. Dans la nature, il se développe plutôt sur des substrats solides. Du bois mort, une feuille, de la terre. Pour le faire croître à l’échelle industrielle, les chercheurs ont concocté ce parfait bouillon. L’objectif : produire un biopesticide avec les spores, pour contrer les ennemis du blé et de la patate. Sur l’image, on voit la forme végétative du champignon et ses spores (points noirs).

Grossissement : 400 fois

Minuscules sphères situées tout au bout de fibres optiques. Leur surface est parfaitement lisse et emprisonne la lumière « incroyablement » longtemps. Un photon peut parcourir jusqu’à 80 mètres en 400 milliardièmes de seconde, suffisamment longtemps pour y faire plus de ½ millions de tours! Ces microcavités permettent des interactions optiques non linéaires pouvant servir au traitement des signaux optiques ou à la détection biologique et moléculaire.

Taille de sphères : 5 fois plus petites qu’un cheveu

Voici une colonie animale appelée « bryozoaire ». Chaque espèce de ce groupe présente des formes spécifiques permettant aux spécialistes en identification de les différencier. Le présent spécimen, Cellepora nordenskjoldi, a été récolté à une profondeur de 52 mètres dans l’océan Arctique canadien. Cette campagne d’échantillonnage visait à mieux connaître la biodiversité des invertébrés des fonds marins, appelé le « benthos ».

Taille du spécimen : 0,8 millimètre

Détail d’une racine et d'une feuille d'Arabidopsis thaliana. Ces plantes expriment plusieurs gènes quand elles subissent un stress. Pour visualiser l’expression du gène Response to Drought (RD20), les chercheurs l’ont fusionné à un autre gène qui produit une pigmentation bleue. Le gène RD20 est déclenché, entre autres, par la sécheresse et le stress salin. Il influence alors le développement de l’architecture des racines.

Grossissement : 63 fois

Cette structure circulaire appelée « tore » est montée sur un pilier en silicium. Lorsque lancés dans le tore avec l’angle et l’énergie appropriés, les photons y tournent comme dans un carrousel infernal. Ils sont piégés pour un temps 1000 fois plus long que dans d’autres types d’attrape-photons. Comme si au lieu de tourner pendant une minute dans un manège, vous y restiez plus de 16 heures… Les chercheurs peuvent ainsi mieux étudier le photon, ce fuyard de nature.

Épaisseur du tore, la structure circulaire : un cheveu

La perte de masse musculaire au cours du vieillissement se nomme « sarcopénie ». L’étude des fibres musculaires, d’un point de vue structurel et métabolique, permet aux chercheurs de comprendre les causes de tels changements. Les fibres lentes (bleues) sont bâties pour l’endurance. Les fibres rapides (rouges et vertes) sont dédiées aux efforts brefs et intenses. Avec l’âge, des fibres hybrides apparaissent et peuvent être signe de maladie.

Grossissement : 100 fois

Il faut travailler à l’échelle de l’électron pour construire un ordinateur quantique. Une des approches consiste à dessiner des nanofils sur un matériau semi-conducteur. Une résine est d’abord étalée. Puis un faisceau d’électrons y dessine des nanotranchées qu’on remplie d’une couche métallique de titane et d'or. Cette couche formera les nanofils. Lorsque l’on dépose l’or, plusieurs électrons entrent en collision avec la résine. Ce contact puissant modifie la structure chimique de la résine et provoque parfois des micro-explosions, comme ce "microeil".

Grossissement : 100 fois

Voici vingt neurones classés selon le volume de leur réseau de dendrites, ces extensions servant à accueillir les « communications » externes. Ce sont des neurones du néocortex impliqués dans des connexions intereliant les différentes aires sensorielles. Ils proviennent des aires auditives, visuelles et somesthésiques (pression, chaleur, douleur) et se connectent au cortex visuel primaire. On peut noter la grande variété de formes de ces neurones.

Hauteur d’un neurone : environ 1 millimètre

Nous sommes à la surface d’un diamant « né » en laboratoire, constitué de carbone, comme sa version naturelle. Il a ici été bombardé d’atomes d’azote afin de créer avec une précision inégalée des imperfections… En fait, ce bombardement « fait sauter » des atomes de carbone, créant des trous près desquels l’azote vient se loger. Ce phénomène génère des « centres colorés » émettant de la lumière dans le spectre du visible. L’informatique quantique, entre autres, bénéficie de ces travaux.