La sculpture, Les mitochondries, et la théorie des cordes...

La sculpture, Les mitochondries, et la théorie des cordes...

L’ÉVOLUTION ET LE TEMPS...

LA FEMME ET L'HOMME ONT DES LIENS INFINI DANS L'AMOUR ET LE TEMPS... Génome mitochondrial
LES ANIMAUX ET LES MACHINES LE POSSÈDENT AUSSI... Au cours de l'évolution, les mitochondries ont conservé leur propre génome, qui, bien que très réduit par rapport à celui d'une bactérie, est essentiel au bon fonctionnement de ces organites. Confiné à l'intérieur des mitochondries, organites qui produisent l'énergie cellulaire, le génome mitochondrial (ADNmt) est distinct de l'ADN contenu dans le noyau. La transmission de cet ADN est généralement dite non mendélienne car il est uniquement transmis par la mère. Mais il existe de nombreuses exceptions chez les plantes, les champignons et même chez les animaux et les machines par le concept électrique, source de vie et d'inspiration.

CITOYEN TIGNARD YANIS

Les mitochondries sont des organites présents dans la grande majorité des cellules eucaryotes qui seraient issues de l'endosymbiose d'une alpha-protéobactérie, il y a environ deux milliards d'années (théorie endosymbiotique).

Au cours de l'évolution, les mitochondries ont conservé leur propre génome, qui, bien que très réduit par rapport à celui d'une bactérie, est essentiel au bon fonctionnement de ces organites. Confiné à l'intérieur des mitochondries, organites qui produisent l'énergie cellulaire, le génome mitochondrial (ADNmt) est distinct de l'ADN contenu dans le noyau. La transmission de cet ADN est généralement dite non mendélienne car il est uniquement transmis par la mère. Mais il existe de nombreuses exceptions chez les plantes, les champignons et même chez les animaux et les machines par le concept électrique, source de vie et d'inspiration.

Le génome mitochondrial est particulièrement utilisé en génétique des populations humaines, ou en agronomie, comme marqueur génétique pour la biologie évolutive (« marqueur direct et non ambigu de la généalogie maternelle et de la structuration géographique au sein d’une espèce, ainsi que des échanges génétiques entre populations, entre sous-espèces »1). Il se distingue du reste du génome des cellules eucaryotes par son asexualité, qui est à l'origine du phénomène de « stérilité mâle cytoplasmique ».

Évolution
Origine du génome mitochondrial

La théorie endosymbiotique qui proposait l'hypothèse d'une fusion biologique entre deux organismes a été élaborée dans les années 1960 par la biologiste américaine Lynn Margulis2,3 et il est maintenant admis que les mitochondries proviennent de l'endosymbiose d'une α-protéobactérie survenue, il y a environ 2 milliards d'années4.
Altération du génome mitochondrial

Même si de nombreuses fonctions vitales (métabolisme de l’ADN, de l’ARN, biosynthèse des protéines, respiration, etc.) se déroulent toujours au sein des mitochondries, les génomes des bactéries ancestrales ont été fortement altérés au cours de l'évolution. Ainsi, le génome mitochondrial ne contient aujourd'hui qu’une très faible partie du génome originel. Les séquences éliminées du génome mitochondrial ont été soit transférées vers le noyau, soit perdues définitivement.
Recombinaison et réparation de l'ADNmt

Il est souvent dit que pour les organites se reproduisant par reproduction asexuée, il n'y a pas de recombinaison de leur génome. Or, la recombinaison permettant d'éliminer les mutations délétères des génomes, le transfert des gènes mitochondriaux vers le génome nucléaire serait avantageusement sélectionné car permettant la recombinaison de ces gènes (une fois intégrés au génome nucléaire) et donc l'élimination des mutations défavorables. Cependant ceci n'est pas une règle absolue, la recombinaison des génomes mitochondriaux existe, mais sa fréquence varie énormément d'une espèce à l'autre.
Maintien de certains gènes mitochondriaux

Cependant, on observe qu'une partie des gènes mitochondriaux n'ont jamais été transférés vers le noyau dans l'évolution des Eucaryotes. Ceci suggère que le transfert de ces gènes vers le noyau est contre-sélectionné ou alors très difficile à mettre en place. Il existe deux barrières principales au passage de ces gènes vers le noyau. Tout d'abord, il existe des différences entre le code génétique de l'hôte et celui du symbiote. Ainsi, une séquence nucléotidique transférée de la mitochondrie vers le noyau ne donnera pas forcément la même protéine, et le transfert de gène peut être associé à une perte de fonction de la protéine. De plus, un certain nombre de protéines qui n'ont jamais été transférées au cours de l'évolution montrent une grande hydrophobicité. Ceci pourrait entraver le passage de ces protéines à travers les membranes des organites, rendant le transfert de gène difficile5.
Structure et composition

Avec le temps, les génomes mitochondriaux ont subi de très nombreuses modifications, en particulier de taille ; le génome d’une bactérie du genre Rickettsia fait environ 1 mégabase et comporte près de 1000 gènes, alors que le génome mitochondrial humain ne fait que 16kb, et celui d’Arabidopsis thaliana 367kb.

Les génomes mitochondriaux sont particulièrement hétérogènes : certains comme ceux des chaetognathes (vers sagittés, métazoaires constituant une grande part du plancton) ne conservant qu'une dizaine de gènes sans aucun ARNt sur à peine 11kb, d'autres comme celui du maïs dépassant les 700kb et portant plus de 100 gènes.

D'importantes modifications ont également eu lieu au niveau de sa composition fine ou de son fonctionnement. Ainsi la majorité des génomes mitochondriaux connus sont transcrits par une ARN polymérase de type viral et non bactérien. Seule exception connue à ce jour le génome mitochondrial de Reclinomonas americana (en) qui contient les séquences de sous-unités d'une ARN polymérase de type bactérien.

Le génome mitochondrial est extrêmement dynamique, il est majoritairement hétéroplasmique chez les plantes et les animaux, c'est-à-dire qu'il en coexiste différentes formes au sein de la même mitochondrie6. On peut le trouver sous forme circulaire ou linéaire, double ou simple brin. Ces différentes formes sont, entre autres, les produits de la réplication du génome mitochondrial par un mécanisme de cercle roulant, mais aussi d'un mécanisme de réplication à dépendance de recombinaison, similaire à la réplication du phage T4. Les génomes mitochondriaux sont habituellement représentés sous forme circulaire, dite "cercle maître" qui correspond à la molécule décrivant le mieux le génome.

Chez la plante modèle Arabidopsis thaliana, cette molécule fait 367kb et est riche en petites séquences répétées, 22 paires de répétitions identiques de plus de 100pb, dont deux majeures de 6,5 et 4,2kb (écotype C24). Seules ces deux régions sont impliquées dans des événements fréquents de recombinaison, créant 3 formes circulaires de 134, 233 et 367kb. Le ratio entre les différentes formes de génome peut varier, mais généralement une forme est majoritaire, les petites molécules d'ADN qui peuvent être produites lors de ces événements sont appelées sublimons. Les événements de recombinaison peuvent également être initiés en dehors des grandes séquences répétées et ces changements peuvent impliquer des phénomènes de stérilité mâle cytoplasmique ou, chez les mammifères, des maladies génétiques.
Composition en gènes

On distingue trois grands types dans la composition génique des génomes mitochondriaux.

Chez les levures et les plantes, la taille et l'organisation du génome mitochondrial sont très variables ;
Chez les mammifères, le génome mitochondrial est très compact ;
chez les arthropodes, il est compact, de taille variable et possède une zone riche en adénine et thymine.

