Lumière sur les feux
Après un feu, une couche de matière organique calcinée recouvre le parterre forestier. Dans les mois qui suivent, les cendres lessivées par les pluies successives fertilisent le sol. Rapidement, les espèces dont la stratégie de reproduction est adaptée au feu recolonisent le peuplement forestier. Cette photographie, prise lors d’un brûlage dirigé dans le parc national de la Mauricie, a permis de documenter les impacts immédiats du feu sur les sols forestiers. Ces observations contribuent à caractériser les sites favorables à l’établissement de semis de conifère en vue d’un reboisement. Photographie numérique.
Éclosions minérales
La culture de ces « fleurs », aux pétales constitués de cristaux en sel d’argent, s’effectue à l’échelle microscopique. D’abord, un champ semé de nanoparticules d’argent est soumis aux effets d’un plasma, comme si l’énergie de la foudre électrisait l’air ambiant pendant plusieurs minutes. Les minuscules billes d’argent, au lieu de fondre et de fusionner en de plus grosses gouttes, incorporent l’azote et l’oxygène de l’air pour faire croître des cristaux de taille micrométrique. Voici une expérience au résultat fascinant : la création d’un matériau inédit sur Terre! Microscopie à balayage électronique Image colorisée.
Ail, ail, ail! Quel casse-tête!
Avec ses nombreuses variétés aux bulbes, bulbilles, feuilles et hampes florales de formes et de couleurs différentes, l’ail du Québec a du goût, voire plusieurs goûts! La diversité de l’ail reste cependant difficile à répertorier, puisqu’il s’adapte aux variations de son environnement. Par exemple, le petit bulbe blanc d’une variété pourrait donner, la saison suivante, un gros bulbe violet. Afin de mieux commercialiser les variétés, il s’avère donc nécessaire de cataloguer leurs caractéristiques morphologiques et leurs propriétés gustatives en fonction de leur identité génétique. Assemblage de photographies numériques.
Désertification au Yukon
La fonte des glaciers causée par les changements climatiques soulève une multitude d’enjeux environnementaux et sociaux. Ces enjeux sont d’autant plus importants lorsque le glacier alimente le principal affluent d’une rivière. C’est le cas pour l’Ä’ą̈y Chù, ou Slim’s River, située sur le territoire du Yukon. Ce cours d’eau vital pour les communautés autochtones voit peu à peu son lit s’assécher. Des dunes s’y créent en raison des tempêtes de poussière de plus en plus fréquentes. Cette photographie, prise lors de l’une de ces tempêtes, montre un membre de l’équipe de recherche qui revient après l’installation d’une station météorologique. Photographie numérique.
Réflexion sur le pétrole : effets des déversements et assainissement
Cette image montre une nappe de pétrole dans un lac utilisé à des fins expérimentales. Nous sommes actuellement à un moment charnière au Canada, alors que d’importantes décisions concernant l’utilisation et la distribution des ressources énergétiques doivent être prises. Il est donc primordial que nous disposions de solides données scientifiques sur lesquelles fonder nos décisions. Il nous faut comprendre les effets des déversements de pétrole et trouver les meilleurs moyens d’assainir les zones touchées. En étudiant les effets des déversements sur des écosystèmes entiers, nous pouvons mieux comprendre comment des substances complexes, comme le bitume dilué (une forme de pétrole brut non raffiné issu des sables bitumineux de l’Alberta), se comportent dans des milieux d’eau douce. Nous pouvons aussi en apprendre sur les risques que pose le bitume pour les poissons et les autres organismes qui vivent en eau douce. Le déversement contrôlé de pétrole dans des systèmes naturels complexes, comme les lacs expérimentaux du Nord-Ouest de l’Ontario, nous permet de mettre à l’essai diverses méthodes d’assainissement dans des conditions réalistes. Les résultats de ces essais peuvent contribuer à l’élaboration de mesures d’intervention en cas de déversement. Cette image montre la surface d’un lac expérimental où du pétrole a été déversé de façon contrôlée et sur laquelle se reflète la forêt environnante.
