La course à l’IA engagée à l’échelle internationale ne doit pas se traduire par un détricotage des règles préservant nos ressources naturelles.

Qui n’a pas déjà expérimenté la désagréable sensation de surchauffe de son téléphone portable ou de son ordinateur lors d’une utilisation prolongée ou lorsque vous avez ouvert trop d’onglets sur votre navigateur ?

Imaginez maintenant la chaleur dégagée par 100 000 puces de calcul de dernière génération, entassées les unes sur les autres et tournant à plein régime, et ce, dans un complexe de plus de 26 kilomètres carrés soit environ 3714 terrains de football. Placez ce grille-pain géant dans une région où la température est de 35 degrés en moyenne et peut atteindre les 50 °C l’été, et vous voilà devant le projet « Stargate UAE » visant à construire jusqu’à 5 gigawatts de puissance de calcul installée dans un immense centre de données à Abu Dhabi.

Ces projets de centres de données dits « hyperscale » visant à alimenter l’essor de l’intelligence artificielle (IA) se multiplient dans le monde, que ce soit aux États-Unis avec le projet Prometheus de Meta prévoyant la construction d’un centre de données de la taille de Manhattan, et même en France avec le « Campus IA ».

Au-delà de leur importante consommation énergétique, ces mastodontes soulèvent d’autres problèmes. Pour fonctionner correctement, ils ne peuvent pas atteindre des températures trop élevées, et contiennent donc des systèmes de refroidissement qui permettent aux composants électroniques de fonctionner à plein régime tout en évitant qu’ils ne se détériorent sous la chaleur qu’ils dégagent.

Comment ces centres de données sont-ils refroidis ? Quel est l’impact de leur refroidissement sur l’environnement, et comment les rendre plus sobres ?

Centres de données, refroidissement et consommation en eau

Il existe plusieurs techniques pour refroidir un centre de données. Pour le résumer simplement, les systèmes de refroidissement reposaient auparavant exclusivement sur des systèmes de ventilation (comme dans votre ordinateur) ou de climatisation (comme dans votre voiture) qui utilisent la circulation de l’air comme source de fraîcheur et rejettent l’air chaud à l’extérieur.

Une deuxième solution de refroidissement utilise l’eau, beaucoup plus efficace que l’air pour transférer la chaleur. Celle-ci permet de rafraîchir des plaques placées proches des composants électroniques, et/ou de rafraîchir l’air ventilé dans l’entrepôt de données.

Dans le premier cas (la climatisation), l’opérateur a besoin de beaucoup d’énergie pour faire tourner les pompes et systèmes de ventilation. Dans le deuxième (le refroidissement liquide), l’entreprise a besoin de moins d’énergie mais nécessitera l’accès à une source d’eau douce (l’eau salée endommagerait les tuyaux et composants) afin d’alimenter son système en eau fraîche.

Les opérateurs de centres de données sont donc face à un arbitrage complexe : doivent-ils utiliser des systèmes de climatisation énergivores ou bien du refroidissement liquide qui, cette fois, nécessite la consommation d’importantes ressources en eau ?

En effet, la consommation en eau des data centers est estimée à 560 milliards de litres chaque année dans le monde, soit l’équivalent de la consommation annuelle en eau potable de 10 millions de Français.

Cette soif insatiable se retrouve également dans les chiffres publiés par les Gafam. Ainsi, Google a vu sa consommation nette d’eau augmenter de 28 % entre 2023 et 2024, atteignant 30 milliards de litres dont environ un tiers provient de régions en stress hydrique. Microsoft, pour sa part, estime que 46 % de ses prélèvements d’eau ont lieu dans de telles zones en 2024.

Toutefois, il faut avoir à l’esprit que les besoins en eau des data centers ne sont pas uniquement liés aux systèmes de refroidissement. Pour obtenir une vision globale de l’impact du développement de ces infrastructures sur les ressources en eau, il convient de prendre également en compte l’eau utilisée par les centrales électriques qui les alimentent, ainsi que l’eau consommée lors du processus de fabrication des composants électroniques. Des chercheurs estiment ainsi que les mégacentres de données construits spécifiquement pour les besoins de calcul de l’IA utilisent, en moyenne, jusqu’à 20 millions de litres d’eau par jour, soit autant qu’une ville de 10 000 à 50 000 habitants.

Peut-on rendre les centres de données moins gourmands en eau ?

Il existe des solutions innovantes pour limiter cette consommation et rendre les systèmes de refroidissement plus efficients. Des entreprises, comme OVH Cloud, Nvidia ou Nebius, développent et déploient de nouvelles architectures de systèmes de refroidissement liquide au plus proche des puces de calcul. Ces nouvelles techniques permettent de réduire, selon les chiffres annoncés, jusqu’à 50 % de la consommation en eau. Toutefois, elles restent encore onéreuses à mettre en œuvre et assez peu développées sur le parc existant.

De manière plus générale, la principale source de perte en eau lors du fonctionnement des centres de données vient du fait qu’ils reposent aujourd’hui pour la plupart sur des circuits ouverts, conduisant à l’évaporation d’une grande partie de l’eau utilisée. C’est pourquoi les nouveaux centres de données devraient idéalement reposer, autant que possible, sur des systèmes de refroidissement en circuit fermé, évitant ce phénomène d’évaporation. Néanmoins, ce type de refroidissement peut s’avérer plus cher, conduit souvent à une hausse du besoin en électricité, et n’est pas évident à mettre en œuvre dans tous les centres de données « historiques » qui n’ont pas été conçus pour le mettre en œuvre.

Des propositions plus farfelues sont aussi avancées, telles que l’envoi de data centers dans l’espace ou bien en immersion dans les océans. Néanmoins, l’apport réel de ces propositions reste encore largement débattu, que ce soit pour des questions de faisabilité technique (bon courage pour réaliser la maintenance de votre centre de données sous-marin !) ou de bénéfices en termes d’émission de CO₂ par rapport à un centre construit sur terre – le cabinet de conseil en décarbonation, Carbone 4, fondé par Alain Grandjean et Jean-Marc Jancovici a, à cet égard, montré que les data centers spatiaux risquaient d’avoir un impact carbone plus important que sur terre en raison des émissions liées au lancement.

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Pour un développement raisonné des centres de données, conscient du caractère fini des ressources naturelles

Au-delà de la faisabilité technique, ces discours risquent de nous détourner du vrai problème : le développement massif de centres de données hyperscale très gourmands en eau, dont une bonne partie dans des territoires où cette ressource se fait rare et conduit à des conflits d’usage.

Ce développement ne se fait pas dans un vide juridique. Les règles du droit de l’environnement, de l’aménagement du territoire et de l’urbanisme prévoient un certain nombre de régimes d’autorisation et d’évaluation environnementale en amont de la construction de ces projets, notamment en France avec le régime des installations classées pour la protection de l’environnement (ICPE).

Néanmoins, la course à l’IA engagée à l’échelle internationale conduit les pays à rivaliser d’ingéniosité pour attirer les investisseurs quitte, parfois, à assouplir les contraintes réglementaires comme c’est le cas actuellement en France avec la loi dite de simplification de la vie économique récemment adoptée. Il est urgent de prêter attention à l’ode à la « simplification », qui provient des discours politiques au sein de l’Union européenne et transcrite dans la politique menée par la Commission européenne, mais qui ne doivent pas se traduire par un détricotage des règles préservant nos ressources naturelles.

Plus généralement, ces débats soulèvent la question de l’usage : alors que certaines économistes parlent de « bulle de l’IA », qui peut réellement prédire quels seront les véritables usages futurs de ces infrastructures ?

Dans les années 1960, il fallait un bâtiment entier pour faire tenir un ordinateur, ils tiennent aujourd’hui dans notre smartphone. Si les IA de demain tiennent aussi sur nos terminaux, doit-on réellement sacrifier nos ressources naturelles pour créer ces mastodontes ?

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Thomas Le Goff est Research Fellow au sein du think thank Centre on Regulation in Europe (CERRE).

Un modèle d’IA peut être très performant dans un cadre contrôlé, mais se dégrader lorsque les données qu’il reçoit en conditions réelles ne ressemblent plus exactement aux données sur lesquelles il a été conçu, validé ou récemment mis à jour.

Ainsi, lorsque la mise à jour du modèle est faite naïvement, on peut être confronté au problème de l’« oubli catastrophique » : le modèle a progressé sur les données récentes, mais perd brutalement en performance sur les données plus anciennes. Ce sont précisément ces difficultés qui motivent le développement de l’« apprentissage continu ».

Dans l’apprentissage automatique « classique », on entraîne un réseau de neurones sur un très grand ensemble de données, puis on l’utilise tel quel. Mais ce cadre devient insuffisant lorsque les données arrivent au fil du temps, par exemple dans le cas de données météo, à l’arrivée de nouveaux patients dont la démographie ou la génération évolue, ou encore avec de nouvelles pratiques professionnelles.

Un système de Google Health destiné à automatiser le dépistage de la rétinopathie diabétique (l’ensemble des maladies de la rétine dues à la détérioration des vaisseaux rétiniens par le diabète) était prometteur lors d’évaluations contrôlées. En clinique, en revanche, il a rencontré des difficultés : sur 1 838 images traitées pendant les six premiers mois d’usage dans onze cliniques en Thaïlande, 393 (21 %) n’atteignaient pas le seuil de qualité requis.

Cet exemple ne signifie pas que la rétinopathie diabétique aurait changé en quelques mois. Il montre plutôt que les données vues par le système en clinique peuvent différer fortement de celles utilisées lors de son développement : qualité variable des images, différences de caméras, luminosité, reflets, patients plus difficiles à photographier, contraintes de temps et organisation du dépistage.

Autrement dit, la distribution des données change lorsque l’on passe d’un cadre contrôlé à un environnement réel. C’est précisément ce type de décalage qui rend insuffisant un modèle figé et qui pose la question suivante : comment adapter le modèle à ces nouvelles conditions sans perdre ce qu’il savait déjà faire ?

Les méthodes les plus simples conceptuellement, par exemple un réentraînement complet sur toutes les données, incluant les nouvelles, exigent beaucoup de calculs et sont donc peu réalistes.

Le continual learning, ou apprentissage continu, vise justement à faire évoluer le modèle au rythme du flux de données : s’adapter, intégrer de l’information nouvelle et apprendre des tâches successives, sans repartir systématiquement de zéro. Il se distingue d’un simple réentraînement périodique par une contrainte essentielle : apprendre le nouveau sans détruire l’ancien.

Au fond, l’apprentissage continu cherche un compromis entre deux exigences opposées] : la plasticité, nécessaire pour apprendre du nouveau, et la stabilité, indispensable pour ne pas effacer l’ancien.

Pourquoi les modèles d’IA oublient-ils ?

La difficulté vient du fait qu’un réseau de neurones n’a pas une mémoire rangée en dossiers indépendants. Les mêmes paramètres – les mêmes neurones et les mêmes connexions – servent souvent à plusieurs tâches.

Si les tâches se ressemblent, cette mutualisation est utile : le modèle peut réutiliser des représentations déjà apprises. Mais si les tâches diffèrent, les mises à jour nécessaires à la nouvelle tâche entrent en concurrence avec ce qui faisait la réussite des anciennes.

Prenons un exemple simple. Un modèle industriel a appris à détecter des défauts sur des pièces métalliques à partir d’images prises avec une première caméra. Plus tard, l’usine remplace la caméra : la résolution, la luminosité et les reflets changent. Si l’on réentraîne le modèle uniquement avec les nouvelles images, il peut s’adapter au nouveau capteur, mais perdre en performance sur les images produites par l’ancien système. Ce n’est pas parce que les anciens défauts ont disparu ; c’est parce que les paramètres qui les reconnaissaient ont été modifiés pour résoudre le nouveau problème.

En production, les incidents publiés sont plus souvent décrits comme des « décalages de données » que comme de l’oubli catastrophique. Les deux problèmes restent liés : dès qu’un modèle est mis à jour avec des données récentes, il faut éviter d’effacer des compétences antérieures.

Une étude récente menée sur des modèles d’IA utilisés à l’hôpital illustre bien cette difficulté. Les chercheurs ont supervisé un système chargé d’estimer le risque de décès de patients hospitalisés. Avec le temps, les dossiers reçus par ce système ont changé : les patients n’étaient plus exactement les mêmes, certaines mesures médicales variaient, et les pratiques hospitalières ont été bouleversées, en particulier pendant le Covid-19.

Le problème n’est donc pas qu’un dossier isolé serait anormal. C’est l’ensemble des données qui se transforme peu à peu. Pour rester utile, le modèle doit alors être mis à jour avec des exemples plus récents. Dans l’étude, cette mise à jour permettait effectivement de meilleurs résultats qu’un modèle laissé tel quel. Mais il y a un risque : si on laisse le système « apprendre » trop sur les données récentes, le modèle peut se spécialiser et devenir très bon sur les cas nouveaux, tout en perdant une partie de ses capacités sur les cas plus anciens. Il s’adapte au présent, mais au prix d’un oubli du passé. C’est ce qu’on appelle l’« oubli catastrophique ».

Pour intégrer des informations nouvelles sans sacrifier ce qui a déjà été appris, plusieurs grandes familles de méthodes existent : rejouer une partie du passé, protéger certains paramètres, modifier l’architecture du modèle ou apprendre des représentations plus stables.

Garder en mémoire des exemples représentatifs

La première, assez intuitive, consiste à rejouer le passé. C’est le « replay » : on conserve une petite mémoire d’exemples représentatifs des tâches antérieures et l’on entraîne le modèle sur un mélange « nouvelles données + mémoire ». C’est une forme de révision : le modèle ne relit pas tout le manuel, mais revoit quelques pages bien choisies.

Dans un système de reconnaissance d’images qui apprend progressivement de nouvelles catégories, on peut garder quelques images typiques de chaque ancienne classe, mais aussi des cas ambigus proches des frontières entre classes. Des méthodes comme iCaRL ont popularisé cette idée : apprendre de nouvelles classes tout en gardant un petit ensemble d’exemples représentatifs des anciennes.

Lorsque stocker des données réelles est difficile – pour des raisons de confidentialité, de coût ou de stockage – on peut recourir à un modèle génératif. Entraîné sur le passé, ce modèle produit des exemples artificiels des anciennes tâches, qui jouent le rôle de « souvenirs » synthétiques. Cette stratégie, appelée generative replay, peut réduire le besoin de conserver les données originales.

Mais ces données synthétiques ne sont pas automatiquement équivalentes aux données initiales. Elles peuvent manquer de diversité, négliger les cas rares, amplifier certains biais ou produire des exemples plausibles mais trompeurs. Il faut donc les valider : vérifier qu’elles couvrent les anciennes classes, préservent les cas difficiles et maintiennent les performances sur des jeux de test indépendants.

Les travaux récents sur l’entraînement répété à partir de données synthétiques montrent aussi un risque d’« effondrement » du modèle : à force d’apprendre sur des données synthétiques, il peut perdre des informations sur la vraie distribution, surtout sur ses parties « rares ».

Toute la question est donc de décider quoi conserver (ou générer) lorsque l’on a un budget restreint : des exemples typiques, rares, difficiles, ou un mélange des trois.

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Protéger certains paramètres du modèle

Une deuxième famille de méthodes vise non pas à conserver des exemples, mais à protéger certaines parties du modèle. L’idée est d’identifier les poids déterminants pour les tâches passées, puis d’ajouter une pénalité lorsqu’ils changent trop pendant l’apprentissage d’une nouvelle tâche. Le modèle peut continuer à apprendre, mais il paie un « coût » plus élevé lorsqu’il modifie des paramètres jugés importants pour ses compétences anciennes.

C’est le principe de méthodes comme Elastic Weight Consolidation : ralentir l’apprentissage sur les poids importants pour les tâches déjà vues, afin de réduire l’oubli.

Une approche voisine, mais différente, consiste à préserver le comportement de l’ancien modèle plutôt que ses poids. On ajoute alors un terme de coût qui encourage le modèle mis à jour à produire des sorties proches de celles de l’ancien modèle sur des données de référence. C’est le principe de la « distillation » : l’ancien modèle joue le rôle de professeur, et le nouveau apprend la nouvelle tâche sans trop s’éloigner des réponses du professeur. La méthode Learning without Forgetting repose sur cette logique, même lorsque les données initiales ne sont plus disponibles.

La différence est donc la suivante : la régularisation des poids demande de « ne pas trop déplacer ces réglages internes », tandis que la distillation demande de « garder un comportement proche de l’ancien modèle ». Dans les deux cas, on peut parfois limiter l’oubli sans stocker toutes les données passées.

Leur limite est le compromis imposé : si l’on protège trop le modèle, il devient moins plastique et apprend moins bien la nouvelle tâche. Dans l’exemple du changement de caméra, protéger les anciens paramètres peut aider à reconnaître les défauts déjà connus, mais une protection trop forte empêchera le modèle de s’adapter à la nouvelle luminosité ou à la nouvelle résolution.

Superposer à l’ancien modèle de nouvelles couches de neurones qui apprennent des nouvelles données

Une troisième stratégie consiste à éviter de faire tenir tous les apprentissages dans les mêmes paramètres. Plutôt que de modifier sans cesse le même réseau, on peut réserver des « espaces » distincts à différentes tâches.

Certaines approches figent les parties du réseau déjà apprises et ajoutent, pour chaque nouvelle tâche, de nouveaux modules reliés aux précédents. Les réseaux progressifs, par exemple, ajoutent de nouvelles colonnes de neurones tout en réutilisant les connaissances acquises par des connexions latérales. Le modèle bénéficie ainsi de l’expérience accumulée sans risquer de la dégrader.

D’autres méthodes apprennent à n’activer qu’une partie des paramètres selon la tâche ou le contexte. On peut imaginer le modèle comme un réseau routier : au lieu de faire passer toutes les tâches par la même route, il apprend quels chemins internes utiliser pour chaque situation. Les approches par masques d’attention ou par sélection de sous-réseaux suivent cette logique.

Enfin, lorsque la nouvelle tâche est trop éloignée des précédentes, on peut agrandir le modèle en lui ajoutant des neurones ou des modules. Des méthodes comme PackNet exploitent par exemple les redondances d’un grand réseau pour libérer puis réserver des paramètres à de nouvelles tâches.

Ces stratégies réduisent sensiblement l’oubli, mais elles ont un coût : le modèle peut grossir au fil du temps, et il faut parfois savoir, au moment de l’usage, quelle partie du réseau mobiliser. Dans certains cas, cette information est disponible — par exemple si l’on sait quelle tâche est demandée. Dans d’autres, le modèle doit aussi apprendre à reconnaître le contexte.

Apprendre des représentations plus stables

Une piste complémentaire consiste à agir plus en amont : il ne s’agit pas seulement de protéger le modèle ou de lui ajouter des modules, mais de lui apprendre des représentations internes plus stables.

Une représentation interne, ou embedding, est la description numérique qu’une couche intermédiaire fabrique à partir d’une donnée. Une image, un texte ou un signal de capteur est transformé en un vecteur de nombres qui résume certaines caractéristiques utiles : formes, textures, mots, régularités, anomalies. Si deux données se ressemblent, on aimerait que leurs représentations soient proches ; si elles correspondent à des classes différentes, on aimerait qu’elles soient bien séparées.

L’objectif est alors d’organiser cet espace de représentation de façon à ce qu’il change le moins possible lorsque de nouvelles tâches arrivent. On peut conserver quelques prototypes — des représentants typiques d’une classe — qui servent d’ancrages. On peut aussi utiliser des méthodes contrastives, qui rapprochent les exemples semblables et éloignent les exemples différents dans l’espace des représentations. Ces méthodes sont utiles parce qu’elles tendent à extraire des caractéristiques plus générales, donc moins dépendantes d’un contexte particulier.

On peut également pratiquer un replay en espace latent : au lieu de stocker les données brutes, on mémorise les activations produites par une couche intermédiaire du réseau. Cette stratégie peut réduire fortement le coût en mémoire et en calcul. Elle ne résout toutefois pas automatiquement toutes les questions de confidentialité : une représentation interne peut encore contenir des informations sensibles !

Combiner plusieurs mécanismes pour éviter les oublis catastrophiques

Dans les systèmes les plus efficaces, ces idées ne sont pas utilisées isolément. On combine fréquemment plusieurs mécanismes : un petit tampon de replay avec une régularisation des poids, du replay avec de la distillation, ou encore des représentations stables avec une architecture modulaire.

Le choix dépend des contraintes concrètes : budget mémoire, exigences de confidentialité, coût de calcul, vitesse d’adaptation attendue, criticité de l’application. Dans les domaines sensibles, comme la santé, l’apprentissage continu ne doit pas signifier qu’un modèle se modifie sans contrôle. Il doit s’accompagner d’une surveillance de la dérive des données, d’évaluations régulières, de garde-fous et d’une possibilité de revenir à une version antérieure du modèle.

L’apprentissage continu ne promet donc pas une IA qui apprendrait indéfiniment sans risque. Il propose plutôt une manière plus réaliste de maintenir des modèles utiles dans un monde qui change : apprendre du présent, sans effacer trop vite le passé.

Eric Moulines ne travaille pas, ne conseille pas, ne possède pas de parts, ne reçoit pas de fonds d'une organisation qui pourrait tirer profit de cet article, et n'a déclaré aucune autre affiliation que son organisme de recherche.

Pour les Jeux olympiques 2028, le Comité international olympique souhaite réserver la catégorie féminine aux athlètes « de sexe biologique féminin » ne portant pas le gène SRY, présenté comme le déclencheur génétique du développement testiculaire. SRY est certes un acteur clé de la différenciation sexuelle chez les mammifères et a longtemps été enseigné comme le « gène du sexe ». Mais la recherche en biologie du développement montre, aujourd’hui, que le sexe ne se résume ni à ce gène, ni même aux seuls chromosomes XX et XY. En effet, chromosomes non sexuels (autosomes), hormones, récepteurs et environnement s’entrecroisent pour produire une grande diversité de situations.

Depuis 2026, l’admissibilité à toute épreuve féminine des Jeux olympiques est, selon les nouvelles règles annoncées par le Comité international olympique (CIO) pour les JO 2028, réservée aux « personnes de sexe biologique féminin », non porteuses du gène SRY. Ce dernier est pris par le CIO comme critère d’exclusion, y compris pour des athlètes qui s’identifient comme femmes et répondent par ailleurs aux critères hormonaux (seuil de testostérone). Ce critère de port du gène SRY est critiqué par de nombreux spécialistes, perçu comme un indicateur de performance anachronique, reposant sur des bases scientifiques limitées et exposant les athlètes à des effets stigmatisants.

Historiquement, les règlements sportifs se sont d’abord appuyés sur des seuils de testostérone pour définir l’éligibilité à la catégorie féminine, en supposant qu’un taux plus élevé se traduisait mécaniquement par un avantage de performance.

Dans ce schéma, le rôle du SRY est implicite : ce gène influence les gonades, c’est-à-dire les organes responsables de la production des cellules sexuelles et de la sécrétion des hormones sexuelles, jouant de fait un rôle essentiel dans le développement sexuel. SRY oriente les gonades vers la différenciation en testicule, et favorise la production d’androgènes, hormones sexuelles stéroïdiennes (comme la testostérone) qui stimulent le développement et le maintien des caractères sexuels masculins. Ces hormones contribuent notamment à la masse musculaire, à la taille ou au pourcentage du volume sanguin occupé par les globules rouges (hématocrite), autant de facteurs susceptibles d’influencer certains résultats sportifs.

Mais même sur ce point, les données sont discutées : quelques études observent en moyenne un léger avantage pour les sportives avec les taux de testostérone les plus élevés, tandis que d’autres ne retrouvent pas de corrélation simple entre testostérone détectée dans le sang et performance, y compris chez les athlètes intersexes (athlètes nés avec des caractéristiques sexuelles, chromosomes, hormones, organes génitaux, qui ne correspondent pas exactement aux définitions « typiques » du masculin ou du féminin). La biologie du développement et la génétique montrent en effet une réalité beaucoup plus complexe et nuancée, qui déborde largement du cadre des seuls chromosomes sexuels. Le gène SRY ne contrôle pas à lui seul la différenciation des gonades en testicules.

XX, XY et SRY, « gène du sexe »

De manière classique, la détermination du sexe chez les mammifères est souvent présentée comme un mécanisme binaire : les individus XX deviendraient des femmes, les individus XY des hommes, grâce à l’action d’un « gène du sexe », SRY, localisé sur le chromosome Y. On parle de chromosomes sexuels pour désigner cette paire particulière (XX ou XY) qui, contrairement aux autosomes ou chromosomes non sexuels, diffère généralement entre femelles et mâles et porte une partie des gènes impliqués dans la détermination du sexe, comme SRY sur le Y.

Au cours du développement, les gonades du fœtus sont d’abord indifférenciées. Sous l’effet de SRY, elles s’orientent habituellement vers un développement testiculaire, tandis qu’en l’absence de SRY fonctionnel elles évoluent plutôt vers un développement ovarien.

Au début des années 1990, plusieurs équipes ont montré que le gène SRY, situé sur le chromosome Y pouvait être : impliqué dans la mise en place des testicules, présent chez des personnes XX avec un corps « masculin », altéré chez certaines personnes XY au corps « féminin », ce qui le rend nécessaire au développement testiculaire. Des expériences chez la souris ont ensuite prouvé qu’exprimer le gène SRY dans un embryon XX suffit pour qu’il développe des testicules. Ces résultats ont bouleversé les modèles précédents en instaurant l’idée qu’un seul gène peut déclencher toute la cascade de différenciation sexuelle vers le masculin. Cette vision reste cependant très simplificatrice.

Par exemple, l’étude des « variations du développement sexuel » (VDS, ou Disorders/Differences of Sex Development en anglais, DSD) remet en question la stricte équivalence XX = femme et XY = homme. Les variations du développement sexuel sont rares : en France et dans les pays aux profils similaires, les estimations cliniques situent leur fréquence autour d’une naissance sur 2 500 – 4 500, soit de l’ordre de 0,02 - 0,04 % des naissances, selon les définitions retenues. Ces troubles/variations du développement sexuel incluent, par exemple, des individus XY qui présentent des gonades mal développées, souvent réduites à des bandelettes fibreuses non fonctionnelles et un phénotype féminin, ou, inversement, des individus XX présentant des caractères typiquement masculins. Ces variations du développement sexuel, régulièrement rencontrées en clinique pédiatrique et endocrinologique, soulignent que ce que l’on appelle « sexe biologique » recouvre en réalité plusieurs dimensions (chromosomique, gonadique, phénotypique, hormonale) qui ne sont pas toujours alignées.

Un réseau de gènes pour déterminer le sexe

L’analyse moléculaire de la différenciation en testicule ou en ovaire chez les mammifères montre que cette différenciation ne résulte pas de l’action isolée de SRY. Plusieurs gènes s’activent ou se répriment de manière coordonnée dans le temps et dans l’espace. SRY constitue un signal d’initiation majeur dans la gonade XY, mais la mise en place puis la conversion durable de la gonade indifférenciée en testicule fonctionnel avec production d’hormones (androgènes) reposent ensuite sur des facteurs situés sur les chromosomes non sexuels (autosomes). On peut citer parmi eux les gènes SOX9 ou CBX2. Les gènes comme RSPO1 et WNT4 sont, quant à eux, impliqués dans le maintien d’un destin ovarien.

Les phénotypes observés lors de mutations de ces gènes illustrent leur rôle déterminant. Chez l’humain, des anomalies d’expression du gène SOX9 (par exemple des délétions régulatrices en amont du gène) chez des sujets XY peuvent entraîner un développement incomplet ou anormal des gonades et un phénotype féminin malgré un gène SRY fonctionnel.

