Nuit : un monde de découvertes

Réjane LEBLANC, Laura MAGNAC, Coralie PECQUET et Matthieu RUIZ.

Figure 1 - Affiche Exposition NUIT

Pour nous humains, la nuit sert à dormir ou parfois à travailler mais quoiqu'il en soit nous ne nous rendons pas compte, ou que rarement, que la nuit, la nature ne dort jamais. En effet, tout un monde, celui animal ou encore celui de la vie céleste, est en pleine activité. Mais nous vous montrerons également tout au long de cet article que même si nous sommes endormis, notre cerveau lui est encore en plein travail !  Des scientifiques se sont donc demandés ce qu'il pouvait se passer durant notre sommeil. Leurs recherches ont permis de créer l'exposition NUIT, qui est présentée au Muséum National d'Histoire Naturelle à Paris. La nuit renferme donc de nombreux secrets que nous sommes invités à découvrir au fil des ateliers proposés durant cette exposition.

Le monde des étoiles

L’univers est constitué de divers éléments et donc de plusieurs systèmes solaires qui sont des ensembles d’astres soumis au champ de gravitation du soleil. Nous allons nous intéresser à notre système solaire qui est composé de planètes, de comètes, d’étoiles, d’astéroïdes et de météorites. C’est à la tombée de la nuit que nous pouvons observer tous ces éléments constituant notre système solaire comme l’exposition nous l’a dévoilé.

L’histoire de notre univers débute il y a 15 milliards d’années par un événement appelé le «Big Bang». Il s’agit, dans un milieu très chaud et très dense, d’une immense explosion qui envoie de la matière dans toutes les directions de l’espace. La baisse rapide de la température, après l’explosion, permet la formation des premiers éléments chimiques : essentiellement de l’hydrogène et un peu d’hélium. Cette matière primordiale s’agglomère pour former de gigantesques amas : les futures galaxies.

A l’intérieur de ces amas, des nuages gazeux se concentrent sous l’effet de la gravitation, formant de véritables boules d’hydrogène de plus en plus denses et chaudes.

Lorsque la température de celles-ci dépasse le million de degrés, des réactions thermonucléaires se font, et les premières étoiles commencent alors à rayonner, résultat de la fusion entre leur hydrogène et leur hélium.

 À la fin de leur existence, les étoiles se transforment en supernova et dispersent autour d’elles tous les éléments chimiques qu’elles ont créés. Ainsi, une multitude d’étoiles vont produire l’ensemble des atomes présents dans l’univers.

Une planète est un corps céleste en orbite autour d’une étoile. Dans notre système solaire, l’étoile est le soleil et les planètes sont : Mercure, Vénus, Terre, Mars, Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune.           
Depuis 2006, Pluton n’est plus qualifiée de « planète » mais de « planète naine » : la définition du terme a en effet été revue :

·         Une planète tourne autour du soleil

·         Elle possède une masse suffisante pour que sa gravité la maintienne sous une forme presque sphérique

·         Elle s’est débarrassée de tout corps de masse comparable à la sienne à proximité de son orbite

          C’est ce dernier critère que Pluton ne satisfait pas : son orbite est trop encombrée pour qu’elle soit considérée comme une planète. 

La lune qui est le seul satellite naturel de la Terre ne nous montre toujours qu’une seule face d’elle-même. Cela est dû au fait que cette dernière met exactement le même temps pour faire le tour de la Terre et un tour sur elle-même. C’est ce qu’on appelle une rotation synchrone. Malgré cela ce n’est qu’en 1959 qu’on a pu observer la « face cachée » de la lune grâce au satellite russe Lunar 3, cette face est éclairée autant que celle que l’on voit habituellement.

La face visible est composée majoritairement de plaines de basaltes résultant du magma d’anciens volcans lunaires. Durant l’exposition, il est d’ailleurs possible d’admirer un gros morceau de Lune prêté par la Nasa.