Une cachette mortelle
Alex Smith
Nous avons récemment découvert un nouveau plat au menu de la sarracénie pourpre (Sarracenia purpurea), une plante carnivore. Auparavant, on croyait que la plante capturait des vertébrés par accident. Cependant, les jeunes salamandres maculées (Ambystoma maculatum) tombent par dizaines dans le piège « aqueux » de cette population de plantes carnivores du parc Algonquin, en Ontario, et constituent une source importante d’éléments nutritifs pour elle. Par comparaison aux proies habituelles de la plante, chaque salamandre fournit une quantité importante d’azote, soit l’équivalent de plus de 400 fourmis. Pourquoi les feuilles en forme d’urne de cette plante sont-elles si attrayantes pour les salamandres? Dans quelle mesure cette plante carnivore est-elle une cause importante de mortalité pour les salamandres? Quelle valeur nutritive la plante tire t-elle de cette « soupe à la salamandre »? Voilà les questions que nous nous posons alors que nous étudions cette source surprenante de mortalité pour les salamandres et d’alimentation pour cette plante.
Neuro nova
Cette image montre des neurones dopaminergiques, qui sont à la base de nombreux processus importants dans le cerveau et dont la perte peut avoir des effets sur la motricité, l’humeur et le développement de dépendances. Étant donné qu’il est difficile de prélever des neurones dopaminergiques d’animaux vivants pour les étudier, nous cultivons ces neurones à partir de cellules souches. Sur cette image, on peut voir une sphère de neurones dopaminergiques un jour après sa fixation sur une lamelle. Deux marqueurs ont été utilisés pour colorer les neurones: un rouge, pour les neurones matures, et un vert, pour les neurones immatures. On peut constater que les neurones immatures, qui se trouvent sur le pourtour de la sphère, ont des prolongements qui s’éloignent du centre de la sphère, donnant à celle-ci l’apparence d’une étoile. Nous utilisons ce procédé pour produire des cultures très pures de neurones dopaminergiques, ce qui nous permet de modéliser les effets qu’ont sur le mésencéphale (la partie moyenne du cerveau humain) divers facteurs environnementaux et génétiques qui peuvent contribuer à l’apparition de maladies neurologiques.
Code-barres extraterrestre
Il y a plus de 25 ans, les astronomes découvraient la première planète tournant autour d’une étoile autre que le Soleil. Aujourd’hui, plus de 4000 exoplanètes ont été répertoriées, dont plusieurs pourraient être « habitables ». Une manière de les détecter consiste à mesurer leur minuscule effet sur le spectre lumineux de leur étoile. Cet effet est causé par la gravité de l’exoplanète, qui imprime un léger mouvement de va-et-vient à son étoile. Sur ce code-barres, l’empreinte n’est que d’un millième de pixel! Une image comme celle-ci est le point de départ d’un long processus visant à déceler et à caractériser une exoplanète. Image infrarouge monochrome obtenue par le spectrographe SPIRou grâce au travail de l’équipe SPIRou Colorisation du bleu au rouge selon les différentes longueurs d’onde, allant de 1 à 2,5 µm.
Combattre le feu par le bois
Ceci n’est pas une vision de l’enfer, mais bien l’image d’une expérience d’ingénierie. Une vis est insérée dans une structure de bois exposée à une chaleur intense. L’objectif? Mieux comprendre le comportement du bois lors d’une longue exposition au feu. Parce qu’il est combustible, ce matériau cause des inquiétudes dans le secteur de la construction. Pourtant, sa faible conductivité thermique isole efficacement les vis et les clous qui maintiennent les structures. Ainsi, en plus d’être issu d’une ressource renouvelable, le bois confère aux ouvrages une grande résistance, même après deux heures d’exposition au feu! Photographie numérique.
