Les extrémophiles
TPE lycée Notre-Dame
Les ondes électromagnétiques
Les ondes électromagnétiques
L’onde électromagnétique est une représentation du modèle du rayonnement électromagnétique.
Une onde électromagnétique se caractérise par plusieurs grandeurs physiques :
- La longueur d’onde ( λ ) : elle représente la distance que parcourt l’onde pendant un cycle entier. Elle se mesure en mètre ou dans ses sous multiples.
- La période (T) : elle représente le temps nécessaire pour que l’onde effectue un cycle. L’unité est la seconde.
Elle est liée à la fréquence par la relation :
T = 1 / ν
- La fréquence ( ν ) : inverse de la période, elle traduit le nombre de cycles par unité de temps. Elle s’exprime en Hertz (Hz). Un Hz équivaut à une oscillation par seconde.
Onde
Prisme réfractant la lumière blanche
Les rayons électromagnétiques échangent leur énergie de manière discontinue et sous la forme élémentaire d’un photon. Un photon est la plus petite brique d’énergie dans notre système physique.
Chaque photon transporte une énergie proportionnelle à la fréquence de l’onde qu’il transporte, ces dernières étants reliées par la relation :
E = h ν
où :
- E : l’énergie de l’onde électromagnétique
- ν : la fréquence de l’onde
- h : la constante de Planck (6,625.10^-34 J.s)
On en déduit que plus la fréquence d’un photon est élevée, plus ce dernier est énergétique. Le spectre ci-dessous est une représentation de la répartition des ondes électromagnétiques en fonction de leur longueur d’onde, fréquence, ou énergie.
On distingue ainsi différents domaines tels que le visible, les rayons gamma, les ultraviolets...
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Les ondes, un agent mutagène
Les ondes électromagnétiques de basse fréquence sont des agents mutagènes dangereux.
Par exemple, les UV cassent la molécule d’ADN, des enzymes réparatrices tentent alors de rendre à la molécule d’ADN son état originel mais ces enzymes peuvent faire des erreurs et ainsi provoquer de dangereuses mutations.
Il y a différentes catégories d'UV. On les classe en fonction de l'énergie qu'ils transportent.
Ainsi, les plus dangereux seront les UV-C, qui auront la longueur d'onde la plus basse et donc un impact plus important sur les organismes vivants. Heureusement, ils sont en grande partie stoppés par la couche d'ozone. Les moins dangereux sont les UV-B et les UV-A.
La radioactivité
La radioactivité est un phénomène qui se produit dans les noyaux atomiques de grande énergie. Pour redevenir stable, ces noyaux se débarrassent d’une partie de leur énergie en émettant l’un des 3 types de rayonnement : alpha, bêta ou gamma.
-La radioactivité alpha correspond à l’émission d’un noyau d’hélium (soit 2 protons et 2 neutrons). L’atome excité perd ainsi son énergie sous la forme d’énergie cinétique partagée entre la particule alpha et lui même.
-On assiste à une émission bêta-moins dans les noyaux en excès de neutrons. Il en résulte la transformation d’un neutron en proton et l’émission d’un électron et d’un antineutrino.
-Au contraire de la radiation bêta-moins, la radiation bêta-plus a lieu lorsqu’un noyau présente un excès de protons. Il en résulte la transformation d’un proton en neutron et l’émission d’un positon (antiélectron) et d’un neutrino.
-C’est le physicien Français Paul Villard qui mit en évidence le rayonnement gamma.
L’émission gamma est portée par des entités électriquement neutres car il n’est pas dévié par un champ électrique, contrairement aux rayons alpha et bêta.
La radiation gamma correspond à l’émission d’un photon très énergétique.
photon
La radiorésistance
On appelle radiorésistance la faculté d'un organisme à résister à de puissants rayons ionisants.
On observe beaucoup d'organismes radiorésistants dans des lieux exposés aux radiations tels que Tchernobyl. Cela appuie le fait que les espèces s'adaptent (dans la plupart des cas) à leur environnement.
Deinococcus radiodurans
Toutes les espèces ne possèdent pas la même sensibilité aux rayons ionisants.
Chaque espèce a donc son niveau de radiorésistance que l'on peut attribuer à un chiffre.
Par exemple, Deinococcus radiodurans est une bactérie polyextrémophile parmis les plus radiorésistantes au monde.
Elle possède des facultés impressionnantes de régénération de l'ADN, ce qui lui permet de résister à des températures extrêmes, à l'acide, au vide, à la déshydratation, ...
Cette bactérie a été découverte en irradiant une boîte de conserve de viande. Les scientifiques pensaient tuer toute forme de vie mais à leur grande surprise cette bactérie a survécu aux rayons gamma.
Déchets nucléaires
Il y a déjà des entreprises en train de penser aux applications de cette bactérie. Les scientifiques pensent surtout l'utiliser pour dépolluer certaines zones.
Pour dépolluer un lieu, il faut ensemancer la zone d'organismes se nourrissant du polluant (pétrole, déchets radioactifs, ...) et attendre que les organismes transforment le polluant en un autre rejet.
