Par : Renée-Claude Goulet
Musée de l'agriculture et de l'alimentation du Canada
3 choses à savoir sur la science de la fabrication d'un chocolat appétissant, sur la façon dont la fièvre aide à combattre les infections et comment les scientifiques canadiens étudient le matériel de l'astéroïde Bennu
12 m
1 mar 2024
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Musée de l’aviation et de l’espace du Canada
Musée des sciences et de la technologie du Canada
Voici Renée-Claude Goulet, Cassandra Marion et Michelle Campbell Mekarski.
Ces conseillères scientifiques d’Ingenium fournissent des conseils éclairés sur des sujets importants pour le Musée de l’agriculture et de l’alimentation du Canada, le Musée de l’aviation et de l’espace du Canada et le Musée des sciences et de la technologie du Canada.
Dans cette captivante série mensuelle de billets publiés sur le blogue, les conseillères scientifiques d’Ingenium présentent des « pépites » d’information insolite en lien avec leur champ d’expertise respectif.
Pour l'édition de mars, elles nous expliquent comment la fabrication d'un chocolat appétissant est un exploit technique délicat, comment les scientifiques canadiens ont la possibilité d'étudier le matériel renvoyé sur Terre de l'astéroïde Bennu, et comment la fièvre est un signe que votre corps lutte contre une infection et renforce votre système immunitaire.
La délicate danse du chocolat : Pourquoi votre gâterie accidentellement fondue a-t-elle perdu de sa magie?
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Le chocolat a une courte durée de conservation, car sa structure microscopique se transforme au fil du temps. Le vieux chocolat commence à changer de couleur et développe une texture dure et granuleuse.
Avez-vous déjà fait fondre accidentellement du chocolat dans votre poche ou une voiture chaude, et pensé qu’il se resolidifierait parfaitement? Mais quand vous avez essayé, il est devenu mat, mou, granuleux et ne fondait pas dans la bouche? Pourquoi votre chocolat est-il passé de délicieuse gâterie à quelque chose de complètement différent? C’est parce que le chocolat est une délicate merveille technique et ses processus de fabrication ne sont pas facilement réversibles.
On a mis des millénaires, depuis la domestication du cacaoyer, pour développer le chocolat tel qu’on le connaît aujourd’hui. Le chocolat est issu de l’expérimentation et de l’étude constantes des méthodes de fabrication, et de leur amélioration à l’aide de nouveaux procédés et de nouvelles technologies. En fait, les chocolatiers utilisent des méthodes hautement scientifiques pour atteindre la perfection en matière de chocolat.
Le chocolat est principalement le gras du cacao tiré de la fève de cacao fermentée, séchée et transformée, auquel on ajoute du lait, des sucres et des émulsifiants (substances qui permettent au gras de rester mélangé aux autres ingrédients). Il n’y a pas de changement chimique lorsque le chocolat passe de la forme liquide à solide et à liquide de nouveau, seulement des molécules disposées différemment. L’altération du chocolat se produit lorsque le gras liquide se refroidit et redevient solide.
Lorsque le gras refroidit, il commence à prendre la forme de minuscules cristaux et d’autres molécules du gras s’agglomèrent à ces « germes » de cristaux pour grossir la structure cristalline. Le processus est semblable à celui des pierres précieuses lorsque la roche fondue se refroidit ou à celui de l’eau qui gèle. Une tonne de facteurs influence la forme que prennent ces cristaux. Polymorphisme est le terme scientifique de ce phénomène.
Le gras du cacao peut prendre six différentes formes et seulement une d’entre elles, la cinquième, fait craquer le chocolat sous la dent, le rend luisant et lui permet de fondre dans la bouche. Les formes un à quatre rendent le chocolat mou, granuleux et l’empêchent de fondre comme il faut dans la bouche. C’est parce que dans ces quatre structures les molécules de gras sont entassées lâchement et qu’il y a des espaces d’air entre elles. Dans la cinquième forme, les couches de gras sont densément entassées, ce qui donne au chocolat les propriétés souhaitées.
Sans un contrôle minutieux, le gras du cacao dans le chocolat se reconstituera dans le même lot en un mélange de cinq formes différentes alors que nous n’en voulons qu’une seule! Voici donc le processus de tempérage.
Il y a longtemps, les gens ont découvert que pour obtenir la forme de cristaux de graisse souhaitée, le chocolat doit être chauffé à une température précise, puis lentement refroidi et de nouveau chauffé avant le refroidissement final. La température et la durée de chaque étape sont cruciales à l’obtention du produit désiré.
Lorsque le chocolat a pris la cinquième forme, et après avoir passé quelque mois sur les tablettes, il prendra la sixième forme, laquelle est très dure et a un point de fusion très élevé. Il perd également son lustre. Voilà une bonne excuse pour ne pas conserver du chocolat trop longtemps et le manger sur le champ! Entreposer le chocolat dans des températures fraîches est une façon de préserver la durée de conservation du chocolat, car cela ralentit la conversion d’une forme de cristallisation à une autre.