Organes en bouton
Cet amas de cellules végétales est celui d’une fleur d’arabette des dames (Arabidopsis thaliana) en développement. Les fleurs, comme les feuilles, sont des organes dont l’anatomie est déterminée dès les premiers stades de leur formation. Ce phénomène encore mystérieux, nommé organogenèse, est notamment observable lors de mutations végétales. Cette photographie montre les cellules trapues d’un mutant botero de l’Arabidopsis thaliana, nommé ainsi en référence aux rondeurs qui caractérisent les œuvres de l’artiste colombien Fernando Botero. Lors de l’imagerie au microscope, il est possible de distinguer les contours cellulaires grâce à l’utilisation d’un marqueur fluorescent. Grossissement : 40x Microscopie confocale.
Mortelle immortalité
Émergeant des ténèbres grâce à des marqueurs fluorescents, apparaissent quatre noyaux cellulaires cyan. En rose, de longs filaments d’actine, des protéines formant le cytosquelette des cellules. Les grains rouges révèlent les mitochondries et les verts, des peroxysomes. Ces derniers, encore mal connus, sont l’objet d’une étude réalisée sur une lignée cellulaire particulière : les cellules cancéreuses du col de l’utérus d’Henrietta Lacks, décédée en 1951. Cellules immortelles, car pouvant se multiplier à l’infini, elles vivent toujours dans certains laboratoires à travers le monde, et le temps. Grossissement : 630x Microscopie confocale Pseudo-coloration.
La culture sous intelligence artificielle
Dans les inflorescences du cannabis, la concentration des molécules d’intérêt, appelées cannabinoïdes, varie en fonction du stade de maturation de la plante. Pour définir le moment de récolte idéal, on décortique non pas la fleur, mais son image! Cette dernière est fractionnée en zones par un algorithme utilisant l’intelligence artificielle, lequel analyse la couleur et la forme des pistils. En comparant ceux-ci à une banque d’images, on obtient un pourcentage de maturation du plant de Cannabis sativa. Celui-ci informe sur la concentration des cannabinoïdes. Photographie numérique.
Dans la mire du prédateur
L’amphipode Themisto libellula, doté d’une excellente vision en raison de ses yeux surdimensionnés, est un redoutable prédateur de zooplancton. Crustacé très actif du printemps à l’automne, il décime les populations d’autres crustacés tels que les copépodes, afin d’accumuler d’importantes réserves de lipides pour passer l’hiver. Il appartient à une espèce typique des zones arctiques, qui prolifère dans des eaux froides, très salées et bien oxygénées. Or, avec l’élévation des températures, la teneur en oxygène dans l’eau diminue. Réchauffement climatique oblige, Themisto libellula risque de subir des coups de chaleur pour le moins suffocants. Taille du spécimen : 1,5 cm Photographie numérique.
Vie aquatique en couleur
Cette photographie a été prise à quelques mètres de profondeur dans la section nord de l’estuaire maritime du Saint-Laurent. On y aperçoit plusieurs espèces, dont des oursins verts et de la coralline, une algue rosée. Pour dénombrer les populations, les chercheurs photographient des quadrats (cadres) comme celui-ci. Lors de leurs plongées, ils mesurent également des paramètres physicochimiques tels que l’oxygène dissous, la température ou l’acidité de l’eau. Les informations recueillies aideront à la compréhension de l’écosystème et à la gestion des milieux aquatiques propices à la pêche et à l’aquaculture. Photographie numérique Couleurs retravaillées à l’aide du logiciel Photoquad.
CO2 mon amour
Quelque part dans une tourbière des Territoires du Nord-Ouest, près du 62e parallèle, une fourmi mène un combat périlleux contre une plante insectivore. Le saviez-vous? Les tourbières séquestrent énormément de carbone atmosphérique. Le réchauffement climatique a deux effets sur ce milieu. D’une part, il y a fonte de pergélisol et libération du méthane. D’autre part, les tourbières nordiques, ainsi réchauffées, se développent. Elles pourraient ainsi contribuer à l’absorption des surplus de carbone causant l’effet de serre. L’étude de ce phénomène est une première étape dans la compréhension de la réponse de nos écosystèmes à ces changements. Photographie numérique.