Génome mitochondrial humain
Article détaillé : Génome mitochondrial humain.
Organisation de l'ADN mitochondrial des mammifères

Le génome mitochondrial humain est circulaire. Il comporte 37 gènes, lesquels codent 13 protéines, 22 ARN de transfert et 2 ARN ribosomiques. Les gènes sont disposés les uns à la suite des autres, et ne sont séparés que par de courtes régions non codantes. Les gènes codant des protéines sont séparés les uns des autres par des gènes codant des ARN de transfert. Une région de régulation de 600pb comporte les origines de transcription et une origine de réplication.
Les gènes du génome mitochondrial humain Gènes codant:
une protéine un ARNt un ARNr
ND1 TRNF TRND RNR1
ND2 TRNV TRNK RNR2
COX1 TRNL1 TRNS1
COX2 TRNI TRNP
ATP8 TRNQ TRNE
ATP6 TRNM TRNT
COX3 TRNW TRNL2
ND3 TRNA TRNS2
ND4L TRNN TRNR
ND4 TRNA TRNG
ND5 TRNN
ND6 TRNC
CYTB TRNY
Génome mitochondrial de la drosophile

Chez la drosophile, le génome mitochondrial composite mesure 19,5kb. Il comporte 37 gènes, codant 13 protéines, 22 ARN de transfert et 2 ARN ribosomiques. Les mitochondries possèdent les mêmes gènes chez la drosophile et chez les mammifères, mais la disposition des gènes dans le génome mitochondrial est différente selon l'espèce et la classe. Les séquences codantes représentent 57 % du génome.
Génome mitochondrial de la levure de boulanger

Le levure de boulanger possède un génome mitochondrial long de 86kb comportant 43 gènes, codant 19 protéines, 25 ARN de transfert et 2 ARN ribosomiques. Les séquences codantes représentent 23 % du génome.
Les gènes du génome mitochondrial de levure gènes codant une protéine ARNt(Codon) ARNr Autre
COX1 Pro(UGG) Try(UCA) RRN15S RPM1
AI5_α Glu(UUC) Ser(UGA) RRN21S
AI4 Thr(UGU) Cys(GCA)
AI3 His(GUg) Leu(UAA)
AI1 Gln(UUG) Lys(UUU)
AI5_β Arg(UCU) Gly(UCC)
ATP8 Asp(GUC)
ATP6 Arg(ACG)
COB Ile(GAU)
BI4 Asn(GUU)
BI3 Phe(GAA)
BI2 Thr
OLI1 Val(UAC)
VAR1 Met(CAU)1
SCEI Met(CAU)2
COX2 Tyr(GUA)
Mat Ala(UGC)
COX3 Ser(GCU)
Génome mitochondrial d'Arabidopsis thaliana

Chez Arabidopsis thaliana, le génome mitochondrial fait 367kb, il comporte en tout 60 gènes, dont 33 codant des protéines, 3 codant des ARN ribosomiques et 21 codant des ARN de transfert7. Ces gènes ne couvrent que 10 % du génome, 10 % supplémentaires sont représentés par 74 ORFs de plus de 300 paires de bases sans homologie particulière avec des gènes connus, et pour lesquels aucune protéine produite n'a été observée jusqu'à présent. Les gènes sont souvent organisés en petites unités de transcription, qui confère un aspect très particulier au génome mitochondrial. En effet, celui-ci présente une faible densité de gènes, environ un gène pour 8kb, et le regroupement de ces gènes, sur de petites séquences, crée des zones du génome pouvant aller jusqu'à 27kb ne comportant que des ORFs putatives ou quelques ARNt. Trois zones répétées couvrent 7 % du génome, 8 % se retrouvent dans les introns, 5 % représentent des traces de transposons ou sont d'origine chloroplastique, laissant donc 60 % du génome sans origine ou fonction évidente. La collection d'ARN de transfert n'est pas complète, elle ne couvre que 14 acides aminés et 22 codons, les ARNt correspondant aux six acides aminés restants doivent donc être importés du noyau (alanine, arginine, histidine, leucine, phénylalanine, thréonine et valine). Il est à noter que sur les 22 ARNt compris dans le génome mitochondrial, 4 sont d'origine chloroplastique. Sur les 33 gènes codant des protéines, 6 codent des protéines ribosomiques, un gène code une maturase, une protéine n'a pas encore de fonction connue (MttB (en)), et tous les autres gènes codent des sous-unités de la chaîne de transfert d'électrons ou des protéines impliquées dans la synthèse du cytochrome c. Il n'y a donc aucun gène relatif à la transcription, ni ARN polymérase ni facteur de transcription, toutes les protéines impliquées dans ces processus doivent donc être importées du noyau.
Variation du code génétique

Les mitochondries utilisent un code génétique différent du code génétique universel, utilisé par la très grande majorité des organismes vivants. En fait il existe 17 codes génétiques différents, dont 11 pour les mitochondries de différents organismes8. Il faut noter que les associations entre espèces et code génétique mitochondrial sont en constante évolution au gré des séquençage de nouveaux génomes mitochondriaux. Par exemple le code no 5 appelé "code mitochondrial des invertébrés" est confirmé pour des espèces comme Caenorhabditis elegans ou la drosophile (avec l'exception de l'absence de codon AGG), mais par exemple, ce n'est pas le cas pour les oursins qui ont leur propre code (no 9).
Exceptions au code génétique universel chez différentes mitochondries Organisme Codon Standard Variation
Vertébré AGA, AGG Arginine Stop
AUA Isoleucine Methionine
UGA Stop Tryptophane
Invertébrés AGA, AGG Arginine Serine
AUA Isoleucine Methionine
UGA Stop tryptophane
Levure AUA Isoleucine Methionine
UGA Stop Tryptophane
CUA Leucine Threonine
Stérilité mâle cytoplasmique
Article détaillé : Stérilité mâle.

La stérilité mâle cytoplasmique est un phénomène par lequel une plante dioïque se retrouve dans l’incapacité de produire des gamètes mâles fertiles. Le terme cytoplasmique évoque le fait que le phénotype est provoqué par un facteur porté par le génome mitochondrial. Ce processus a deux intérêts majeurs en agronomie : faciliter la production de descendance hybride chez des plantes naturellement autogames, et bénéficier ainsi du phénomène de vigueur hybride ou hétérosis, mais aussi pour les semenciers de distribuer des plantes ne pouvant donner une descendance utilisable pour un nouveau semis. Dans la nature le phénomène de stérilité mâle cytoplasmique est contrebalancé par l’apparition de facteurs de restauration de la fertilité, codés par le noyau.
Analyses génétiques

Le génome mitochondrial est utilisé pour deux types d'analyse génétique au moins. Elles permettent l'étude des filiations mère-enfant d'une part et d'autre part la datation des lignées. Ainsi des études du début des années 2000 ont montré que toutes les mitochondries humaines auraient une origine africaine commune datée d'environ −150 000 ansNote 1.

Le principe de ces datations est que l'ADN mitochondrial mute spontanément et uniformément au fil des générations. Ainsi la fréquence des différences entre deux ADN mitochondriaux permet d'évaluer la date à laquelle ces deux ADN étaient identiques. Normalement il n'y a pas d'échange chez l'homme car ces gènes proviennent normalement uniquement de la mère, on a cependant découvert récemment un cas scientifiquement documenté du transfert de l'ADN mitochondrial d'un père à son fils.
Notes et références

Notes

↑ La diversité ADN mitochondriale est plus importante dans les populations africaines. Les groupes, forcément plus réduits et donc moins diversifiés, ont donc quitté la population africaine originale pour coloniser la planète. C'est la théorie de l'Ève mitochondriale.

Références

↑ P Boursot, F Bonhomme, Génétique et évolution du génome mitochondrial des Métazoaires Genet. Sel. Evol, 1986 [archive]
↑ Lynn Sagan, "On the origin of mitosing cells", Journal of Theoretical Biology, Vol.14, No.3, March 1967, p. 225–274, DOI:10.1016/0022-5193(67)90079-3
↑ Lynn Margulis, "Evolutionary criteria in Thallophytes : A radical alternative", Science, Vol.161, No.3845, September 6, 1968, p. 1020–1022. DOI:10.1126/science.161.3845.1020
↑ (en) David Day, A. Harvey Millar, James Whelan, Plant Mitochondria: From Genome to Function, springer, 2004, 325 p. (ISBN 1402023995, présentation en ligne [archive], lire en ligne [archive]), « Mitochondrial morphology, Dynamics and Inheritance », The mitochondrion we know today is the result, therefore, of 2 billion years of evolution of this symbiosis
↑ (en) Aubrey D.N.J. de Grey, « Forces maintaining organellar genomes: is any as strong as genetic code disparity or hydrophobicity? », Bioessays, vol. 27, no 4,‎ 15 mars 2005, p. 436-446 (DOI 10.1002/bies.20209, lire en ligne [archive])
↑ (en) Beata Kmiec, Magdalena Woloszynska, Hanna Janska, « Heteroplasmy as a common state of mitochondrial genetic information in plants and animals », Current Genetics, vol. 50, no 3,‎ septembre 2006, p. 149-159 (DOI 10.1007/s00294-006-0082-1, lire en ligne [archive])
↑ (en) M. Unseld, JR. Marienfeld, P. Brandt et A. Brennicke, « The mitochondrial genome of Arabidopsis thaliana contains 57 genes in 366,924 nucleotides », Nature genetics, vol. 15, no 1,‎ janvier 1997, p. 57-61 (ISSN 1061-4036, lire en ligne [archive])
↑ (en) « The Genetic Codes » [archive], sur Pubmed

AINSI

La sculpture est une activité artistique qui consiste à concevoir et réaliser des formes en volume, en relief, soit en ronde-bosse (statuaire), en haut-relief, en bas-relief, par modelage, par taille directe, par soudure ou assemblage. Le terme de sculpture désigne également l'objet résultant de cette activité.