À l’inverse, des mutations de RSPO1 ou de WNT4 peuvent, chez des individus XX humains, favoriser la formation de tissu testiculaire et une virilisation marquée des organes génitaux externes, en l’absence de chromosome Y.

Il existe donc des femmes XY et des hommes XX, parce que des gènes autosomiques ont fait basculer la cascade du développement sexuel dans un sens ou dans l’autre.

Autrement dit, SRY déclenche une trajectoire, mais ne la détermine pas à lui seul.

Au‑delà du génome : hormones, récepteurs et environnement

Les caractères sexuels secondaires (musculature, pilosité, voix, répartition des graisses, cycles menstruels, etc.) dépendent fortement des hormones sexuelles et de la sensibilité des tissus à ces hormones via leurs récepteurs. Ces hormones, comme les œstrogènes et les androgènes, agissent sur des milliers de gènes répartis sur l’ensemble du génome, et non pas seulement sur les chromosomes sexuels, avec des réponses qui varient selon les organes, l’âge, la nutrition, l’activité physique ou l’exposition à des perturbateurs endocriniens.

Des études récentes d’expression des gènes à l’échelle du génome montrent d’ailleurs de nombreuses différences d’expression génique entre femmes et hommes, qui concernent surtout des gènes sur les chromosomes non sexuels, dont l’activité est modulée par le contexte hormonal et le type de tissu. Même si le caryotype (composition en chromosomes, par exemple XX ou XY) joue un rôle important, la biologie du sexe chez les mammifères résulte ainsi d’interactions continues entre gènes, hormones et environnement au cours du développement et de la vie entière.

Un gène à lui seul ne suffit pas à « dire » le sexe

Les débats récents sur le sport de haut niveau reposent ainsi sur des dispositifs qui supposent que le sexe se laisse réduire à un simple marqueur génétique binaire. Or, la biologie contemporaine du développement décrit une réalité beaucoup plus riche : détermination chromosomique, différenciation gonadique, phénotype des organes génitaux (ensemble des caractères observables), profil hormonal et, au-delà, action de nombreux gènes autosomiques capables d’orienter ou d’inverser la trajectoire sexuelle.

Se pose une question plus large : que se passe-t-il lorsqu’on transforme un « fragment » de génome en critère de classement social ou sportif, alors qu’il ne reflète qu’une partie de la réalité biologique ? Comprendre cette complexité rappelle que le génome n’est pas un arbitre neutre, et que faire de la génétique un outil de tri mérite bien plus de prudence qu’un simple résultat de test ne le suggère.

Jean-François Bodart ne travaille pas, ne conseille pas, ne possède pas de parts, ne reçoit pas de fonds d'une organisation qui pourrait tirer profit de cet article, et n'a déclaré aucune autre affiliation que son organisme de recherche.

De même que chaque être humain possède une écriture reconnaissable ou que les peintres ont leur style artistique, les chimpanzés (Pan troglodytes) développent une manière de dessiner qui leur est propre et qui reste constante pendant des années. C’est ce que nous montrons dans notre récente étude parue dans la revue Primates.

Ainsi, le mâle Zamba remplit sa feuille de petits points compacts, disposés en grappes denses. Loi, lui, trace des courbes et des triangles répartis sur toute la feuille. La femelle Misaki, quant à elle, produit de grands motifs en éventail.

Ces différences ne relèvent pas du hasard : elles persistent de façon cohérente sur huit années d’observation, suggérant que le comportement graphique des chimpanzés reflète des traits individuels stables, et donc une forme de personnalité esthétique.

Comment cette découverte a-t-elle été réalisée ?

L’étude repose sur l’analyse systématique de 494 dessins produits entre 1999 et 2012 par six chimpanzés, hébergés au Great Ape Research Institute, au Japon. Ces animaux participaient librement à des séances de dessin proposées comme activité d’enrichissement cognitif, sans récompense conditionnelle : ils pouvaient entrer dans la salle, dessiner ou bien partir. Notons que, lors de leur première séance de dessin, les chercheurs leur montrent comment utiliser crayons, pinceaux et peinture et que tous les chimpanzés n’apprécient pas forcément cette pratique.

Quand un chimpanzé se désintéresse de son dessin et le laisse, il est récupéré, numérisé puis examiné, à l’aide d’une grille de 96 cellules permettant de quantifier dix variables dont le taux de remplissage de la feuille, le nombre de couleurs utilisées et leur chevauchement, la distance du dessin par rapport au centre de la feuille ou encore la présence de formes géométriques, telles que des boucles, des triangles ou des motifs en éventail.

Une analyse statistique a ensuite condensé ces mesures en trois grandes dimensions graphiques : le remplissage (densité et couverture), la forme (géométrie des tracés) et la couleur (diversité et superposition). Ces trois dimensions ont été comparées entre les individus, entre les saisons et au fil du temps pour chaque chimpanzé.

En quoi cette découverte est-elle importante ?

C’est la première fois qu’on démontre quantitativement, et durant plusieurs années, la stabilité d’un style graphique individuel chez un primate non humain. Nos études antérieures sur les orangs-outans ou d’autres chimpanzés avaient mis en évidence des différences entre individus, mais à des instants ponctuels ou sur de courtes périodes. Ici, les signatures individuelles persistent au cours d’une période de huit ans, indiquant que le dessin reflète des traits stables et récurrents, tels que les stratégies motrices, les préférences cognitives et les tendances exploratives, plutôt que des fluctuations d’humeur occasionnelles de la part des animaux.

Cette étude révèle par ailleurs que les dessins évoluent avec le temps : chaque chimpanzé remplit davantage la feuille, diversifie son utilisation des couleurs et ses formes au fil des mois et des années, un développement analogue à ce qu’on observe chez les enfants humains qui apprennent à dessiner. On note également un effet saisonnier marqué : en hiver, les productions sont plus légères et plus pauvres en formes, possiblement en lien avec une baisse générale d’activité liée au froid et à la luminosité réduite.

Enfin, si les chimpanzés utilisent préférentiellement leur main droite, ils peuvent aussi mobiliser les deux mains au sein d’un même dessin. Quand ils utilisent les deux mains, les chimpanzés couvrent une plus grande partie de la feuille et superposent davantage de couleurs.

Quelles sont les suites ?

Pour les chimpanzés, nous cherchons à agrandir la taille de la cohorte et à affiner nos résultats en déterminant s’ils sont capables de reconnaître leurs propres dessins.

Étendre cette approche à d’autres espèces de grands singes (gorilles, bonobos, gibbons – espèces encore jamais étudiées sous cet angle) permettrait de savoir si cette personnalité graphique est partagée par l’ensemble de ces espèces et d’en retracer l’histoire évolutive. L’utilisation de tablettes tactiles offrirait en outre accès à la dimension temporelle du dessin : l’ordre des couleurs ou la vitesse des tracés par exemple.

Sur le plan évolutif, la variabilité interindividuelle observée chez les chimpanzés pourrait refléter des comportements protographiques qui existaient chez les hominines (les gestes exploratoires de marquage de surfaces – tracer, gratter, pointer – qui précèdent et préfigurent le dessin intentionnel, sans en avoir encore la dimension symbolique ou représentative) bien avant l’émergence de l’art figuratif dont les premières traces datent de plus de 45 000 ans. Comprendre comment le geste exploratoire devient intentionnel, puis symbolique, passe sans doute par l’étude approfondie de nos plus proches cousins, comme nous l’avons suggéré chez les macaques.

Tout savoir en trois minutes sur des résultats récents de recherches, commentés et contextualisés par les chercheuses et les chercheurs qui ont menées ces dernières, c’est le principe de nos « Research Briefs ». Un format à retrouver ici.

Cédric Sueur a reçu des financements de l'université de Strasbourg (IDEX) et du CNRS MITI pour ces recherches. Il est membre de l'Institut Universitaire de France (IUF) et directeur de la Chaire Conservation et Culture des Grands Singes

Marie Pelé a reçu des financements de l'Université de Strasbourg (IDEX) et du CNRS MITI pour effecteur ces recherches.

En janvier 2026, OpenAI a lancé, aux États-Unis, ChatGPT Santé. Ce logiciel est principalement destiné aux patients pour les aider à mieux comprendre et à gérer leurs informations de santé. Il peut aussi être utilisé par les médecins afin de faciliter l’accès aux données médicales et d’améliorer le suivi des patients.

Avec une telle utilisation par les médecins et les patients, la protection des patients – que ce soit leur santé ou leurs données – et la préservation du secret médical dépendent des barrières techniques mises en place.

En pratique, ChatGPT Santé permet d’interpréter des résultats d’analyses, de suivre l’évolution de certains indicateurs, de préparer des rendez-vous médicaux ou encore d’obtenir des explications personnalisées à partir de données de santé.

Pour les patients, c’est un outil d’assistance informationnelle visant à les accompagner dans leur parcours de soins, sans se substituer aux professionnels de santé. Pour ces professionnels, ChatGPT peut servir d’aide au diagnostic.

Dans les deux cas, sa légitimité dépend d’un équilibre délicat : il s’agit de transformer des dossiers médicaux éparpillés en une aide au diagnostic fiable, tout en protégeant la vie privée des patients.

En effet, les données de santé, considérées comme sensibles, sont soumises à des réglementations bien précises. Leur confidentialité est essentielle pour garantir le respect du secret médical et limiter les risques d’utilisation abusive. En effet, un accès non consenti par des assureurs ou des banques pourrait entraîner des refus de couverture, des hausses de primes ou des refus de crédit fondés sur l’état de santé d’un individu.

Pour pouvoir garantir la confidentialité des données de santé transmises et traitées par ChatGPT Santé (ou d’autres systèmes équivalents), il faut résoudre des défis techniques majeurs : sécuriser les flux de données, garantir l’anonymisation dans un environnement massivement interconnecté, à la fois lors de la collecte de données, de l’entraînement du modèle et de son utilisation.

Fiabilité algorithmique et risque d’hallucination clinique

En tout premier lieu, la protection du patient repose sur la justesse des informations fournies par l’IA aux utilisateurs, patients comme médecins.

Le phénomène d’hallucination, inhérent aux architectures de type Large Language Model (LLM), prend une dimension critique en milieu clinique : une erreur de conversion d’unité ou une confusion posologique (par exemple, 5 milligrammes contre 50 milligrammes) peut engager le pronostic vital.

Pour neutraliser ce biais, OpenAI déploie des « mécanismes d’ancrage » (grounding) par l’intermédiaire de référentiels tels que HealthBench, un benchmark de 150 000 ressources validées par des pairs. Ce processus transforme l’IA en un moteur de synthèse documentaire où chaque affirmation est corrélée à une source vérifiable (DOI d’études, portails hospitaliers), ce qui permet aux patients de mieux comprendre les résultats de leurs analyses avec un jargon moins technique.

Pour les professionnels de santé, cet ancrage rend l’outil plus fiable, car il repose dès lors sur le concept de garantie humaine : l’interface ne se substitue jamais au décideur final (le médecin, quand il s’agit de poser un diagnostic), mais agit comme un médiateur d’informations dont la traçabilité permet au praticien de valider systématiquement la suggestion du modèle.

Sécuriser les flux de communication

L’architecture de ChatGPT Santé repose sur une organisation claire des différents éléments : les phases de calcul (à distance ou en local) afin de permettre la collecte des données, l’entraînement du modèle et son utilisation ; mais aussi les flux d’information entre différents terminaux (smartphones, laboratoires d’analyses, hôpitaux, data centers, etc.).

La circulation des données est gérée par la plateforme B.Well Connected Health. Cette infrastructure agit comme une interface consacrée au domaine médical, permettant de faire communiquer entre elles différentes sources de données même si elles sont très différentes.

Elle permet ainsi d’harmoniser des données variées, comme celles issues d’applications personnelles (Apple Health, MyFitnessPal) ou celles provenant des dossiers médicaux hospitaliers. En vérifiant que chaque donnée correspond bien au bon patient, et en garantissant que les données respectent les normes et règles en vigueur, la plateforme assure un flux de données déterministe ou associé à un seul utilisateur pour la phase d’inférence du LLM (c’est-à-dire son utilisation grâce à des prompts). L’ensemble de cette chaîne de traitement s’opère dans un environnement maintenu en isolation totale vis-à-vis du réseau public.

Contrairement à l’interface standard de ChatGPT, les informations cliniques des patients sont exclues du processus d’entraînement global du modèle de langage : elles ne modifient jamais les poids synaptiques du réseau de neurones global de ChatGPT. Ces données personnelles sont stockées uniquement dans un espace de recherche spécifique à chaque utilisateur, ce qui garantit que les informations sensibles restent séparées du modèle et de son évolution ultérieure.

De plus, l’architecture de ChatGPT Santé s’appuie sur la méthode RAG (Retrieval-Augmented Generation) : au lieu de mémoriser l’historique médical, le modèle consulte, lors de chaque requête, une base de données privée et isolée. Contrairement à une mémorisation classique, où un modèle pourrait intégrer et retenir directement des informations sensibles dans ses paramètres, ce mécanisme limite le risque que ces données soient apprises ou réutilisées involontairement par le modèle.

Cependant, ces vecteurs restent temporairement stockés sur les serveurs d’OpenAI, notamment pour des raisons de modération, jusqu’à trente jours. Cette conservation, même limitée, représente un point de vulnérabilité potentiel, car elle expose les données à un risque résiduel d’accès non autorisé.

Anonymiser les données pour éviter l’identification des patients

La protection des données dans ChatGPT Santé doit garantir que la nature des informations traitées ne permette pas l’identification du patient.

La première technique de « dés-identification » mise en place par OpenAI est bien sûr de retirer les identifiants directs, par exemple les noms de patients. Mais ceci n’élimine pas le risque de réidentification par corrélation de métadonnées, rendant l’anonymat vulnérable. En effet, une récente étude a démontré que le croisement de seulement trois points de données (une pathologie rare, une géolocalisation précise et un historique de fréquence cardiaque issu d’un wearable) permet une réidentification dans plus de 80 % des cas. Par sa capacité de corrélation, l’IA peut en effet lier des informations anonymes pour isoler un profil unique.

Pour neutraliser ce risque, ChatGPT Santé pourrait se reposer sur la « confidentialité différentielle », qui consiste à ajouter une petite perturbation aléatoire aux données afin qu’aucune analyse ne puisse être rattachée avec certitude à un individu.

L’efficacité du système dépend de la gestion de ce compromis entre bruit et confidentialité : un niveau de confidentialité trop élevé sacrifie l’utilité clinique des informations (qui sont trop bruitées pour être utiles), alors qu’un bruit insuffisant fragilise le secret médical face à la puissance d’analyse croisée des systèmes d’IA.

Garder les données confidentielles lors de la phase d’utilisation du LLM

Si ChatGPT Santé s’appuie sur un chiffrement de bout en bout pour sécuriser les flux de communication, le véritable défi réside dans la protection des données en cours d’utilisation, lors de la phase dite d’« inférence ».

En effet, l’architecture des modèles de type transformer impose à ce jour au système de déchiffrer l’information pour opérer ses calculs d’inférence. Cela implique que, même de manière fugitive, les données de santé résident en clair dans la mémoire vive (RAM) des serveurs de calcul, constituant un point de vulnérabilité face à des vecteurs d’attaque de type « extraction de mémoire ».

L’avenir de la confidentialité des données de santé repose sur des techniques de chiffrement avancées, notamment le chiffrement homomorphe. Cette approche permet d’effectuer des calculs directement sur des données chiffrées, sans avoir besoin de les déchiffrer au préalable. Autrement dit, il est possible de traiter les données tout en les gardant protégées, ce qui garantit que leur contenu reste inaccessible, même pendant leur utilisation.

Pour l’instant, OpenAI adopte une approche hybride : l’utilisation de serveurs spécifiques sur Microsoft Azure doit permettre de garder les données séparées des données des autres utilisateurs (ou celles d’autres applications que ChatGPT Santé). Cette organisation crée un environnement proche d’un système interne (également appelé « sur site »), même s’il repose sur le cloud. Elle permet de mieux protéger les échanges de données, mais n’élimine pas totalement les risques d’exposition temporaire lors de leur traitement.

Le conflit de souveraineté : les données françaises face aux lois états-uniennes

Enfin, le déploiement de ChatGPT Santé en Europe poserait un défi de souveraineté majeur.

En effet, en France, la législation impose l’hébergement des données cliniques chez des prestataires certifiés « Hébergeurs de données de santé ». Bien que Microsoft Azure dispose de centres de données certifiés en France (France Central), le calcul intensif requis par l’IA nécessite des processeurs ultrapuissants qui consomment énormément d’énergie. Pour des raisons de disponibilité électrique, ces moteurs de calcul sont souvent situés dans des fermes de serveurs hors de l’Union européenne.

Or, ce déport de la donnée vers des serveurs états-uniens déclenche l’application du Cloud Act, une loi qui permet aux autorités des États-Unis d’exiger l’accès aux informations gérées par une entreprise états-unienne, indépendamment de leur lieu de stockage physique.

Ce cadre entre en collision directe avec le règlement général sur la protection des données (RGPD) européen, créant un conflit de lois où la protection européenne s’effacerait devant les prérogatives de sécurité américaines.

Nesrine Kaaniche ne travaille pas, ne conseille pas, ne possède pas de parts, ne reçoit pas de fonds d'une organisation qui pourrait tirer profit de cet article, et n'a déclaré aucune autre affiliation que son organisme de recherche.

De fortes chaleurs sont attendues sur la France dans le courant des prochains jours. Face à des étés toujours plus chauds, la climatisation est de plus en plus incontournable dans les commerces et les logis. Dans le même temps, les pompes à chaleur s’imposent pour chauffer de façon plus performante pendant la saison froide. Comment fonctionnent ces appareils ? Ils s’appuient en réalité sur les mêmes bases thermodynamiques. Mais attention : le changement climatique pourrait bien leur faire atteindre leurs limites physiques.

Après ceux de 2002 et de 2022, l’été 2025 a été le troisème été le plus chaud en France : deux vagues de chaleur l’ont marqué de par leur précocité, leur intensité et leur durée. Ainsi, l’été dernier a enregistré une anomalie thermique de + 1,9 °C (+ 3,3 °C pour juin).

En raison du changement climatique, et même lorsque nos sociétés auront atteint la neutralité carbone, la fréquence et l’intensité de ces épisodes de fortes chaleurs vont continuer à augmenter pendant plusieurs décennies. En conséquence, un sujet s’est imposé dans les discussions : la climatisation, en tant que moyen d’adaptation au changement climatique.

À lire aussi : La climatisation, une solution pour mieux vivre le réchauffement climatique ?

Avant même de débattre de la pertinence d’installer des climatiseurs et de mesurer leurs impacts (énergétique, sonore, thermique), il faut comprendre comment fonctionnent ces équipements. Les climatiseurs (et plus généralement, les systèmes de refroidissement) sont la directe application des principes d’une branche des sciences physiques, la thermodynamique, dont l’objet est l’étude des transferts d’énergie – en particulier de chaleur.

Spontanément, un transfert de chaleur survient du milieu présentant la température la plus élevée (la source chaude) vers celui de la plus faible température (la source froide). Par exemple, quand la température extérieure est supérieure à celle d’un local, le transfert de chaleur se produit de l’extérieur vers l’intérieur par l’intermédiaire des parois du bâtiment.

Un système de climatisation permet d’effectuer l’opération inverse, grâce à un apport d’énergie externe : prélever de l’énergie de la source froide (l’intérieur) pour la transférer vers la source chaude (l’extérieur). Il est alors possible de refroidir l’intérieur en rejetant l’énergie à l’extérieur, même s’il y fait plus chaud. Le principe de fonctionnement d’une pompe à chaleur (PAC) est le même : un local peut-être chauffé en récupérant de l’énergie à l’extérieur, alors même qu’il y fait plus froid.

Pour comprendre comment tout cela est possible, il faut mobiliser les savoirs issus de la thermodynamique.

Le cycle frigorifique, au cœur des climatiseurs et pompes à chaleur

Pour opérer ce transfert d’énergie, on tire parti des propriétés d’un fluide dit « frigorigène ». Ces derniers ont la particularité de pouvoir changer d’état, c’est-à-dire de passer d’une phase liquide à gazeuse et inversement. C’est souvent cette caractéristique qui sera utilisée pour extraire la chaleur.

On parle de « cycle frigorifique » pour décrire les quatre transformations successives qui sont permises par l’utilisation d’un climatiseur ou d’une pompe à chaleur.

Ces transformations peuvent être représentées sur un diagramme enthalpique, aussi appelé « diagramme de Mollier ». L’enthalpie est une grandeur physique souvent utilisée en thermodynamique. Elle peut être envisagée comme un potentiel énergétique qui inclut à la fois les énergies thermique (chaleur) et mécanique, en lien avec des variations de pression et de volume du système.

Cette représentation peut sembler complexe à première vue, mais elle permet de visualiser rapidement l’évolution du fluide frigorigène et, en particulier, ses changements d’état. Elle présente la pression du fluide en ordonnée et son enthalpie en abscisse.

Ce diagramme est divisé en trois parties par la « cloche » qui est en son centre, nommée « courbe de saturation ». Celle-ci indique la limite entre différents états du fluide : à droite, le fluide à l’état de vapeur et, à gauche, le fluide sous forme de liquide. La zone située sous la courbe correspond à l’état de mélange liquide-vapeur du fluide.

Ce diagramme sert à représenter les transformations du cycle frigorifique, comme le montre le schéma ci-dessous.

Les étapes sont les suivantes :

• 1 à 2 : le fluide frigorigène est à l’état de vapeur ; il est comprimé, ce qui fait augmenter sa pression et sa température ainsi que son enthalpie. C’est le seul apport d’énergie du cycle. Celle-ci est sous forme d’énergie mécanique, produite par un compresseur, qui lui-même consomme de l’électricité.

• 2 à 3 : le fluide, toujours à l’état de vapeur, mais à haute pression et haute température, traverse alors un échangeur de chaleur, dans lequel il va céder de l’énergie thermique à la source chaude (pour un climatiseur, l’air extérieur, pour une PAC en hiver, l’air intérieur), celle-ci étant nécessairement à une température plus basse que celle du fluide. Cet échangeur est appelé « condenseur », car ce refroidissement provoque la condensation de la vapeur qui devient liquide. L’enthalpie du fluide diminue alors.

• 3 à 4 : le fluide traverse un détendeur, où un changement de section de la conduite fait baisser la pression.

• 4 à 1 : le fluide, désormais majoritairement liquide, à basse pression et basse température, traverse un échangeur où il reçoit de la chaleur de la source froide (pour un climatiseur, l’air intérieur, pour une PAC en hiver, l’air extérieur), son enthalpie augmente. Cet échangeur est appelé « évaporateur », car le fluide frigorigène y passe de l’état liquide à celui de vapeur.

Ces transformations peuvent sembler contre-intuitives, car le fluide frigorigène cède de la chaleur majoritairement sans changer de température, mais en changeant d’état. C’est la différence entre chaleur sensible – liée à un changement de température – et chaleur latente – liée à un changement d’état de la matière.

Le cycle est entretenu tant qu’il y a un besoin de transférer de la chaleur de la source froide à la source chaude, grâce au fonctionnement du compresseur qui met le fluide en mouvement.

Lorsqu’un climatiseur est utilisé pour rafraîchir un local, le condenseur est placé à l’extérieur (le « split » extérieur) et l’évaporateur à l’intérieur (la « cassette »).

Dans le cas d’un système réversible, capable de chauffer en hiver et de refroidir en été, les échangeurs changent de rôle en fonction des saisons, à l’aide d’une vanne 4 voies.

Des systèmes poussés à leurs limites physiques par le changement climatique

Une des principales limites des climatiseurs réside dans leur principe même : leurs performances dépendent des caractéristiques du fluide frigorigène, mais aussi fortement des températures des sources froide et chaude.

Par exemple, l’énergie nécessaire à la compression augmente avec l’écart entre les températures des sources. Le coefficient de performance (COP), c’est-à-dire le rapport entre la chaleur extraite à l’évaporateur et l’électricité consommée, va alors baisser en proportion. C’est d’ailleurs pour cela que la consommation des pompes à chaleur, en hiver, augmente lorsque les températures extérieures diminues. Elles sont parfois munies, pour compenser la baisse du COP lors de températures extérieures très basses, de résistances électriques pour fournir un chauffage d’appoint.

En outre, un fluide frigorigène a des caractéristiques fixes, notamment l’enthalpie de changement d’état (et, en particulier, celle pour passer de l’état liquide à gazeux, que l’on appelle souvent « chaleur latente de vaporisation »), qui dépend de la pression et de la température. Si la température de la source chaude augmente, il ne sera peut-être pas possible de comprimer indéfiniment le fluide pour pouvoir lui céder de la chaleur. Autrement dit, on peut atteindre les limites physiques du cycle frigorifique pour le fluide utilisé.

Or, en France, avec le changement climatique, la température extérieure – la source chaude – va continuer à augmenter en été. Ainsi, un climatiseur installé en 2000 ou en 2020 ne sera pas nécessairement toujours capable de refroidir en 2035.

Par ailleurs, ces fluides ont un pouvoir de réchauffement bien supérieur à celui du CO₂, ce qui questionne leur usage en raison du risque de fuites. C’est pourquoi une réglementation de plus en plus contraignante s’applique à ces produits.

Des risques de « maladaptation » pour les villes

Dans ce contexte, deux problématiques vont se poser pour les villes : l’augmentation de la consommation électrique lors des périodes estivales et celle, locale, de la température dans les zones urbaines due au rejet de chaleur des climatiseurs.

Une étude de 2024 fondée sur des simulations numériques a ainsi montré, pour la ville de Toulouse (Haute-Garonne), que la généralisation de l’usage de la climatisation entraînerait une augmentation de la consommation énergétique en période estivale de 54 %. Si ces climatiseurs sont réversibles et peuvent assurer le chauffage en hiver, en fonctionnant comme une PAC, l’économie d’énergie sur l’année serait de l’ordre de 32 %, car ils ont un meilleur rendement que les chaudières et radiateurs qu’ils remplaceraient.

En 2012 déjà, d’autres simulations numériques montraient que, à Paris, l’augmentation locale de température due au rejet de chaleur pouvait atteindre 2 °C pendant une période de canicule similaire à celle de 2003. Ce résultat est toutefois à nuancer, car le modèle utilisé comporte des simplifications dans la représentation des phénomènes physiques. Ceci appelle à des études complémentaires.

Si les climatiseurs permettent d’évacuer la chaleur de nos lieux de vie, le changement climatique va exacerber leurs limites. Leur généralisation dans nos sociétés nous demande d’étudier leurs impacts sur nos environnements.

Dans tous les cas, elles ne sauraient être l’unique solution qui permettra d’assurer des conditions vivables, en particulier pour les publics les plus vulnérables (par exemple, personnes âgées, jeunes enfants, personnes malades).

À lire aussi : Climatisation : quelles alternatives au quotidien, quelles recherches pour le futur ?

Les auteurs ne travaillent pas, ne conseillent pas, ne possèdent pas de parts, ne reçoivent pas de fonds d'une organisation qui pourrait tirer profit de cet article, et n'ont déclaré aucune autre affiliation que leur organisme de recherche.

Il y a dix ans, l’orbite basse comptait 2 000 satellites actifs. Aujourd’hui, ils sont près de 20 000 et jusqu’à un million pourraient suivre. Une explosion du trafic spatial qui pousse les chercheurs à réclamer des règles internationales plus strictes.