Puisque le tempérage est un processus long, délicat et à multiples étapes, des travaux de recherche en cours visent à trouver des méthodes de rechange pour atteindre la cristallisation idéale du gras. Une de ces méthodes est la sonication. Des chercheurs ont pu aider les molécules de gras à s’aligner correctement lorsqu’ils appliquaient des ondes sonores produites par de minuscules vibrations au chocolat pendant qu’il refroidit. Une autre méthode vise à parsemer le mélange qui refroidit de cristaux préformés tirés du chocolat « idéal ». Les gras qui refroidissent ont ainsi une structure sur laquelle ils peuvent solidifier au lieu d’attendre que les « germes » de cristaux naturels se forment et engagent le processus de cristallisation.
Voilà pourquoi on obtient des résultats de qualité inférieure lorsqu’on tente de sauver un chocolat fondu accidentellement. Le chocolat fondu et resolidifié de façon imprécise n’est pas de nouveau passé par le processus de tempérage et on se retrouve avec du chocolat qui contient un mélange de différentes formes de cristaux de graisse! Plus on en sait!
Par Renée-Claude Goulet
Le projet OSIRIS-REx a rapporté une quantité record de matériaux d’astéroïde
La capsule d’échantillons ramenée sur Terre par la mission OSIRIS-REx contenait un total impressionnant de 121,6 g de roches et de poussière provenant de l’astéroïde Bennu. Cette quantité établit non seulement le record de la plus importante accumulation jamais échantillonnée d’un astéroïde, mais double la cible initiale de la mission qui était de 60 g. Les échantillons ont été rapportés sur Terre en septembre 2023 et ont immédiatement été récupérés du désert de l’Utah. Toutefois, le désassemblage de la capsule a d’abord été entravé par deux attaches très tenaces.
Lancée en 2016, OSIRIS-REx a réussi sa mission visant à retrouver, à cartographier, à analyser et à échantillonner l’astéroïde Bennu. L’astronef a passé deux ans en orbite autour de l’astéroïde avant de choisir une cible pour l’échantillonnage. Au départ, une interprétation éclairée établissait que certaines régions de Bennu seraient de sablonneuses à graveleuses, ce qui est parfait pour l’échantillonnage. Cependant, au fur et à mesure que l’imagerie s’améliorait à l’approche, il était de plus en plus évident que le paysage était plus difficile, caractérisé par un terrain accidenté dominé de rochers.
Après une étude minutieuse, le site d’échantillonnage Nightingale a été choisi, car il présentait une petite région de matériaux plus fins à haute valeur scientifique. Le mécanisme d’échantillonnage à la volée (TAGSAM) a finalement fonctionné merveilleusement bien, laissant un impact significatif sur la surface de Bennu. On craignait toutefois que le dispositif de collecte d’échantillons ne ferme pas puisque la quantité accumulée dépassait les attentes.
La sélection de l’astéroïde proche de la Terre Bennu, qui fait environ 500 mètres de largeur, était le fruit de plusieurs considérations. Puisqu’il s’agissait d’un astéroïde à proximité de la Terre, on pouvait l’atteindre en faisant un court trajet de deux ans. Au-delà de son accessibilité, Bennu a une signification particulière, car il renferme des matériaux bien préservés et inchangés remontant aux origines du système solaire. Certains des grains de poussière trouvés sur Bennu pourraient remarquablement dater d’avant notre système solaire. Des données tirées de télescopes terrestres et de spectromètres à bord de l’astronef OSIRIS-REx ont confirmé la composition riche en carbone de Bennu, suggérant qu’il pourrait fournir des renseignements sur les origines de la vie, dont l’arrivée de composés ayant pu générer la vie sur Terre. De plus, l’étude de Bennu contribue à notre compréhension des astéroïdes qui menacent potentiellement la Terre, notamment leur trajectoire, comment ils se déplacent dans leur orbite et à quoi ressemble leur environnement de surface.
Le Canada a joué un rôle essentiel dans cette mission, car nous avons fourni l’altimètre laser de l’astronef OSIRIS-Rex, lequel se sert d’un laser pour mesurer les distances. L’instrument OLA a scruté toute la surface de Bennu et créé un modèle 3D exceptionnel de l’astéroïde combiné avec l’imagerie recueillie par les caméras de l’astronef. L’instrument OLA a également fourni de l’information sur les caractéristiques de la surface, comme la forme et la distribution des rochers, ce qui a facilité la sélection du site d’échantillonnage.
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Les processeurs d’astromatériaux de la mission OSIRIS-REx se préparent à retirer des matériaux de la capsule pour les placer dans des plateaux d’échantillons.
Le Johnson Space Center de la NASA commencera par préserver et préparer les échantillons. Certaines portions seront réservées pour des scientifiques aux États-Unis, au Canada (4 %) et au Japon. Un catalogue d’échantillons mondial sera ensuite publié pour que les scientifiques partout dans le monde puissent demander des matériaux aux fins d’étude, favorisant ainsi l’exploration collaborative des propriétés de Bennu et contribuant au dénouement de l’histoire des débuts du système solaire.