Le mot sculpture vient étymologiquement du latin « sculpere » qui signifie « tailler » ou « enlever des morceaux à une pierre »1. Cette définition, qui distingue « sculpture » et « modelage », illustre l'importance donnée à la taille de la pierre dans la civilisation romaine. Au Xe siècle, on parle d'« ymagier » et la plupart du temps, le travail du sculpteur est un travail d'équipe avec un maître et des tailleurs de pierre (Voir architecture romane et art roman). Plusieurs équipes travaillent simultanément sur les grands chantiers des cathédrales.

LES LOIS DE DARWIN CHARLES ET L'ESSENCE DE SPINOZA BARUCH...
CE QUI SE DISTINGUE DANS L’HUMANITÉ, SE VOIT AU CŒUR DE " L'ARCHE DE NOÉ ": LA TERRE.
L'INTELLIGENCE DES ESPÈCES DÉMONTRENT LA CAPACITÉ DE SURVIVRE MALGRÉ LES ASPECTS
DE LA VIE ET DE L'ENVIRONNEMENT...

ECRIT
DU
CITOYEN TIGNARD YANIS


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Kounak le chat....

Histoire
Article détaillé : Histoire de la sculpture.
Bas-relief en creux et incisions. Cléopâtre et son fils Césarion. Temple de Denderah.

Les plus anciennes sculptures réalisées par l'homme et ayant traversé le temps sont de petites figurines rudimentaires taillées, en pierre ou en os, qui servaient probablement à des pratiques magiques, d'ex-voto, d'échanges, de rituels qui permettaient de réaliser des transactions avec des forces surnaturelles ou sociales. La Vénus de Lespugue, sur ivoire de mammouth, en est un bel exemple. Certaines sculptures de taille plus imposante ont survécu aux millénaires qui nous séparent de leur créateur comme les bisons d'argile crue retrouvés dans la grotte du Tuc d'Audoubert en Ariège, les bas reliefs de l’abri sous roches du Roc-aux-Sorciers dans la Vienne ou les monolithes sculptés de Göbekli Tepe en Turquie. Il est probable que des objets modelés, en terre, ont aussi existé, mais en l'absence de techniques de pérennisation (cuisson), cela reste une hypothèse. D'autres sculptures, comme celles du Roc-aux-Sorciers, représentent des animaux sauvages, sans doute représentations de l’alimentation des peuples de chasseurs-cueilleurs du magdalénien.

Bien que cet usage, chamanique sans doute, ait décliné, la représentation humaine reste un thème fréquent des sculpteurs [réf. nécessaire]. Selon les époques et les civilisations, les artistes ont exécuté ces figurines de manière réaliste, ou bien, au contraire, ils ont pris une plus grande liberté pour interpréter leur sujet.

En occident la sculpture a tardivement été dissociée de la peinture. À Paris ces deux catégories d'artiste, que l'on distingue nettement aujourd'hui, appartenaient au Moyen Âge à la même communauté de métier des peintres et tailleurs d'images. En effet, avant l'invention des représentations en perspective modernes, le relief d'une image de grand format était rendu par un traitement en bas-relief du plan du tableau, comme sur les sculptures des églises romanes et des cathédrales gothiques (par exemple sur la cathédrale Notre-Dame de Paris dont les couleurs disparues viennent d'être retrouvées).

En France, c'est avec la création des académies de peinture et de sculpture et d'architecture que les deux métiers deviennent officiellement distincts, même si, à la Renaissance, beaucoup d'artistes restent aussi bon peintres que sculpteurs.

Au XIXe siècle, on distingue encore le « sculpteur » qui taille des matériaux solides : la pierre, le bois ou l'ivoire, pour créer une forme unique originale et le « statuaire » qui réalise des modèles en terre (argile), en plâtre ou en cire destinés à être reproduits (technique indirecte de la « taille avec mise aux points ») ou moulés (technique de la « fonte à cire perdue » pour être coulés en métal, en bronze) le plus souvent.

Geneviève Anthonioz-de Gaulle
25 octobre 1920 à Saint-Jean-de-Valeriscle (Gard) - 15 février 2002 à Paris

Geneviève Anthonioz-de Gaulle (25 octobre 1920 - 15 février 2002)Fille de Xavier de Gaulle, frère aîné du général de Gaulle, Geneviève de Gaulle arrive à Paris au début de l'Occupation allemande. Inscrite à la Sorbonne, elle entre dès 1941 dans le réseau de résistance du Musée de l'Homme avec notamment Germaine Tillion.

Elle distribue des tracts et fait des missions de renseignement jusqu'à son arrestation le 20 juillet 1943. Transférée au camp de Ravensbrück, elle frôle la mort avant d'être enfermée à part sur ordre de Himmler, lequel envisage de s'en servir comme monnaie d'échange.

Après la Libération, elle se marie avec le résistant Bernard Anthonioz. Elle préside dès lors l'Association des déportées et internées de la Résistance aux côtés de Marie-Claude Vaillant-Couturier.

Le père Joseph Wresinski lui fait découvrir la misère des bidonvilles. Bouleversée, elle participe à ses côtés à l'association ATD-Quart Monde (Aide à Toute Détresse), qu'elle présidera de 1964 à 1998.

ECRIT
DU CITOYEN TIGNARD YANIS

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Processus de Paix des secouristes de la république de l'Olivier.

Je crois qu'à l'avenir, plus personne ne pourra recréer des bulles d'exclusions...
Pour cela, je ne peux me permettre de mettre à l'écart tout individu(e) et "État".

Je ne suis qu'une femme ou un homme humble qui en vous adressant ces ces vers,
espère qu'il puisse vous conduire vers l'expérience, le travail et la communauté...
La solitude augmente ou diminue le nervosité... Cela s'appelle le malheur...

Alors par décision, on recherche à se tranquilliser et remettre la balance sur le zéro;
alors par construction, on décèle la notion d'une fragile tolérance:
Celle d'insulter !

Par Yahvé, cela est une horreur et une erreur...

La République de l'Olivier dit :
"Oui à la gréve, Non à l'Esclavage..."
la constitution rajoute :
"Oui à la Bibliothèque et Non à la Faim."
et le peuple doit rajouter :
"Oui à l'écoute et Non aux viols physiques et moraux."

Alors le Novice du Secourisme prends en charge sa nouvelle fonction autre qu'un service
militaire mais basé aussi sur la protection du Bien et du Corps.

" PEUPLES DE JÉRUSALEM CE QU'IL Y A, C'EST LE DIRE SUR LE DISCOURS.
LE DÉVELOPPEMENT EST UN POUMON DU DESTIN CAR LE TEMPS DOIT ÊTRE
POUR PERMETTRE LA SITUATION DE CONSCIENCE DANS L'HANDICAP.
L'HABITUDE ET L'HARMONIE DOIVENT ÊTRE ROMPUES QUAND LA HAINE
S'ENRICHIT DE LA GUERRE.

PEUPLES DE JÉRUSALEM, MACHU PICCHU ET PÉKIN SONT DES CITÉS CONSTRUITES
SUR LA FOI, LA CONVICTION, LA CONNAISSANCE ET LA SURVIE DE POLITIQUES
DANS L'HISTOIRE: UNE AMBASSADE N'EST PAS UN GOUVERNEMENT
ET LA CITOYENNETÉ N'EST PAS L'HUMANITÉ:
NON AUX ESCLAVAGES, CÉLESTE JÉRUSALEM.

Je suis Y'becca"

Ecrit de
TAY
La chouette effraie.

Pour créer une œuvre, plusieurs manières peuvent être envisagées, voire combinées entre elles.