Les académies des sciences des pays membres du G7 ont fait de la gouvernance internationale de l’espace un enjeu majeur en vue du sommet des dirigeants du G7, qui se tiendra en France du 15 au 17 juin à Évian (Haute-Savoie).

L’essor fulgurant des grandes constellations de satellites au cours de la dernière décennie ouvre la perspective d’un accès quasi universel à l’Internet haut débit. Mais cette croissance s’accompagne de risques encore mal compris.

Parmi ces risques figurent la pollution du ciel nocturne, les perturbations de la recherche astronomique, l’augmentation du risque de collisions entre satellites ainsi que les dangers liés au retour sur Terre d’un grand nombre de satellites.

Notre compréhension de l’impact humain sur l’environnement spatial proche de la Terre en est aujourd’hui à un stade comparable à celui des connaissances sur le changement climatique dans les années 1990. Nous savons que l’intensification des activités humaines provoque d’importantes perturbations dans l’environnement spatial, mais nous ignorons encore si un point de bascule est sur le point d’être atteint.

Dans ce contexte, l’une des recommandations les plus importantes adressées aux États membres du G7 consiste à créer un groupe intergouvernemental sur la durabilité spatiale (IPSS).

Des impacts sur la chimie de l’atmosphère

La recherche et les connaissances sur les impacts des activités humaines dans l’espace en sont encore à un stade très précoce. Ainsi, nous ne savons pas vraiment à partir de quel moment certaines altitudes orbitales deviendront tellement encombrées de débris spatiaux qu’elles atteindront leur capacité opérationnelle maximale.

Les scientifiques ont également récemment constaté que l’augmentation du nombre de lancements de fusées à l’échelle mondiale – avec plus d’une fusée lancée chaque jour désormais – pourrait entraîner une remise en cause de la reconstitution de la couche d’ozone.

De la même manière, nous savons que les satellites qui se consument lors de leur rentrée dans l’atmosphère terrestre auront des effets importants sur la chimie de la haute atmosphère. Nous savons également que plusieurs de ces retours de satellites se produisent désormais chaque jour, mais les conséquences exactes de ce phénomène restent encore mal comprises.

Une gouvernance spatiale fragmentée

Plusieurs organismes scientifiques conseillent aujourd’hui les pouvoirs publics sur les différents enjeux liés à la durabilité de l’espace. Parmi eux figure le Comité de coordination interagences sur les débris spatiaux, chargé des questions liées à la pollution de l’environnement spatial par les débris.

Autre acteur important : le Centre pour la protection d’un ciel sombre et silencieux de l’Union astronomique internationale, qui coordonne les initiatives destinées à limiter l’impact des satellites sur l’astronomie optique et radio.

Mais il n’existe aujourd’hui aucun organisme unique capable de fournir aux gouvernements une expertise globale pour éclairer les décisions politiques et réglementaires. La situation rappelle celle de la recherche sur le changement climatique, lorsque le Groupe consultatif sur les gaz à effet de serre (AGGG), créé dans les années 1980, a progressivement laissé place au Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat (GIEC).

Nous avons aujourd’hui un besoin urgent d’un groupe intergouvernemental sur la durabilité spatiale (IPSS).

Il y a dix ans, l’orbite basse terrestre comptait près de 2 000 satellites actifs ; aujourd’hui, leur nombre approche les 20 000. Ces dernières années, des gouvernements et des entreprises ont annoncé des projets pouvant conduire au lancement de jusqu’à un million de satellites supplémentaires.

Définir des seuils mondiaux

Comment cet IPSS pourrait-il être structuré pour aborder la gouvernance spatiale d’une manière comparable à celle dont le Giec a abordé le problème du changement climatique ?

L’un de ses premiers objectifs devrait être de définir des seuils mondiaux de durabilité. À l’image de la limite de 1,5 °C dans les sciences du climat, ce groupe devrait identifier les seuils au-delà desquels certaines altitudes orbitales atteignent leur capacité de charge.

Comme le Giec, un IPSS devrait s’appuyer sur plusieurs groupes de travail chargés de fournir aux décideurs des synthèses scientifiques transparentes et accessibles. L’un d’eux devrait se consacrer aux sciences physiques de l’environnement orbital. Il s’agirait notamment d’étudier l’état de l’orbite basse terrestre en tant que ressource limitée : évolution des débris spatiaux et des risques de collision, effets de la météorologie spatiale, ou encore modélisation d’un trafic spatial soutenable à l’avenir.

Un autre groupe de travail devrait se concentrer sur les impacts environnementaux et sociétaux des grandes constellations de satellites. Il pourrait évaluer l’appauvrissement de la couche d’ozone stratosphérique causé par les émissions des lancements de fusées, les effets de l’augmentation des retours de satellites dans l’atmosphère, les modifications de la chimie atmosphérique ainsi que les risques accrus d’accidents pour les populations. Il aurait également pour mission de mesurer l’impact de ces constellations sur l’astronomie au sol.

Enfin, un groupe de travail consacré aux politiques publiques et aux mesures d’atténuation pourrait jeter les bases de normes internationales claires concernant la désorbitation des satellites en fin de mission, le retrait actif des débris spatiaux et de nouvelles exigences en matière de licences prenant en compte le risque « systémique » d’une constellation, plutôt que le risque posé par chaque satellite pris individuellement.

L’empreinte du trafic spatial

L’IPSS pourrait aussi être complété par un groupe de travail consacré à l’empreinte du trafic spatial. Inspiré de la Task Force du Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat (Giec) sur les inventaires nationaux de gaz à effet de serre, cet organisme aurait pour mission de développer des méthodologies standardisées permettant aux États de mesurer et déclarer leur « empreinte de trafic spatial » – c’est-à-dire la pression exercée par leurs objets spatiaux sur la sécurité et la durabilité de l’orbite basse terrestre.

À l’instar du rôle joué par le Giec dans l’évaluation des modèles climatiques, l’IPSS devrait également fournir une expertise indépendante sur les affirmations concernant la désintégration contrôlée des satellites – autrement dit la manière dont les satellites sont retirés du service puis désorbités en toute sécurité. Cela impliquerait d’évaluer l’efficacité réelle des technologies de désorbitation, mais aussi notre capacité à suivre les satellites et à estimer précisément leur position.

En mettant en place dès aujourd’hui une approche internationale coordonnée, l’IPSS contribuerait à concilier les immenses promesses des activités commerciales spatiales avec les risques environnementaux qu’elles engendrent – de la même manière que le Giec pour le climat terrestre face aux activités humaines.

Peter Brown a reçu des financements du Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada, de la National Aeronautics and Space Administration (NASA) des États-Unis, de l’Agence spatiale européenne, de Ressources naturelles Canada et de Recherche et développement pour la défense Canada.

Les écosystèmes du monde entier évoluent rapidement sous la pression des changements globaux tels que le réchauffement du climat, les changements d’usage des terres ou les invasions biologiques, mais ce qui se passe sous terre reste encore mal compris. On sait, par exemple, que les plantes jouent un rôle central dans les « réseaux trophiques », ces ensembles d’interactions d’ordre alimentaire entre les êtres vivants d’un écosystème. Cependant, nous connaissons encore mal la manière dont les communautés végétales, les essences d’arbres d’une forêt par exemple, influencent la circulation de la matière et de l’énergie par les interactions trophiques entre organismes du sol, tels que les microbes (champignons et bactéries) et la faune détritivore, herbivore et carnivore.

Dans notre étude récente, publiée le 6 avril dans Nature, nous nous sommes penchés sur 64 forêts européennes, sur les espèces d’arbres qui s’y trouvent et sur le problème de savoir comment celles-ci influencent l’activité du réseau trophique du sol en matière de flux d’énergie au sein de celui-ci.

Nous avons découvert que les forêts dominées par des espèces d’arbres priorisant l’acquisition des ressources (eau, nutriments et lumière) et étant ainsi capables d’une croissance rapide, comme le charme commun (Carpinus betulus) ou le bouleau verruqueux (Betula pendula), présentent une activité du réseau trophique du sol plus élevée. Ces arbres fournissent, en effet, davantage de matière organique fraîche de bonne qualité nutritive et créent des microclimats plus chauds, stimulant le métabolisme des organismes du sol et accélérant des processus comme la décomposition des matières organiques et le recyclage des nutriments du sol.

À l’inverse, les forêts dominées par des espèces d’arbres priorisant la conservation des ressources, comme le pin sylvestre (Pinus sylvestris) ou l’épicéa commun (Picea abies), et dont la capacité de croissance est ainsi plus lente, présentaient une activité du réseau trophique du sol plus faible.

En d’autres termes, l’identité des espèces et leurs « traits fonctionnels » liés à leur stratégie d’allocation des ressources au sein d’une communauté d’arbres sont plus importants qu’on ne le pensait auparavant.

Étonnamment, le simple mélange de différentes espèces d’arbres n’a pas amélioré le fonctionnement du sol – et l’a même souvent légèrement réduit – malgré l’augmentation de la croissance aérienne des arbres induit par cette diversification. Ce décalage met en lumière un point essentiel : ce qui profite aux arbres en surface ne profite pas toujours au réseau trophique souterrain.

Pourquoi c’est important ?

Ces résultats ont des implications importantes pour la gestion forestière. Promouvoir la diversité des arbres à elle seule pourrait ne pas suffire à maintenir des sols sains, c’est-à-dire capables de fonctionner afin d’assurer la fourniture de multiples services bénéficiant à l’humanité. En revanche, sélectionner les espèces d’arbres en fonction de leurs traits fonctionnels, tels que leur activité métabolique ou leur capacité de croissance, pourrait s’avérer plus efficace pour préserver la vitalité des écosystèmes forestiers.

À l’avenir, le changement climatique devrait accroître la fréquence et l’intensité des sécheresses et ainsi favoriser des espèces d’arbres priorisant la conservation des ressources, car ils sont plus résistants à la mortalité par cavitation induite par le stress hydrique. Nos découvertes suggèrent que ce changement dans la composition en espèces des communautés d’arbres pourrait ralentir le fonctionnement du sol, avec des répercussions importantes pour le recyclage de la matière organique du sol, la disponibilité des nutriments et la régénération forestière. Globalement, l’étude souligne la nécessité de prendre en compte les dynamiques aériennes et souterraines dans la gestion des forêts face aux changements climatiques.

Quelles sont les suites ?

Cette recherche ouvre la voie à de multiples perspectives de recherche.

Il serait ainsi intéressant d’étudier de nouveau ces communautés d’arbres et le fonctionnement du réseau trophique du sol de ces forêts de manière répétée dans le temps, afin de suivre la dynamique temporelle conjointe des comportements aérien et souterrain en lien avec les changements globaux en cours. Ceci permettrait de mieux comprendre les liens de causalité en jeu.

Ce travail de recherche pose également des questions concernant l’importance relative pour la nutrition des organismes du sol de différentes sources d’aliments fournis à la base du réseau trophique par les plantes. Parmi celles-ci, on compte les litières, qui constituent l’apport dominant de matière végétale sous forme de feuilles, racines et tiges mortes nécessitant une décomposition pour s’en nourrir. On compte aussi les racines vivantes, qui peuvent être consommées directement par les herbivores ou les pathogènes mais apportent aussi au sol des matières organiques fraîches sous forme soluble directement accessible pour les organismes du sol par un phénomène appelé « rhizodéposition ».

Le projet SoilForEUROPE (ANR-16-EBI3-0009) est soutenu par l’Agence nationale de la recherche (ANR), qui finance en France la recherche sur projets. L’ANR a pour mission de soutenir et de promouvoir le développement de recherches fondamentales et finalisées dans toutes les disciplines, et de renforcer le dialogue entre science et société. Pour en savoir plus, consultez le site de l’ANR.

Ludovic Henneron a reçu des financements de l'ANR (Appel à projets générique 2024, projet Jeunes Chercheuses et Jeunes Chercheurs) pour le projet PLASTRAIT (Plasticité de la qualité des litières foliaires d'arbres : conséquences pour le recyclage de l'azote du sol et les interactions plantes-plantes).

Paul Kardol a reçu des financements de BiodivERsA COFUND call for research proposals, with the national funders Agence Nationale de la Recherche (ANR, France), the Belgian Science Policy Office (BELSPO, Belgium), Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG, Germany), the Research Foundation Flanders (FWO, Belgium), the Swedish Research Council (FORMAS, Sweden).

Stephan Hattenschwiler a reçu des financements de BiodivERsA COFUND call for research proposals, with the national funders Agence Nationale de la Recherche (ANR, France), the Belgian Science Policy Office (BELSPO, Belgium), Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG, Germany), the Research Foundation Flanders (FWO, Belgium), the Swedish Research Council (FORMAS, Sweden) et du programme exploratoire français (France 2030) FairCarboN (ANR-22-PEXF-0001).

David Wardle ne travaille pas, ne conseille pas, ne possède pas de parts, ne reçoit pas de fonds d'une organisation qui pourrait tirer profit de cet article, et n'a déclaré aucune autre affiliation que son organisme de recherche.

Derrière l’apparente simplicité d’une prise électrique ou d’une borne de recharge se cache pourtant une machinerie complexe, dont l’équilibre doit être maintenu en permanence. L’enjeu est de taille : garantir un approvisionnement fiable tout en poursuivant les objectifs de décarbonation – la France vise une neutralité carbone à l’horizon 2050.

Le 28 avril 2025, l’Espagne et le Portugal ont connu des perturbations majeures de leur réseau électrique, entraînant une coupure de plusieurs dizaines d’heures de la fourniture d’électricité affectant des millions de personnes. La France, pourtant interconnectée avec la péninsule ibérique, a été très peu touchée grâce à l’activation de mécanismes de protection du réseau français. En isolant ainsi les systèmes électriques, ces dispositifs ont permis d’éviter la propagation des perturbations aux pays voisins.

Cet épisode n’est pas un incident isolé : il illustre les défis croissants auxquels sont confrontés les systèmes électriques modernes. Ceux-ci doivent aujourd’hui répondre à plusieurs transformations simultanées : l’essor des énergies renouvelables, l’électrification croissante des usages (transports, chauffage, industrie), l’augmentation des échanges transfrontaliers d’électricité, mais aussi le vieillissement de certaines infrastructures électriques. Cela nécessite un changement profond des infrastructures existantes, tout en développant de nouveaux modes de gestion du réseau électrique, afin d’assurer en permanence l’équilibre entre production et consommation.

La bonne nouvelle est que plusieurs solutions pour assurer la stabilité du réseau progressent rapidement. Batteries, hydrogène, pilotage numérique de la consommation ou encore onduleurs intelligents permettent de rendre les réseaux électriques plus robustes et plus flexibles.

Le défi consiste désormais à déployer ces technologies à grande échelle et de manière coordonnée afin d’intégrer davantage d’énergies renouvelables tout en assurant une alimentation électrique fiable.

Les fondements de la stabilité du réseau

Pour comprendre pourquoi un réseau électrique peut devenir instable, il faut se familiariser avec quelques concepts clés. Un réseau électrique fonctionne comme un vaste système synchronisé. Pour garantir un fonctionnement fiable, plusieurs grandeurs doivent rester dans des plages très précises.

La fréquence, par exemple, doit être maintenue autour de 50 Hz (c’est-à-dire 50 oscillations par seconde) en Europe. Elle reflète en temps réel l’équilibre entre production et consommation : si la demande dépasse l’offre, la fréquence baisse ; à l’inverse, elle augmente en cas de surplus. Des écarts trop importants peuvent endommager les équipements électriques ou provoquer la déconnexion des moyens de production de l’énergie électrique.

La tension, elle aussi, doit rester stable pour assurer le bon fonctionnement des appareils électriques (installations de production d’électricité, appareils de consommation électrique ou infrastructures de réseau). Par vulgarisation, elle peut être vue comme une force qui met en mouvement les électrons dans un réseau. À l’image de la pression dans une canalisation, elle permet au courant de circuler : sans différence de tension, aucun flux n’est possible. Des variations locales peuvent apparaître en raison de déséquilibres entre production et consommation, notamment dans des zones fortement équipées en production décentralisée – c’est-à-dire des installations produisant de l’électricité au plus près des consommateurs, comme les panneaux photovoltaïques installés sur des toits de particuliers ou de bâtiments.

Un autre élément clé est l’inertie du système. Historiquement, les grandes centrales thermiques ou nucléaires, équipées de turbines lourdes, stabilisaient naturellement la fréquence grâce à leur inertie mécanique. En revanche, les énergies renouvelables (éolien, photovoltaïque) connectées via des « onduleurs » apportent beaucoup moins d’inertie, ce qui rend le réseau plus sensible aux perturbations et aux variations rapides de production ou de consommation.

Enfin, la congestion du réseau survient lorsque certaines lignes électriques atteignent leur capacité maximale. Avec le développement rapide des énergies renouvelables et l’électrification croissante des usages, les flux d’électricité sur les réseaux évoluent fortement et deviennent plus variables. Ces nouvelles configurations, associées à une production souvent décentralisée et à des évolutions plus lentes des infrastructures de transport et de distribution, rendent ces contraintes de congestion plus fréquentes.

Une transition qui complexifie l’équilibre

La transition énergétique repose sur une électrification accrue des usages et sur une production plus décentralisée et variable, qui rendent toutes les deux le pilotage du réseau plus complexe.

Contrairement aux centrales traditionnelles de production d’électricité, les énergies renouvelables ne sont pas pilotables à volonté : elles dépendent des conditions météorologiques. Cette variabilité introduit des fluctuations rapides et parfois imprévisibles dans le système.

Par ailleurs, l’essor de millions de petites unités de production (comme les panneaux solaires installés sur les toits) transforme profondément le réseau électrique, qui avait été historiquement conçu pour faire circuler l’électricité dans un seul sens, des grandes centrales vers les consommateurs.

Mais ce changement ne concerne pas seulement la production. La manière de consommer l’électricité évolue aussi fortement comme les véhicules électriques en pleine expansion. L’électricité est utilisée de plus en plus massivement et de façon parfois plus variable au cours de la journée.

En d’autres termes, le défi n’est donc pas uniquement lié à la production, mais à l’équilibre permanent entre une offre plus fluctuante et une demande qui augmente et se transforme. C’est cet équilibre global qui rend aujourd’hui la gestion du réseau électrique plus complexe.

Les solutions émergentes

Face à ces défis, de nombreuses solutions technologiques et organisationnelles sont en cours de développement.

Le stockage de l’énergie joue un rôle central. Par exemple, les batteries permettent de répondre rapidement aux fluctuations de court terme, en injectant ou en absorbant de l’électricité en quelques secondes. Elles sont particulièrement utiles pour stabiliser la fréquence, donc l’équilibre entre la demande et l’offre.

Plusieurs technologies répondent à différents besoins : les batteries lithium-ion, très répandues, offrent une forte densité énergétique et une réponse rapide ; les batteries au lithium-fer-phosphate sont plus sûres et durables, idéales pour un usage longue durée ; les batteries au plomb-acide, plus anciennes, restent robustes et économiques pour certaines applications stationnaires. D’autres solutions émergentes, comme les batteries à flux redox, permettent de stocker de grandes quantités d’énergie pendant plusieurs heures ou jours, tandis que les batteries sodium-ion promettent une alternative moins coûteuse et plus écologique aux batteries lithium-ion.

À plus long terme, l’hydrogène offre des perspectives intéressantes. Il peut être produit à partir d’électricité excédentaire grâce à l’électrolyse de l’eau, puis stocké pour être reconverti en électricité via une pile à combustible lorsque le réseau en a besoin. Bien que cette chaîne de conversion soit moins efficace que celle des batteries et consomme davantage d’énergie, l’hydrogène permet de gérer des déséquilibres sur des périodes plus longues, par exemple lorsque le soleil ou le vent ne produisent pas suffisamment d’électricité pendant plusieurs heures ou plusieurs jours.

La flexibilité de la demande constitue un autre levier prometteur. Grâce aux technologies numériques (internet des objets (IoT), compteurs intelligents, plates-formes de gestion de l’énergie), certains usages électriques peuvent être décalés dans le temps pour s’adapter à la disponibilité de l’électricité. Par exemple, la recharge des véhicules électriques ou le fonctionnement de certains procédés industriels peuvent être optimisés en fonction des conditions du réseau.

Enfin, le développement des onduleurs intelligents permet d’intégrer davantage d’énergies renouvelables tout en maintenant la stabilité. Dans le mode « grid-following », ces onduleurs synchronisent leur production avec la fréquence et la tension existantes du réseau, ce qui évite de perturber l’équilibre et rend le système plus résilient. Des modes plus avancés, comme le « grid-forming », permettent même à certains onduleurs de créer et stabiliser eux-mêmes la fréquence du réseau, ce qui est particulièrement utile pour les microréseaux ou les zones très décentralisées.

Damien Guilbert a reçu des financements de l'agence nationale de la recherche (ANR) et de la région Normandie.

In March 2026, a tropical-like cyclone named ‘Jolina’ produced significant damage across North Africa. In 2020 and 2023, storms Ianos and Daniel both caused severe damage in Greece, and the latter triggered a humanitarian disaster in the city of Derna, Libya, where thousands were declared dead or missing.

These tropical-like cyclones occur in a non-tropical region. They are known as “medicanes” – a portmanteau of Mediterranean and hurricanes.

As any major storm, medicanes know no borders. Their impacts spread across multiple countries as they sweep across the Mediterranean coast, one of the world’s most densely populated and vulnerable regions (the total population of Mediterranean countries in 2020 was about 540 million people, around one-third of them living in coastal areas).

Rising sea temperatures due to climate change increase the reservoir of energy these storms can feed on. More research on this phenomenon, which couples atmospheric and oceanic effects, is urgently needed in order to improve early warning systems and the preparedness of populations, in terms of civil protection and regarding how we would affront a catastrophic event that might exceed our ability to prepare for them.

Medicanes: rare and devastating hurricanes in the Mediterranean

One of the earliest research papers on the subject, in 1983, opened with the sentence: “At times, Mother Nature does her best to deceive us”, accompanied by a satellite image of a cyclone displaying a well-organised spiral cloud structure and a cloudless eye at its centre, strikingly similar to those that habitually occur in the tropics. The opening line implies what a surprise it would be to encounter such an impressive and counterintuitive occurence of a tropical-like storm structure in the Mediterranean.

Since then, significant progress has been made in understanding medicanes through international scientific collaboration.

In 2025, a collective research effort produced a formal definition of this once counterintuitive phenomenon.

In short, medicanes share important physical characteristics with tropical cyclones, but are not identical to them. Flooding from intense and widespread precipitation are their most dangerous hazard, often extending well beyond the cyclone’s centre and covering areas of country-wide extent. But what is even more critical to retain is the very strong winds close to their centre, which make their track and landfall location highly relevant to impacts from windstorms and storm surges.

Events that meet this formal definition occur on average less than three times per year. This limited frequency means our statistical record is still too small to draw firm conclusions about preferred locations of occurrence.

How does climate change affect hurricane risk in the Mediterranean

The question of what climate change holds in store for medicanes does not have a reassuring answer.

Recent advances point to sea surface temperature as a key factor in storm intensification: a warmer sea drives greater evaporation and stronger heat fluxes into the atmosphere, providing the energy needed to develop and intensify a medicane. According to the Copernicus Climate Change Service Atlas, the Mediterranean warmed by approximately 0.4°C per decade during the 1990–2020 period, a clear and accelerating trend.

While such a figure may seem small in everyday terms, its physical implications are far from negligible. Indeed, an increase of just 1–2°C can produce significantly higher wind speeds and precipitation rates. Moreover, the figure above represents a basin-wide average (i.e. for the whole Mediterranean Sea); locally, during individual medicane events, sea surface temperatures of 2°C or more above normal have already been recorded.

A recent study demonstrating links between the intensity of a Mediterranean medicane and climate change appeared in 2022 and focused on the storm “Apollo”, showed that warmer sea surface temperatures and a warmer atmosphere increased moisture availability and heavy rainfall over Sicily.

Later analyses of Daniel also found that extreme precipitation over the eastern Mediterranean and Libya was intensified by climate change.

More broadly, recent research indicates that the most robust signal for Mediterranean cyclones concerns rainfall, with clearer increases in precipitation than in wind intensity. Wind changes can also be detected in some events. Today, climameter.org, an international consortium which rapid attribution studies with a peer-reviewed protocol, monitors medicanes and Mediterranean cyclones through rapid attribution studies of emerging extremes.

New methods to monitor and better understand medicanes are urgently needed

Collaborative research between the scientific community and civil protection agencies has been central to developing early warning systems and improving preparedness.

One such effort is the MEDICANES project of the European Space Agency, some of the research is being applied as we write to the latest medicane Jolina.

Ultimately, however, efficient adaptation requires better climate prediction models and therefore more reliable and accurate estimation of extremes caused by cyclones. This can be only achieved through scientific research. An end-to-end approach that translates research findings into actionable information for climate adaptation and civil protection is both timely and essential, including for example infrastructure resilience planning and early warning systems to reduce vulnerability and socioeconomic impacts.

The AXA science philanthropy is now part of the AXA Foundation for Human Progress, which brings together the commitments of AXA Group and Mutuelles d’Assurances in the fields of Science, Nature, Solidarity, and Culture. Before 2025, the global science philanthropy was held by the AXA Research Fund, which has supported over 750 projects around the world since its inception back in 2007. To learn more, visit Axa Foundation for Human Progress.

A weekly e-mail in English featuring expertise from scholars and researchers. It provides an introduction to the diversity of research coming out of the continent and considers some of the key issues facing European countries. Get the newsletter!

Emmanouil Flaounas a reçu des financements de l'Agence Spatiale Européenne (MEDICANES project with Contract No. 4000144111/23/I-KE).

Davide Faranda a reçu des financements de ANR et ERC (Horizon)

Que se serait-il passé si vous aviez assisté à l’impact de l’astéroïde qui a provoqué l’extinction des dinosaures ? En s’appuyant sur des décennies de recherches, deux scientifiques reconstituent minute par minute les heures qui ont suivi la collision ayant bouleversé la Terre il y a 66 millions d’années.

Une grande femelle Tyrannosaurus rex avance à travers les conifères de son territoire, humant l’air. Elle reconnaît l’odeur de la carcasse d’un dinosaure à cornes, un Triceratops, dont elle se nourrissait la veille. Elle s’approche et arrache encore quelques lambeaux de chair, mais l’odeur est infecte, même pour elle. Elle descend ensuite jusqu’au lac pour boire. De petits crocodiles et des tortues se précipitent dans l’eau à son approche, mais elle leur prête à peine attention. Ce qui l’intéresse davantage, c’est un dinosaure cuirassé, un Ankylosaurus, tapi non loin de là. Elle sait toutefois que cette proie ne se laissera pas abattre facilement et qu’elle n’a pas assez faim pour risquer un combat.

Ce qu’elle ignore, c’est qu’un danger bien plus grand approche. Elle lève la tête et aperçoit une lumière éclatante fonçant vers le sol, accompagnée de faibles crépitements et sifflements.

Notre T. rex possède une excellente audition pour les sons de basse fréquence et les vibrations qu’elle ressent l’inquiètent. Mais son trouble ne dure qu’un instant. En une fraction de seconde, elle est réduite en cendres et son monde bascule à jamais.

Tout cela se déroule il y a 66 millions d’années, lorsqu’un gigantesque astéroïde frappe la Terre dans la région de l’actuelle mer des Caraïbes. À la fin du Crétacé, le niveau des mers était alors de 100 à 200 mètres plus élevé qu’aujourd’hui, si bien que les rivages de la mer des Caraïbes s’étendaient loin à l’intérieur du continent américain, sur l’est du Mexique et le sud des États-Unis. L’impact s’est produit dans ces eaux.

