Trois choses que vous devriez savoir sur les betteraves, les satellites et la chirurgie robotique

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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 notre édition de février, elles s’intéressent à une solution prometteuse pour contrer les conditions routières glissantes en hiver, à la façon dont les satellites améliorent notre capacité à surveiller et à étudier les volcans, et aux raisons pour lesquelles la robotique pourrait jouer un rôle croissant dans les opérations médicales.                    
 

Des betteraves pour contrer les conditions routières glissantes en hiver 

Au Canada, nous connaissons bien le rituel hivernal de l’épandage de sel de déglaçage sur les trottoirs et les routes pour les rendre moins glissants. Bien qu’il soit efficace pour prévenir les chutes et les accidents, le sel de déglaçage présente de nombreux inconvénients. En plus de tacher nos bottes et de faire rouiller nos voitures et nos vélos, l’eau salée peut causer de graves dommages environnementaux. Pour réduire leur utilisation de sel, certaines villes canadiennes ont commencé à utiliser de la mélasse de betterave, un sous-produit de l’industrie du raffinage du sucre, pour renforcer le pouvoir déglaçant du sel.                                      
 
Notre sucre de table, également connu sous le nom de saccharose, provient principalement de la canne à sucre et de la betterave sucrière. Beaucoup plus grosses que les betteraves du jardin prisées par bien des gens, les betteraves à sucre sont de couleur blanche. Pour en extraire le sucre, les transformateurs écrasent les betteraves afin d’obtenir du jus, que l’on fait ensuite épaissir par évaporation. Lorsque le liquide se concentre davantage, le sucre se cristallise et peut être recueilli. La pulpe restante sert à la fabrication de nourriture en granulés pour les animaux, alors que la mélasse de betterave (le sirop final dont la plupart des sucres ont été extraits) peut devenir l’ingrédient magique pour rendre le sel de voirie plus efficace.
 
Le chlorure de calcium, ou sel de déglaçage, efficace à des températures aussi basses que -10 °C, perd son efficacité sous -20 °C. Par contre, si on mouille préalablement le sel avec de la mélasse de betterave diluée, le mélange conserve son efficacité jusqu’aux environs de -32 °C. Une application préalable d’extrait de betterave favorise aussi une plus longue adhérence du sel au revêtement routier, ce qui vient en réduire le rebondissement et le ruissellement. Bien que ce mélange soit environ trois fois plus coûteux que le sel de déglaçage, les gains en efficacité et les économies de main-d’œuvre, de carburant pour les camions et de sel justifient ce procédé. En raison du coût élevé de la solution de jus de betterave, les villes qui en font l’essai la réservent actuellement aux zones à haut risque qui gèlent plus facilement, comme les ponts et les viaducs.   
 
Cette nouvelle application d’un sous-produit alimentaire est prometteuse pour réduire l’impact environnemental de nos opérations de déglaçage. Des recherches demeurent cependant en cours pour déterminer si cette substance a des effets imprévus sur l’environnement, notamment sur la chaîne alimentaire aquatique. Si la mélasse de betterave est viable sur le plan écologique et si un approvisionnement national peut être assuré (il n’y a actuellement qu’une usine de betteraves à sucre au Canada), nous pourrions voir plus de villes adopter cet ingrédient surprenant dans leur arsenal de déglaçage à l’avenir.  

Par Renée-Claude Goulet

Vue aérienne d’un océan partiellement couvert de nuages, centrée sur le sommet d’un champignon de fumée.

Image fixe et recadrée de l’éruption du volcan Hunga Tonga-Hunga Ha’apaï captée par le satellite GOES-West de la National Oceanographic and Atmospheric Administration le 15 janvier 2022.  

Des satellites captent la plus grande éruption volcanique depuis 30 ans  

Deux satellites géostationnaires ont capté une vidéo saisissante, en temps quasi réel, de l’éruption massive du volcan Hunga Tonga-Hunga Ha’apaï le mois dernier.

Hunga Tonga et Hunga Ha’apaï sont des îles du Royaume des Tonga situées en bordure d’un volcan essentiellement sous-marin. Ces deux îles, qui étaient reliées avant les récentes éruptions d’un cratère volcanique, se trouvent dans la ceinture de feu, une série de volcans bordant l’océan Pacifique, où la plaque tectonique du Pacifique s’enfonce dans le manteau sous la plaque australienne. L’entrée en éruption du volcan, en décembre 2021, a été suivie d’une éruption explosive le 13 janvier 2022, puis d’une autre violente éruption très explosive le 15 janvier 2022. Selon les volcanologues, il s’agirait de l’éruption la plus puissante depuis celle du mont Pinatubo aux Philippines en 1991.  

L’éruption du Hunga Tonga-Hunga Ha’apaï a provoqué un nuage en forme de parapluie de 500 km de large avec des ondes de choc en forme de croissant et des ondes gravitationnelles qui se sont propagées autour de la planète. Le volcan a craché des éclats de téphra (fragments rocheux) ainsi que des gaz volcaniques et un bang sonique a retenti jusqu’en Alaska. Le panache de cendres et de fumée s’est élevé à au moins 35 km, générant une charge suffisante pour créer des éclairs. L’éruption a aussi déclenché un tsunami qui a touché tout le Pacifique.  

Observations par satellite  

La variété et l’augmentation du nombre de satellites d’observation de la Terre, de même que les avancées technologiques, ont considérablement amélioré notre capacité de surveillance et d’étude des volcans. Le satellite GOES-West de la National Oceanic and Atmospheric Administration et le satellite météorologique japonais Himawari-8 sont sur une orbite géostationnaire. Autrement dit, ils tournent autour de l’équateur à une vitesse égale à celle de la rotation de la Terre, à une altitude d’environ 35 000 km. Cela leur a permis de surveiller en permanence la même région et de capter ces vidéos sans précédent de l’éruption massive. 