La face cachée quant à elle, a beaucoup plus d’impact de météorites.
La lune nous semble parfois plus grosse au réveil, mais ce n’est qu’une illusion d’optique due à la proximité des arbres ou des immeubles. Cependant, lorsqu’elle est à son périgée (distance minimale à la Terre) elle apparait en effet plus importante que lorsqu’elle est à son apogée (distance maximale à la Terre) où elle parait donc  beaucoup plus petite.

Ne ratez pas la pleine lune le 10 Août 2014 !

Justement on attribue souvent aux pleines lunes beaucoup de phénomènes comme la fécondité, l’émotion, l’amour, les marées, les loups qui hurlent, la santé, la végétation…  
Mais faut-il croire à tout cela ?

Il est vrai que grâce à la force d’attraction de la lune, cette dernière est à l’origine des marées. Pour le reste la lune n’a pas un aussi grand impact qu’on le pense.

Il faut aussi savoir que la lune est un bien commun d’après le Traité de l’espace de 1967. Même si un avocat Chilien a déjà acheté la lune en 1953 !

Figure 2 : Les différents quartiers de la Lune

Ne ratez pas la pleine lune le 10 Août 2014 !

Justement on attribue souvent aux pleines lunes beaucoup de phénomènes comme la fécondité, l’émotion, l’amour, les marées, les loups qui hurlent, la santé, la végétation…  

Mais faut-il croire à tout cela ?

Il est vrai que grâce à la force d’attraction de la lune, cette dernière est à l’origine des marées. Pour le reste la lune n’a pas un aussi grand impact qu’on le pense.

Il faut aussi savoir que la lune est un bien commun d’après le Traité de l’espace de 1967. Même si un avocat Chilien a déjà acheté la lune en 1953 !

Le film de science-fiction de George Méliès « le voyage dans la Lune » eu un triomphe au-delà même des documentaires des frères Lumières. Le  professeur Barbenfouillis eu l’idée d’un voyage dans la Lune dans un obus propulsé grâce à un canon de 300 mètres de long. Les six spationautes découvrirent la Lune et se firent pourchasser par des espèces autochtones de l’environnement lunaire : les Sélénites. Une de ces espèces resta accrochée à l’obus, et ramenée sur Terre. C’est l’un des premiers films fantaisistes concernant un sujet scientifique.Le film de science-fiction de George Méliès « le voyage dans la Lune » eu un triomphe au-delà même des documentaires des frères Lumières. Le  professeur Barbenfouillis eu l’idée d’un voyage dans la Lune dans un obus propulsé grâce à un canon de 300 mètres de long. Les six spationautes découvrirent la Lune et se firent pourchasser par des espèces autochtones de l’environnement lunaire : les Sélénites. Une de ces espèces resta accrochée à l’obus, et ramenée sur Terre. C’est l’un des premiers films fantaisistes concernant un sujet scientifique.

Selon notre positionnement sur Terre et la position de la lune par rapport à la Terre, nous pouvons apercevoir différents quartiers de la lune.

Les étoiles sont les éléments les plus représentatifs de la nuit. Paraissant si proche de nous et pourtant elles sont si éloignées qu’on mesure leur distance en année-lumière (a.l). Une année lumière est la distance parcourue par la lumière dans le vide pendant un an, à peu près 10 000 milliards de kilomètres. Par exemple, pour l’étoile polaire située à  431 al de la Terre, nous voyons une lumière émise il y a de cela 400 ans. L’étoile la plus proche est à plus 4.22 al soit 40 000 milliards de kilomètres.

Cependant il ne faut pas se tromper entre étoile et planète, car par exemple, l’étoile du berger, c’est Vénus, une des cinq planètes que nous pouvons observer à l’œil nu. Les planètes quant à elles ne produisent pas de lumière, elles ne font que renvoyer la lumière du soleil. C’est pour cela qu’étant plus proches de la Terre, elles brillent plus à nos yeux.    

Lors de cette exposition, un logiciel permettant d’observer les étoiles a été mis en service : Stélarium, il permet notamment de calculer des distances entre planètes-étoiles ou encore de rechercher n’importe quelle information souhaitée. Grâce à ce logiciel téléchargeable, on peut également apprendre à reconnaitre les étoiles dans le ciel et se prendre pour un véritable astronome !