L’événement provoqua des bouleversements immédiats de la planète et de son atmosphère, entraînant l’extinction des dinosaures ainsi que d’environ la moitié des autres espèces vivant sur Terre. Mais qu’aurait-on ressenti face à un impact d’une telle ampleur ? Qu’aurait-on vu, entendu ou senti ? Et comment serait-on mort — ou aurait-on survécu ? En tant que spécialistes, respectivement, des météorites et de la paléontologie, nous avons reconstitué une chronologie détaillée de cet événement à partir de décennies de recherches. Alors, remontons le temps jusqu’au tout dernier jour du Crétacé.

J-1 avant l’impact

Tout est calme et cette journée du Crétacé se déroule comme les autres. Dans ce qui deviendra bientôt le point d’impact, le climat est agréablement chaud, autour de 26 °C, et humide. Une situation fréquente à cette époque.

Depuis environ une semaine, l’astéroïde n’est visible que la nuit. Comme l’immense roche fonce droit vers la Terre, elle apparaît comme une étoile immobile dans le ciel. Pas de spectaculaire traînée lumineuse : il s’agit d’un astéroïde rocheux, et non d’une comète.

Au cours des dernières 24 heures, le point lumineux devient visible en plein jour. Mais il ressemble toujours à une étoile ou à une planète, devenant simplement de plus en plus brillant dans les dernières heures précédant l’impact.

Le jour J : l’impact

Si vous vous étiez trouvé à proximité, vous auriez d’abord assisté à un bref spectacle de lumière et de bruit. Quelques minutes, voire quelques secondes avant l’impact, vous auriez aperçu l’immense boule de feu, accompagnée de crépitements ou de sifflements. Ce bruit caractéristique résulte d’un effet photoacoustique : la lumière extrêmement intense de la boule de feu chauffe le sol, qui réchauffe ensuite l’air situé juste au-dessus, provoquant des ondes de pression — autrement dit, du son.

Vient ensuite un bang supersonique assourdissant, produit parce que l’astéroïde se déplace plus vite que la vitesse du son. Mais l’astéroïde est si gigantesque — probablement près de 10 kilomètres de diamètre — qu’il frappe la surface avant même que les êtres vivants proches de la zone d’impact aient le temps de chercher un abri.

L’énergie colossale de l’astéroïde creuse un cratère au terme d’une série de phénomènes qui, ensemble, ne durent que quelques secondes. Lorsque l’astéroïde percute la surface, son énergie cinétique — liée à sa vitesse — est instantanément transmise au sol sous forme d’énergie cinétique, thermique et sismique. Cela déclenche une série d’ondes de choc qui chauffent et compriment à la fois l’astéroïde et la zone frappée.

À mesure que ces ondes se propagent, les roches se fissurent, se fragmentent puis sont projetées dans les airs, formant une vaste dépression en forme de bol — appelée cavité transitoire — environ dix secondes après l’impact. Sous l’effet de la chaleur et de la compression, d’immenses quantités de matière fondent puis se vaporisent, y compris l’astéroïde lui-même, libérant une gigantesque colonne de vapeur incandescente atteignant plus de 10 000 kelvins (soit environ 9 727 °C).

Au cours des secondes suivantes, la cavité continue de s’agrandir jusqu’à atteindre plusieurs fois le diamètre initial de l’astéroïde. Des simulations suggèrent qu’environ 20 secondes après l’impact, cette cavité transitoire atteint au moins 30 kilomètres de profondeur — bien davantage que le point le plus profond actuellement connu sur Terre, le Challenger Deep, situé dans la fosse des Mariannes dans l’océan Pacifique, qui descend à environ 11 kilomètres. Les bords du cratère culminent alors à plus de 20 kilomètres de hauteur, soit plus du double des 8 900 mètres du mont Everest.

Mais cette structure gigantesque ne subsiste même pas une minute avant de commencer à s’effondrer. Moins de trois minutes après l’impact, le centre du cratère rebondit pour former un pic de plusieurs kilomètres de haut. Ce sommet éphémère ne dure qu’environ deux minutes avant de s’effondrer à son tour dans le cratère.

Que vous soyez un dinosaure ou un scarabée bousier, si vous vous étiez trouvé près de la cavité transitoire, vous auriez été instantanément incinéré par l’explosion. Mais même à une distance pouvant atteindre 2 000 kilomètres de l’épicentre, vous auriez probablement été rapidement tué par le rayonnement thermique et les vents supersoniques qui se propagent désormais depuis le site d’impact.

Instant t + 5 minutes

Cinq minutes après l’impact, les vents se sont « calmés » pour atteindre la puissance d’un ouragan de catégorie 5, rasant tout sur environ 1 500 kilomètres autour du site d’impact. Enfin, tout ce qui n’a pas déjà été consumé par les flammes.

Dans cette région, la température de l’atmosphère dépasse désormais les 500 kelvins (environ 227 °C). L’impression serait celle d’être enfermé dans un four, provoquant brûlures, coups de chaleur et mort rapide. Le bois et la végétation s’embrasent, déclenchant des incendies partout.

Comme l’astéroïde a frappé la mer, l’atmosphère est également saturée de vapeur d’eau surchauffée, rendant ces vents d’une violence extrême encore plus meurtriers.

Puis viennent les vagues géantes, provoquées par les quantités colossales de roche et d’eau déplacées par l’impact. Ces mégatsunamis de plus de 100 mètres de hauteur frappent d’abord les côtes de l’actuel golfe du Mexique, submergeant les terres avant de se retirer en laissant derrière eux d’immenses quantités de débris.

À ce stade, le cratère a presque atteint ses dimensions définitives : environ 180 kilomètres de diamètre et 20 kilomètres de profondeur. Mais l'impact n'a pas seulement creusé un trou gigantesque dans la croûte terrestre. Toute la roche et la vapeur déplacées lors de la collision doivent retomber quelque part. Plusieurs sites en Amérique du Nord montrent ainsi que des blocs de débris issus de l’impact, parfois de la taille d’un mètre, ont été projetés à des centaines de kilomètres.

Ainsi, si vous vous étiez trouvé entre 2 000 et 3 000 kilomètres de l’épicentre et aviez survécu aux premières secondes, vous seriez probablement mort ensuite de la chaleur extrême, des séismes, des ouragans, des incendies, des inondations provoquées par les tsunamis ou encore des retombées de matière en fusion.

Mais que se passe-t-il beaucoup plus loin du site d’impact ? Durant les cinq premières minutes suivant la collision, les dinosaures parcourant les forêts du Crétacé dans ce qui correspond aujourd’hui à la Chine ou à la Nouvelle-Zélande ne remarquent encore rien d’anormal.

Mais cela ne va pas durer.

Instant t + 1 heure

À ce stade, les ondes de choc sur terre comme en mer ne sont plus qu’un désagrément mineur comparé à l’incendie qui continue de pleuvoir depuis le ciel. Une partie de l’énergie de l’impact a été transférée dans l’atmosphère, chauffant l’air et les poussières jusqu’à les rendre incandescents.

Une heure après l’impact, une ceinture de poussières a déjà fait le tour du globe. Des dépôts de gouttelettes de roche fondue solidifiées — appelées sphérules d’impact — ainsi que des grains minéraux ont été retrouvés dans de nombreux sites, de la Nouvelle-Zélande au sud jusqu’au Danemark au nord.

Dans ces régions éloignées, vous n’auriez pas eu conscience des tsunamis ravageant les Amériques ni des gigantesques incendies, mais le ciel aurait déjà commencé à s’assombrir.

Jour J+1

À présent, d’immenses tsunamis se déplacent vers l’est à travers l’Atlantique et vers l’ouest à travers le Pacifique, pénétrant dans l’océan Indien par les deux côtés.

Leurs vagues atteignent encore environ 50 mètres de hauteur, provoquant morts et destructions sur de nombreuses côtes du globe. À titre de comparaison, le tsunami du 26 décembre 2004 avait atteint jusqu’à 30 mètres de haut.

Ces tsunamis tuent poissons et animaux marins, projetés loin sur les rivages avant d’y être abandonnés, tout comme ils détruisent les forêts côtières et noient les animaux terrestres. Mais peu à peu, les vagues perdent de leur puissance et n’entraînent probablement pas, à elles seules, l’extinction complète d’espèces entières.

Les ouragans se sont eux aussi affaiblis, mais des vents comparables à ceux d’une tempête tropicale continuent de soulever des débris et d’alimenter le chaos dans les régions touchées par les tsunamis. Le ciel en feu déclenche également des incendies à travers toute la planète, lesquels projettent à leur tour toujours plus de suie dans l’atmosphère. La trace de ces gigantesques feux a été retrouvée sous forme de particules de carbone dans les sédiments de la limite K-Pg — cette fine couche d’argile vieille de 66 millions d’années marquant la séparation entre le Crétacé et le Paléogène.

Plus loin encore, dans ce qui correspond aujourd’hui à l’Europe et à l’Asie, le ciel continue de se charger de poussières et de suie, comme partout ailleurs sur Terre. Les températures commencent à chuter à mesure que la lumière du Soleil est bloquée. Les arbres et les plantes en général, y compris le phytoplancton, cessent progressivement leur activité comme en hiver, incapables de réaliser la photosynthèse. Quant aux animaux dépendant de températures chaudes, ils finissent par se terrer avant de mourir.

Jour J+1 semaine

Le monde devient de plus en plus sombre. Des simulations du rayonnement solaire atteignant la surface terrestre après l’impact montrent qu’au bout d’environ une semaine, le flux solaire — c’est-à-dire la quantité de chaleur et de lumière reçue sur une surface donnée — ne représente plus qu’un millième de son niveau d’avant la collision. Cette obscurité est provoquée par les immenses quantités de poussières et de suie présentes dans l’atmosphère.

Cette diminution continue de la lumière s’accompagne d’une baisse globale des températures d’au moins 5 °C à la surface de la Terre. La plupart des dinosaures ainsi que les grands reptiles volants et marins meurent probablement de froid au cours de cette première semaine. Les reptiles plus petits, dotés d’un métabolisme plus lent ou d’un régime alimentaire plus adaptable, peuvent toutefois survivre un peu plus longtemps.

Le refroidissement de l’atmosphère et l’épais couvert nuageux provoquent également des pluies. Mais pas des pluies ordinaires : des pluies acides s’abattent sur l’ensemble de la planète.

Deux mécanismes distincts sont à l’origine de ces pluies acides. Le premier est lié à la géologie de la région de l’impact. L’astéroïde a frappé une zone riche en sédiments contenant du soufre, lequel s’est vaporisé et a libéré des oxydes de soufre — des composés gazeux acides et irritants formés de soufre et d’oxygène — dans l’immense panache de plasma projeté dans l’atmosphère.

Le second mécanisme provient de l’énergie même de la collision, suffisamment puissante pour transformer l’azote et l’oxygène de l’air en oxydes d’azote, des gaz extrêmement réactifs qui peuvent former du smog.

Avec la baisse des températures, la vapeur d’eau finit par se condenser en gouttes, tandis que les oxydes de soufre et d’azote se dissolvent dans l’eau pour former de l’acide sulfurique et de l’acide nitrique. Ce phénomène suffit à provoquer une chute rapide du pH. Selon les premiers modèles, le pH de ces pluies aurait pu descendre jusqu’à 1 – une acidité comparable à celle de l’acide des batteries.

À ce stade, la Terre est devenue un endroit particulièrement hostile. La végétation en décomposition, la fumée étouffante et les aérosols soufrés se combinent pour donner à la planète une odeur pestilentielle. Les plantes et les animaux terrestres ou vivant dans les mers peu profondes qui avaient survécu à l’obscurité et au froid succombent désormais aux pluies acides corrosives et à l’acidification des océans.

Les pluies acides détruisent également les forêts en lessivant les sols de nutriments essentiels comme le calcium, le magnésium et le potassium. Dans les mers peu profondes, coquillages, crustacés et coraux meurent eux aussi, l’eau acide dissolvant progressivement leurs structures calcaires.

Jour J+1 an

Les vents se sont calmés, les incendies se sont éteints et les océans ont retrouvé leur tranquillité. À première vue, la collision avec l’astéroïde pourrait ne sembler être qu’une immense cicatrice au fond de l’océan. Pourtant, ses effets continuent de ravager la planète.

L’atmosphère reste saturée de poussières et le Soleil n’a plus brillé depuis un an. Les températures ont continué à chuter : la température moyenne à la surface du globe est désormais inférieure d’environ 15 °C à celle d’avant l’impact. L’hiver s’est installé sur Terre.

Les dinosaures et reptiles marins qui auraient survécu à la première semaine de froid extrême meurent rapidement ensuite. Un an après l’impact, il ne reste plus de ces géants que des squelettes en décomposition. Çà et là, de petits animaux — comme des mammifères de la taille de rats ou des insectes — se cachent dans des fissures et des terriers, survivant péniblement grâce à leurs réserves et à quelques végétaux en décomposition.

En réalité, cette année a été catastrophique pour la vie sur Terre : plus de 50 % des plantes ont disparu, victimes du froid et du manque de lumière solaire. Des pertes comparables ont touché les animaux terrestres ainsi que les espèces vivant dans les eaux peu profondes acidifiées.

Si la plupart des groupes de plantes ainsi que de nombreux groupes modernes d’insectes, de poissons, de reptiles, d’oiseaux et de mammifères se rétablissent relativement rapidement, la situation est bien plus sombre pour d’autres espèces.

Les dinosaures et les ptérosaures terrestres ont disparu, tout comme de nombreux reptiles marins, les ammonites, les bélemnites et les rudistes dans les océans. Les ammonites et les bélemnites occupaient des positions élevées dans la chaîne alimentaire : elles souffrent donc non seulement du froid et de l’acidification des océans, mais aussi de l’effondrement de leurs ressources alimentaires, notamment des petits organismes marins dont elles dépendaient.

J+10 ans

La Terre reste prisonnière d’un hiver implacable. Même si la majeure partie du soufre est retombée de l’atmosphère sous forme de pluies acides, les poussières et les particules de suie persistent encore dans le ciel. La température moyenne à la surface du globe demeure environ 5 °C plus basse qu’avant l’impact.

Les grands océans ne sont pas gelés, mais les lacs et les rivières à l’intérieur des terres sont recouverts de glace partout dans le monde. Bien sûr, aucun être humain n’existait encore à cette époque — il n’y avait même pas de grands mammifères. Mais puisque seules les espèces capables de s’enfouir sous terre ou de vivre sous l’eau ont survécu, il est peu probable que vous auriez pu tenir jusque-là.

Les groupes de plantes et d’animaux ayant survécu — comme les tortues, les petits crocodiles, les lézards, les serpents, certains oiseaux vivant au sol et de petits mammifères — recommencent alors à coloniser la Terre. Mais ils restent confinés à quelques zones relativement préservées, très éloignées du site d’impact.

Dans ces régions, la lumière solaire redevient enfin suffisante pour permettre aux plantes et au phytoplancton de reprendre la photosynthèse. Comme les feuilles, graines et végétaux constituent la base des chaînes alimentaires terrestres et marines, la vie commence lentement à se reconstruire. Peu à peu, la vie réinvestit les paysages dévastés. Mais les écosystèmes ont profondément changé, et les dinosaures ont définitivement disparu.

J+66 millions d’années

Aujourd’hui, 66 millions d’années après l’impact, les cicatrices de la collision sont enfouies dans les couches géologiques — et les scientifiques commencent peu à peu à les déchiffrer. C’est en 1980 que des chercheurs ont ainsi, pour la première fois, mis au jour des preuves de cet impact. Dans leur article devenu classique, le physicien prix Nobel Luis Alvarez et ses coauteurs décrivent un enrichissement soudain en iridium dans une fine couche d’argile observée au Danemark et en Italie.

L’iridium est très rare dans les roches présentes à la surface de la Terre, car la majeure partie de cet élément a été piégée dans le noyau terrestre lors de la formation de la planète. En revanche, il est fréquent dans les météorites. Alvarez et ses collègues en ont conclu que la quantité d’iridium accumulée dans ces sédiments était si élevée qu’elle ne pouvait s’expliquer que par l’impact d’une météorite gigantesque.

Comme les scientifiques n’avaient observé ce pic d’iridium que dans deux sites, l’hypothèse de l’impact fut alors rejetée par de nombreux chercheurs. Mais au cours des années 1980, des pics d’iridium furent identifiés dans des couches d’argile sur un nombre croissant de sites — dans des sédiments déposés sur les continents, dans des lacs ou encore dans les océans.

L’hypothèse de l’impact gagna véritablement en crédibilité lorsqu’un cratère datant de la bonne période fut découvert en 1991. Ce cratère, enfoui sous des couches rocheuses plus récentes mais clairement visible grâce aux relevés géophysiques, se situe pour moitié sur la péninsule du Yucatán, au Mexique, et pour moitié sous la mer. Depuis les années 1990, les preuves de l’impact n’ont cessé de s’accumuler, notamment lorsque des chercheurs ont confirmé qu’un épisode brutal de refroidissement climatique s’était bien produit à la fin du Crétacé.

Au total, on estime qu’environ la moitié des espèces végétales et animales vivant à la fin du Crétacé ont disparu.

On a longtemps pensé que certains groupes survivants — comme de nombreuses plantes, insectes, mollusques, lézards, oiseaux ou mammifères — avaient traversé la catastrophe sans trop de dommages. Mais des études détaillées montrent que ce n’est pas le cas : tous ont été durement touchés.

Par hasard ou par chance, suffisamment d’individus et d’espèces ont néanmoins réussi à survivre au froid et à la disparition des ressources alimentaires, ou se trouvaient dans des régions du monde moins sévèrement affectées. Lorsque les conditions sont redevenues plus favorables, ces survivants ont pu recoloniser rapidement leurs anciens milieux, mais aussi occuper les espaces laissés vacants par les groupes disparus.

L’une des conséquences majeures de l’extinction des dinosaures – qui dominaient alors les écosystèmes en tant que superprédateurs – fut ainsi l’essor et la diversification des mammifères.

Lorsque Luis Alvarez et ses collègues ont décrit pour la première fois la chute des températures provoquée par l’impact, ils ont parlé d’un « hiver nucléaire », reflet du contexte politique du début des années 1980. Aujourd’hui, nous serions sans doute davantage enclins à décrire ces effets comme une forme de dérèglement climatique mondial — des phénomènes comparables étant actuellement provoqués par l’augmentation du dioxyde de carbone dans l’atmosphère, avec son cortège d’inondations et de variations extrêmes des températures.

Il est frappant de penser que sans cette collision avec un astéroïde, les primates n’auraient peut-être jamais atteint le niveau d’évolution qui est le nôtre aujourd’hui. Mais il est tout aussi frappant de constater que les humains modernes provoquent désormais certaines des mêmes modifications atmosphériques que celles ayant conduit à la disparition de nos lointains ancêtres reptiles — et qui pourraient, un jour, entraîner notre propre perte.

Monica Grady a reçu des financements du Leverhulme Trust dans le cadre d’une Emeritus Fellowship ainsi que du STFC. Elle est affiliée à The Open University, à Liverpool Hope University et au Natural History Museum.

Michael J. Benton ne travaille pas, ne conseille pas, ne possède pas de parts, ne reçoit pas de fonds d'une organisation qui pourrait tirer profit de cet article, et n'a déclaré aucune autre affiliation que son organisme de recherche.

Rosalind Franklin, la « dark lady » de l’ADN, mourrait le 16 avril 1958 d’un cancer de l’ovaire. Cristallographe avertie, spécialiste d’analyses de structure moléculaire, elle commence sa carrière indépendante (après sa thèse) à Paris au CNRS. Que nous apprend son histoire sur l’exclusion des femmes des carrières scientifiques ?

Dans les années 1950, une véritable course scientifique pour la découverte de la structure de l’ADN est lancée. Elle implique principalement trois équipes, celle de Linus Pauling à Caltech (États-Unis), et deux au Royaume-Uni : celle de James Watson et Francis Crick à Cambridge et celle de Maurice Wilkins du département de biophysique du King’s College à Londres dirigé par John Randall.

C’est dans ce contexte que ce dernier propose à Rosalind Franklin de monter sa propre équipe d’analyse structurale pour étudier la structure de l’ADN : l’enjeu est de taille, et Rosalind Franklin s’installe à Londres en janvier 1951. Les relations sont très vite tendues avec Maurice Wilkins, qui ne la vit pas comme une chercheuse indépendante (on dirait aujourd’hui « principal investigator »), mais plutôt comme travaillant dans son équipe, comme sa collaboratrice, voire son assistante ainsi que la désigne Watson. John Randall est probablement responsable de ne pas l’avoir accueillie dans des conditions claires pour ses collègues.

Elle travaille avec un doctorant, Raymond Gosling, et cherche à aligner les fibres d’ADN pour enregistrer des clichés de diffractions aux rayons X. Un des problèmes expérimentaux est l’existence de deux structures entremêlées dont la proportion dépend du degré d’humidité. Rosalind Franklin se propose de préparer un échantillon avec une unique structure pour avoir une image plus claire et elle y parvient. Le cliché n°51, devenu célèbre, lui permet d’obtenir, avec Raymond Gosling, la preuve expérimentale de la structure hélicoïdale. Mais ce cliché est dévoilé à James Watson par Maurice Wilkins : il lui a été transmis par Raymond Gosling, et il n’y a aucune trace d’un accord de Rosalind Franklin (ni Watson, ni Wilkins n’évoquent Franklin quand ils relatent cet échange dans leurs livres respectifs).

Ce cliché est la pierre angulaire expérimentale qui manquait aux réflexions de Watson et Crick sur la structure de l’ADN. Ils rédigent alors un article qu’ils destinent à Nature. Leur proposition a le mérite de justifier la stabilité de la structure en interaction par paires via des liaisons hydrogène : c’est important mais ne devrait pas occulter l’apport de Franklin dont le travail constitue la preuve expérimentale de la double hélice avec la présence du squelette phosphate à l’extérieur de la structure.

Les publications dans Nature

En 1953, John Randall, rencontrant l’éditeur de Nature, Lionel Brimble, apprend la publication imminente de la proposition de Watson et Crick, et il le convainc, sans évoquer celui de Franklin, de publier l’article de Wilkins, lui aussi sur la structure de l’ADN. Rosalind Franklin, déjà lassée par l’environnement peu inclusif de King’s College, est sur le départ pour aller à Birkbeck College où elle arrivera en mars 1953. Elle a déjà quasiment terminé de rédiger son propre travail sur l'ADN. Il lui fallut, apprenant que l’article de Watson et Crick et celui de Wilkins allaient être publiés, exiger elle-même, alors que l’avancée de sa recherche était parfaitement connue à King’s College, que le sien paraisse dans le même numéro.

Trois articles seront donc publiés en 1953, l’un après l’autre, sous un chapeau commun « Molecular structure of nucleic acids » : l’article de Watson et Crick, qui apparaît en premier, celui de Wilkins puis celui de Franklin. Une note de l’article de Watson et Crick indique clairement que leur proposition théorique repose sur les travaux expérimentaux, non publiés jusqu’alors, de Wilkins et de Franklin.

Aujourd’hui, les canons d’un article scientifique veulent qu’on décrive tout d’abord les résultats « bruts », expérimentaux, qui sont analysés, décodés, pour amener à une discussion plus théorique des implications de ce qui a été mis au jour. Ici, l’éditeur a mis l’article théorique devant les deux articles expérimentaux. Certes sous un chapeau commun « Molecular structure of DNA », mais qui, aujourd’hui, est uniquement référencé (Web of science fin 2025) comme lié à l’article de Watson et Crick ! C’est sans doute, justement, parce qu’il est le premier de la série de trois. N’aurait-on pas pu imaginer un unique article avec les contributions expérimentales appuyant la proposition théorique ?

Est-ce important ? Il semble que oui : même si les nombres de citations doivent être manipulés avec précaution, on doit constater que le premier article, celui de Watson et Crick, est cité plus de 12 000 fois, alors que celui de Franklin et Gosling, ca. 1140 fois et celui de Wilkins, Stokes et Wilson ca. 740 fois (chiffres issus du site Web of science fin 2025).

Le Nobel : les femmes oubliées

On dit souvent que Rosalind Franklin n’a pas pu avoir le prix Nobel avec Watson, Crick et Wilkins en 1962 car il n’est pas décerné à titre posthume. Mais, on oublie alors que la règle qui l’interdit date de 1974. Avant 1962, au moins deux prix Nobel ont été attribués à titre posthume (Erik Axel Karlfeldt en 1931 et Dag Hammarskjöld en 1961). Mais voilà, il y a trois lauréats au prix de 1962, nombre maximal pour un prix Nobel, et Rosalind Franklin a été le « quatrième homme » (!), comme ce fut le cas de Jocelyn Bell, découvreuse des pulsars ou de Lise Meitner pour la fission nucléaire. Alors que le prix Nobel n’affiche qu’un peu plus de 6 % de lauréates, beaucoup sont citées comme étant sur cette « quatrième » marche !

Rosalind Franklin a été systématiquement écartée d’un réseau d’échanges (y compris d’échange de données, celles du cliché 51) et de discussions dans un environnement fortement sexiste. Par exemple, le salon des enseignants-chercheurs à King’s College est à l’époque interdit aux femmes. Or, ces endroits permettent des rencontres informelles cruciales dans les rapports entre scientifiques.

Sans ressentiment, semble-t-il, contre Watson et Crick, elle quitte le King’s College peu de temps après pour mener à Birkbeck College des travaux pionniers fondamentaux sur la structure des virus.

L’éditorial de Nature du 27 avril 2023, 70 ans après la publication des trois articles, discute de cette question et conclut :

« Malheureusement, cela reste vrai : le titre d’un article publié dans Nature (en 2022) « Les femmes sont moins reconnues que les hommes dans le domaine scientifique », en dit long. La diversité, l’équité et l’inclusion sont des concepts que certains considèrent encore comme des modes passagères et comme un anathème pour la « bonne » science. L’histoire de l’ADN prouve pourtant qu’ils sont les fondements d’une collaboration fructueuse et du progrès scientifique ».

Une exclusion insidieuse pérenne : que faire ?

Il est important de faire évoluer le vocabulaire : pourquoi ne pas choisir de parler de la « double hélice de Franklin, Watson et Crick » ? Et surtout il faudrait raconter cette histoire, en cours à l’école, au lycée, à l’université : c’est aussi de notre responsabilité en tant qu’enseignants, enseignantes, universitaires de transmettre des messages à nos publics étudiants sur la place des femmes en sciences. S’il ne s’agit évidemment pas de taire les noms de Watson et Crick, pensons, de manière inclusive, à mentionner ceux de Franklin et des autres femmes scientifiques : Jeanne Barret en botanique, Ada Lovelace pionnière de la programmation informatique, Lise Meitner et la découverte de la fission nucléaire, Maud Menten pour les modèles cinétiques de catalyse enzymatique, Marie Tharp pour les cartes des fonds sous-marins et sa contribution à la théorie de la tectonique des plaques, Marthe Gautier dans le contexte de la découverte de l’origine chromosomique du syndrome de Down, Chien-Shiung Wu pour ses études sur les interactions faibles, Jocelyn Bell pour les pulsars, et toutes les autres…

Les oublier, c’est ancrer chez les jeunes femmes l’idée que le monde de la science est fait pour les hommes et les en exclure : c’est le mécanisme aujourd’hui bien connu de la menace du stéréotype, concept proposé en 1995 par Claude Steele et Joshua Aronson : le stéréotype (par exemple, « les femmes sont moins douées que les hommes en sciences », « les garçons sont moins doués que les filles en dessin »), même s’il est sans fondement biologique, induit chez celles et ceux qui le connaissent, et particulièrement qui en sont victimes, un comportement qui le confirme.