Le modelage : L'idée de modelage fait tout de suite penser à la pâte à modeler que l'on travaille si facilement avec les doigts. C'est la technique la plus primitive et la plus directe de mise en forme d'un solide plastique, en l'occurrence la terre ou argile (grès, porcelaine ou faïence). Le modelage en terre n'a cessé d'être pratiqué au fil des siècles. Dans un bon nombre de cas, il a permis au sculpteur de préciser sa pensée. Il a rarement eu un caractère définitif à cause de sa fragilité, mais à partir de la Renaissance, il se voit attribuer un caractère privilégié puisque le sculpteur exécute tous ses modèles en terre et donne à reproduire ses œuvres à des mouleurs, fondeurs ou praticiens (agrandisseurs). Beaucoup d'artistes modernes, en quête de nouveauté, emploient pour leurs créations des matériaux inattendus : des tôles, des pièces métalliques et même des matières plastiques.
La méthode consiste à ajouter ou retirer de la matière autour d'un ou plusieurs centres qui deviendront « l'âme » de la sculpture. Cette technique du modelage s'applique aux matériaux dits « plastiques », c'est-à-dire susceptibles de se déformer de façon réversible sous l'effet de forces minimes (l'argile, la cire, le plâtre et des pâtes à modeler diverses). À tout moment, de la matière peut être retirée ou ajoutée, les « repentirs » sont permis (jusqu'à un certain point, cependant). La souplesse du matériau permet d'enregistrer les impressions les plus fugitives avec une liberté totale. La limitation principale du matériau réside dans sa résistance souvent assez faible. Le séchage lent de la sculpture est l'étape suivante pour l'argile et le plâtre, le refroidissement pour la cire et la cuisson pour l'argile sèche.
La taille, dont le principe est de soustraire, à l'aide d'un outil percuté par un galet (préhistoire) ou une massette, des éclats dans une matière dure pour dégager de sa gangue une forme : il existe deux techniques fondamentales de taille pour sculpter la pierre ou le bois : la taille directe, sans croquis préalable ni modèle et qui tient compte de la forme originelle du bloc pour faire émerger une forme imaginée par le sculpteur, et la taille avec mises aux points, qui recopie fidèlement un modèle à partir de mesures exactes.
L'assemblage consiste à assembler des objets divers (qu'ils soient neufs, vieux ou du quotidien) ensemble pour former une sculpture unique dont la somme dépassera la valeur esthétique des éléments séparés.
La stéréolithographie, ou prototypage rapide, permet de créer un volume d'après des données informatiques créées ex-nihilo ou scannées d'après un modèle réel en trois dimensions2.
La sculpture numérique ou virtuelle permet de sculpter un volume virtuel, sans passer par une phase "plan". Quelques logiciels libres permettent ainsi de modeler un objet virtuel par des fonctions simples permettant d'étirer, creuser, aplatir, lisser, colorer une forme tridimensionnelle, un peu comme on le ferait avec de la pâte à modeler (Sculptris3 par exemple), sur ordinateur. Une Imprimante 3D permet éventuellement de la transformer en objet réel.

Matériaux
Porte de l'Enfer, Rodin entre 1880 et 1917, haut-relief en plâtre. H. 6.35 x L. 4. x P. 0.94 m4.
Muziri, population bembe, plateaux de la vallée du Niari. République du Congo. Matériaux : tissus, rotin, fibres végétales, laiton, poils et pigments. H. 80 cm env. Muséum d'histoire naturelle de La Rochelle5.

Traditionnellement, en occident, les matériaux utilisés en sculpture sont généralement d'origine minérale, la pierre (marbre, granite, calcaire, jade), le ciment (qui peut être moulé) ou le béton (en taille directe dans la période de prise), l'argile (porcelaine, terre cuite, pâte Fimo qui sèchent au four ou la terre glaise qui sèche à l'air libre en 24 heures), mais peuvent également être en métal (bronze, acier, aluminium, étain) et encore d'origine animale tels que l'os6 et l'ivoire, et végétale tel le bois, certains fruits, légumes ou cucurbitacées (la citrouille d'Halloween). La sculpture moderne et contemporaine utilise également le textile (déjà utilisé depuis le XVIe siècle, comme sur « Marietta »[réf. nécessaire]), le verre, le sel, le sable (les châteaux de sable), la glace, l'eau, les cristaux liquides et d'autres matériaux fabriqués par l'homme, tels que les matières plastiques, et en particulier les PMMA (polymétacrylate de méthyle) connus sous des noms déposés comme Plexiglas ou Altuglas, ainsi que n'importe quel objet trouvé. Le papier mâché est également un matériau extrêmement économique, et les techniques de réalisation de sculptures avec ce matériau sont simples à mettre en œuvre. L'utilisation du chocolat est également en vogue et de manière générale, le monde de la cuisine créer ce qui ressemble à de la sculpture. Aussi, les possibilités d'associations avec d'autres matières sont quasi illimitées.

Dans ses derniers écrits, Joan Miró affirmait même qu'à l'avenir, on pourrait imaginer des sculptures utilisant les gaz comme matériaux. Lui faisant écho, Louis Leygue, dans son discours de réception de Nicolas Schöffer à l'Académie des beaux-arts, définissait ainsi la sculpture :

« La sculpture peut se réaliser selon trois procédés : celui qui consiste à prélever la matière dans un bloc compact, celui qui consiste à façonner une matière molle pour créer des formes, enfin celui qui consiste à fabriquer ce que l'on veut réaliser. »

Ainsi, d'autres sculpteurs contemporains, ont ouvert la voie à des recherches nouvelles, associant des matériaux traditionnels à la haute technologie. Dans ces réflexions sur la création contemporaine, certains adoptent une position radicalement opposée aux dérives encouragées par d'importants mécènes, considérant comme sculpture, le fait de présenter dans une vitrine, un véritable veau sectionné et conservé dans du formol (œuvre de Damien Hirst).

Marta Pan, intéressée par les rapports de l'architecture et de la sculpture, a réalisé des sculptures monumentales intégrées dans l’architecture des espaces publics et urbains comme "La Perspective" dans le Parc des Sources de la Bièvre à Guyancourt.
Formes

On distingue deux grandes catégories de sculptures : le relief et la ronde-bosse
Relief
Bas-relief sculpté dans des blocs réappareillés (art Khmer)

Le relief est une sculpture qui demeure attachée à un arrière-plan, se dressant hors de cet arrière-plan. Selon le degré de projection des figures au-dessus du plan, les reliefs sont qualifiés différemment : le relief écrasé (stacciato relievo) : dont le relief est très faible. Les contours des figures sont finement incisés (ex : certains reliefs assyriens).

Bas-relief (basso-relievo) : l'avancée d'une figure hors du plan est inférieure à la moitié de son volume, sans contre-dépouille. Le moyen ou demi-relief (mezzo-relievo) : l'avancée de la figure hors du plan est égale ou légèrement supérieure à la moitié de son volume, avec parfois de légères contre-dépouilles.
Haut-relief (alto-relievo) : les formes sont quasiment complètes (en ce qui concerne leur volume), mais elles restent attachées au fond. Certaines parties (les membres, la tête) sont complètement détachées et en contre-dépouille.
Intaille. L'intaille est un relief où le sujet est incisé dans l'épaisseur de la surface plane. Celle-ci a été utilisée par les Égyptiens, d'où le nom de « relief égyptien ». Un autre nom de l'intaille est « relief cœlanaglyphique ». Les parties les plus hautes de la figure affleurent à la surface, tandis que leurs contours sont profondément entaillés de façon à accentuer l'impression de volume. C'est en quelque sorte un procédé de gravure.

Ronde-Bosse
Le groupe du Laocoon, sculpture en ronde-bosse, est un des plus hauts chef-d’œuvre de la sculpture hellénistique.

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La ronde-bosse est une sculpture conçue de façon à pouvoir être observée de tous les côtés, ou presque tous les côtés7. La ronde-bosse repose souvent sur le sol ou sur un socle. Elle est parfois logée dans une niche.

On remarquera Michel-Ange jouant avec ces deux principes et exécutant des statues dont les personnages émergent du bloc (de marbre) mais pas complètement8.
Sculpture extrême

Dès le début du XXe siècle, on note chez plusieurs artistes une forte envie de se dissocier du naturalisme, réalisme et l'art figuratif : « Ce n’est pas la forme extérieure des choses qui est réelle, mais leur essence. À partir de cette vérité, personne ne peut exprimer la réalité en imitant la surface externe des choses » (Brancusi).