Lors de l’observation des étoiles on peut par hasard voir une étoile filante. Il s’agit de grains de poussières voyageant dans l’espace et qui brûlent au contact de l’atmosphère terrestre donnant ainsi lieu à des pluies d’étoiles filantes.

 Il existe également dans l’univers des planètes que l’on appelle exoplanètes. Ce sont des planètes qui gravitent autour d’étoiles autres que le Soleil.

La première à avoir été découverte était 51 Pegasi b en 1995, mais il ne semble pas qu’elle ait les conditions nécessaires à la vie. En effet, ce n’est que cette année que la première « exoterre » s’est dévoilée !

La nuit : Un monde à part

Quand la nuit tombe, lorsque les êtres humains vont s’endormir, pour certains animaux ce n’est que le début de leur « journée ».

En effet, un grand nombre d’animaux sont nocturnes mais comment font-ils pour se déplacer, chasser ou encore se reproduire dans l’obscurité. Ils ont simplement développé leurs différents sens dans le but de s’adapter à ce mode de vie. « L’exposition nuit » vous permet de découvrir les divers sens qui permettent à ces animaux de vivre la nuit. Nous avons à peine le temps de changer de salle que nous nous retrouvons instantanément plongés dans l’obscurité au milieu de près de 350 spécimens naturalisés et prêtés par le Muséum.

·      La vue  

·      Des yeux surdimensionnés (primates nocturnes et hiboux)

Des primates aux araignées en passant par les hiboux, nombre d’animaux ont choisi la simplicité. En effet, pour voir la nuit il suffit juste d’avoir de grands yeux. C’est basique mais très efficace. Ces yeux surdimensionnés leur permettent de capter le plus possible de lumière et ainsi de voir même en condition de faible lumière.

C’est le tarsier (primate nocturne) qui détient le record des plus gros globes oculaires puisque ces derniers peuvent atteindre jusqu’à 4.5% de sa masse corporelle contre seulement 0.03% chez l’homme. Mais comme pour le hibou, le problème est que les yeux sont tellement gros qu’ils ne peuvent plus tourner dans leurs orbites. Du coup, pour voir sur les côtés, il leur faut utiliser leur long coup souple.

Figure 3 - Vision du chat la nuit

     ·         Une rétine riche en bâtonnets (chat, chauvesouris)

Au fond de l’œil, on retrouve la rétine qui est une membrane tapissée de cellules appelées cônes et bâtonnets. Les bâtonnets sont des cellules photoréceptrices de la lumière mais elles ne permettent qu’une vision en noir, blanc et contrastes de gris. Nous possédons tous ces deux types de cellules or, l’œil du chat est beaucoup plus sensible à la lumière que le nôtre car sa rétine est composée de plus de bâtonnets.

En additionnant cela au faible nombre de cônes (photorécepteurs qui permettent de voir les couleurs), on comprend aisément pourquoi la nuit tous les chats sont gris !

·         Une rétine qui réfléchit la lumière (loup)

Si votre lampe éclaire deux points brillants dans la nuit, il s’agira certainement des yeux d’un loup, d’un renard ou encore d’un hibou. Ces animaux possèdent au fond de leur rétine une membrane appelée tapetum lucidum ; c’est une sorte de tapis brillant qui va renvoyer des rayons lumineux et ainsi augmenter la quantité lumineuse captée. Cela leur permet notamment d’améliorer leur vision nocturne.

·         Autres caractéristiques développées par les animaux

·         Ouïe très fine (chouette)

Contrairement à ce que l’on pourrait penser, la chouette effraie n’a pas forcément une vision nocturne plus développée que la nôtre. C’est son ouïe qui lui a conféré la réputation de chasseur hors pair. Elle peut repérer ses proies dans la nuit, guidée uniquement par ses oreilles. Dans l’obscurité, il faut être capable de localiser le moindre  bruit avec précision. La chouette a développé cette capacité grâce au positionnement de ses oreilles. En effet, son oreille droite est plus haute que la gauche (qui est également orientée vers le bas)  ce qui lui permet de détecter avec précision la présence d’une proie. 