La fin d’une vie nomade
Depuis 30 ans, des centaines de milliers de nomades de Mongolie se sont installés dans des quartiers improvisés autour d’Oulan-Bator, la capitale. Le réchauffement climatique est l’un des facteurs expliquant leur sédentarisation. L’augmentation de la température de plus de deux degrés en 70 ans est lourde de conséquences sur leur mode de vie, causant notamment la perte du bétail lors d’étés très secs suivis d’hivers particulièrement rigoureux (phénomène appelé dzud). Ces familles nomades font également face à des pressions économiques et culturelles et n’ont souvent d’autre choix que de migrer vers la capitale, où d’autres défis les attendent. Photographie numérique.
Vous avez dit régénération?
La silhouette fantomatique de cette larve d’axolotl, âgée de 16 jours, laisse voir deux cavités nasales (en blanc, au bas de l’image). Juste au-dessus, on distingue les yeux. Sur les côtés du corps, ce ne sont pas des pattes, mais bien six branchies externes. Cette variété de salamandre est réputée pour ses formidables capacités de régénération, y compris celles de son cerveau (en vert)! Elle est l’objet de nombreuses études, dont celle-ci, qui vise à caractériser les stades marquants des changements morphologiques gouvernant l’évolution de son cerveau et de son crâne. Longueur du spécimen : 1,6 cm Microtomographie aux rayons X avec optimisation de contraste à l’acide phosphotungstique.
Neurones en cavale
Ces neurones cultivés in vitro appartiennent à un jeune patient atteint d’une rare maladie neuro-développementale. Toutefois, ils ne proviennent pas de son cerveau. Les chercheurs ont plutôt travaillé à partir de l’urine de l’enfant, en y isolant des cellules vivantes afin de les reprogrammer en cellules souches. Celles-ci, capables de se spécialiser en tout type de cellule, ont ensuite été conduites à devenir des neurones. Comme ceux du cerveau de l’enfant, ces neurones expriment le gène défectueux causant sa maladie. On peut donc étudier les neurones des patients sans même toucher au cerveau! Grossissement : 20x Microscopie confocale Cellules colorées par immunocytochimie pour les marqueurs neuronaux TUJ1 et GABA.
De la structure à la performance
Dans la nature, il existe des matériaux structurés hiérarchiquement, tels le bambou et les os. Cela signifie qu’à toutes les échelles (nano, micro et macroscopique), ils possèdent de petites charpentes rigides qui entraînent des performances mécaniques très élevées. En bref, ils sont résistants! C’est le cas ici de ce matériau composite photographié à l’échelle du micromètre. Sur une fibre de carbone disposée horizontalement, on voit émerger tout autour des cristaux de dioxyde de titane. Ce matériau synthétique pourrait, par exemple, être intégré à des matières plastiques afin de les consolider. Diamètre des fibres de carbone : 10 µm Taille des cristaux de dioxyde de titane : ≈1 µm; grossissement : 1500x Microscopie électronique à balayage (MEB) sous vide poussé; tension de 15 kV.
Vague paradisiaque
Cette scène digne des plus beaux paysages des Caraïbes est en fait l’image d’une culture bactériologique. On y observe diverses structures formées par Myxococcus xanthus. Les corps fructifères dorés de la bactérie en dormance émergent d’un bleu abysse, une « mer » très pauvre en nutriments. En se rapprochant du rose d’un milieu riche, M. xanthus peut enfin se réveiller. Les cellules bactériennes se déplacent alors dans un mouvement collectif. On étudie ici leur comportement en vue de développer, entre autres, des médicaments contre les bactéries pathogènes. Microscopie.