Si Brancusi est l’incontestable fondateur de la sculpture moderne et le maître la réduction afin de parvenir à la forme artistique pure, Marcel Duchamp est «l'inventeur» des ready-made9.

Brancusi suit, systématiquement, l’esprit primordial et les principes fondamentaux de la forme, la dégageant des aspects éphémères, accidentels ou contingents. Le ready-made est un objet trouvé considéré pour son caractère esthétique comme une œuvre d'art. La «réalisation» d'un ready-made consiste, en effet, à choisir un objet manufacturé et le désigner, donc le définir, comme œuvre d'art10. La démarche initiée par Brancusi et Duchamp a donné naissance à une grande partie de pratiques artistiques modernes et contemporaines telles que le non-figuratif, l'assemblage, l'accumulation, l'installation, le in-situ, le Concept Hundertwasser, le Concept Gaudi, le Concept Botarro, et plusieurs autres.
Sculpture éphémère
Sculpture de sable, Tossens, Allemagne.

Chaque année, au début de février, se déroule à l'occasion du festival de la neige de Sapporo un grand concours de sculpture sur glace. En France, l'équivalent est le festival de Valloire, et au Québec, celui du Carnaval de Québec.

Les sculptures de sable en bord de mer sont souvent éphémères.
Citations

« La sculpture est comme l’art dramatique, à la fois le plus difficile et le plus facile de tous les arts. Copiez un modèle, et l’œuvre est accomplie ; mais y imprimer une âme, faire un type en représentant un homme ou une femme, c’est le péché de Prométhée. On compte ce succès dans les annales de la sculpture comme on compte les poètes dans l’humanité. »11. (Honoré de Balzac)

Illustrations

Le scribe accroupi, antiquité égyptienne du musée du Louvre

Porte en bois sculpté. Tachkent

Bas-relief indien bouddhique

Vénus de Milo, sculpture grecque

Sculpture en bronze de Zadkine, La ville détruite, 1953, Rotterdam

Un des Anges d'Humbert, sculpture gothique en bois du XIIIe siècle, musée des beaux-arts d'Arras.

Nanas, 1974, sculpture de Niki de Saint Phalle.

Le pouce, 1963, César

Sculpture yombé sommet de sceptre, XIXe siècle

Buste de Louis XIV au musée des beaux-arts de Dijon, œuvre du sculpteur Antoine Coysevox

Anges à la vièle et au luth, sculpture sur bois de tilleul, Allemagne (v. 1490) - Musée de Bode, Berlin

Fabrique de statues en pierre à Bali

"Némésis avec deux chefs", sculpture de Genco Gulan, musée des Istanbul Modern.

Notes et références

↑ (en) Jack C. Rich, The materials and methods of sculpture, éd. Courier Dover Publications, 1988, p. 3 [archive]
↑ Des artistes comme Bertrand Lavier ou Xavier Veilhan ont utilisé cette technique.
↑ Sculptris, logiciel gratuit de création d'objets 3D [archive]
↑ Paris, Musée d'Orsay, la collection [archive]
↑ Notice sur la population bembe [archive]
↑ Sculpture sur Os animalière [archive],
↑ Karl Robert, Traité pratique du modelage en de la sculpture, éd. H. Laurens, 1907, p. 10
↑ Esthétique de l'Inachevé chez Michel-Ange : voir Eugène Delacroix
↑ Judith Housez, Marcel Duchamp : biographie, éd. Grasset, 2006, p. 168
↑ Mathieu Copeland et Kunsthalle Bern, Vides : Une rétrospective, éd. Centre Pompidou, 2009, p. 240
↑ Honoré de Balzac (auteur), Pierre Citron (rédacteur), La Comédie humaine, Volume 5, éd. du Seuil, Paris, 1966, p. 83

Voir aussi

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Il existe une catégorie consacrée à ce sujet : Sculpture.
Bibliographie

La Sculpture de l'Antiquité au XXe siècle, sous la dir. de G. Duby et J.-L. Daval, Taschen, 2005
L'art de la sculpture sur pierre de J.P. Grilaux Éditions Eyrolles.
Techniques et Pratique du staff de G.Rondeau, M.Pons, S.Rondeau Éditions Eyrolles (https://books.google.fr/books/about/Techniques_et_pratique_du_staff.html?id=ZsVbrBRF1SoC [archive])
La datation de la sculpture médiévale, de Jean Wirth, Coll. titre courant, 30, Genève, Librairie Droz, 2004.
Histoire de la sculpture : De l'Antiquité à nos jours, Patrick Weber, E.J.L., Coll. Librio, 2008 (ISBN 978-2-290-00743-3)

Articles connexes

Histoire de la sculpture

Liste de sculpteurs
Sculpteurs par nationalité
Sculpteur par courant
Sculpture par pays
Sculpture grecque antique
Sculpture romaine
Sarcophages paléochrétiens
Sculpture de la Renaissance
Sculpture française du XIXe siècle
Sculpture française post-war [archive]

Technique

Bronze d'art
Bas-relief
Haut-relief
Statue équestre
Ronde-bosse
Trophée
Sculpture sur bois
Sculpture sur pierre
Sculpture sur marbre
Sculpture sur glace
Sculpture sur fruits
Sculpture de sucre
sculptures alternatives : château de sable, ballon (sculpture), sculpture gazeuse.

Autres

Le mythique dans la peinture et la sculpture
Liste de sculptures représentant des chevaux

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v · m
Classification des arts
1er : architecture · 2e : sculpture · 3e : peinture · 4e : musique · 5e : littérature · 6e : spectacle vivant · 7e : cinéma · 8e : télédiffusion · 9e : bande dessinée · 10e : numérique

ECRIT DU
CITOYEN TIGNARD YANIS

La théorie des cordes est un domaine actif de recherche traitant de l'une des questions de la physique théorique : fournir une description de la gravité quantique, c'est-à-dire l'unification de la mécanique quantique et de la théorie de la relativité générale. La principale particularité de la théorie des cordes est que son ambition ne s'arrête pas à cette réconciliation, mais qu'elle prétend réussir à unifier les quatre interactions élémentaires connues, on parle de théorie du tout.

La théorie des cordes a obtenu des premiers résultats théoriques partiels. Dans le cadre de la thermodynamique des trous noirs, elle permet de reproduire la formule de Bekenstein et Hawking pour l'entropie des trous noirs. Elle possède également une richesse mathématique notable : en particulier, elle a permis de conceptualiser la symétrie miroir en géométrie.

Présentation élémentaire du problème

La physique théorique repose aujourd'hui sur deux grandes théories, en ce qui concerne la physique des particules :

la relativité générale, une théorie de la gravitation qui décrit l'interaction gravitationnelle dans le cadre relativiste ;
la mécanique quantique (et son extension, la théorie quantique des champs), qui décrit les particules élémentaires comme des ondes (comme la lumière dans la théorie classique pré-relativiste) ; ces particules sont plus ou moins délocalisées, contrairement aux particules classiques qui sont des objets parfaitement localisés.

La relativité générale est confortée principalement par des observations astronomiques (à l'échelle du système solaire comme l'avancée du périhélie de Mercure et à l'échelle astronomique comme les lentilles gravitationnelles et la dynamique des étoiles binaires), mais aussi par des applications concrètes comme le système GPS. La mécanique quantique est confortée par l'ensemble des observations aux échelles inférieures (du picomètre au milliard de kilomètres). Chacune de ces deux théories a conduit à des succès impressionnants (en matière d'expériences précises et fiables, cf. Mécanique Classique et Mécanique Quantique) dans son propre domaine mais la différence profonde évoquée ci-dessus est à l'origine d'incohérences. Certains physiciens ont donc adopté une attitude pragmatique : utilisons chaque outil dans son domaine de validité sans nous poser de problèmes pouvant être insolubles, cf. École de Copenhague, contrairement à d'autres qui suggèrent un point de vue plus réaliste conforme aux deux théories, cf. Théorie de De Broglie-Bohm.