Cette performance est possible grâce à l’analyse des infimes décalages entre les sons arrivant à chaque oreille. C’est cette orientation asymétrique qui lui pourvoit une efficacité remarquable.

·         Détecteur de chaleur (crotale) :

Les serpents sont les rois de la thermoréception, mais certains insectes ont également développé ce sixième sens. Grâce à des capteurs à infrarouges situés de chaque côté de son museau, les serpents dont le crotale, peuvent détecter à distance et dans le noir complet les vaisseaux sanguins de leurs proies. Le système du crotale est même tellement sensible aux variations de chaleur qu’il peut percevoir une image précise de la forme de sa proie.

·         L’écholocalisation (chauvesouris) :

L’écholocalisation est certainement l’un des « sixième sens » le plus connu. Mais comment fonctionne-t-il ? Les chauves-souris (chez qui ce système est le plus efficace) émettent des sons aigus situés dans les ultrasons et peuvent ainsi, par simple analyse de l’écho produit, déterminer les obstacles de leur environnement et  détecter leur nourriture ou leurs proies.

·         De l’électricité dans l’eau (le poisson éléphant africain) :

Il existe de nombreux poissons, principalement carnivores ou solitaires, qui s’éveillent la nuit.  Ils peuvent repérer leurs proies grâce à de grands yeux, des capteurs sensoriels qui détectent des mouvements dans l’eau ou encore à un champ électrique qui leur permet également de communiquer entre eux.

 En effet, nous produisons tous un champ électrique autour de nous  qui est généré par des contractions musculaires et qui peut être détecté par certains animaux aquatiques grâce à des récepteurs sensoriels situés sous la peau. Les variations de champ électrique le préviennent ensuite du moindre obstacle.

Le cerveau : maître de notre nuit

          L’exposition continue ensuite en nous entrainant vers le sommeil. Le sommeil est responsable du « rechargement » du corps humain, le cerveau joue un rôle prépondérant dans la régulation du sommeil.

Il existe des signes précurseurs, comme les bâillements ou le clignement des paupières, qui traduisent une fatigue à la fois corporelle et psychique. La mélatonine, hormone du sommeil, est alors libérée par la glande pinéale située dans le cerveau, favorisant ainsi l’assoupissement. Le corps et l’esprit glissent peu à peu vers le sommeil sans même que nous nous en rendions compte. Le cycle du sommeil est ensuite une succession de stades démarrant par le sommeil lent :

-          Stade 1 : la température du corps baisse, les muscles se relâchent, les activités cérébrales sont ralenties.

-          Stade 2 : on perd toute notion extérieure.

-          Stades 3 et 4, ou sommeil profond : son rôle dans la mémorisation ainsi que dans la croissance et sa fonction réparatrice le rend indispensable à la survie.

Le sommeil lent laisse place au sommeil paradoxal, le corps est totalement inerte, sauf le mouvement oculaire, contrairement au cerveau qui est très actif. Les informations de la journée sont traitées et les rêves amorcés. Enfin les micro-éveils terminent le sommeil et démarrent le réveil.

Figure 4 - Répartition de la durée du sommeil selon l'âge. Exposition Nuit, Muséum d'Histoire Naturel, Paris

Au fur et à mesure que l’enfant grandit, son temps de sommeil diminue, devient de plus en plus continu et se règle sur les cycles du jour et de la nuit. Vers 3 mois, les stades du sommeil lent profond apparaissent. De 6 mois à 5 ans, le nombre de siestes diminue et les nuits se rallongent.

 A l’adolescence, le sommeil profond est moins présent. Paradoxalement, même si le besoin de sommeil est plus grand chez l’adolescent que chez l’adulte, les nuits se raccourcissent, essentiellement pour des critères sociaux.