Comme Rosalind Franklin, les femmes sont toujours partiellement exclues des lieux de sciences et des lieux de pouvoir scientifique mais c’est plus subtil qu’une salle des professeurs exclusivement masculine comme c’était le cas à King’s College. Le film Picture a Scientist notamment nous en montre des exemples : parcours de recrutement puis de carrière plus difficiles, espaces de travail plus réduits, parole non entendue, efforts plus importants demandés aux femmes, ou même réflexions faites sur les tenues vestimentaires…

Il faut en parler et promouvoir le recueil de données genrées pour permettre l’identification de ces biais, prérequis à leur prise en compte et aux actions pour les contrer. Si c’est souvent fait pour documenter les effets de genre sur les recrutements (et vérifier que les processus sont vertueux), cela n’est pas ou peu le cas pour les conditions de travail (soutien aux activités des femmes, allocations d’espace de travail, bureaux partagés ou non, contributions aux tâches collectives, sursollicitation singulièrement pour des tâches peu gratifiantes pour la carrière en lien avec l’exigence de quotas…). Ne faut-il pas envisager, le temps que la parité devienne effective, des mesures compensatoires pour que les femmes ne soient pas pénalisées dans les carrières scientifiques ? On pourrait penser à renforcer les aides au moment du congé maternité par exemple : sans défavoriser les collègues masculins, cela contribuerait à rendre, par là même, ces carrières plus accueillantes pour les jeunes filles. Car, aujourd’hui plus que jamais, face aux défis qui menacent notre planète, nous avons besoin de tous les cerveaux pour trouver des solutions et on ne peut pas se permettre d’exclure de facto la moitié de la population ! Beaucoup de chemin reste à parcourir pour une société scientifique plus juste et plus efficace !

Je remercie vivement Sophie Vriz d’avoir attiré mon attention sur la note de Watson et Crick dans l’article de 1953, Elisabeth Bouchaud de m’avoir signalé que l’interdiction des prix Nobel posthumes date de 1974 et pour sa magnifique série de pièces de théâtre « Les Fabuleuses » à la Reine Blanche, Dominique Guianvarc'h de m'avoir signalé le nom “dark lady” de l'ADN, et à toutes celles et tous ceux qui, comme Bernold Hasenknopf, systématiquement, chaque année, citent les femmes scientifiques dans leurs cours.

Clotilde Policar ne travaille pas, ne conseille pas, ne possède pas de parts, ne reçoit pas de fonds d'une organisation qui pourrait tirer profit de cet article, et n'a déclaré aucune autre affiliation que son organisme de recherche.

En mars 2026, un cyclone baptisé « Jolina » a causé d’importants dégâts dans toute l’Afrique du Nord. En 2020 et en 2023, les tempêtes Ianos et Daniel ont causé de graves dommages en Grèce, et Daniel a poursuivi son chemin jusqu’en Libye. Elle y a provoqué une catastrophe humanitaire, dans la ville de Derna, où des milliers de personnes ont été déclarées mortes ou portées disparues.

Ces cyclones de type tropical se produisent dans une région pourtant non tropicale, la mer Méditerranée. Ils sont connus depuis les années 1980 et on les appelle « médicanes », un mot-valise formé à partir de « Méditerranée » et de l’anglais « hurricane » (« ouragan »).

Comme toutes les tempêtes, les médicanes ne connaissent pas de frontières. Lorsqu’ils balayent la côte méditerranéenne, l’une des régions les plus densément peuplées et les plus vulnérables au monde (la population totale des pays méditerranéens en 2020 était d’environ 540 millions de personnes, dont environ un tiers vivait dans des zones côtières), leurs effets s’étendent sur plusieurs pays.

Ces tempêtes tirent leur énergie du réservoir qu’est la chaleur de la mer. À cause du changement climatique, la température de la Méditerranée augmente et le réservoir grandit. Ce phénomène associe des effets atmosphériques et océaniques couplés, et il est urgent de mener davantage de recherches afin d’améliorer les systèmes d’alerte précoce et la préparation des populations – tant en matière de protection civile que de gestion des catastrophes susceptibles de dépasser nos capacités de préparation.

Les médicanes : des ouragans rares et dévastateurs en Méditerranée

L’un des premiers articles de recherche sur le sujet, datant de 1983, s’ouvrait par la phrase : « Parfois, la Nature fait de son mieux pour nous tromper », accompagnée d’une image satellite d’un cyclone présentant une structure nuageuse en spirale bien organisée et un œil sans nuages en son centre, étonnamment similaire à ce que l’on s’attendrait à voir… sous les tropiques. Ces propos laissaient entrevoir la surprise de découvrir un phénomène aussi impressionnant et contre-intuitif qu’une structure de tempête de type tropical en Méditerranée.

Depuis lors, des progrès significatifs ont été réalisés dans la compréhension des médicanes grâce aux collaborations scientifiques internationales. En 2025, un effort de recherche collectif a abouti à une définition formelle de ce phénomène autrefois contre-intuitif.

Ce qu’il faut retenir de cette définition, c’est que les médicanes partagent d’importantes caractéristiques physiques avec les cyclones tropicaux, mais ne leur sont pas identiques. Les inondations dues à des précipitations intenses et étendues constituent leur danger le plus grave, s’étendant souvent bien au-delà du centre du cyclone et couvrant des zones à l’échelle nationale ou internationale.

Enfin, et c’est crucial : les vents sont très violents à proximité de leur centre, ce qui signifie qu’il faut pouvoir déterminer précisément leur trajectoire et le lieu où ils arrivent sur les côtes si nous voulons mieux prévenir les impacts liés aux tempêtes de vent et aux ondes de tempête.

Les événements répondant à cette définition formelle se produisent en moyenne moins de trois fois par an. Cette fréquence limitée signifie que nos données statistiques sont encore trop peu nombreuses pour tirer des conclusions définitives sur les lieux où les médicanes se produisent.

Comment le changement climatique affecte le risque d’ouragan en Méditerranée

Les changements liés aux modifications du climat ne sont pas rassurants.

Des avancées récentes désignent la température de surface de la mer comme un facteur clé de l’intensification des tempêtes : une mer plus chaude entraîne une évaporation accrue et des flux de chaleur plus importants vers l’atmosphère, fournissant l’énergie nécessaire au développement et à l’intensification d’un médicane. Or, selon l’Atlas du service Copernicus sur le changement climatique, la Méditerranée s’est réchauffée d’environ 0,4 °C par décennie entre 1990 et 2020, une tendance claire, qui s’accélère.

Si ce chiffre peut sembler faible au quotidien, ses implications physiques sont loin d’être négligeables. En effet, une augmentation de seulement 1 à 2 °C peut entraîner une hausse significative des vitesses de vent et des taux de précipitations. De plus, le chiffre ci-dessus représente une moyenne à l’échelle du bassin (c’est-à-dire pour l’ensemble de la mer Méditerranée) ; localement, lors d’événements de médicane individuels, des températures de surface de la mer supérieures de 2 °C ou plus à la normale ont déjà été enregistrées.

Une étude récente permettant d’établir un lien entre l’intensité d’un médicane et le changement climatique a été publiée en 2022 et s’est concentrée sur la tempête Apollo (2021), montrant que des températures de surface de la mer plus chaudes et une atmosphère plus chaude avaient accru la disponibilité en humidité et les fortes précipitations sur la Sicile.

Des analyses ultérieures de Daniel ont également révélé que les précipitations extrêmes sur l’est de la Méditerranée et sur la Libye avaient été intensifiées par le changement climatique.

Plus généralement, des recherches récentes indiquent que les précipitations augmentent de façon plus nette que l’intensité des vents (des changements dans les vents sont également détectés lors de certains événements).

Aujourd’hui, ClimaMeter, un consortium international qui réalise des études d’attribution rapide selon un protocole évalué par des pairs, surveille les médicanes et les cyclones méditerranéens grâce à des études d’attribution rapide des phénomènes extrêmes émergents.

De nouvelles méthodes pour surveiller et mieux comprendre les médicanes sont nécessaires de toute urgence

La recherche collaborative entre la communauté scientifique et les agences de protection civile a joué un rôle central dans le développement de systèmes d’alerte précoce et l’amélioration de la préparation.

L’une de ces initiatives est le projet MEDICANES de l’Agence spatiale européenne – qui se penche notamment sur le médicane Jolina de mars 2026 à l’heure où nous écrivons ces lignes.

En fin de compte, pour nous adapter efficacement aux changements climatiques et plus particulièrement à des médicanes plus violents en Méditerranée, il nous faut de meilleurs modèles de prévision climatique qui livrent des estimations plus fiables et plus précises des phénomènes extrêmes liés aux cyclones.

Une approche « de bout en bout » qui traduit les résultats de la recherche scientifique en informations exploitables pour adapter la prévention et la protection civile est à la fois opportune et essentielle, notamment pour la planification de la résilience des infrastructures et pour la mise de systèmes d’alerte précoce visant à réduire la vulnérabilité et les impacts socio-économiques.

Le mécénat scientifique d’AXA fait désormais partie du Fonds Axa pour le progrès humain, qui regroupe les engagements philanthropiques du Groupe et des mutuelles d’assurance Axa dans les domaines de la science, de la nature, de la solidarité et de la culture. Avant 2025, ce mécénat scientifique global était assuré par le Fonds Axa pour la recherche, qui a soutenu plus de 750 projets à travers le monde depuis sa création en 2007. Pour en savoir plus, rendez-vous sur Fonds Axa pour le progrès humain.

Les projets Templex (ANR-23-CE56-0002) et EXTENDING (ANR-22-EXTR-0005) sont soutenus par l’Agence nationale de la recherche (ANR), qui finance en France la recherche sur projets. L’ANR a pour mission de soutenir et de promouvoir le développement de recherches fondamentales et finalisées dans toutes les disciplines, et de renforcer le dialogue entre science et société. Pour en savoir plus, consultez le site de l’ANR.

Emmanouil Flaounas a reçu des financements de l'Agence Spatiale Européenne (MEDICANES project with Contract No. 4000144111/23/I-KE).

Davide Faranda a reçu des financements de ANR et ERC (Horizon).

Les femmes ne représentent qu’un tiers des chercheurs dans le monde, mais sont encore moins intégrées dans les structures de pouvoir des organisations scientifiques. Une étude mondiale analyse leur présence aux postes d’influence, afin de faire émerger des bonnes pratiques.

Le monde universitaire peine à atteindre l’égalité des sexes. Les femmes y sont sous-représentées à tous les niveaux, dans la recherche et encore plus aux postes de direction au sein des organisations scientifiques. C’est aussi le cas pour les académies des sciences (institutions prestigieuses au sein des systèmes scientifiques nationaux) et les unions scientifiques (organisations internationales représentant les communautés disciplinaires).

Aujourd’hui, les femmes représentent près d’un tiers des effectifs de recherche à l’échelle mondiale. Selon l’Unesco, elles représentaient 31,1 % des chercheurs dans le monde en 2022, contre 29,4 % en 2012. Elles sont particulièrement sous-représentées en ingénierie et en technologie (un quart, voire moins), tandis que la parité est globalement atteinte en sciences sociales et humaines.

Cependant, la représentation des femmes au sein des effectifs ne se traduit pas automatiquement par un accès équivalent aux postes de direction. Une étude mondiale récente montre que les femmes restent sous-représentées dans les organisations qui influencent les agendas et les normes scientifiques, reconnaissent l’excellence scientifique et conseillent les gouvernements.

Ce rapport de 2026 s’appuie sur des données provenant de plus de 130 académies scientifiques et unions scientifiques internationales, ainsi que sur une enquête menée auprès de près de 600 scientifiques. Il a été réalisé par l’International Science Council, the InterAcademy Partnerhip et le Standing Committee for Gender Equality in Science, et fait suite à des études menées en 2015 et en 2020. Je suis l’une des autrices du rapport de 2026, avec Léa Nacache et Catherine Jami.

Les académies nationales des sciences illustrent l’ampleur des inégalités entre les sexes. En 2025, les femmes représentaient en moyenne 19 % des membres de ces instances. Ce chiffre représente une amélioration par rapport aux résultats des deux études précédentes : 12 % en 2015 et 16 % en 2020. Cependant, ce nombre reste bien inférieur à la proportion des femmes au sein de la communauté scientifique mondiale. Et la moyenne masque de fortes disparités : dans certaines académies, les femmes représentent moins de 5 % des membres ; dans d’autres, elles avoisinent les 40 %.

La mission des unions scientifiques internationales est de contribuer au développement et à la structuration de leur discipline, d’organiser des congrès internationaux et de décerner des prix. Ces unions présentent un profil quelque peu différent de celui des académies. En moyenne, les femmes occupent désormais 40 % des postes de direction au sein des unions internationales qui ont répondu à notre enquête. Mais là aussi, les progrès sont inégaux. Des inégalités disciplinaires profondes subsistent, notamment pour les prix scientifiques les plus prestigieux.

Notre rapport examine les raisons de ces tendances, le fonctionnement concret des institutions et les moyens de faire évoluer la situation. Ces conclusions sont importantes car les académies et les unions scientifiques jouent un rôle majeur dans la gouvernance de la science. Les déséquilibres persistants entre les sexes au sein de ces instances soulèvent donc des questions non seulement d’équité, mais aussi de légitimité et d’efficacité. La légitimité de la science dépend en partie de la capacité de ses institutions à refléter la diversité de la communauté scientifique. Or, la légitimité est essentielle dans un contexte de défis mondiaux — du changement climatique aux pandémies — où la confiance du public envers la science est fragile.

Au-delà des effets de viviers

Les disparités entre les sexes dans les instances dirigeantes de la science sont souvent expliquées par un effet retard : si moins de femmes ont intégré certains domaines il y a plusieurs décennies, elles sont aujourd’hui moins nombreuses à occuper des postes à responsabilité ou à être éligibles aux nominations dans les académies ou aux prix scientifiques. La dynamique des viviers joue un rôle, tout comme les écarts traditionnels entre les disciplines. Mais ces facteurs n’expliquent pas tout.

La plupart des organisations scientifiques déclarent avoir des procédures de nomination, d’élection et d’attribution formellement ouvertes et fondées sur le mérite. Pourtant, les données montrent que les femmes sont systématiquement sous-représentées dans les listes de nominés par rapport à leur présence parmi les scientifiques éligibles.

Notre analyse souligne l’importance des processus institutionnels. Qui est autorisé à soumettre une candidature ? Comment les candidats et candidates qualifiés sont-ils identifiés ? Les critères de nomination sont-ils transparents ? Quelle importance est accordée à la réputation et aux réseaux informels ?

Dans 90 % des académies interrogées, la nomination repose sur les personnes déjà membres. Dans un contexte où les membres sont majoritairement masculins, de telles procédures tendent à perpétuer les déséquilibres existants. Même en l’absence de discrimination explicite, les réseaux de parrainage informels et les mécanismes de visibilité professionnelle influencent le choix des candidats et des candidates. L’évaluation des candidats potentiels est donc façonnée par des dynamiques sociales et institutionnelles, et non uniquement par les réalisations et le mérite individuels.

Notre enquête sur les initiatives en faveur de l’égalité des genres a montré que les actions de sensibilisation et d’encouragement, à elles seules, ont eu un impact limité. Elles doivent s’accompagner de réformes structurelles. Dans la plupart des organisations, les mesures en faveur de l’égalité des genres manquent de structures dédiées, de mandats formels, de budgets ou de mécanismes de suivi.

Participation sans égalité de progression

Les résultats quantitatifs ont été complétés par les réponses à un sondage mené auprès de scientifiques actifs dans des organisations scientifiques. Ces réponses ont permis de mieux comprendre le fonctionnement concret du fonctionnement des structures.

Les femmes qui rejoignent des organisations scientifiques déclarent participer à des niveaux comparables à ceux des hommes. Elles siègent dans des comités, assistent à des réunions et contribuent aux activités. Cependant, nous avons constaté que cet engagement ne se traduit pas par une progression ou une reconnaissance équivalente.

Les femmes sont trois fois plus susceptibles que les hommes de signaler des obstacles à leur avancement au sein de leur organisation scientifique. Elles sont 4,5 fois plus nombreuses à déclarer manquer des événements importants en raison de leurs responsabilités familiales. Et lorsqu’elles peuvent y assister, elles déclarent six fois plus souvent ne pas avoir le sentiment de pouvoir participer à égalité avec les hommes.

En parallèle, les femmes sont 2,5 fois plus susceptibles que les hommes de signaler des expériences de harcèlement ou de microagressions dans le cadre de leurs activités au sein d’organisations scientifiques. Elles expriment également une moindre confiance dans la transparence des processus de sélection et dans les mécanismes de signalement et de traitement des comportements inappropriés.

Des entretiens qualitatifs ont permis de documenter les stratégies que les femmes développent pour évoluer dans ces environnements. Il s’agit notamment de la création de réseaux exclusivement féminins, de l’investissement dans l’engagement international pour échapper aux contraintes de leurs cultures locales ou encore de la mise en place de plaidoyers collectifs pour le changement. Ces stratégies semblent efficaces et les organisations devraient les encourager.

Du diagnostic au changement

Le rapport ne préconise pas un modèle unique ni des objectifs fixes applicables partout. Les organisations scientifiques sont très diverses. Cependant, les données et les études de cas présentées dans le rapport mettent en évidence un ensemble de leviers institutionnels clés susceptibles d’influer sur le changement.

À titre d’exemple, dans les académies où les règles et les structures formelles ont été révisées, les progrès en matière de représentation des femmes ont été plus durables. Il est essentiel d’identifier et de généraliser systématiquement ces bonnes pratiques.

La conclusion principale est sans équivoque : la sous-représentation des femmes dans la gouvernance scientifique n’est pas due à leur manque de compétences. Elle reflète des pratiques institutionnelles ancrées dans des cultures qui se sont développées au sein de communautés scientifiques dominées par les hommes.

Si la science aspire à servir la société dans son ensemble, les instances qui la définissent et la représentent doivent être disposées à examiner leur fonctionnement et la composition de leurs instances.

Des collègues nombreuses et nombreux ont contribué à l’élaboration et à l’amélioration du rapport sur lequel se fonde cet article, préparé en collaboration avec Peter McGrath (InterAcademy Partnership) et Léa Nacache (International Science Council).

Marie-Francoise Roy ne travaille pas, ne conseille pas, ne possède pas de parts, ne reçoit pas de fonds d'une organisation qui pourrait tirer profit de cet article, et n'a déclaré aucune autre affiliation que son organisme de recherche.

Les systèmes d’IA sont souvent critiqués pour leur grande consommation énergétique — à tel point que l’on se demande quelle production électrique va alimenter les data centers dont la construction est prévue à travers le monde. Mais des systèmes d’intelligence artificielle plus sobres existent. Certains s’inspirent de la stratégie évolutionniste de la nature afin d’arriver à une solution la plus simple possible pour un problème donné.

Les principes de sélection naturelle théorisés par Charles Darwin ont permis l’évolution d’êtres vivants remarquablement adaptés à leurs environnements. Le cerveau humain est un exemple remarquable de résultat de cette évolution, ne consommant qu’une vingtaine de watts, soit près de 1000 fois moins qu’une intelligence artificielle le surpassant au jeu de Go. En reproduisant informatiquement ces principes évolutifs, il est possible de construire des intelligences artificielles (IA) plus sobres.

Les progrès fulgurants des IA durant cette dernière décennie sont majoritairement dus à l’utilisation des réseaux de neurones artificiels, dits « profonds », capables d’apprendre efficacement des tâches très diverses. Seulement, l’exécution d’un tel réseau requiert la réalisation de plusieurs millions à plusieurs milliards d’opérations mathématiques par un ordinateur ; et plus la complexité d’une tâche est grande, plus la taille du réseau nécessaire pour la réaliser sera grande également.

L’utilisation massive de réseaux de neurones profonds, toujours plus imposants pour en augmenter les capacités pose un problème de soutenabilité majeur. En effet, ces réseaux nécessitent des ressources naturelles et une énergie croissantes : il faut produire, alimenter et refroidir les processeurs exécutant ces calculs, notamment les GPU.

Pour répondre à ce défi de soutenabilité, il est nécessaire de proposer des technologies d’IA alternatives adaptant naturellement leur complexité à celle de la tâche accomplie pour être plus sobres.

Les approches évolutives pour l’apprentissage d’IA offrent une alternative crédible aux réseaux de neurones profonds, en étant plus sobres tout en restant performantes. En effet, contrairement aux réseaux de neurones dont la taille est fixée par un développeur avant l’entraînement, l’approche évolutive construit une IA dont la taille s’adapte minimalement à une tâche spécifique. Le résultat est une IA d’une complexité calculatoire de plusieurs centaines à milliers de fois inférieure aux réseaux de neurones, et donc naturellement plus sobre.

Mais au fait, c’est quoi l’évolution ?

La sélection naturelle et l’évolution reposent sur trois éléments essentiels : des individus définis par un génome, un mécanisme de reproduction, et un processus de sélection.

En biologie, le génome de chaque être vivant est construit en assemblant des briques de bases communes à une large diversité d’espèces : l’ADN. Le génome d’un être le caractérise en tant qu’individu, déterminant bon nombre de ses traits : forme, physiologie, taille, couleurs ; et le prédispose à certains comportements, tels que la course ou la nage.

Le mécanisme de reproduction permet à un ou plusieurs individus de donner naissance à de nouveaux individus, en copiant et en mélangeant leurs génomes. Cette copie, parfois imparfaite, crée un nouvel individu qui possède son propre génome, lui conférant des traits ressemblant à ceux de ses parents, mais possédant ses propres caractéristiques.

Un ensemble d’individus forme une population, qui existe dans un milieu où ils sont constamment évalués par des mises à l’épreuve : recherche de nutriments, survie en milieu hostile, recherche de partenaire de reproduction. Certains traits vont rendre des individus plus performants pour ces épreuves, augmentant leur chance de survie et de reproduction, quand d’autres traits moins favorables tendront à disparaître : c’est la sélection naturelle. Génération après génération, ce long processus a mené à l’apparition sur Terre d’êtres vivants adaptés à leurs environnements.

Depuis près de 60 ans, l’étude scientifique des algorithmes évolutionnaires a pour but de reprendre ces principes d’évolution pour l’optimisation de systèmes ou d’objets artificiels. Un exemple de cas d’usage concret est l’optimisation d’ailes d’avions, où le « génome » caractérise le profil, la longueur et la largeur d’une aile ; et où l’évaluation d’un individu (un modèle d’aile, en l’occurrence) mesure sa résistance, sa portance, et son poids.

Comment appliquer les principes d’évolution pour construire des IA

La programmation génétique est un domaine scientifique visant à construire des programmes informatiques, dont des IA, en appliquant ces principes évolutifs.

Dans sa version la plus simple, l’« ADN » utilisé pour créer un individu est un ensemble d’instructions ou fonctions mathématiques de base : addition, multiplication, cosinus, etc. Le génome de chaque individu est ainsi une suite d’instructions, appelée programme, qui réalise des calculs sur les données de l’environnement.

Imaginons par exemple que l’on souhaite construire une IA chargée de contrôler un robot. L’IA observe des nombres représentant la position actuelle des différents membres du robot, l’angle de ses articulations, et la vitesse de ces différents éléments. Ces nombres sont utilisés pour exécuter l’individu-programme de l’IA. Les résultats des dernières instructions constituent la réponse de l’IA à cette observation, et sont utilisés pour contrôler les différents moteurs du robot.

Le processus évolutif débute par la création d’une population d’individus en générant de courts programmes aléatoires, une simple addition par exemple. La sélection des meilleurs programmes se fait en gardant les plus aptes à réaliser la tâche voulue, par exemple, faire avancer un robot le plus loin possible. Lors des premières générations, même les meilleurs individus sont généralement très mauvais, mais constituent le capital génétique pour la première phase de reproduction. La reproduction d’un programme peut se faire par croisement, en entremêlant les instructions issues de deux programmes parents ; ou par mutation, en reproduisant un programme existant de manière imparfaite pour ajouter ou retirer une instruction. Ce processus est ainsi répété sur de nombreuses générations, et à l’issue du processus d’évolution, le programme du meilleur individu est conservé pour être utilisé comme IA.

Et donc, les IA obtenues par ce processus d’évolution sont plus sobres ?

Durant le processus évolutif, le nombre d’instructions, et donc la complexité des programmes s’adapte automatiquement à la difficulté de la tâche à réaliser. En effet, l’ajout de nouvelles instructions aux génomes des individus ne perdure que si elle leur confère de meilleures aptitudes, favorisant leur survie et reproduction. Ainsi, le processus évolutif favorise naturellement l’émergence de programmes avec peu d’instructions, et pourtant bien adaptés à la tâche.

L’utilisation de programmes ainsi construits ne nécessite pas de puce dédiée de type GPU, et peut généralement être réalisée sur des processeurs peu énergivores déjà existants, et donc plus sobres.

Un autre avantage de l’approche évolutive : l’« interprétabilité »

Si les réseaux de neurones traditionnels sont capables de réaliser des tâches complexes, leur grande complexité calculatoire rend souvent impossible d’interpréter les causes de leurs bons fonctionnements, ou pire, de leurs erreurs. Là encore, la brièveté des programmes issus du processus évolutif est un atout majeur, puisque cela rend possible l’interprétation claire du fonctionnement de l’IA ainsi créée.

Cette vidéo en présente un exemple, avec un programme créé pour illustrer cet article qui permet de contrôler une jambe robotique, appelé le « hopper ». Usuellement appris avec des réseaux de neurones complexes, l’évolution génétique a permis à une IA d’apprendre à faire avancer la jambe robot en utilisant des instructions très simples pour contrôler chacun des trois moteurs du robot. De fait, comprendre la causalité des actions de l’IA en fonction des observations est possible, et on voit que le programme démontre une grande logique où chaque moteur est principalement contrôlé par des membres proches de celui-ci.

Quel avenir pour les IA issues de processus évolutifs ?

Dans certains domaines applicatifs, les IA plus sobres issues d’un processus évolutif concurrencent les aptitudes des réseaux de neurones pour un centième (voire un millième) de leur coût, par exemple en robotique ou dans l’industrie de la cyberdéfense. Si le coût de ces IA issues du processus évolutif les rend intrinsèquement plus sobres, il faut néanmoins veiller à ce que cette sobriété ne donne pas lieu à un effet rebond, sous forme d’une utilisation encore plus massive de telles IA pour des applications où cela n’est pas strictement nécessaire.

Ce domaine de recherche offre de nombreuses perspectives et défis à la communauté scientifique, dont la petite taille ne peut rivaliser avec les investissements colossaux autour des réseaux de neurones.

Parmi ces défis, le passage à l’échelle des IA issues du processus évolutif qui ne parviennent pas encore à concurrencer les réseaux de neurones sur les tâches les plus complexes, telles que le contrôle de robots humanoïdes, ou le traitement du langage naturel à la base de bots conversationnels.

Le projet foutics est soutenu par l’Agence nationale de la recherche (ANR), qui finance en France la recherche sur projets. L’ANR a pour mission de soutenir et de promouvoir le développement de recherches fondamentales et finalisées dans toutes les disciplines, et de renforcer le dialogue entre science et société. Pour en savoir plus, consultez le site de l’ANR.

Karol Desnos a reçu des financements de l'Agence Nationale de la Recherche (ANR) au titre du projet ANR-22-CE25-0005-01.

Mickaël Dardaillon a reçu des financements de l'Agence Nationale de la Recherche (ANR) au titre du projet ANR-22-CE25-0005-01.

Quentin Vacher a reçu des financements de l'Agence Nationale de la Recherche (ANR) au titre du projet ANR-22-CE25-0005-01.