Après la livraison de sa précieuse capsule d’échantillons à la Terre, l’astronef OSIRIS-REx a reçu une nouvelle mission et un nouveau nom : il est maintenant l’explorateur OSIRIS-Apophis. Afin de poursuivre la quête incessante qui vise à comprendre les petits corps de notre système solaire, l’explorateur OSIRIS-Apophis est maintenant en route vers un autre astéroïde proche de la Terre, soit Apophis, un astéroïde rocailleux de 365 mètres de large.
ALLER PLUS LOIN
Regardez l’enregistrement en direct d’OSIRIS-REx échantillonnant Bennu.
Par Cassandra Marion
La fièvre : la plus brûlante défense de votre corps contre l’infection
L’hiver apporte la joie des sports de neige et des boissons chaudes, mais il apporte aussi l’inévitable avalanche de maladies. Qu’il s’agisse de la grippe, d’un simple rhume, de la COVID ou de la pharyngite streptococcique, notre corps lutte constamment contre des germes infestants.
Heureusement pour nous, le corps humain possède une grande variété de mécanismes de défense pour détecter, prévenir et combattre ces minuscules envahisseurs. Ce système de défense sophistiqué, notre système immunitaire, est aussi variable et complexe que les pathogènes contre lesquels il lutte. La fièvre est un outil important de notre arsenal immunitaire.
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On peut lire plus de 38 °C sur le thermomètre? Il semblerait que vous faites de la fièvre.
Elle est très courante lorsque le corps combat une infection. Lorsque les pathogènes menacent de surcharger notre réaction immunitaire initiale, le corps envoie un signal à l’hypothalamus. Il s’agit d’une région du cerveau qui agit comme le thermostat personnel du corps. Lorsque l’hypothalamus reçoit ce signal, il fait monter le thermostat de quelques degrés.
Des changements s’effectuent alors dans le corps. On commence à grelotter pour générer de la chaleur, la fréquence cardiaque augmente et les vaisseaux sanguins des bras et des jambes se resserrent pour envoyer tout le sang chaud vers le tronc. On a froid et on cherche instinctivement ce qui est confortable : pyjamas, couvertures, liquides chauds et un lit. Tout ce qui aide la température corporelle à augmenter.
La hausse de température qui en résulte sert à plusieurs fins : elle endommage les pathogènes, stimule certaines parties de notre système immunitaire, rend nos cellules plus actives pour qu’elles guérissent plus rapidement, et dit à notre foie et à notre rate de retenir certains ions, comme le fer et le zinc, pour limiter la prolifération bactérienne.
Lorsque l’infection est sous contrôle, l’hypothalamus retourne à la normale. Le corps réagit en faisant quelques changements pour permettre d’apaiser la fièvre et de se rafraîchir. On sue, la circulation sanguine vers les bras et les jambes augmente afin de libérer de la chaleur du tronc et on rejette les couvertures.
Il est intéressant de constater que les symptômes associés à la maladie indiquent en fait que le corps contrôle la situation et qu’on est finalement en train de se rétablir. Dans tous les cas, lorsqu’on se sent malade, il est important de se reposer et de s’hydrater pour que le système immunitaire puisse faire son travail.
Avertissement : Cet article a été rédigé à des fins éducatives seulement. Il ne doit pas être considéré comme étant un avis médical et ne vise pas à remplacer les conseils d’un médecin.
Par Michelle Campbell Mekarski
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Renée-Claude Goulet
Renée-Claude Goulet est conseillère scientifique au Musée de l'agriculture et de l'alimentation du Canada, avec plus de 15 ans d'expérience en communication scientifique. Au Musée, elle développe des expositions, des programmes éducatifs et des ressources qui explorent la science et l'innovation derrière l'agriculture et la production alimentaire. Enseignante agréée en Ontario, titulaire d'un baccalauréat en biologie et d'un baccalauréat en sciences, Renée-Claude est passionnée par l'idée de rendre des sujets complexes accessibles et attrayants pour tous les publics.
Cassandra Marion
Cassandra est la conseillère scientifique du Musée de l'aviation et de l'espace du Canada. Elle est titulaire d'un doctorat en géologie et en science et exploration planétaires. Ses recherches portent sur les cratères d'impact de météorites dans l'Arctique canadien. Elle a plus d'une décennie d'expérience dans le domaine de l'éducation et de la sensibilisation dans l’élaboration et la prestation de programmes scientifiques. Elle se consacre à partager sa passion pour les sciences avec les communautés proches et lointaines, et à améliorer la culture scientifique au Canada.
Michelle Campbell Mekarski
En tant que conseillère scientifique au Musée des sciences et de la technologie du Canada, Michelle Campbell Mekarski vise à combler l’écart entre la communauté scientifique et le public en rendant les sciences et la technologie intéressantes, accessibles et amusantes. Détentrice d’un doctorat en biologie évolutionniste et en paléontologie, elle possède de nombreuses années d’expérience en conception et en animation d’activités de vulgarisation scientifique. Dans ses temps libres à l’extérieur du Musée, elle enseigne à l’Université d’Ottawa ou à l’Université Carleton, fouille le sol à la recherche de fossiles ou se détend au bord de l’eau.
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