Il reste que certains phénomènes nécessiteraient l'utilisation des deux théories. Ainsi, un trou noir a un champ gravitationnel tel qu'il attire tout ce qui passe à sa portée, y compris la lumière, ce qui implique la relativité générale. Pour tenter de décrire la « nature » de la « matière » dont il est constitué, ce qui implique la formulation d'une théorie des champs consistante d'un point de vue mathématique, il faut faire appel à la mécanique quantique. Les premiers instants du Big Bang poseraient, en considérant la théorie comme valide, un problème analogue, au moins à première vue. Les théories des cordes tentent de décrire de tels phénomènes. L'Univers élégant de Brian Greene donne à ce sujet un aperçu à l'usage des non-spécialistes.

Outre les controverses fondamentales évoquées ci-après, les théories des cordes présentent un inconvénient pratique, leur complexité extrême qui ne permet pas, à ce jour, d'aboutir à des résultats utilisables sans approximations grossières. C'est à ce jour avant tout une théorie mathématique ayant des visées physiques dont le bien-fondé reste à montrer par l'expérience.
Hypothèses et prédictions

La théorie repose sur deux hypothèses :

Les briques fondamentales de l'Univers ne seraient pas des particules ponctuelles mais des sortes de cordelettes vibrantes possédant une tension, à la manière d'un élastique. Ce que nous percevons comme des particules de caractéristiques distinctes (masse, charge électrique, etc.) ne seraient que des cordes vibrant différemment. Les différents types de cordes, vibrant à des fréquences différentes, seraient ainsi à l'origine de toutes les particules élémentaires de notre Univers. Avec cette hypothèse, les théoriciens des cordes admettent une échelle minimale, reliée à la taille de Planck, et permettent ainsi d'éviter facilement l'apparition de certaines quantités infinies (« divergences ») qui sont inévitables dans les théories quantiques de champs habituelles.
L'Univers contiendrait plus de trois dimensions spatiales. Certaines d'entre elles, repliées sur elles-mêmes (théories de Kaluza-Klein), passant inaperçues à nos échelles (par une procédure appelée réduction dimensionnelle).

À partir de ces hypothèses, la théorie des cordes prédit que :

Le graviton, boson (c.-à-d. médiateur) de la gravitation serait une particule de spin 2 et de masse nulle (conformément à la physique quantique). Sa corde a une amplitude d'onde nulle.
Il n'y a pas de différences mesurables entre des cordes qui s'enroulent autour d'une dimension et celles qui se déplacent dans les dimensions (c.-à-d. les effets dans une dimension de taille R sont les mêmes que dans une dimension de taille 1/R).

Histoire de la théorie des cordes
Article détaillé : Histoire de la théorie des cordes.

Dans les années 1960, le comportement des hadrons est toujours un mystère pour la communauté scientifique. Les diverses études réalisées au sein des accélérateurs de particules contredisent toutes les hypothèses formulées. En 1968, le physicien Gabriele Veneziano utilise la fonction bêta d'Euler pour expliquer la relation entre le spin des électrons et leur énergie. Ces travaux sont suivis et améliorés dans les années suivantes mais toujours sans aboutir à une explication probante. En 1973, une nouvelle théorie apparaît, la chromodynamique quantique (abrégée QCD pour Quantum ChromoDynamics), dont les résultats s'avèrent si probants qu'elle se voit intégrée au modèle standard et apporte le prix Nobel à ses auteurs en 2004. Bien qu'elle ne fournisse pas toutes les réponses aux questions des physiciens, la QCD est toujours considérée comme valide de nos jours, mais elle n'invalide pas la théorie des cordes dont les recherches continuent.

En 1984, par une prouesse technique remarquable, Michael B. Green et John H. Schwarz démontrent l'absence d'anomalies de jauge ou gravitationnelle dans la théorie de cordes de type I qui est une théorie chirale de même que le modèle standard. Ce travail offre pour la première fois la perspective d'obtenir une phénoménologie réaliste à partir de cordes.

Au milieu des années 1990, un grand nombre de « ponts » ou dualités sont découverts entre les différentes théories de cordes. En 1995, le physicien Edward Witten suggère que ces dualités sont la contrepartie de l'existence d'une théorie plus fondamentale, appelée théorie M réunissant de façon continue les différentes théories des cordes qui sont alors obtenues dans certaines limites de son espace des paramètres (appelé espace de modules). Cette période d'intense activité dans le domaine lui a valu le nom de « seconde révolution des cordes ».
Les différentes théories des cordes
Théorie des cordes bosoniques
Article détaillé : Théorie des cordes bosoniques.

La théorie bosonique des cordes à 26 dimensions est la théorie originale des cordes et la plus simple. La formulation de la théorie sur son feuillet d'univers ne contient que des bosons d'où son nom. Elle contient un tachyon (type de particule hypothétique dont l'énergie est une quantité réelle et la masse (au repos) un imaginaire pur), ce qui est une indication que la théorie est instable, et donc impropre à décrire la réalité.
Elle est toutefois utile pédagogiquement pour se familiariser avec les concepts fondamentaux que l'on retrouve dans des modèles plus réalistes. En particulier au niveau de masse nulle, elle fait apparaître le graviton. Elle admet des cordes ouvertes ou fermées.
Théorie des supercordes
Article détaillé : Théorie des supercordes.

Il existe en fait cinq théories des supercordes. Elles ont en commun un univers à 10 dimensions (neuf d'espace et une de temps) qui ne possède pas de tachyons, et supposent l'existence d'une supersymétrie sur la feuille d'univers des cordes, aboutissant à l'existence de supersymétries dans l'espace-cible :

type I : cordes ouvertes ou fermées, groupe de symétrie SO(32) ;
type IIA : cordes fermées uniquement, non-chiralité ;
type IIB : cordes fermées uniquement, chiralité ;
type HO : cordes fermées uniquement, hétérodicitéa, groupe de symétrie SO(32) ;
type HE : cordes fermées uniquement, hétérodicité, groupe de symétrie E8 × E8.

Les théories des supercordes se distinguent de la première par l'existence d'une symétrie supplémentaire, la supersymétrie, laquelle s'est avérée nécessaire lorsque l'on a souhaité incorporer les fermions (la matière) dans la théorie bosonique des cordes.

Il semblerait que ces cinq théories soient les cas limites d'une théorie plus générale mais encore mal connue, reposant sur un espace à 11 dimensions (dix spatiales et une temporelle), appelée théorie M, laquelle admettrait la supergravité maximale développée dans les années 1970 comme théorie effective de basse énergie. Cette hypothèse a été proposée par Horava et Witten dans les années 1990 et a amené l'introduction d'autres objets étendus en plus des cordes. On parle de p-branes, p étant un entier qui indique le nombre de dimensions spatiales de l'objet en question. Elles sont décrites perturbativement comme les sous-espaces sur lesquels vivent les extrémités de cordes ouvertes. L'étude du spectre montre que des D1, D3, D5, D7 et D9 branes peuvent être incorporées dans un espace-cible décrit par la théorie IIB tandis que dans un espace où vivent des cordes de type IIA on peut introduire des branes de type D0, D2, D4, D6 et D8. Les D1 ont le même nombre de dimensions qu'une corde fondamentale (notée usuellement F1). Bien qu'étant deux objets distincts, une symétrie non-perturbative de la théorie IIB, appelée S-dualité, qui a subi un nombre important de vérifications indirectes, possède la propriété d'échanger D1 brane avec la F1.
Théorie M
Lorsque la constante de couplage g s {\displaystyle g_{s}} g_{s} augmente, les surfaces d'univers contribuant significativement aux interactions sont de plus en plus compliquées. On a illustré ici une surface de genre 4.
Articles détaillés : Théorie M et Couplage en théorie des cordes.

La théorie M, alliée à la supergravité à 11 dimensions, est l'aboutissement des cinq théories des cordes. Elle a été proposée par Edward Witten, en 1995. Lors de la conférence Strings'95, il introduit la notion de couplage qui décrit la probabilité avec laquelle deux cordes peuvent se fondre en une, puis se re-séparer. Il démontre que si on élève la constante de couplage de la corde Hétérotique E, d'un nombre négatif, à un nombre positif, cela met en évidence la supergravité1. L'origine du nom de la Théorie M est longtemps restée incertaine, donnant lieu à des plaisanteries. Edward Witten a déclaré à ce sujet : « Le M signifie « magique », « mystère » ou « matrice », selon les goûts. […] Certains cyniques ont insinué que le M signifiait peut-être « vaseuse (muddy en anglais)», car notre degré de compréhension de la théorie est en fait tellement primitif. (Rires) Je n'aurais peut-être pas dû vous la dire, celle-là. »2
Concepts communs aux théories
Branes
Articles détaillés : Brane, Surface d'univers et Cosmologie branaire.