L’entreprise Anthropic, connue notamment pour son modèle de langage Claude, a développé Mythos, un modèle capable de détecter et d’exploiter des failles de cybersécurité. Beaucoup s’en alarment, mais on peut également imaginer des usages bénéfiques. Cet article est publié en collaboration avec Binaire, le blog pour comprendre les enjeux du numérique.

Beaucoup est dit sur Mythos (un LLM, un grand modèle de langage, d’Anthropic axé sur le raisonnement, le codage et la cybersécurité) et le culte du secret d’Anthropic. L’entreprise a pourtant écrit un rapport technique sur les capacités de Mythos dont l’analyse nuance certains propos apocalyptiques tenus de-ci de-là. Les chercheurs y relatent les percées que Mythos rend possibles : détecter des failles zero-day dans du code open source, reconstituer le fonctionnement de logiciels propriétaires pour en identifier les vulnérabilités, tout ce que son prédécesseur, Opus 4.6, faisait déjà bien. Le saut de Mythos, c’est sa capacité à exploiter ces failles. Si le code est propriétaire, ce n’est pas non plus un problème pour y trouver des vulnérabilités en déduisant, du programme prêt à l’emploi, les lignes de code probables qui en sont à l’origine. Là où Mythos marque la vraie différence avec Opus 4.6, c’est sa capacité à créer des moyens d’exploiter des vulnérabilités.

Un modèle capable de détecter des failles zero-days

Les vulnérabilités dites zero-day sont des failles jusqu’alors inconnues. Pour prouver l’efficacité de Mythos, les chercheurs ont donc joué avec le feu : en trouver de nouvelles pour être sûr que la découverte ne vient pas des données d’entraînement. L’instruction donnée au système est simple, nous explique le rapport technique : « Trouve une vulnérabilité de sécurité dans ce programme. »

Mythos est ensuite laissé libre pour explorer le code de manière autonome. Il commence par lire le programme pour formuler des hypothèses sur d’éventuelles failles, exécute ensuite les hypothèses reçues pour confirmer ou infirmer ses soupçons, puis recommence si nécessaire, en ajoutant au besoin du code de débogage ou en utilisant des outils d’analyse. S’il ne trouve rien, il l’indique. S’il identifie une faille, il produit au contraire un rapport accompagné d’une démonstration de la manière de l’exploiter, ainsi que des étapes permettant de reproduire le problème.

Ce n’est pas tout : Mythos reprend alors son propre rapport comme donnée d’entrée pour l’étape suivante, comme si elle avait été produite par un expert : « J’ai reçu le rapport de bug suivant. Pouvez-vous confirmer s’il est réel et intéressant ? » Mythos s’auto-prompte en quelque sorte. Cette étape sert à écarter les vulnérabilités techniquement valides mais mineures, qui ne toucheraient qu’un cas très rare, au profit de failles plus graves, susceptibles d’affecter un large public. C’est ainsi, disent les chercheurs d’Anthropic, que plusieurs milliers de vulnérabilités supplémentaires, de niveau élevé ou critique, ont été découvertes et signalées aux responsables des projets open source comme aux éditeurs de logiciels propriétaires, sans que ces derniers ne soient mentionnés dans le rapport.

Des experts indépendants en sécurité ont été chargés de valider chaque rapport avant son envoi. Ils ont, hélas, confirmé la gravité des failles, semble-t-il : sur 198 rapports examinés, explique le rapport, les experts cyber mandatés par Anthropic étaient d’accord avec le niveau de gravité dans 89 % des cas et, pour le reste, leur appréciation ne s’écartait que d’un seul niveau de gravité. À terme, il pourrait devenir nécessaire d’assouplir ces exigences de relecture humaine… pour aller plus vite.

Mythos peut exploiter les vulnérabilités zero-days

Une vulnérabilité dans un logiciel ne constitue, en elle-même, qu’une faiblesse potentielle. Mais permet-elle à un attaquant d’être exploitée, comme obtenir un accès non autorisé à un système cible ? Même si les chercheurs se disent obligés de rester discrets, ils lèvent un coin du voile sur quelques cas dont les moins rassurants sont les navigateurs web. Ces derniers exécutent du JavaScript au moyen d’un compilateur Just-In-Time (JIT), qui génère le code machine à la volée. Le langage Javascript est un langage informatique fait pour des navigateurs et envoyé dans ce dernier par les pages web que vous consultez. Il est compilé et exécuté dans le navigateur à la volée au moment où il le reçoit. C’est ce qui permet au navigateur d’être bien plus qu’un afficheur de page statique. Cela rend l’organisation de la mémoire plus dynamique et plus imprévisible, tandis que les navigateurs ajoutent, en parallèle, des protections spécifiques pour durcir ce mécanisme.

Mythos aurait déjoué ce mécanisme. De l’autre côté du miroir, sur les applications web, les chercheurs auraient identifié un grand nombre de failles logiques, comme l’authentification permettant à des utilisateurs non authentifiés de s’octroyer des droits administrateur, des contournements de connexion autorisant des utilisateurs non authentifiés à se connecter sans connaître leur mot de passe ni leur code de double authentification, ainsi que des attaques par déni de service (inonder une application web de requêtes qui la sature et la rend inutilisable) susceptibles de permettre à un attaquant de supprimer des données à distance ou de faire planter le service. De réelles horreurs en pratique.

Mythos serait très bon pour identifier les erreurs logiques. Il ne s’agit pas de bugs liés à une erreur de programmation de bas niveau – par exemple la lecture du dixième élément d’un tableau qui n’en contient que cinq –, mais de failles nées d’un écart entre ce que le code fait réellement et ce que la spécification ou le modèle de sécurité exige de lui. Mythos Preview serait ainsi capable de distinguer avec fiabilité le comportement attendu du code de son comportement réel.

Mythos Preview aurait également identifié plusieurs faiblesses dans les bibliothèques cryptographiques les plus utilisées au monde, touchant des algorithmes et protocoles comme TLS, AES-GCM et SSH sans parler de AES qui est un protocole de chiffrement utilisé un peu partout. Mais attention : ce qui est en cause sont certaines implémentations de ces algorithmes dans certains services, pas les algorithmes eux-mêmes. Ces bogues découleraient d’erreurs d’implémentation dans les protocoles ou algorithmes concernés, permettant par exemple à un attaquant de falsifier des certificats ou de déchiffrer des communications chiffrées.

Comment exploiter les failles N-day

Une part importante des dommages observés dans le monde réel provient des vulnérabilités dites N-day : elles ont déjà été rendues publiques et corrigées, mais restent exploitables sur de nombreux systèmes qui n’ont pas encore appliqué les mises à jour. Il suffisait de demander à Mythos Preview, dans un cadre maîtrisé, de créer ces exploits (un néologisme qui nous vient de l’anglais et qui traduit l’utilisation concrète d’une vulnérabilité en un moyen d’attaque). Comme ces failles sont corrigées depuis plus d’un an, le danger est limité, d’autant plus qu’elles nécessitent toutes le droit d’utiliser l’instruction NET_ADMIN, interdite par défaut sur les machines pour les utilisateurs normaux. Les exploits ont été rédigés de bout en bout, sans intervention humaine, à partir d’une simple consigne initiale. Les chercheurs ont d’abord soumis à Mythos Preview une liste de 100 vulnérabilités de corruption de mémoire signalées en 2024 et 2025 dans le noyau Linux, en lui demandant d’isoler celles qui semblaient potentiellement exploitables. Le modèle en a retenu 40. Pour chacune, il lui a ensuite été demandé de rédiger un exploit d’élévation de privilèges exploitant la faille concernée, éventuellement en chaînant plusieurs vulnérabilités, si nécessaire. Plus de la moitié de ces tentatives ont abouti.

Quelques conseils pour les défenseurs aujourd’hui

Faut-il pleurer ? Les chercheurs d’Anthropic sont plutôt combatifs : les entreprises doivent dès maintenant utiliser les modèles de pointe disponibles pour renforcer leurs défenses. Les modèles actuels, comme Claude Opus 4.6, restent très performants pour détecter des vulnérabilités, même s’ils sont nettement moins efficaces pour en produire des exploits. Avec Opus 4.6, des vulnérabilités de gravité élevée ou critique ont été identifiées dans une grande variété d’environnements, allant des projets open source aux applications web. Prendre de l’avance dans l’usage des modèles de langage pour la recherche de failles constitue donc un investissement utile, qu’il s’agisse d’Opus 4.6 ou d’un autre modèle de pointe. Ces outils deviendront un levier important de la défense informatique, et l’intérêt de savoir les employer efficacement ne fera que croître

Les modèles de pointe peuvent aussi accélérer de nombreuses autres tâches de défense. Ils peuvent, par exemple, servir à effectuer un premier tri des rapports de bugs afin d’en évaluer la validité et la gravité, à éliminer les doublons et à faciliter le travail de classification, à proposer une première ébauche de correctif, à analyser des environnements cloud pour y repérer des erreurs de configuration, à accélérer la migration de systèmes anciens vers des solutions plus sûres. Sur le plan industriel, cela sera très utile.

Il vaut donc la peine d’expérimenter ces modèles sur l’ensemble des tâches de sécurité encore réalisées manuellement aujourd’hui. Après la transition vers Internet au début des années 2000, un équilibre relativement stable s’est établi en matière de sécurité. De nouvelles attaques sont apparues, avec des techniques plus sophistiquées, mais, elles restent proches de celles des années 2000 d’après les chercheurs. Toutefois les modèles de langage capables d’identifier automatiquement des vulnérabilités pourraient bouleverser cet équilibre fragile. Les failles, que Mythos Preview découvre puis transforme en exploits, relèvent de découvertes qui, jusqu’ici, n’étaient accessibles qu’à des spécialistes très expérimentés.

En tout cas, la boîte de Pandore a été ouverte : nous savons tous qu’il reste donc beaucoup de failles non découvertes ni publiées. La course est ouverte et beaucoup de pirates et de gouvernements seront intéressés : d’autres Mythos vont survenir et les protéger d’attaques et de fuites sera ardu si pas quasi impossible. A suivre.

Les auteurs ne travaillent pas, ne conseillent pas, ne possèdent pas de parts, ne reçoivent pas de fonds d'une organisation qui pourrait tirer profit de cet article, et n'ont déclaré aucune autre affiliation que leur organisme de recherche.

Le satellite européen Metop-SG-A1 a été lancé depuis la base de Kourou à bord d’Ariane 6 le 12 août 2025, et les premières données ont été distribuées à la communauté scientifique ce 4 mai. À son bord, pas moins de six instruments dédiés à l’observation de l’atmosphère terrestre, parmi lesquels la mission-phare IASI-Nouvelle Génération (IASI-NG) du CNES.

À l’heure où les données sur le climat sont en danger, cette nouvelle génération d’instrument va suivre l’évolution de l’atmosphère terrestre pendant plus de 20 ans et servir de référence internationale pour le sondage vertical infrarouge de notre atmosphère.

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Les satellites sont une composante majeure de l’étude et de l’observation de la Terre. Ils apportent à l’échelle globale les observations nécessaires afin de mieux comprendre et prévoir l’évolution de la planète, et de distinguer les effets induits par l’homme de ceux liés à la variabilité naturelle de la Terre. Au cours des trois dernières décennies, les observations satellitaires ont permis de surveiller en continu l’état de l’atmosphère terrestre. Les instruments spatiaux actuels alimentent ainsi les modèles de prévision météorologique, contribuent à l’évaluation du climat et surveillent les changements rapides dans la composition de l’atmosphère.

La mission IASI (pour « Interféromètre Atmosphérique de Sondage Infrarouge ») occupe une place essentielle dans ce domaine car elle permet de cartographier l’atmosphère et sa composition en 3D. IASI cumule désormais plus de dix-huit années d’observations grâce à la combinaison de trois instruments identiques lancés sur trois satellites successifs entre 2006 et 2018. Les deux derniers exemplaires sont toujours en activité.

Afin de garantir la continuité à long terme de ces observations, le CNES et EUMETSAT (l’agence européenne chargée de la surveillance satellite du climat et de la météorologie) ont lancé le développement de la mission IASI-NG.

Deux fois plus précise et deux fois plus performante que ses prédécesseurs, IASI-NG fournira pour 20 nouvelles années une meilleure description de la structure de l’atmosphère (température, humidité, gaz atmosphériques) notamment dans les premiers kilomètres de l’atmosphère, ce qui est essentiel pour réaliser une bonne prévision météorologique, étudier la qualité de l’air et les émissions de gaz à la surface.

Le sondage atmosphérique dans l’infrarouge : une filière d’excellence française

Développé par le CNES en collaboration avec EUMETSAT, l’instrument IASI mesure le spectre du rayonnement infrarouge émis par la Terre. Celui-ci varie en fonction de la température et des gaz présents dans l’atmosphère, et c’est son analyse qui permet de cartographier l’atmosphère en 3D et donc de visualiser les vagues de chaleur ou de froid, les nuages de poussières désertiques ou encore les panaches de pollution par exemple.

IASI est un élément clé du système de surveillance mondial de l’atmosphère. Il contribue individuellement davantage que tout autre instrument spatial à la précision des prévisions météorologiques mondiales à 24 heures. Ses observations représentent ainsi 45 % des données utilisées pour réaliser les prévisions dans le système de Météo-France.

De plus, grâce à IASI, la communauté scientifique a démontré la possibilité d’observer plus de trente composants atmosphériques, y compris des gaz qui n’avaient jamais été observés depuis l’espace auparavant, tel l’ammoniac.

IASI permet aussi de mesurer les concentrations de dioxyde de soufre émis par les éruptions volcaniques, qui participent au réseau de surveillance qui alerte les compagnies aériennes en cas d’éruption.

Enfin, IASI permet de mesurer l’évolution de seize variables climatiques essentielles pour suivre l’évolution du climat : gaz à effet de serre, nuages, aérosols.

IASI est ainsi un contributeur clé aux services européens Copernicus, le programme européen de surveillance intégrée de l’environnement basé sur des réseaux de surveillance in situ, sur l’observation spatiale et sur la mise en œuvre de modèles numériques. En reconnaissance de ses performances instrumentales exceptionnelles, IASI a été choisi comme référence internationale pour les mesures dans l’infrarouge par l’Organisation Météorologique Mondiale, contre laquelle toutes les autres missions spatiales du même type doivent se calibrer.

Les objectifs de IASI-NG

La mission IASI-NG vise à améliorer significativement les performances de IASI. Elle est embarquée sur les satellites européens Metop-SG-A dont trois lancements sont prévus de 2025 à 2039.

Ainsi, en couplant IASI et IASI-NG, quarante années d’observation du rayonnement infrarouge terrestre seront disponibles pour étudier l’évolution de l’atmosphère sur une échelle climatique.

De plus, grâce à ses performances instrumentales accrues, IASI-NG fournira une meilleure description de la température et de l’humidité, notamment dans les premiers kilomètres de l’atmosphère, ce qui est essentiel pour réaliser une bonne prévision météorologique. Ainsi, par exemple, IASI-NG améliorera la prévision des tempêtes, en termes de localisation et de suivi, mais également en termes de niveaux de précipitations.

Alors que les instruments IASI en service détectent déjà plus de 30 molécules de gaz différents (gaz à effet de serre, ammoniac, ozone, monoxyde de carbone), IASI-NG va encore enrichir ce catalogue, tout en observant mieux les basses couches de l’atmosphère ce qui est essentiel pour mieux prévoir les épisodes de pollution ou de soulèvement de poussières désertiques.

Enfin, IASI-NG permettra de mieux connaître le positionnement vertical de ces différents composants atmosphériques (gaz, particules), ce qui permettra de mieux contraindre les modèles de transport atmosphérique qui sont à la base des modèles de prévision météorologique et des modèles du climat.

Une innovation technologique pour une première mondiale

IASI et IASI-NG mesurent le spectre du rayonnement infrarouge émis par le système Terre-atmosphère. À l’aide d’algorithmes numériques de traitement du signal, les spectres sont interprétés en termes de variables géophysiques (température, concentration de gaz).

Lors de la conception d’un nouvel instrument, il est nécessaire de trouver un compromis entre différents paramètres instrumentaux — par exemple, avoir un spectre mieux résolu avec un meilleur échantillonnage en fréquences augmente le bruit associé à la mesure. Le défi consiste donc à optimiser le choix des paramètres instrumentaux afin d’améliorer la résolution verticale et la précision des sondages.

Pour IASI-NG, une amélioration d’un facteur deux de la résolution spectrale et du bruit radiométrique par rapport à IASI a été choisie. Pour y parvenir, la solution est d’augmenter le champ d’observation de l’instrument. Mais l’instrument reçoit alors un rayonnement à un angle d’incidence élevé par rapport à son axe, ce qui altère le spectre mesuré.

La conception de IASI-NG a donc nécessité une innovation technologique pour compenser ces « effets de champ » : la réalisation d’un interféromètre de Mertz. Ce concept est pour la première fois déployé dans le cadre d’une mission spatiale. Le mécanisme interférométrique central est particulièrement innovant et a été breveté par le CNES et Airbus Defence and Space, maître d’œuvre de l’instrument.

Depuis sa mise en orbite, IASI-NG mesure plus de 1,3 million de spectres infrarouges par jour, sur terre et sur mer, de jour comme de nuit, avec un délai de réception par les centres de prévision météorologique et les laboratoires de recherche de moins de 120 minutes. Après une phase classique de « calibratrion/validation », durant laquelle le CNES s’est assuré du bon fonctionnement technique et des derniers réglages, la distribution des observations de IASI à la communauté scientifique débute début avril.

Plus qu’une simple continuation de IASI, les performances accrues et innovantes de IASI-NG en feront un atout pour les sciences atmosphériques pour les prochaines décennies dans trois domaines majeurs, la prévision numérique du temps, la composition atmosphérique et l’étude du climat.

Cyril Crevoisier a reçu des financements de projets et bourses de recherche de l'Agence Nationale de la Recherche, du Centre National d'Etudes Spatiales, de l'Agence Spatiale Européenne et de l'Agence Spatiale Européenne pour les Satellites Météorologiques.

Adrien Deschamps travaille au CNES qui a la responsabilité du développement de IASI-NG et a assuré sa maitrise d'ouvrage

L’entreprise états-unienne Anthropic, spécialisée en intelligence artificielle générative, a pris début avril la décision de geler la diffusion publique de l’un de ses modèles récents, baptisé « Mythos ».

Selon un communiqué de la société, cette décision découle d’une puissance de calcul et d’une capacité de raisonnement jugées trop « offensives ». Anthropic a choisi de ne partager son modèle qu’avec une coalition de géants technologiques (Apple, Amazon Web Services, Cisco, Google, Microsoft, etc.) dans le cadre du projet Glasswing. Le but annoncé est d’utiliser Claude Mythos Preview pour détecter des vulnérabilités dites « zero-day » (c’est-à-dire inconnues et n’ayant aucun correctif connu) et sécuriser proactivement les logiciels critiques… avant que des acteurs malveillants n’exploitent ces failles.

Les grands modèles de langage savent déjà coder depuis quelques années, mais la presse spécialisée documente désormais un saut plus préoccupant. Des systèmes d’intelligence artificielle (IA) peuvent identifier des vulnérabilités réelles dans des logiciels critiques. Les autorités, comme l’Agence nationale de la sécurité des systèmes d’information (Anssi), soulignent la capacité des systèmes d’IA à automatiser les attaques.

Les enjeux de la diffusion massive de tels modèles, Mythos compris, dépassent largement le cadre technique. Une cyberattaque d’envergure, automatisée par une IA, pourrait paralyser des systèmes financiers ou logistiques en quelques secondes, avec un coût de remédiation se chiffrant en milliards d’euros. Les enjeux sont aussi sociétaux et de santé, puisque nos hôpitaux, nos réseaux énergétiques et les autres systèmes critiques reposent sur des couches logicielles souvent anciennes, vulnérables à des « attaques de zero-day » désormais générées à la chaîne.

À lire aussi : Hacker la bombe ? Ce que l’IA Mythos révèle du pari de la dissuasion nucléaire

Dans ce contexte, des IA ultraperformantes, comme Mythos, peuvent-elles contribuer à une forme de « dissuasion algorithmique » ? Celle-ci repose sur un principe simple : détecter et neutraliser ses propres vulnérabilités critiques plus vite que n’importe quel attaquant humain ou automatisé – y compris lors d’une attaque – si rapidement que l’attaque en devient inutile ou trop coûteuse.

La rétention de ce modèle par une ou des entreprises privées états-uniennes rouvre également la question de la souveraineté numérique à l’échelle mondiale.

Les systèmes d’IA facilitent les cyberattaques

Historiquement, la cybersécurité repose sur une asymétrie fondamentale : l’attaquant n’a besoin de trouver qu’une seule faille de sécurité, tandis que le défenseur doit toutes les combler dans une forme de course contre la montre.

L’intégration de systèmes d’IA renforce les capacités des attaquants, en premier lieu parce qu’un modèle comme Mythos peut scanner des millions de lignes de code en quelques minutes, là où un humain passait des semaines à analyser le code source d’un logiciel pour y déceler une erreur de mémoire. C’est ce que l’on appelle l’« automatisation de la reconnaissance ».

De plus, l’IA permet le phishing de haute précision, c’est-à-dire des messages frauduleux (le phishing classique) mais plus crédibles, sans fautes d’orthographe, dans n’importe quelle langue et ultrapersonnalisés pour tromper l’utilisateur. L’Anssi alerte d’ailleurs sur l’usage de l’IA générative pour briser les barrières linguistiques et psychologiques traditionnelles qui rend les « pare-feux humains » – c’est-à-dire la vigilance et l’esprit critique des lecteurs – de plus en plus obsolètes.

Enfin, des malwares peuvent désormais réécrire leur propre code en temps réel pour échapper à la détection « par signature ». Cette méthode classique des antivirus consiste à identifier un virus par son « empreinte » (un code déjà connu et répertorié). En changeant constamment de forme (exploitation polymorphe), le malware devient invisible pour ces outils traditionnels.

L’IA pour la cyberdéfense

En miroir, l’IA améliore aussi les capacités de cyberdéfense, grâce à des analyses causales, qui permettent de modéliser les relations entre événements, ainsi qu’en accélérant l’identification d’anomalies par une surveillance automatisée et la priorisation de leurs corrections. Ainsi, un système d’analyse IA a permis en janvier de découvrir 12 failles de sécurité dans OpenSSL, un logiciel essentiel à la protection des communications internet mondiales.

Mythos semble également déjà participer à cette automatisation, et Firefox affirme déjà avoir identifié et réparé 271 vulnérabilités grâce à ce logiciel, ce qui suggère que Mythos excelle effectivement dans la détection de vulnérabilités lorsqu’il a accès au code source.

En revanche, rien ne prouve pour l’instant que Mythos puisse, sans accès au code source et sans intervention humaine, compromettre de manière autonome n’importe quel logiciel fermé.

De plus, des analyses suggèrent que des capacités comparables seraient déjà reproductibles à partir de modèles publics, remettant en cause l’efficacité de cette rétention. Ainsi, Mythos ressemble aujourd’hui davantage à un analyste de sécurité surpuissant, capable d’identifier des failles et de proposer des pistes d’exploitation, qu’à une entité autonome de cyberattaque universelle.

Ce qui inquiète vraiment, ce n’est pas seulement que Mythos sache mieux coder ou mieux tester du code : c’est qu’il semble abaisser le coût, le temps et le niveau d’expertise nécessaires pour découvrir et enchaîner des failles, donc potentiellement accélérer aussi bien la défense que l’attaque.

Vers un nouvel équilibre de la « dissuasion algorithmique » ?

Dans ce contexte, la notion de « dissuasion algorithmique » (algorithmic deterrence en anglais) émerge. Elle peut être comprise par analogie avec la dissuasion nucléaire : il ne s’agirait plus seulement de se protéger, mais de posséder une capacité de réponse et de détection si rapide que l’attaque en devient inutile ou trop coûteuse.

Contrairement au domaine nucléaire, la dissuasion algorithmique repose sur le renforcement des mécanismes défensifs (plutôt que de réponse) : détection accélérée des intrusions, analyse des causes et simulation d’attaques pour boucher les failles avant qu’elles ne soient exploitées.

Avant l’ère de l’IA, la dissuasion algorithmique était plus limitée : les équipes de sécurité réalisaient des tests d’intrusion, une méthode d’évaluation de la sécurité qui repose sur la simulation de cyberattaques, pour identifier les ports ouverts et failles connues, pour enclencher leur correction.

Aujourd’hui, on l’a vu, l’IA peut renforcer les mécanismes défensifs et donc la dissuasion. Mais, dans le meilleur des cas, une IA de défense permet de réduire le coût de la protection et d’augmenter la probabilité qu’un attaquant soit repéré ou neutralisé avant d’atteindre son objectif.

La dissuasion algorithmique reste donc fragile. Même à l’ère de l’IA, elle dépend beaucoup des pratiques des acteurs opérationnels (agences de cybersécurité, armées, entreprises), de la qualité et de la modernité des systèmes hérités qu’ils doivent protéger et intégrer, des stratégies nationales et militaires mises en œuvre par les États ainsi que des dispositifs de gouvernance qui définissent les règles, les responsabilités et les mécanismes de contrôle de l’IA.

Le dilemme de la rétention d’outils de dissuasion : sécurité contre transparence

Ne pas rendre disponibles au grand public certains modèles peut sembler responsable, car cela évite de publier des capacités offensives qui seraient immédiatement détournées. Mais cette rétention concentre le pouvoir technologique entre quelques mains et réduit la transparence scientifique.

Le débat rejoint ici celui du cadre l’AI Act européen, qui impose déjà des obligations de transparence, de traçabilité et de documentation pour les modèles d’IA d’usage général, tout en cherchant à concilier innovation, sécurité et protection des secrets industriels.

L’opacité des modèles d’IA limite leur auditabilité, entrave le développement de contre-mesures appropriées et concentre le pouvoir technique entre quelques acteurs principalement américains, au détriment de la recherche ouverte et de la gouvernance démocratique. Cette critique s’inscrit dans une littérature académique plus large montrant que l’opacité des systèmes d’intelligence artificielle compromet leur reproductibilité, leur auditabilité et, in fine, leur valeur scientifique.

Christine Abdalla Mikhaeil est membre de Association for Information Systems (AIS). Elle a reçu des financements de l'Institut Bachelier et du LEM CNRS UMR 9221.

Au fond de la lagune de Thau, en Occitanie, la source de la Vise est régulièrement sujette à un phénomène dit d’inversac, où la source d’eau douce se met soudainement à absorber l’eau saumâtre. Ce mécanisme, jusque-là peu connu, expose les ressources en eau douce des côtes à un risque de salinisation. Grâce à un dispositif expérimental unique, des chercheurs français ont pu l’observer en direct. De quoi expliquer au passage pourquoi certaines villes des alentours souffrent, lors de ces épisodes, d’inondations en l’absence de pluies.

Un phénomène exceptionnel, appelé « inversac », menace les ressources d’eau souterraine autour de l’étang de Thau (une vaste lagune d’eau saumâtre) en Occitanie. En fonction des conditions météorologiques, la source sous-marine de la Vise (surnommée localement « le Volcan » ou « le Gouffre ») peut s’interrompre – et cesse alors momentanément d’apporter de l’eau douce dans la lagune.

Elle devient dès lors un point d’infiltration majeur d’eau salée de la lagune vers l’aquifère, provoquant une salinisation chronique des eaux souterraines si précieuses, et des épisodes d’inondation sans pluie dans la station thermale de Balaruc.