De nos jours, il existe plus de 200 satellites d’observation de la Terre dotés d’une gamme de capacités d’imagerie et d’analyse, notamment des constellations en orbite basse, qui captent quotidiennement des images de la Terre, comme la constellation de satellites canadiens RADARSAT. Les plus grandes structures de cet ordre sont les satellites Doves et Skysat de Planet. Pour le Hunga Tonga-Hunag Ha’apaï et de nombreux autres volcans actifs dans le monde, nous sommes en mesure de surveiller et de comparer les changements quotidiens du sol. Nous pouvons également mesurer les coulées de lave, suivre le mouvement des nuages de cendres et les changements dans l’atmosphère, surveiller les gaz volcaniques et évaluer les dégâts. Heureusement, les satellites nous permettent aussi de mieux surveiller les éruptions dangereuses et d’émettre des alertes dans le monde entier pour mettre les gens à l’abri, comme on l’a fait dans le cas du tsunami qui a découlé de l’éruption, et pour dépêcher de l’aide là où elle est nécessaire.            

Les observations réalisées depuis l’espace nous prodiguent un incroyable lot d’information nouvelle dont on peut se servir pour réaliser des avancées dans le domaine de la volcanologie. Cependant, ces images doivent être associées à des recherches et à des instruments de collecte de données sur place, dans la mesure du possible, pour livrer l’image la plus exhaustive possible. 

Par Cassandra Marion 

Domo arigato, Dr Roboto

“Thank you very much, Mr. Roboto…For doing the jobs nobody wants to.”  (Merci beaucoup, M. Roboto… de faire les tâches dont personne ne veut.)

Ces paroles célèbres, du classique succès Mr. Roboto de Styx, dans les années 1980, sont toujours d’actualité. Les humains font appel aux robots pour les tâches qu’ils ne peuvent, ne devraient ou ne veulent tout simplement pas accomplir. Les robots sont très efficaces pour effectuer des tâches répétitives, car ils ne se lassent jamais, ils ne se laissent pas distraire et ils ne ralentissent pas. Ils se prêtent aussi parfaitement aux tâches dangereuses ou intensives, car ils n’ont pas de problèmes de canal carpien, la toxicité ne les atteint pas et ils n’ont pas besoin de pauses. Plus précis que les humains, les robots peuvent accomplir des tâches avec un degré constant de vitesse et de précision.  
À mesure que la technologie s'améliore, les robots deviennent également plus importants et plus répandus dans les emplois où il n'y a tout simplement pas assez de personnes pour accomplir le travail qui doit être fait. Dans la foulée de la COVID-19, les temps d’attente pour les interventions chirurgicales ont grimpé en flèche. Imaginez si les robots pouvaient venir alléger la pression qui pèse sur les professionnels de la santé. Cet avenir pourrait bien ne pas être très lointain.  
En janvier 2022, une équipe de l’Université Johns-Hopkins a annoncé  que son robot autonome Smart Tissue (STAR) avait réussi à rebrancher un intestin de porc sectionné sans l’aide d’un humain. Ce robot STAR a ainsi réalisé une intervention du nom d’anastomose laparoscopique de l’intestin grêle. Le nom en soi contribue à expliquer pourquoi cette intervention particulière est si difficile pour les humains et se prête bien à la chirurgie robotique :

  • Laparoscopique : Au lieu de pratiquer une grande ouverture pour effectuer une intervention chirurgicale, une chirurgie par laparoscopie se fait par un minuscule trou. Cela signifie que le chirurgien a très peu d’espace pour bouger et qu’il ne peut voir directement ce qui se passe.
  • Intestin grêle : L’intervention vise à réparer l’intestin grêle. Toute erreur pourrait provoquer une fuite dans l’intestin, ce qui risquerait d’entraîner la mort du patient.
  • Anastomose : Reconnecter deux extrémités d’intestin est une tâche extrêmement difficile et répétitive. Lorsque le chirurgien recoud l’intestin, les sutures doivent absolument être précises et constantes, sans quoi une ouverture pourrait subsister dans la réparation. 

Le robot STAR a non seulement réussi l’intervention, mais il a fait un meilleur travail que les chirurgiens humains. Ce résultat est génial et ses répercussions le sont encore davantage. Les chirurgiens robotiques permettent aux médecins de réaliser des interventions délicates et complexes qui peuvent se révéler difficiles, voire impossibles avec d’autres méthodes. La chirurgie robotique permet également de réaliser plus d’interventions par laparoscopie, ce qui se solde par une réduction du nombre de complications chez les patients, des temps de rétablissement plus rapides, moins de douleur et des délais d’attente plus courts.                     

Au rythme où vont les choses, Styx devra peut-être lancer une nouvelle chanson… en hommage au Docteur Roboto.

Par Michelle Campbell Mekarski


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Renée-Claude Goulet

Renée-Claude est conseillère scientifique au Musée de l'agriculture et de l'alimentation du Canada et enseignante agréée de l'Ontario. Grâce à sa formation en biologie, en éducation et à ses nombreuses années d'expérience dans le développement et la mise en œuvre de programmes et expos au musée, elle a développé une expertise dans la communication de sujets liés à la science et à l'innovation qui sous-tendent la production d'aliments, de fibres et de carburants, auprès de publics variés.  

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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. 

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Michelle Campbell Mekarski

En tant que conseillière 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.