Une brane, ou plus exactement, une p-brane est un objet étendu en théorie des cordes. Le p est le nombre de dimensions spatiales dans laquelle la brane a des extensions. Il faut rajouter à ce nombre une dimension temporelle pour obtenir le nombre total de dimensions. Par exemple, une 1-brane est une brane à une seule dimension spatiale mais deux dimensions au total. Elles correspondent donc à des surfaces d'univers. Une 2-brane est une brane à une dimension temporelle et deux dimensions spatiales.

Plusieurs modèles cosmologiques ont émergé de l'introduction des branes en théorie des cordes. L'idée générale de la cosmologie branaire est que notre univers serait confiné sur une 4-brane. Ceci signifie que les particules de matière (quarks, électrons, etc.) et les interactions fondamentales autres que la gravitation (transportées par les particules telles le photon, le gluon, etc.) ne sont autorisées à se déplacer qu'à l'intérieur de la brane tandis que la gravitation a la possibilité de se déplacer également dans l'espace-temps complet (on dit aussi le bulk en anglais) dont la brane ne représente qu'un sous-espace.

Par ailleurs dans le cadre du modèle du Big Bang une idée a été introduite récemment comme alternative à l'inflation cosmique pour décrire les tout premiers instants de l'histoire de l'Univers, le modèle ekpyrotique. Dans ce modèle, l'expansion initiale est due à la collision d'une brane et d'une anti-brane, ce qui libère l'énergie nécessaire à l'expansion de l'Univers. Ce modèle prédit la possibilité d'autres collisions ce qui entrainerait d'autres Big Bang. Néanmoins, il n'a pas suscité l'unanimité au sein de la communauté des cosmologistes et l'inflation cosmique reste le mécanisme principalement considéré pour décrire les premiers instants.
Dimensions supplémentaires
Un exemple d'espace de Calabi-Yau.
Articles détaillés : Théorie de Kaluza-Klein, Réduction dimensionnelle, Dimensions enroulées et Espace de Calabi-Yau.

Selon la théorie des cordes, notre monde dont l'espace semble tridimensionnel, serait non pas constitué de 4 dimensions d'espace-temps (3 d'espace et 1 de temps), mais de 10, 11, ou même 26 dimensionsb. Sans ces dimensions supplémentaires, la théorie s'écroule. En effet, la cohérence physique (fonction d'onde donnant des probabilités non-négatives) impose la présence de dimensions supplémentaires. La raison pour laquelle elles restent invisibles, est qu'elles seraient enroulées par le procédé de la réduction dimensionnelle à une échelle microscopique (des milliards de fois plus petit qu'un atome), ce qui ne nous permettrait pas de les détecter.

En effet, si on imagine un câble vu de loin, celui-ci ne représente qu'une droite sans épaisseur, un objet unidimensionnel. Si l'on se rapproche assez près, on s'aperçoit qu'il y a bien une deuxième dimension : celle qui s'entoure autour du câble. D'après la théorie des cordes, le tissu spatial pourrait avoir de très grandes dimensions comme nos trois dimensions habituelles mais également de petites dimensions enroulées sur elles-mêmes.

Les espaces de Calabi-Yau sont des variétés qui jouent le rôle des dimensions enroulées. C'est une forme extrêmement complexe constituée à elle seule de 6 dimensions. Grâce à eux, on se retrouve bien avec dix dimensions : nos quatre dimensions habituelles (trois d'espace et une de temps) + les six des espaces de Calabi-Yau.
Supersymétrie
Articles détaillés : Supersymétrie, Superpartenaire et Supergravité.

La supersymétrie est une symétrie en physique des particules. Elle établit un lien très solide entre les particules dotées d'un spin entier, et celles dotées d'un spin demi-entier. Dans ce contexte, les fermions sont associés à un autre type de particule : le superpartenaire. Les superpartenaires sont des grosses particules en tout point identiques à leur associé, sauf au niveau du spin : celui du superpartenaire diffère d'une demi-unité.

La supergravité est une théorie qui allie la supersymétrie à la relativité générale. Son fonctionnement est donc basé sur 11 dimensions.

La première description de l'utilisation de la supersymétrie (N=2) à la compréhension de la théorie de jauge fortement corrélée fut par Seiberg et Witten.
Limitations et controverses concernant les théories des cordes

La théorie des cordes n'est pas encore une théorie établie, elle suscite cependant encore beaucoup d'espoirs. Un certain nombre de points importants semblent poser problème et sont toujours très controversés. Aucune de ces controverses n'invalide définitivement la théorie, mais elles montrent que cette théorie a encore besoin d'évoluer, de se perfectionner et de corriger ses faiblesses.
Description imparfaite du modèle standard

Il existe une multitude de solutions aux équations de la théorie des cordes, ce qui pose un problème de sélection de notre Univers et, d'autre part, même si beaucoup de modèles voisins ont pu être obtenus, aucun d'entre eux ne permet de rendre compte précisément du modèle standard de la physique des particules.

Toutefois ce grand nombre de solutions aux équations de la théorie des cordes (certains physiciens tel Aurélien Barrau parlent de 10⁵⁰⁰ solutions voire bien plus encore) est considéré par Leonard Susskind, l'un des fondateurs de la théorie des cordes, (dans son livre Le paysage cosmique) comme ouvrant la voie à une explication rationnelle au fait que l'univers semble avoir été tout spécialement conçu pour que nous puissions exister (en particulier ajustement de la valeur de certaines constantes physiques avec un degré de précision hautement improbable, jusqu'à la 120e[réf. nécessaire] décimale...). En effet ce grand nombre de solutions peut permettre d'imaginer qu'il n'y a pas un univers unique, mais une multitude, correspondant à ces solutions toutes réalisées. La plupart ne seraient pas compatibles avec la vie, ni même avec la présence d'étoiles ou d'atomes, pas de chimie possible, mais nous nous trouverions dans une bulle infinitésimale de ce "mégavers" aux conditions particulières permettant l'apparition des atomes, étoiles et de la vie. Ces conditions réunies sont hautement improbables mais si le nombre de possibilités tend vers l'infini, ces conditions doivent obligatoirement se réunir quelque part. Cette hypothèse suscite un débat passionné dans le milieu scientifique[réf. souhaitée].

Bien que différentes formulations indépendantes (cf. ci-dessous) aient été développées dans les années 1980, les résultats de dualité de cordes obtenus dans les années 1990 ont permis d'envisager que toutes les théories précédemment construites ne sont elles-mêmes que différentes limites d'une théorie unique plus fondamentale, baptisée théorie M, dont la formulation microscopique reste inconnuec mais dont la théorie effective de basse énergie est la supergravité maximale à onze dimensions, soit une de plus que la dimension critique des théories de supercordes.
Non prédiction et difficultés d'interprétation de l'énergie noire

Un des faits expérimentaux majeurs observés ces dernières années est que l'Univers est en expansion accélérée. Une énergie noire, de nature inconnue, a été postulée pour expliquer cette accélération. Cette énergie noire peut être vue également comme une constante cosmologique positive. La théorie des cordes n'a pas prévu l'accélération de l'expansion de l'Univers car cette théorie mène naturellement vers des univers à constante cosmologique négative ou nulled. Rendre la théorie des cordes compatible avec une constante positive s'est avéré très ardu et n'a été effectué qu'en 2003 par un groupe de l'université Stanford4. Mais une des conséquences de ce travail est qu'il existe de l'ordre de 10⁵⁰⁰ théories des cordes possibles, donnant un « paysage » (« landscape ») de théories plutôt qu'une théorie unique. L'existence de ce nombre énorme de théories différentes — qui ont toutes la même validité théorique — mène directement à l'hypothèse d'un multivers, voire au principe anthropique, ce qui gêne ou intrigue nombre de physiciens.

Joseph Polchinski observe cependant5 que Steven Weinberg a prédit dans les années 1980 une constante cosmologique non nulle en faisant l'hypothèse d'un multivers, ce qui est précisément une conséquence possible de la théorie des cordes.
Irréfutabilité et absence de prédictions

Selon Peter Woit6, une théorie des cordes « ne peut même pas être fausse ». En effet, le Landscape de théories permet d'ajuster les constantes libres de la théorie des cordes de manière à s'accommoder de pratiquement n'importe quelle observation, connues ou à venir. Par exemple, si le LHC ne détecte pas les particules superpartenaires, il sera possible de modifier la théorie pour rendre ces particules plus lourdes afin d'expliquer leur non-détection. Cette flexibilité rend également très difficile de faire des prédictions de phénomènes physiques pouvant tester et valider la théorie des cordes. De plus, on ne sait pas s'il sera possible d'effectuer des expérimentations sur les dimensions supplémentaires de l'Univers.