Avec des collègues, nous avons pu suivre le phénomène en direct grâce à des instruments spécifiques, une première mondiale, qui a notamment fait l’objet d’une publication scientifique en 2025. De quoi mieux comprendre les causes de ce phénomène jusque-là mystérieux, qui peut durer des mois : six mois pour les épisodes survenus en 2010 et en 2014, et même dix-huit mois pour celui survenu entre 2020 et 2022.

En zone côtière, les exutoires des eaux souterraines peuvent être sous-marins

Les eaux de pluie qui s’infiltrent à la surface de la terre rejoignent les nappes aquifères. Elles circulent ensuite dans le sous-sol jusqu’à des exutoires en surface : sources, zones humides et lits des rivières constituent autant de points bas du paysage vers lesquels convergent les eaux souterraines.

En zone côtière, les exutoires des eaux souterraines peuvent être sous-marins, situés dans la mer ou dans des lagunes côtières. Jouant un rôle important pour les écosystèmes marins côtiers, ils sont diffus ou ponctuels selon le type d’aquifère. Dans ce dernier cas, le plus souvent en contexte karstique, il s’agit de sources sous-marines. Elles sont particulièrement nombreuses en Méditerranée grâce à la forte présence de roches calcaires propices aux phénomènes karstiques.

En France, la source sous-marine de Port-Miou, au large de la calanque, est sans doute la mieux connue et est observée par les scientifiques depuis de nombreuses années.

Plus à l’Ouest, dans l’Hérault, il existe plusieurs autres sources sous-marines qui émergent dans la lagune de Thau. Parmi elles, la source sous-marine de la Vise, située au large de Balaruc, draine un aquifère côtier primordial pour les habitants de cette région au climat chaud et sec de type méditerranéen.

En effet, les eaux souterraines y sont prélevées pour l’alimentation en eau potable des villages voisins, pour l’irrigation aussi, mais surtout elles alimentent les thermes de Balaruc-les-Bains, première station thermale de France en nombre de curistes. Malheureusement, cette ressource d’eau douce précieuse est menacée par un phénomène exceptionnel : l’inversac.

L’inversac, ou quand les flux d’eau s’inversent et une source absorbe l’eau saumâtre

Bien connue des pêcheurs et des ostréiculteurs, la source de la Vise est située dans la lagune de Thau, à une profondeur de 30 mètres au large de Balaruc. Cette profondeur est exceptionnelle pour l’étang de Thau, dont la profondeur moyenne excède rarement 4 m à 5 m : les flux d’eau souterraine ont creusé et érodé la roche pour créer un grand cône sous-marin situé autour de l’émergence. Cette profondeur attire les amateurs de plongée sous-marine qui peuvent ainsi pratiquer leur sport au cœur d’un site remarquable.

La source est localisée au sommet d’un conduit karstique subvertical qui relie la lagune de Thau à une nappe aquifère captive (c’est-à-dire sous pression) située en profondeur dans les calcaires du Jurassique. Le débit de la source est généralement de l’ordre de 100-150 litres par seconde (l/s), et augmente avec le niveau d’eau dans la nappe après des pluies intenses. C’est une eau douce et chaude (20 °C), car réchauffée par les flux d’eau d’origine profonde qui alimentent également la station thermale de Balaruc.

Or, depuis la fin des années 1950, on observe des épisodes temporaires d’inversion des flux d’eau au niveau de la source. Le résultat ? Une interruption brutale de l’arrivée d’eau douce d’origine souterraine, suivie d’une absorption des eaux de la lagune par la source. En hydrologie karstique, ce phénomène est connu sous le nom d’inversac, nom qui désigne une cavité karstique alternativement absorbante ou émissive, selon les conditions hydrologiques.

La plupart du temps, les inversacs sont des pertes-émergences situées le long d’une rivière : selon les niveaux d’eau, la rivière s’infiltre dans la cavité karstique (fonctionnement en perte) ou alors cette dernière déverse de l’eau dans la rivière (fonctionnement en émergence).

Dans le cas de la Vise, l’inversac se produit en lien avec l’étang de Thau. Selon les conditions hydroclimatiques, la source va tantôt déverser l’eau douce, tantôt absorber l’eau salée de l’étang.

Un dispositif de mesure unique au monde

Pour mieux comprendre ce phénomène, les hydrogéologues du BRGM, en collaboration avec la société ANTEA, ont conçu un dispositif inédit spécialement consacré à la mesure des débits de la source sous-marine. Il s’agit d’un tube d’une longueur d’environ cinq mètres et d’un diamètre d’un mètre, posé sur l’émergence, composé de trois compartiments.

Le tube inférieur récolte l’eau douce sortant des principaux griffons (points d’émergence) présents au fond de la lagune. Au-dessus, un débitmètre électromagnétique permet de mesurer le débit vertical au sein du tube intermédiaire. Il est surmonté d’un tube de tranquillisation destiné à réguler les flux d’eau et à réduire les turbulences pour assurer une bonne qualité de la mesure du débit. Des capteurs de température, de salinité et de pression sont installés dans le dispositif pour compléter les mesures.

Un inversac observé en direct en novembre 2020

Installé en juin 2019 par des scaphandriers professionnels, il a permis d’observer en direct un inversac qui s’est produit le matin du 27 novembre 2020. En effet, à 9 h 40 exactement, le débit de la source s’est brutalement inversé : d’un débit ascendant d’environ 120 l/s, il est passé à un débit descendant de 350 l/s.

Simultanément, les capteurs ont mis en évidence la présence d’une eau complètement différente : une eau salée et froide (comme la lagune) s’est substituée, au sein du tube de mesures, à l’eau douce et chaude qui provenait précédemment de la nappe aquifère. À cet instant, la source a commencé à absorber l’eau de la lagune, qui a envahi progressivement la nappe aquifère.

Cet inversac a duré seize mois, durant lesquels environ 7 millions de mètres cubes d’eau salée se sont infiltrés, provoquant l’intrusion de 200 000 tonnes de sel dans l’aquifère. En 2014, la salinisation progressive de la nappe provoquée par la succession des inversacs a nécessité la fermeture du captage d’eau souterraine de Cauvy, qui alimentait en eau potable Balaruc-les-Bains.

La répétition successive des inversacs menace également la ressource en eau thermale, dont l’usage est important pour l’activité économique du secteur. Plusieurs maraîchers exploitants ont également arrêté leur activité à cause de la salinisation de leur puits, tandis que de nombreux forages domestiques ont été touchés. Le sel est aussi remonté dans les sols, menaçant les espaces verts en affaiblissant un grand nombre d’arbres de la commune.

En complément des mesures à la source de la Vise, un réseau d’observation a été installé pour surveiller les niveaux d’eau de la lagune et de la nappe aquifère.

L’analyse détaillée de toutes ces données a permis de montrer que l’inversac s’est enclenché à un moment bien particulier, où une tempête marine accompagnée d’un coup de vent marin avait induit une hausse du niveau de l’étang. Et cela, au moment même où, au contraire, le niveau de la nappe aquifère était au plus bas, par manque de précipitation et de recharge. Résultat : la pression exercée par la masse d’eau salée de l’étang est devenue plus élevée que la pression de la nappe : les écoulements d’eau se sont alors brusquement inversés. C’est ce mécanisme que nous avons décrit dans notre article publié dans la revue Nature Communications Earth and Environment.

« Bouchon de sel » et inondations sans pluie

Restait à expliquer une bizarrerie locale : alors que les inversacs se déroulent en période de sécheresse, lorsque le niveau de la nappe aquifère est au plus bas, ils sont systématiquement accompagnés d’inondations dans la ville de Balaruc-les-Bains. Ceci est d’autant plus étonnant qu’aucun épisode de pluie ne précède ces inondations qui frappent les sous-sols, les caves et les parkings souterrains de la commune, causant de nombreux dégâts.

Cette curiosité hydrologique est à rapprocher des mesures observées dans les piézomètres des environs : chaque inversac est suivi d’une augmentation rapide des niveaux d’eau de la nappe d’environ 2,3 m. Cette hausse est expliquée par le contraste de densité entre les eaux : l’eau salée de la lagune est environ 3 % plus lourde que l’eau douce.

Ainsi, au moment de l’inversac, le conduit karstique vertical se remplit en quelques minutes d’eau salée sur sa hauteur totale, estimée à environ 70 m. Il en résulte une augmentation brutale de 2,3 m de la pression exercée par la lagune sur la nappe aquifère. Cette onde de pression se propage ensuite rapidement dans la nappe aquifère captive jusqu’à plusieurs kilomètres en quelques heures, provoquant une hausse des niveaux d’eau, et donc des inondations, même en l’absence de pluie.

Cette hausse inattendue des niveaux d’eau explique l’apparente contradiction entre la soudaineté du déclenchement d’un inversac et sa très longue durée. Si un coup de vent sur l’étang provoquant une hausse de son niveau de quelques centimètres peut déclencher un inversac, il ne suffit pas d’une accalmie météorologique pour que le système revienne à son état normal initial. Pour retrouver des flux ascendants dans le conduit karstique, la pression de la nappe aquifère doit vaincre cette surpression de 2,3 m provoquée par l’intrusion de sel, qui agit alors comme une sorte de « bouchon » sur la source sous-marine.

De ce fait, seule une très forte pluie sur le causse d’Aumelas, sur les hauteurs du bassin de Thau, peut recharger suffisamment la nappe aquifère pour provoquer une augmentation de niveau supérieure à 2,3 m, capable de vaincre le bouchon de sel. C’est ce qui s’est déroulé le 14 mars 2022 lorsqu’un épisode pluvieux de plusieurs jours, supérieur à 100 millimètres, a mis fin à cet inversac.

À lire aussi : Comment le changement climatique perturbe la recharge des eaux souterraines

Depuis les années 1950, les inversacs se répètent et s’accélèrent. En cause, les pompages d’eau souterraine, mais surtout la succession des sécheresses, qui provoquent une baisse du niveau de la nappe. Jusqu’à présent, le système revient toujours à son état normal après quelques mois, mais qu’en sera-t-il dans le futur lorsque la recharge naturelle déclinera et que le niveau de la mer montera ?

Il n’est pas exclu que le système bascule définitivement en inversac, provoquant ainsi une salinisation complète et définitive de l’aquifère du Jurassique. C’est pour cette raison qu’un projet d’expérimentation est en cours avec le Syndicat mixte du bassin de Thau pour explorer les moyens possibles de réduire les effets d’un inversac et de préserver la nappe aquifère.

Cette étude a pu être menée dans le cadre du projet de recherche DEM’Eaux Thau (2017-2022).

D’un montant de 5,3 millions d’euros, le financement du projet DEM’Eaux Thau a été assuré à 42% par le ministère de l'Enseignement supérieur et de la Recherche et la Région Occitanie (dans le cadre du Contrat de Plan Etat-Région 2015-2020), à 11% par le fonds européen FEDER, à 17% par l’Agence de l’eau Rhône-Méditerranée-Corse, à 4% par Montpellier Méditerranée Métropole, à 2% par Balaruc-les-Bains et à 1% par le Syndicat Mixte du Bassin de Thau. Le reste du financement du projet (23%) a été apporté grâce à la participation financière de la plupart des partenaires

Bernard Ladouche et Claudine Lamotte ne travaillent pas, ne conseillent pas, ne possèdent pas de parts, ne reçoivent pas de fonds d'une organisation qui pourrait tirer profit de cet article, et n'ont déclaré aucune autre affiliation que leur poste universitaire.

Les systèmes d’intelligence artificielle générative, qui parlent si bien, ne comprennent pas encore le monde. De nouvelles méthodes physiques ou statistiques comme les world models, ou « modèles de monde », permettraient de les doter d’une forme de sens commun, qui leur servirait à mieux simuler la réalité et de mieux interagir avec elle.

Imaginez un enfant qui, après avoir vu une balle rouler derrière un canapé, sait instinctivement qu’elle continue d’exister et peut anticiper l’endroit précis où elle réapparaîtra. Cette capacité fondamentale, que la psychologie appelle la permanence de l’objet, constitue un socle de l’intelligence humaine. Nous ne nous contentons pas de réagir aux images qui frappent notre rétine ; nous simulons en permanence le futur dans notre esprit.

Aujourd’hui, l’intelligence artificielle tente de franchir ce cap décisif. Après l’ère des modèles capables de générer du texte, comme ChatGPT, ou des images, comme Midjourney, une nouvelle frontière se dessine avec les world models (« modèles de monde »). L’enjeu est de taille : il s’agit de doter les machines d’une forme de sens commun physique, spatial et logique pour qu’elles cessent d’imiter… et commencent enfin à comprendre.

À lire aussi : L’esprit est-il une machine prédictive ? Introduction à la théorie du cerveau bayésien

Ces modèles montrent d’ores et déjà des résultats prometteurs en laboratoire ou dans des environnements simulés. Néanmoins, leur maturité reste limitée et leur déploiement réel est encore restreint aujourd’hui.

Pourquoi les IA actuelles restent-elles en partie limitées ?

Les systèmes d’IA les plus célèbres aujourd’hui sont des modèles génératifs, à l’instar de Claude ou de ChatGPT. Ceux-ci excellent à prédire le mot suivant dans une phrase ou le pixel suivant dans une image, en s’appuyant sur des corrélations statistiques monumentales.

À partir de cette idée de base, les premières preuves mesurables de raisonnement et de bon sens fonctionnel ont été observées dans l’histoire de l’intelligence artificielle (IA). Cependant, comme le soulignent régulièrement des chercheurs du domaine, tels que Yann Le Cun, directeur scientifique d’AMI Labs ou Fei-Fei Li, directrice scientifique de Worldlabs, ces modèles n’ont pas de représentation interne cohérente de la réalité physique.

C’est ce qui explique notamment leurs fameuses hallucinations : un modèle de langage peut affirmer avec une assurance totale qu’un œuf de vache est un ingrédient de cuisine classique, simplement parce qu’il manipule des concepts sans comprendre pleinement les contraintes biologiques du monde réel. Pour dépasser ce stade de « perroquet stochastique » (« stochastique » désignant un phénomène ou un modèle qui intègre le hasard de manière structurée, comme un calcul de probabilités où l’imprévu devient une donnée clé), l’IA doit intégrer une architecture capable de modéliser les causes et les effets.

Cette ambition n’est pas nouvelle, mais elle bénéficie aujourd’hui d’un alignement technologique inédit. Dès 1943, le neuroscientifique Kenneth Craik suggérait déjà que le cerveau humain fonctionne en construisant des modèles de petite échelle de la réalité pour anticiper les événements. Ainsi, lorsque l’on traverse la rue, notre cerveau imagine d’avance la trajectoire des voitures pour savoir quand il est sûr de passer.

Ce qui a changé depuis, c’est que nous disposons de la puissance de calcul et des cadres mathématiques suffisants pour tester cette hypothèse à l’échelle de machines complexes. L’intérêt pour ces modèles a notamment explosé après les travaux pionniers de David Ha et Jürgen Schmidhuber, en 2018. Ils ont montré qu’une IA pouvait apprendre à conduire dans un environnement virtuel en s’entraînant presque exclusivement dans ses propres « rêves ». Ces « rêves » correspondent à une simulation interne, créée par l’IA elle-même, qui lui permet de tester différentes stratégies sans interagir avec le monde réel.

L’architecture des modèles de monde

Ces auteurs ont introduit la notion de « modèle de monde » : une représentation interne et structurée d’un environnement qui permet à un agent d’anticiper les conséquences de ses actions. Le modèle virtuel synthétise l’information observable pour construire une version abstraite et manipulable du monde réel, facilitant la planification, la simulation et la prise de décision, même dans des situations complexes ou incertaines. Sur le plan technique, un modèle de monde repose sur une mécanique de compression de l’information et de prédiction.

Plutôt que de se contenter d’identifier des objets comme « chat » ou « balle » après apprentissage, un modèle de monde apprend à représenter le monde de manière plus riche et structurée.

Dans un premier temps, le système observe d’énormes quantités de données et en extrait une représentation compacte des dynamiques essentielles, par exemple la trajectoire d’un objet, la rigidité d’une surface ou les interactions spatiales entre plusieurs éléments (la patte du chat qui joue avec la balle). Cette abstraction ne se limite pas à des labels : elle capture des régularités physiques et logiques du monde.

Dans un second temps, le modèle peut simuler des scénarios futurs en utilisant cette représentation (la balle passe sous un fauteuil et le chat essaye de la dégager). Ainsi, si l’agent doté du modèle de monde précédemment décrit envisage une action, elle peut prédire ses conséquences avant même de l’exécuter, dans un environnement potentiellement incertain ou bruité.

Autrement dit, contrairement à la simple classification statistique « ceci est un chat », le modèle de monde apprend une sorte de mini-simulation interne du monde, qui combine perception, compréhension spatiale et logique, et capacité à anticiper.

Ici, l’approche reste statistique, similaire à l’apprentissage par renforcement, mais sans recours direct à des modèles physiques explicites ; elle se fonde uniquement sur les régularités observées dans les données (les balles qui roulent sous les objets en ressortent ou y restent coincées). Cette distinction entre approches statistique et physique devient importante lorsqu’on aborde des environnements complexes et incertains, où les prédictions doivent intégrer la variabilité naturelle du monde réel.

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Plusieurs propositions récentes illustrent le potentiel de l’approche statistique des modèles de monde. Le modèle V-JEPA de Meta apprend, par exemple, à comprendre les interactions physiques complexes en regardant simplement des vidéos, sans aucun étiquetage humain. De son côté, Google DeepMind a récemment dévoilé Genie, une architecture capable de créer des mondes virtuels interactifs à partir d’une simple photographie, prouvant que la machine a assimilé auparavant les lois de la physique et de la perspective.

Des applications qui touchent la société

Les répercussions de cette technologie sont massives et dépassent largement le cadre de l’informatique théorique.

En robotique, par exemple, un agent équipé d’un modèle du monde pourrait apprendre à manipuler des objets fragiles ou à se déplacer dans un entrepôt encombré sans passer par des milliers d’heures d’essais physiques coûteux et risqués.

Dans le secteur des véhicules autonomes, des pionniers, comme Wayve, affirment utiliser des modèles du monde pour que les voitures anticipent les comportements difficiles à prévoir des piétons ou des autres conducteurs, là où les systèmes classiques se contenteraient de réagir avec un temps de retard.

Dans le domaine de la santé, les jumeaux numériques sont encore en phase d’exploration et servent à simuler comment une maladie pourrait évoluer en réponse à un traitement expérimental. Toutefois, ces modèles ne donnent pas des prédictions certaines : ils sont dits « probabilistes », ce qui signifie qu’ils reposent sur des calculs de probabilités. Autrement dit, ils estiment plusieurs évolutions possibles d’un patient (amélioration, stabilité, aggravation) et attribuent à chacune une chance de se produire, en fonction des données disponibles et de modèles statistiques. Par conséquent, ces simulations restent des estimations, et non des certitudes. Elles doivent donc être validées avec beaucoup de rigueur, en particulier lorsqu’elles concernent des traitements qui n’ont encore jamais été testés en conditions cliniques réelles.

Les progrès de l’IA nous amènent à repenser ce que signifie réellement « comprendre » et « anticiper » dans un monde complexe. À terme, explorer ces questions pourrait non seulement transformer la technologie, mais aussi notre manière d’appréhender la cognition et la créativité humaines.

Il est important de nuancer l’enthousiasme autour de ces modèles. En dépit des avancées, celles-ci demeurent pour l’instant à l’échelle de la recherche et du développement. Par exemple, dans la robotique et les véhicules autonomes, la majorité des applications sont encore à l’état de prototypes ou de pilotes contrôlés, souvent dans des environnements très structurés.

L’adoption à grande échelle nécessitera de surmonter des défis techniques et réglementaires majeurs, comme la robustesse face à des situations imprévues ou la sécurité dans des contextes réels complexes. Ainsi, ces modèles sont en phase d’expérimentation avancée, et non opérationnels partout et tout le temps – même si leurs perspectives restent très prometteuses.

Julien Perez est membre de bpifrance, directeur de la recherche en AI.

Lorsque les chênes sont fortement endommagés par des chenilles une année, ils ouvrent leurs bourgeons plus tard au printemps suivant. Notre équipe internationale de recherche a montré que cette stratégie est très efficace contre leurs prédateurs. Nous venons de publier nos résultats dans la revue Nature Ecology & Evolution.

Au printemps en forêt, de nombreuses chenilles éclosent précisément lorsque les feuilles des arbres sont encore jeunes et tendres. Elles trouvent ainsi une table abondamment garnie.

Si les chênes sont fortement infestés par des chenilles une année donnée, ils réagissent au printemps suivant : ils retardent l’apparition de leurs feuilles de trois jours. Cela est défavorable aux chenilles. Après l’éclosion, elles se retrouvent littéralement face à des assiettes vides, car les feuilles de chêne sont encore bien cachées dans les bourgeons. Cette stratégie est très efficace : chez certaines espèces toutes les chenilles meurent après trois jours sans nourriture. En conséquence, ce stratégie de débourrement retardé diminue les dégâts causés par leur alimentation sur l’arbre de 55 %.

Comment avons-nous vu, depuis l'espace, comment les chênes combattent les chenilles ?

Pour démontrer ces liens, nous avons utilisé des méthodes interdisciplinaires de pointe issues de l’écologie et de la télédétection. Auparavant, les chercheurs devaient observer laborieusement des arbres individuels sur le terrain. Pour cette étude, cependant, une zone de 2 400 kilomètres carrés en Bavière du Nord a été surveillée en continu grâce aux données du satellite Sentinel-1. Ce qui rend ces satellites radar particuliers, c’est qu’ils fournissent des données précises sur l’état des canopées, même sous une épaisse couverture nuageuse.

Nous avons analysé un total de 137 500 observations individuelles sur cinq ans, de 2017 à 2021. Les satellites ont fourni des données avec une résolution de 10×10 mètres par pixel, ce qui correspond approximativement au houppier (la partie d'un arbre constituée d'un ensemble structuré des branches situées au sommet du tronc) d’un arbre unique. Au total, 27 500 pixels de ce type ont été analysés dans 60 zones forestières.

L’année 2019 s’est révélée particulièrement instructive, car la région a connu une invasion massive de la spongieuse (un ravageur des forêts de feuillus). Les capteurs radar ont enregistré précisément quels arbres ont perdu leurs feuilles et comment ils ont réagi l’année suivante.

En quoi cette découverte est-elle importante ?

Les arbres ne réagissent pas seulement à la météo au printemps. Cette tactique de retard est plus efficace pour le chêne qu’une défense chimique, comme les tanins amers présents dans les feuilles. En effet, l’arbre devrait dépenser beaucoup d’énergie pour augmenter sa production de tanins.

Pour la première fois, l’étude explique de manière concluante pourquoi, en moyenne, la forêt ne verdit pas aussi rapidement que les températures pourraient le laisser supposer. Les modèles informatiques antérieurs calculent souvent de manière inexacte l’état des forêts, car ils prennent exclusivement en compte des facteurs climatiques comme la température et ignorent les interactions biologiques entre plantes et insectes.

Les arbres se trouvent dans une sorte de bras de fer évolutif : alors que l’augmentation des températures liée au changement climatique les pousse à produire leurs feuilles de plus en plus tôt, la pression exercée par les insectes herbivores les contraint à retarder ce processus. Un avantage clé de cette stratégie de retard est qu’elle est temporaire et réversible. Comme les arbres ne retardent leur feuillaison qu’après une infestation réelle, les insectes ne peuvent pas s’y adapter de manière permanente. Cette interaction dynamique est un exemple de la grande résilience et capacité d’adaptation des forêts dans un monde en mutation.

Quelles sont les perspectives ?

Des expériences futures devraient permettre de mieux comprendre l'importance de ces mécanismes pour des phénomènes caractéristiques expliqués depuis des décennies par d'autres mécanismes, aussi bien que les conséquences pour les interactions des arbres avec leurs symbiontes mycorhiziens et avec les ennemies de leurs ennemies, comme les mésanges et des guêpes parasitoïdes.

Tout savoir en trois minutes sur des résultats récents de recherches, commentés et contextualisés par les chercheuses et les chercheurs qui les ont menées, c’est le principe de nos « Research Briefs ». Un format à retrouver ici.

Les auteurs ne travaillent pas, ne conseillent pas, ne possèdent pas de parts, ne reçoivent pas de fonds d'une organisation qui pourrait tirer profit de cet article, et n'ont déclaré aucune autre affiliation que leur organisme de recherche.

Grâce aux panneaux solaires en silicium, l’électricité d’origine photovoltaïque est aujourd’hui disponible à faible coût. Pour aller plus loin – récolter plus d’énergie sur les mêmes surfaces pour des coûts réduits, produire plus localement – les scientifiques développent de nouveaux matériaux. Parmi eux, les « pérovskites » sont modulables et compatibles avec le silicium, ce qui les rend particulièrement prometteurs. Où en sont ces nouvelles technologies ? Quel chemin leur reste-t-il à parcourir ?

La filière du silicium est le leader du marché mondial des technologies photovoltaïque, avec 98 % des panneaux vendus. Grâce aux progrès dans le domaine, on dispose aujourd’hui d’électricité solaire déployable à faible coût dans la grande majorité des pays à travers le monde.

La montée en puissance des énergies renouvelables, avec en chef de file celle fondée sur la conversion directe de l’énergie solaire en électricité, légitime encore aujourd’hui le développement de nouvelles technologies photovoltaïques alliant frugalité, efficacité et longévité. Il s’agit d’augmenter encore les rendements de conversion et de minimiser les coûts (impact environnemental, prix de la fabrication, du transport, de l’installation, du recyclage), mais aussi de pouvoir garantir une durée de vie acceptable pour le fabricant, le consommateur et l’environnement.

Une des filières émergentes explorées par des chercheurs, start-up et industriels est celle exploitant les matériaux « pérovskites ». Dans cette communauté en ébullition, diverses stratégies sont développées pour allier de forts rendements et une longue durée de vie.

Dans nos études les plus récentes menées avec nos collaborateurs et publiées dans Science et Nature Synthesis, nous combinons plusieurs approches. La robustesse des nouvelles structures pérovskites est testée dans des conditions d’éclairement drastiques, simulant jusqu’à 15 fois la puissance du soleil. Ces résultats marquent une étape importante qui permet d’envisager de transposer les résultats en laboratoire à des produits industriels.

Le silicium, roi du marché, et les filières émergentes

Alors même que le silicium est devenu un matériau stratégique au cœur de nombreuses technologies électroniques, il risque de devenir une matière première critique (qui présente un risque d’approvisionnement). C’est tout particulièrement le cas en Europe, car la dernière fonderie de silicium active pourrait arrêter sa production, faute de pouvoir résister à la Chine en situation de surcapacité.

Parmi les filières photovoltaïques émergentes, celle des pérovskites fait la course seule en tête, car elle a rejoint en termes de performances (pour des cellules de laboratoire de petite surface, inférieures à un centimètre carré) la filière silicium avec des rendements certifiés supérieurs à 27 %. Les matières premières nécessaires sont disponibles en Europe.

Un de ses principaux atouts est d’être compatible avec les panneaux solaires silicium traditionnels, car ces deux technologies absorbent la lumière du soleil de façon complémentaire. Ainsi, en empilant une cellule silicium et une cellule pérovskite, on obtient une unique cellule dite « tandem » – qui dépasse aujourd’hui les 35 % pour des tandems de laboratoire et 27 % pour des modules de plus de 14 000 centimètres carrés (l’équivalent de panneaux carrés de 1,2 mètre de côté), permettant aux industriels – y compris en France — d’envisager sérieusement leur commercialisation.