Le sommeil des animaux ressemble à celui des hommes, la principale différence concerne la durée. Le temps de repos varie selon l’espèce et selon la place que l’animal occupe au sein de la chaine alimentaire. Par exemple, les grands prédateurs tels que les lions peuvent dormir jusqu’à 20 heures par jour sans être inquiétés par les autres animaux. Les proies faciles comme les gazelles dorment pendant de courtes durées, de manière discontinue. Le régime alimentaire de l’animal joue également un rôle dans le temps de sommeil. La viande, très énergétique permet aux carnivores de dormir longtemps et profondément. Au contraire les herbivores passent leur temps à manger du fait de la faible valeur énergétique apportée par les fibres. Le sommeil des oiseaux est mal connu, l’existence du sommeil paradoxal a été démontrée par les scientifiques. De nombreuses questions se posent encore quant au repos lors des migrations, l’hypothèse envisagée serait que certains oiseaux peuvent dormir d’un œil. Chez quelques animaux marins, le sommeil est unilatéral, c'est-à-dire que l’une des deux hémisphères du cerveau reste éveillée pendant que l’autre dort. Ceci répond à un besoin physiologique puisque ces animaux respirent de façon volontaire. L’hibernation n’est pas considérée comme un état de somnolence, la température corporelle de l’animal étant trop basse pour permettre un sommeil réparateur. De plus durant l’hibernation aucun rêve ne survient, preuve qu’il ne s’agit pas d’un état de somnolence.

Les rêves sont encore très mystérieux pour les scientifiques. Considérés à la fois comme des hallucinations, des exutoires, des formes de pensées. On leur prête de nombreux rôles. Le rêve aurait tout d’abord une action purgatoire, il permettrait grâce à des mises en scènes de trier les informations importantes de celles qui le sont peu. Freud avance une théorie complémentaire selon laquelle le rêve permettrait de laisser émerger les désirs refoulés par la conscience de l’individu. Il inhiberait l’autocensure inconsciemment fixée par l’éducation, la culture ou les émotions personnelles. D’autres théories attribuent aux rêves un rôle sécuritaire. En effet, ces derniers surviennent durant le sommeil paradoxal, c'est-à-dire la période où l’on est le plus vulnérable, le fait de rêver serait alors un moyen de rester aux aguets.

Ils pourraient aussi être impliqués dans la maturation du cerveau et stimuleraient la mémorisation. Les rêves étant des sujets très complexes, les scientifiques n’ont pas encore réussis à percer leurs secrets. Leur utilité a cependant été prouvée puisqu’une expérience empêchant les souris de rêver a démontré qu’elles finissaient par mourir.

INTERVIEW DE SOPHIE GRISOLIA, MUSEOLOGUE/ CHEF DE PROJET

Pourquoi s'être intéressé au monde la nuit ?

L’objectif premier était de trouver un sujet d’exposition qui permettait de mettre en valeur un grand nombre de spécimens des collections du Muséum. J’ai donc réfléchi à une thématique autour de la biodiversité.

La biodiversité nocturne s’est présentée comme un sujet où l’on pouvait faire découvrir de nombreuses espèces souvent inconnues ou méconnues du public.

Plutôt que montrer uniquement les animaux nocturnes, l’idée de traiter de façon plus large la nuit dans la nature m’est apparu comme un sujet plus transversal et donc plus riche et plus original, surtout si on y intégrait une dimension immersive au projet muséographique.

Quelles compétences faut-il avoir, quels types d’expositions avez-vous dirigé ?

J’ai une maitrise en biologie cellulaire et un DEA de muséologie des sciences naturelles et humaines. Mes compétences et mon expérience sont tournées vers la vulgarisation scientifique, je conçois des expositions (permanentes, temporaires ou itinérantes) sur des contenus scientifiques.

Voici les principaux et la variété des projets dont je me suis occupée :

1998 « Le Végétarium » : musée privé consacré au monde végétal

2004 « Au temps des mammouths » : exposition  patrimoniale, puis itinérante de préhistoire et de paléontologie, au Muséum

2008 « Incroyables cétacés » : Expo temporaire et itinérante au Muséum sur l’origine, la biologie et la protection des cétacés.