Malgré la polyvalence voire la versatilité de la théorie des cordes, elle pourrait être réfutable via la signature gravitationnelle des cordes, que l'Observatoire d'ondes gravitationnelles par interférométrie laser sera bientôt capable de tester7.
Indépendance de la géométrie de fond

La théorie des cordes est actuellement décrite comme une théorie semi-classique. C'est-à-dire que considérant un environnement (géométrie de fond plus matière éventuelle) fixé, la formulation comme modèle sigma permet de trouver et d'étudier les excitations des cordes seulement au voisinage de cette géométrie. Un analogue en mécanique quantique de cette situation est l'étude de l'atome d'hydrogène baignant dans un champ électrique de fond (ce qui permet par exemple d'étudier l'émission spontanée mais pas stimulée).

Un certain nombre de points sont cependant à noter :

L'invariance par difféomorphismes de l'espace cible fait partie des symétries de la théorie ;
Pour la consistance quantique de la théorie, l'environnement doit satisfaire aux équations de la relativité générale ;
Parmi les excitations de la corde on trouve une particule, le graviton, qui possède les nombres quantiques nécessaires à la description d'une métrique générale comme état cohérent de gravitons ;
Les états de la théorie sont des fonctions d'onde correspondant à un nombre fixé de cordes.

Les deux premiers points montrent que la théorie est parfaitement compatible avec la relativité générale. Le deuxième point est analogue dans le cas de l'atome d'hydrogène avec la nécessité pour le champ de fond de satisfaire aux équations de Maxwell. Afin de se libérer de ces contraintes sur l'environnement, et par analogie avec la seconde quantification dans le cas des particules qui aboutit à la théorie quantique des champs, il est donc désirable de posséder une théorie de champs de cordes qui correspond à la quantification de ces fonctions d'ondes de cordes. Cette formulation existe mais les complications techniques dues à la nature étendue des cordes rendent la recherche de solutions exactes à ses équations extrêmement difficile mathématiquement, et donc son impact sur les développements en théorie des cordes est encore limité par comparaison à l'impact qu'a eu la théorie quantique des champs en physique des particules.

Notons finalement qu'en gravitation quantique à boucles qui est un autre candidat à une description quantique de la gravité (mais qui ne permet pas d'incorporer des champs de matière cependant) la formulation de la théorie est explicitement indépendante de la géométrie de fond mais il n'est pas encore établi qu'elle respecte l'invariance de Lorentz.
Finitude de la théorie non formellement démontrée

La théorie des cordes est souvent présentée comme ayant résolu le problème des « quantités infinies », qui apparaissent dans la théorie quantique des champs ou dans la relativité générale. Ceci serait un succès majeur de la théorie des cordes si la preuve mathématique en était apportée ; l'exactitude de sa démonstration est donc un enjeu important. Un début de preuve a été publié en 1992 par Stanley Mandelstam que certains types de divergences n'apparaissent pas dans les équations de la théorie des cordes. Toutefois, comme Mandelstam l'accorde lui-même dans une lettre à Carlo Rovelli8, il n'est pas exclu que d'autres types d'infinis puissent apparaître.
En 2001, Eric d'Hoker et Duong H. Phong ont démontré que toute forme d'infini était impossible jusqu'à l'ordre 2 d'approximation.
En 2004, Nathan Berkovits parvient à démontrer que toute forme d'infini est impossible, et cela à tout ordre d'approximation, mais en reformulant la théorie des cordes, notamment en ajoutant un certain nombre de présupposés supplémentaires[réf. souhaitée].
Malgré l'absence d'une preuve formelle, peu de théoriciens remettent en doute la finitude de la théorie des cordes. Mais certains, comme Lee Smolin pensent que la difficulté à aboutir à une preuve définitive témoigne d'un problème fondamental à ce niveau.
Notes et références
Notes

↑ Caractère de ce qui est hétérotique. Hétérotique étant un hybride de corde.
↑ 10 dimensions dans les cinq théories des cordes conventionnelles ; 11 D avec la théorie M et la supergravité ; et 26 D dans le cas de la théorie des cordes bosoniques.
↑ La théorie M, ne serait elle-même pas une théorie de cordes mais plutôt de membranes, c'est-à-dire des objets dont le volume d'univers possède trois dimensions.
↑ Edward Witten : This means that there is no classical way to get de Sitter space from string theory or M-theory3.

Références

↑ (en) Les équations de Witten [archive] [PDF].
↑ Citation extraite du documentaire Ce qu'Einstein ne savait pas encore.
↑ Quantum gravity in de Sitter Space arxiv.org [archive].
↑ Renata Kallosh, Andreï Linde, Shamit Lachru, Sandip Trivedi De Sitter vacua in String Theory arxiv.org [archive].
↑ (en) American Scientist Online - All Strung Out? [archive].
↑ Peter Woit. Not Even Wrong: The Failure of String Theory and the Search for Unity in Physical Law. Basic Books, 2006.
↑ (en) University of California, Santa Barbara, « Newly devised test may confirm strings as fundamental constituent of matter, energy » [archive], 11 juin 2004 (consulté le 10 mai 2017).
↑ (en)Lee Smolin, The Trouble With Physics: The Rise of String Theory, the Fall of a Science, and What Comes Next. Houghton Mifflin. 2006 (ISBN 978-0-6185-5105-7).

Annexes

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Bibliographie

Brian Greene (trad. Céline Laroche), L'Univers élégant, Paris, Robert Laffont, 2000, 470 p. (ISBN 2-2210-9065-9)
(en) M.B. Green, J.H. Schwarz et E. Witten, Superstring theory [détail des éditions]
(en) J. Polchinski, String theory [détail des éditions]
La Resource Letter [archive] sur la théorie des cordes disponible sur arXiv.org [archive]
Leonard Susskind (trad. Bella Arman), Le paysage cosmique, Gallimard, coll. « folio essais », 2007, 638 p. (ISBN 978-2-07-035572-3)

À propos de la possibilité de la réfutabilité de la théorie des cordes

Cosmic F- and D-strings, Edmund J. Copeland, Robert C. Myers et Joseph Polchinski, Journal of High Energy Physics 0406 (2004) 013. Texte disponible sur l'ArXiv : hep-th/0312067 [archive].
Gravitational radiation from cosmic (super)strings: bursts, stochastic background, and observational windows, Thibault Damour et Alexander Vilenkin, Physical Review D71 (2005) 063510. Texte disponible sur l'ArXiv : hep-th/0410222 [archive].
Lee Smolin, Rien ne va plus en physique ! L'échec de la théorie des cordes., Dunod, 2007

Œuvres de fiction

José Carlos Somoza, La théorie des cordes, Actes Sud, 2007
La théorie des cordes est fréquemment citée dans la sitcom américaine The Big Bang Theory

Articles connexes

Anomalie (physique)
Branes
Ce qu'Einstein ne savait pas encore
Corde (physique)
Couplage en théorie des cordes
Dualité de corde
E8 (mathématiques)
Espace de modules
Gravitation quantique à boucles
Histoire de la théorie des cordes
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Théorie conforme
Théorie de champs de cordes
Théorie des cordes bosoniques
Théorie des supercordes
Théorie effective
Théorie M

Scientifiques ayant travaillé sur le sujet

Brian Greene
Edward Witten
Gabriele Veneziano

Liens externes

Séance solennelle de réception des Membres élus en 2002 [archive] - Académie des sciences, 17 juin 2003 [PDF]
Documentaire de Arte sur la théorie des cordes [archive]
Vidéo d'une conférence de Marios PETROPOULOS à l'université Paris XI (2004) [archive]
(en) The Elegant Universe [archive] - Documentaire de Brian Greene.
(en) String Theory Tutorial [archive]
La Théorie des Supercordes [archive]
(en) Imagining the Tenth Dimension, Rob Bryanton [archive] - Vidéo explicative sur les 10 dimensions contenues dans la théorie des cordes.
(en) Beyond String Theory [archive] Une introduction à la théorie des cordes par Jan Troost.


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