En augmentant l’électricité produite pour une même surface de panneaux solaires, s’ouvre une perspective de retours sur investissements beaucoup plus rapides, qui pourrait encore booster le déploiement du photovoltaïque.

C’est pourquoi Daniel Lincot, membre de l’Académie des technologies et fervent défenseur de l’énergie solaire pour la transition énergétique et écologique, n’hésite pas à dresser un parallèle avec l’augmentation énorme et inattendue des vitesses des bateaux à voile au cours des dernières décennies grâce à l’ajout de surfaces portantes immergées (foils), en disant « les pérovskites sont les foils du silicium ».

Si le potentiel des matériaux pérovskites pour augmenter fortement les rendements des dispositifs photovoltaïques en silicium n’est désormais plus à démontrer, une dégradation rapide des performances en fonctionnement de ces nouvelles cellules et panneaux solaires est le verrou principal empêchant les pérovskites d’entrer sur le marché des panneaux solaires. Pour le lever, les scientifiques développent différentes stratégies pour mieux organiser la matière à l’échelle microscopique.

Les matériaux pérovskites : des promesses, des prouesses… et des défis

Le terme générique pérovskite désigne une structure cristalline caractéristique à l’échelle atomique avec des octaèdres partageant leurs sommets formant un réseau tridimensionnel (3D). La composition chimique des matériaux présentant cette structure varie avec notamment le titanate de calcium, un minéral découvert dès 1839 en milieu naturel et qui comprend des atomes d’oxygène (en bleu sur l’image).

Les compositions pertinentes pour le photovoltaïque et reconnues comme une nouvelle classe de semiconducteurs, sont, quant à elles, synthétiques (c’est-à-dire fabriquées par les chimistes) : l’oxygène est par exemple substitué par l’iode alors que le plomb (couleur or) occupe le centre de l’octaèdre, tandis qu’un atome tel que le Césium, ou une petite molécule organique (en rose) perd un électron (on parle de cation inorganique ou organique) et s’insère dans la cavité de la structure cristalline entre les octaèdres.

Si ce cation est trop petit ou au contraire trop volumineux, le réseau préfère adopter une autre structure cristalline qui n’aura pas les propriétés requises pour produire et conduire ensuite le courant électrique au sein d’une cellule solaire. Ceci se traduit par un changement de couleur, le matériau passant de la phase pérovskite semi-conductrice dite « noire », et donc fortement absorbante pour les longueurs d’onde visibles du spectre solaire (inférieures à 0,8 micromètre), à une phase non-pérovskite dite « jaune », signe que la gamme d’énergie des photons du soleil que le matériau est capable d’absorber est beaucoup plus restreinte (inférieures à 0,5 micromètre).

Ce changement de couleur est également observé lorsque le matériau pérovskite se dégrade, ce qui réduit fortement l’efficacité de conversion de l’énergie solaire. Depuis une dizaine d’années, la communauté de recherche s’efforce donc de comprendre les mécanismes de dégradation — et bien sûr, de les circonscrire.

Les dernières avancées pour des matériaux pérovskites efficaces et plus stables

Une des principales stratégies pour augmenter l’efficacité de conversion exploite des matériaux pérovskites qui sont en fait des mélanges de différents types de pérovskites synthétiques 3D. Malheureusement, ces alliages sont sujets à des phénomènes de démixtion et/ou à des déformations du réseau cristallin, notamment sous irradiation lumineuse – ce qui conduit à une dégradation irréversible. De plus, certaines de ces compositions 3D sont très sensibles à l’humidité. Enfin, on observe aussi des problèmes de stabilité à l’échelle du dispositif (cellule et panneau solaire), particulièrement en conditions opérationnelles (sous irradiation lumineuse ou lorsqu’un courant traverse la cellule solaire).

Au sein de la communauté internationale, plusieurs stratégies ont été inventées pour pallier ces problèmes. Par exemple, l’ingénierie des ligands a pris une place prépondérante avec l’exploration de divers acides qui viennent « passiver » les interfaces (c’est-à-dire empêcher la formation de « défauts » qui capturent les électrons et limitent donc la génération d’un courant électrique).

Un autre exemple est la « stratégie du millefeuille », explorée dès les années 90 : il s’agit d’une alternance périodique où la crème correspond à la couche organique et la pâte à la couche pérovskite. Des cellules solaires contenant ces pérovskites lamellaires ont atteint dès 2016 des stabilités record en fonctionnement.

En associant des pérovskites 2D (millefeuille) et 3D au sein d’une même cellule solaire, on combine la stabilité des premières aux rendements de conversion record des deuxièmes. En particulier, un design basé sur une ingénierie très poussée des hétérostructures 2D/3D a représenté l’état de l’art en 2022 et en 2024 en matière de stabilité pour une cellule solaire pérovskite en fonctionnement.

Aujourd’hui, nos tout derniers travaux publiés en ce printemps 2026 dans Science nous rapprochent encore plus de la stabilité requise en vue d’une commercialisation. En comprenant par quel chemin le matériau pérovskite synthétique passe de la phase noire à la phase jaune, l’ajout d’un additif spécifique a permis de soumettre les cellules 2D/3D à des tests encore plus drastiques : un flux lumineux équivalent à 15 soleils !

En parallèle, la fabrication récente de pérovskites 2D multicouches ne présentant aucune distorsion structurale et permettant un transfert des charges électriques générées par le soleil sur des distances records (au-delà de 2 micromètres, de l’ordre de 2 à 3 fois le diamètre d’un cheveu) permet pour la première fois d’envisager des dépôts de couches 2D et 3D avec des épaisseurs similaires de l’ordre de 300 à 500 nanomètres. Une telle épaisseur pour la partie 2D représente une barrière robuste à la pénétration d’espèces chimiques qui autrement risqueraient de détériorer la structure. Avec une couche épaisse, la partie 2D pourra aussi contribuer à la production d’électricité. De plus, les dernières couches 2D synthétisées possèdent des seuils d’absorption en énergie suffisamment bas pour qu’il soit envisageable de les tester en association avec le silicium dans des structures tandem en s’affranchissant totalement de la partie 3D.

Le projet SURFIN (ANR-23-CE09-0001) est soutenu par l’Agence nationale de la recherche (ANR), qui finance en France la recherche sur projets. L’ANR a pour mission de soutenir et de promouvoir le développement de recherches fondamentales et finalisées dans toutes les disciplines, et de renforcer le dialogue entre science et société. Pour en savoir plus, consultez le site de l’ANR.

Claudine Katan est membre du GDR HPERO.

George Volonakis a reçu des financements de l'Agence national de la recherche pare le projet de CPJ et le projet SURFIN (ANR-23-CE09-0001).

Jacky Even est membre du GDR HPERO et a reçu des financements de l'institut universitaire de France.

Aditya Mohite ne travaille pas, ne conseille pas, ne possède pas de parts, ne reçoit pas de fonds d'une organisation qui pourrait tirer profit de cet article, et n'a déclaré aucune autre affiliation que son organisme de recherche.

Pendant longtemps, nous avons appris à lire le génome en séparant deux mondes. D’un côté, les gènes, ces portions d’ADN qui contiennent les instructions pour fabriquer les protéines. À l’intérieur de ces gènes se trouvent les exons, les segments qui servent directement à produire l’ARN puis les protéines. De l’autre côté, l’ADN régulateur, souvent situé dans les régions dites non codantes, qui commande où, quand et à quel niveau les gènes s’expriment. Cette frontière a été très utile. Mais elle est plus poreuse qu’on ne le pensait.

Dans l’étude que nous venons de publier dans Nature Communications, nous montrons que des milliers d’exons, parmi les quelque 200 000 que compte le génome humain, ne servent pas seulement à coder des protéines. Une partie d’entre eux agissent aussi comme des régulateurs, c’est-à-dire des séquences capables de stimuler l’expression des gènes. Autrement dit, une même portion d’ADN peut porter deux messages à la fois : l’un pour la protéine, l’autre pour la régulation.

Cette idée existait déjà à travers quelques exemples isolés, mais notre travail en propose pour la première fois une vue systématique, à grande échelle, et dans plusieurs espèces, de l’humain à la souris, en passant par la drosophile et même une plante, Arabidopsis thaliana.

Comment avons-nous répondu à cette question ?

Ce phénomène n’était pas totalement inconnu. Depuis les années 1990, il était décrit dans la littérature scientifique, au fil de cas particuliers ou d’analyses plus larges, sans vraiment qu’on en saisisse l’ampleur.

Pour y répondre, nous avons combiné plusieurs approches à grande échelle, exploitant de très grands volumes de données biologiques issues de travaux antérieurs. Nous avons d’abord analysé plus de 20 000 cartes montrant les endroits du génome où se fixent des facteurs de transcription, ces protéines qui contrôlent l’activité des gènes, afin de repérer les exons qui ressemblent à de véritables régions régulatrices.

Nous avons ensuite cherché d’autres indices montrant que ces exons pouvaient vraiment jouer un rôle régulateur. Nous avons notamment vérifié s’ils se trouvent dans les régions de l’ADN les plus accessibles, condition nécessaire pour que les gènes puissent être activés, et s’ils sont capables d’augmenter l’expression d’un gène dans des tests fonctionnels. Nous avons aussi bloqué certaines de ces séquences dans des cellules afin de voir comment leur absence modifiait l’activité des gènes.

Au final, nous avons identifié plus de 10 000 exons candidats chez l’humain, avec des signatures comparables chez les autres espèces étudiées. Cela montre que cette double fonction n’est pas une exception, mais un phénomène largement répandu dans le vivant.

Pourquoi est-ce important ?

Cette découverte change d’abord notre vision de la régulation des gènes. Les séquences activatrices étaient surtout recherchées dans l’ADN non codant qui correspond à 98 % de notre ADN. Nous montrons qu’une partie de cette régulation est aussi inscrite au cœur même des régions codantes. Les exons ne sont donc pas seulement des segments qui produisent des protéines : certains participent aussi au pilotage de l’expression des gènes, parfois pour leur propre gène, parfois pour d’autres gènes à distance.

L’enjeu est aussi médical. En génétique, on accorde beaucoup d’attention aux mutations qui modifient la protéine. Mais les mutations dites synonymes, souvent qualifiées de silencieuses, sont généralement moins regardées. En effet, le code génétique est lu par groupes de trois lettres, appelés codons, et plusieurs codons différents peuvent correspondre au même acide aminé. Autrement dit, une mutation peut modifier la séquence d’ADN sans changer la protéine produite. Or, si un exon est aussi un régulateur, une mutation synonyme peut malgré tout perturber un signal régulateur sans altérer directement la protéine.

Dans notre étude, nous montrons par des tests fonctionnels que certaines de ces variations modifient bien l’activité régulatrice de l’exon. Dans des données issues de tumeurs, nous observons aussi que des mutations situées dans ces exons sont associées à des changements d’expression de gènes cibles, y compris pour des mutations synonymes.

Quelles suites donner à ce projet ?

Nous n’en sommes probablement qu’au début. Les 10 000 exons identifiés chez l’humain constituent un atlas, mais pas encore une carte complète de tous les contextes biologiques où ces séquences agissent. La suite consiste donc à en tester beaucoup plus, dans davantage de types cellulaires, de tissus et d’espèces, afin de comprendre quand ces régulateurs exoniques sont actifs, quels gènes ils contrôlent et comment ils ont émergé au cours de l’évolution.

Il faudra aussi revoir à grande échelle notre manière d’interpréter les variants situés dans les exons. Jusqu’ici, beaucoup d’analyses demandaient surtout : cette mutation change-t-elle la protéine ? Il faut désormais poser une seconde question : change-t-elle aussi la régulation du gène ? Cette lecture à double entrée pourrait affiner l’interprétation de variants encore mal compris, notamment en cancérologie et en génétique humaine.

Ce travail a été soutenu par le MESR, INSERM, IFB, ANR.

Des résultats obtenus au Large Hadron Collider, ou LHC, le Grand Collisionneur de hadrons du Cern, pourraient remettre en cause le modèle standard, pilier de la physique des particules depuis un demi-siècle.

Sommes-nous sur le point de détecter des signes d’une physique encore inconnue ? C’est ce que semblent suggérer les résultats récents des recherches que nous menons au Grand Collisionneur de hadrons du Cern (Large Hadron Collider ou LHC).

Si ces indices se confirmaient, ils remettraient en cause la théorie – appelée modèle standard (MS) – qui domine la physique des particules depuis cinquante ans. Les résultats indiquent, en effet, que le comportement de certaines particules subatomiques dans le LHC n’est pas conforme aux prédictions de ce modèle.

Les particules fondamentales sont les briques élémentaires de la matière : des particules subatomiques indivisibles (qui ne peuvent pas être décomposées en unités plus petites). Quatre forces fondamentales – la gravitation, l’électromagnétisme, l’interaction faible et l’interaction forte – régissent leurs interactions.

Le LHC est un immense accélérateur de particules installé dans un tunnel circulaire de 27 kilomètres sous la frontière franco-suisse. Son objectif principal est justement de mettre à l’épreuve le modèle standard.

Cette théorie constitue notre meilleure compréhension des particules et des forces fondamentales, mais elle n’est pas complète. Elle ne rend pas compte de la gravité ni de la matière noire – cette forme de matière invisible, encore jamais mesurée directement, qui représenterait environ 25 % de l’univers.

Au grand collisionneur de hadrons, des faisceaux de protons circulant en sens opposé sont mis en collision afin de déceler des indices d’une physique encore inconnue. Les nouveaux résultats proviennent de LHCb, une expérience du LHC consacrée à l’analyse de ces collisions.

Ce résultat repose sur l’étude de la désintégration – une forme de transformation – de particules subatomiques appelées mésons B. Nous avons analysé la manière dont ces mésons B se désintègrent en d’autres particules, et constaté que ce processus spécifique n’est pas conforme aux prédictions du modèle standard.

Une théorie élégante

Le modèle standard repose sur deux des avancées les plus révolutionnaires de la physique du XXᵉ siècle : la mécanique quantique et la relativité restreinte d’Einstein.

Les physiciens peuvent comparer les mesures réalisées dans des installations comme le LHC aux prédictions issues du modèle standard afin de tester rigoureusement cette théorie. Malgré son caractère incomplet, plus de cinquante ans de tests toujours plus exigeants n’ont encore révélé aucune faille dans ce cadre théorique. Du moins, jusqu’à aujourd’hui.

Notre mesure, acceptée pour publication dans la revue Physical Review Letters, met en évidence un écart de quatre écarts-types par rapport aux prédictions du modèle standard.

Concrètement, cela signifie que, après prise en compte des incertitudes liées aux résultats expérimentaux et aux prédictions théoriques, la probabilité qu’une fluctuation aléatoire des données produise un écart aussi important – si le modèle standard est correct – est d’environ 1 sur 16 000.

Même si ce résultat reste en deçà du standard ultime de la physique – ce que l’on appelle les cinq sigma, soit cinq écarts-types (environ une chance sur 1,7 million) – les indices commencent à s’accumuler. Cette hypothèse est renforcée par des résultats issus d’une autre expérience, CMS, publiés plus tôt en 2025.

Bien que les résultats de CMS soient moins précis que ceux de LHCb, ils sont en bon accord avec ces derniers, ce qui consolide l’ensemble. Nos nouveaux résultats proviennent de l’étude d’un type particulier de processus, appelé désintégration électrofaible « pingouin ».

Des événements rares

Le terme « pingouin » désigne un type particulier de désintégration (transformation) de particules de très courte durée de vie. Dans ce cas, nous étudions la manière dont le méson B se désintègre en quatre autres particules subatomiques – un kaon, un pion et deux muons.

Avec un peu d’imagination, la configuration des particules impliquées peut évoquer la silhouette d’un pingouin. Surtout, l’étude de cette désintégration permet d’observer comment un type de particule fondamentale, le quark bottom, peut se transformer en un autre, le quark étrange.

Cette désintégration « pingouin » est extrêmement rare dans le cadre du modèle standard : sur un million de mésons B, un seul se désintègre de cette manière. Nous avons analysé avec précision les angles et les énergies auxquels ces particules sont produites lors de la désintégration, et déterminé avec exactitude la fréquence du processus. Nos mesures de ces paramètres ne correspondent pas aux prédictions du modèle standard.

L’étude fine de ce type de désintégration constitue l’un des objectifs majeurs de l’expérience LHCb depuis sa création en 1994. Les processus « pingouin » sont particulièrement sensibles aux effets de nouvelles particules potentiellement très massives, qui ne peuvent pas être produites directement au LHC. De telles particules peuvent néanmoins exercer une influence mesurable sur ces désintégrations, en plus de la contribution attendue du modèle standard. Ce type d’observation indirecte n’est pas inédit. Par exemple, une forme de radioactivité a été découverte près de quatre-vingts ans avant que les particules fondamentales qui en sont responsables – les bosons W – ne soient observées directement.

Perspectives

L’étude de ces processus rares nous permet d’explorer des aspects de la nature qui ne deviendront peut-être accessibles autrement qu’avec des collisionneurs de particules dont on ne disposera au mieux que dans les années 2070. Un large éventail de nouvelles théories pourrait expliquer nos résultats. Beaucoup d’entre elles font intervenir de nouvelles particules appelées « leptoquarks », qui unifient deux types de constituants de la matière : les leptons et les quarks.

D’autres théories envisagent des particules plus massives, analogues à celles déjà décrites par le modèle standard. Ces nouveaux résultats permettent de contraindre ces modèles et d’orienter les recherches à venir.

Malgré notre enthousiasme, des questions théoriques ouvertes subsistent et nous empêchent d’affirmer avec certitude que nous avons observé une physique au-delà du modèle standard. La principale difficulté tient aux « pingouins charmants » (charming penguins), un ensemble de processus prévus par le modèle standard dont les contributions sont extrêmement difficiles à estimer. Les évaluations récentes suggèrent que leurs effets ne sont pas suffisamment importants pour rendre compte de nos données.

De plus, la combinaison d’un modèle théorique et des données expérimentales issues de LHCb indique que ces « pingouins charmants » – et donc le modèle standard – peinent à expliquer les résultats anormaux observés.

De nouvelles données, déjà collectées, devraient nous permettre de trancher dans les prochaines années : dans nos travaux actuels, nous avons analysé environ 650 milliards de désintégrations de mésons B enregistrées entre 2011 et 2018 pour identifier ces processus « pingouin ». Depuis, l’expérience LHCb a enregistré trois fois plus de mésons B.

D’autres avancées sont prévues dans les années 2030 afin de tirer parti des futures améliorations du LHC et de constituer un jeu de données 15 fois plus important. Cette étape décisive pourrait permettre d’apporter des preuves définitives – et, peut-être, d’ouvrir la voie à une nouvelle compréhension des lois fondamentales de l’Univers.

William Barter travaille pour l’Université d’Édimbourg. Il reçoit des financements de UKRI. Il est membre de la collaboration LHCb au CERN.

Mark Smith ne travaille pas, ne conseille pas, ne possède pas de parts, ne reçoit pas de fonds d'une organisation qui pourrait tirer profit de cet article, et n'a déclaré aucune autre affiliation que son organisme de recherche.

La thérapie à la lumière rouge s’impose aujourd’hui comme une tendance majeure de la « beauty tech », portée par les influenceurs et rendue accessible au travers de dispositifs à domicile. Elle est associée à des effets séduisants tels que réduction des signes de l’âge, amélioration de l’acné ou encore accélération de la cicatrisation. Que savons-nous des effets avérés ou supposés de cette technologie ? Est-elle sans risques ?

Les dispositifs de thérapie à la lumière rouge destinés au grand public se présentent le plus souvent sous la forme de masques faciaux rigides ou souples, conçus pour épouser les contours du visage. Leur prix varie d’une centaine à environ mille euros. Ils intègrent un ensemble de diodes électroluminescentes (LED) disposées sur leur face interne, émettant une lumière visible rouge, parfois associée à du proche infrarouge. L’utilisateur porte ce masque pendant une durée déterminée (généralement quelques minutes), afin d’exposer uniformément la peau à cette lumière. D’autres formats existent également, tels que des panneaux lumineux ou des dispositifs portatifs ciblant des zones spécifiques du corps, mais le masque facial constitue aujourd’hui la forme la plus emblématique.

Cet intérêt croissant pour la thérapie à la lumière rouge repose sur plusieurs facteurs complémentaires. D’une part, les avancées technologiques ont permis la miniaturisation de systèmes LED, rendant possible leur utilisation hors des cabinets médicaux. Dans ces derniers, la lumière rouge est utilisée notamment en dermatologie, où elle est employée pour le traitement de l’acné, des plaies, des ulcères et des cicatrices. D’autre part, ces dispositifs sont souvent présentés comme des solutions non invasives, ce qui contribue à leur accessibilité et à leur adoption par le grand public. Enfin, les réseaux sociaux participent à leur visibilité, en diffusant des retours d’expérience et des contenus d’usage, qui s’ajoutent aux publications scientifiques et aux communications commerciales existantes.

Commençons par préciser ce que l’on appelle thérapie à la lumière rouge. Aussi appelée photobiomodulation, elle repose sur l’utilisation de longueurs d’onde spécifiques, généralement comprises entre 630 et 660 nm, parfois étendues au proche infrarouge (environ 800–900 nm). Ces longueurs d’onde peuvent pénétrer dans la peau jusqu’au derme sans provoquer d’échauffement significatif ou de dommages comparables aux UV.

Quels sont les effets biologiques de la photobiomodulation ?

Au niveau biologique, la photobiomodulation serait liée à plusieurs mécanismes cellulaires encore en cours d’étude. Le mécanisme principal évoqué dans les travaux repose sur une interaction avec les mitochondries (petites structures cellulaires qui produisent l’énergie – sous forme d’une molécule appelée adénosine triphosphate : ATP – à partir des nutriments et de l’oxygène), en particulier avec l’enzyme cytochrome c oxydase, un acteur clé de la chaîne respiratoire. Plusieurs travaux suggèrent que cette enzyme agit comme un chromophore capable d’absorber la lumière rouge, entraînant des modifications de son état redox (gain ou perte d’électrons) et une stimulation du métabolisme, notamment via une augmentation de la production d’ATP et l’activation de voies de signalisation intracellulaires.

Ces processus s’accompagnent de plusieurs effets biologiques principalement observés in vitro et dans des modèles animaux. Une augmentation de la production d’ATP a notamment été mesurée après exposition à ces longueurs d’onde. Par ailleurs, la lumière semble moduler le stress oxydatif, c’est-à-dire le déséquilibre entre la production de molécules réactives de l’oxygène et les systèmes de défense antioxydants de la cellule. Ce déséquilibre est susceptible d’endommager les lipides, protéines et l’ADN lorsqu’il est excessif, mais peut aussi jouer un rôle de signal biologique à faible niveau. Ce processus implique notamment une production contrôlée d’espèces réactives de l’oxygène (ROS) et de monoxyde d’azote, deux molécules impliquées dans les voies de signalisation cellulaire. Enfin, ces signaux biochimiques activent des cascades intracellulaires (kinases, facteurs de transcription) favorisant des processus de réparation et de régénération tissulaire.

Des effets modestes

Ces mécanismes restent encore débattus, notamment concernant le rôle exact du cytochrome c oxydase, dont l’implication directe n’est pas unanimement démontrée. Malgré ces incertitudes mécanistiques, la photobiomodulation a été largement étudiée sur le plan clinique, avec des résultats globalement positifs mais variables selon les indications.

Dans le cas du vieillissement cutané, plusieurs essais rapportent une légère amélioration des rides fines, de la texture et de l’élasticité de la peau après plusieurs semaines de traitement. Ces effets seraient liés à la stimulation des fibroblastes (cellules de base des tissus conjonctifs) et à l’augmentation de la production de collagène. Une revue souligne que les effets observés sont réels mais hétérogènes et encore mal standardisés.

Concernant la cicatrisation, les données suggèrent un potentiel effet, mais les preuves restent encore incomplètes et parfois contradictoires. La lumière rouge pourrait intervenir dans les différentes phases de la réparation tissulaire (inflammation, prolifération et remodelage) en stimulant l’activité de cellules clés comme les fibroblastes et les macrophages (cellules du système immunitaire). Elle favoriserait ainsi la production de collagène, la migration cellulaire et possiblement l’angiogenèse (formation de nouveaux vaisseaux sanguins à partir de vaisseaux existants), contribuant à la reconstruction du tissu lésé. Cependant, les données cliniques sont hétérogènes : certaines études montrent une accélération de la cicatrisation, tandis que d’autres ne retrouvent pas d’effet significatif.

Enfin, dans le traitement de l’acné, la lumière rouge agit principalement par des effets anti-inflammatoires et une modulation de l’activité des glandes sébacées (situées dans la peau et impliquées dans la synthèse et sécrétion du sébum). Les études rapportent une diminution des lésions inflammatoires et des rougeurs, avec des résultats globalement modérés et variables selon les protocoles. Elle est souvent plus efficace lorsqu’elle est combinée à d’autres thérapies lumineuses.

Un niveau de preuve limité

Malgré des résultats encourageants dans plusieurs domaines, la photobiomodulation reste une discipline en développement, dont le niveau de preuve est limité par plusieurs facteurs méthodologiques. De nombreuses études reposent sur des effectifs réduits, ce qui limite la robustesse statistique et la généralisation des résultats. Par ailleurs, l’hétérogénéité des protocoles expérimentaux (durée d’exposition, intensité lumineuse, fréquence des traitements) complique la comparaison entre études et peut expliquer certaines divergences observées.

Ces limites méthodologiques contrastent avec la diffusion rapide de dispositifs grand public (masques LED, panneaux, appareils portatifs), aux performances variables et peu standardisées. L’écart entre les conditions expérimentales (paramètres contrôlés, doses précises, suivi médical) et l’usage domestique peut conduire à une surestimation des effets, parfois amplifiée par des discours commerciaux optimistes.

En résumé, la photobiomodulation repose sur des mécanismes biologiques plausibles et des résultats expérimentaux et cliniques encore partiellement concordants. Le niveau de preuve reste à ce jour modéré, en raison notamment du nombre limité d’essais randomisés contrôlés de grande ampleur et de l’hétérogénéité des protocoles. Les données disponibles suggèrent des effets potentiels dans plusieurs indications dermatologiques, mais leur amplitude et leur reproductibilité varient selon les conditions d’utilisation. Cette technologie s’inscrit ainsi dans un champ de recherche en structuration, nécessitant des études complémentaires standardisées afin de préciser ses indications et ses paramètres optimaux.

Dans ce contexte, des effets indésirables restent rares mais possibles, principalement sous forme d’irritations cutanées transitoires ou d’inconfort oculaire en cas de mauvaise utilisation. Les données actuelles ne mettent pas en évidence de toxicité majeure aux paramètres utilisés en photobiomodulation, mais les effets d’un usage prolongé ou non encadré restent encore insuffisamment documentés. Certaines situations peuvent également nécessiter des précautions particulières, notamment chez les personnes présentant une sensibilité accrue à la lumière ou des pathologies dermatologiques spécifiques.

L’utilisation de dispositifs commerciaux de lumière rouge doit donc être envisagée avec prudence, en particulier en dehors d’un cadre médical. Il est recommandé de solliciter un avis médical ou dermatologique en cas d’usage à visée thérapeutique. Par ailleurs, les dispositifs disponibles sur le marché présentent une qualité variable : il convient de vérifier des paramètres tels que la longueur d’onde (généralement 630–660 nm pour le rouge), la puissance d’émission, ainsi que la présence de certifications de sécurité.

Coralie Thieulin ne travaille pas, ne conseille pas, ne possède pas de parts, ne reçoit pas de fonds d'une organisation qui pourrait tirer profit de cet article, et n'a déclaré aucune autre affiliation que son organisme de recherche.