Comment avez-vous fait pour organiser un tel projet ?

C’est 3 ans de travail à se documenter, rencontrer des spécialistes, repérer des collections, concevoir l’exposition, les dispositifs muséographiques, rédiger le scénario d’expo, écrire des cahiers des charges, faire des listes pour la recherche des objets, des illustrations, des photos, des films, écrire les textes. C’est aussi coordonner 50 personnes, planifier, budgétiser, échanger avec : scientifiques et spécialistes, muséologues, scénographe, graphiste, concepteur multimédia, concepteur audiovisuel, illustrateur, iconographe, taxidermistes, coordinatrice, éclairagistes, traducteurs, administratifs… mais aussi avec tous les prestataires qui vont fabriquer l’exposition : agenceur, fabriquant graphique, manipeurs, développeur multimédia, réalisateur audiovisuel, décorateurs, assureur, transporteur d’art, alarmes, socleurs.

C’est aussi informer ceux qui vont promouvoir l’exposition comme la presse, la communication, les conférenciers, l’action pédagogique et culturelle. Enfin prévoir et organiser le démontage et l’itinérance de l’exposition…

C’est donc beaucoup de professionnels, chacun dans leur domaine, qui œuvrent au résultat final, et sans eux : pas d’expo !

Combien de temps et quel budget faut-il prévoir pour une telle exposition ? Avez-vous rencontré des problèmes ?

On compte 3 ans de conception et de réalisation pour une exposition de 1000m2 comme Nuit.

Le budget d’une exposition temporaire de 1000m2 comme Nuit est d’environ 1 200 000 euros. C’est beaucoup d’argent et de l’argent public. Les dépenses sont très réglementées et le suivi du budget et son respect occupe une bonne partie de mon activité de chef de projet.

Chaque exposition génère ses problèmes, même si on capitalise en expérience sur les précédentes. Pour Nuit la véritable difficulté a été la masse d’information à brasser car chaque partie était un nouveau sujet. Par ailleurs, il y a plus de 400 spécimens, c’est en fait 500 espèces qu’il a fallu renseigner pendant le repérage.

Que souhaitiez-vous montrer ou faire passer comme message au travers de cette exposition ?

Je souhaite redonner les bases les plus simples de l’astronomie, donner envie au gens de regarder le ciel nocturne, faire découvrir la biodiversité nocturne, la problématique des pollutions lumineuses, montrer l’importance du sommeil.

Mais surtout j’espère que les visiteurs auront passé un moment agréable dans l’exposition quelle que soit la nature de leur satisfaction.

Avez-vous vous-même appris des choses sur le monde de la nuit ?

Je découvre et apprends énormément de chose à chaque exposition. C’est un des grands avantages de ce métier, rencontrer des gens aussi différents et passionnants que scientifiques, spécialistes, artistes, etc. qui vous font partager leurs connaissances.

Conclusion

La nuit, il y a bien du mouvement et de nombreuses découvertes à faire pour ceux qui veulent s'y intéresser ! Entre l'immensité de l'univers, l'exploitation des différents sens des animaux ou encore l'incompréhension des rêves, la nuit cache bien encore des secrets c'est pourquoi les scientifiques qui s'intéressent à ces phénomènes ne manqueront pas de travail dans les années futures !

Références

BETTAYEB, Kheira et BONNEAU Cécile. Le secret des espèces qui vivent la nuit. Science et Vie, (Mars 2014), n°266, pp.29-39, pp.61-67.

Institut national du sommeil et de la vigilance. Le sommeil de A à Z http://www.institut-sommeil-vigilance.org/tout-savoir-sur-le-sommeil (Consulté le 1er mai).

Université Lyon 1. Phylogénèse des états du sommeil. https://sommeil.univ-lyon1.fr/articles/jouvet/apb_94/sommaire.php (Consulté le 1er mai).

Wikipédia. Le voyage dans la lune. http://fr.wikipedia.org/wiki/Le_Voyage_dans_la_Lune (Consulté le 2 mai).

Muséum d’Histoire Naturel, Paris. Exposition Nuit.