The Catalyst November 2016 Issue

1C a t a l y s t
November 2016

C a t a l y s t
November 20162
THE TEAM
Editor-in-Chief Tanya Yeuchyk
Production Manager Christine Wang
Rédacteur-en-chef Setti Belhouari
Media Manager Saania Tariq
Promotions Managers Narimane Ait Hamou,
Catherine Nguyen
Website Manager Michael Leung
Authors | Auteurs
Setti Belhouari
Sanmeet Chahal
Kira Momotova
Benjamin Puzantian
Hadjar Saidi
Tanya Yeuchyk
Editors | Rédacteurs
Shobhitha Balasubramaniam
Sanmeet Chahal
Alex Chen
Nasim Haghandish
Alya Hammami
Ann Lee
Rebecca Xu
Connie You
Illustrations
Najeeba Ahmed
Meaghan de Jesus
Lina Liu
Linxi Mytkolli
Mariko Sumi
Translators | Traducteurs
Setti Belhouari
Sanmmet Chahal
Jade Choo-Foo
Laura Rose Goodwin
Shamei Benoit Leblanc
Hadjar Saidi
Mihaela Tudorache
Acknowledgement: Larbi Belhouari and Zohra Lagraa
for their support and final proof-reading of the journal.
Featuring cover page design by Aarthi Ganesh.
November Contents
Articles
3
What’s new in the field of healthcare?
5
Examining the World’s First Head Transplant
7
Using Quantum Mechanics to Teleport Light
10
What Statistical Mechanics and Chaos Theory Teach Us about Kindness
13
iPS: Not Your Usual Stem Cells
14
On the Properties and Applications of Gravitational Waves
Other
3
SSA Coffee House
4
Obelia Flower
14
Details on the Kaplan Course Auction
16
Details on the Winter Writing Contest

3C a t a l y s t
November 2016
At the beginning of last October, the latest news in the medical
world was put under the spotlight: in one patient with HIV, every
trace of the virus had been erased.
The human immunodeficiency virus (HIV) is a retrovirus re-
sponsible for acquired immune deficiency syndrome (AIDS). AIDS
spreads through infected body fluids such as blood, sperm, and breast
milk, and attacks the immune system, rendering it extremely vulner-
able. In an infected person’s body, the virus attacks different types of
cells, primarily targeting lymphocytes, macrophages, and microglia
in the brain. This will provoke immunodeficiency, leaving the body
susceptible to various opportunistic infections. Currently, a blood
test is the most common way to diagnose HIV, but these results can
be distorted depending on the virus’ age in a patient.
Until very recently, the scientific community agreed that there
was no way to cure HIV. Seropositive patients, whose blood tested
positive for HIV, could nonetheless receive an antiviral treatment that
includes reverse-transcriptase inhibitors and nucleoside inhibitors,
among other active components. This treatment reduces the spread
of the virus in the body by slowing down its rate of replication, and
helps the immune system fight infections. Yet, this therapy has only
succeeded in extending patient lifespans temporarily and reducing
their risk of transmitting the virus.
Then, the scientific world discovered the incredible news that
the first patient may be cured of HIV. In fact, last October, the di-
rector of the UK National Institute for Health Research Office for
Clinical Research Infrastructure announced that for the first time
ever, a patient with the virus could be treated in full. The study that
was organized by the UK National Health Service and comprised the
collaboration of five British universities, tested the new treatment on
about 50 patient suffering from HIV. This study was based on a meth-
od termed “kick and kill,” consisting of a two-stage treatment. First,
it involved an experimental vaccine, and then a Vorinostat injection.
One of the limits of previous treatments was their inability to reach
and eradicate T-cells in their dormant state, which could potential-
ly carry and later reproduce the virus. In the new approach, after a
vaccine was administered to the patient as well as retrovirals to halt
the progress of HIV, dormant T-cells were activated by the action of
Vorinostat. These cells were then removed by the immune system,
which, due to the administrated vaccine, will have remembered the
characteristics of these cells. Today, the first patient to complete the
clinical trial is no longer under antiviral medication, and his most
recent blood tests show no sign of HIV.
Clearly, this study constitutes enormous progress in the field
of HIV research. As investigation continues and experimental meth-
ods are refined, we must be patient and remain informed of develop-
ments going forward.
References
La recherche serait proche d’un remede pour éliminer le VIH. (March 2016). In Seronet Online.
Retrieved from: http://www.seronet.info/billet_forum/vih-la-recherche-serait-tout-pres-dun-
remede-pour-eliminer-le-virus-76643
Jacquier, Marie. (May 2016). VIH: un patient britannique guéri du SIDA? Futura Santé. Retrieved
from:
http://www.futura-sciences.com/sante/actualites/medecine-vih-patient-britannique-gueri-si-
da-maj-40330/
Traitement du VIH et du SIDA. (November 2015). In Government of Canada Online Health Resourc-
es. Retrieved from: http://canadiensensante.gc.ca/diseases-conditions-maladies-affections/
disease-maladie/hiv-aids-vih-sida/treatment-traitement-fra.php
Virus de l’immunodéficiencie humaine. (September 2016). In Public Health Agency of Canada
Pathogen Safety Data Sheets. Retrieved from: http://www.phac-aspc.gc.ca/lab-bio/res/psds-
ftss/hiv-vih-fra.php
Walsh, Fergus. (October 2016). Why talk of a cure for HIV is premature. BBC News. Retrieved from:
http://www.bbc.com/news/health-37545953
What’s new in the field of healthcare?
A British patient has recently been cured of HIV with a novel new therapy
by: Hadjar Saidi, HSS year 3

C a t a l y s t
November 20164
Figure 1. Illustration of Obelia sp. medusa of a pre-
pared slide (#18). A) Detailed view of the bell margin
(B) showing cnidocytes (C), a tentacle (T), the ring
canal (RC), a statocyst (S) and the tentacular bulb (TB).
The scale bar is 0.02mm B.) Whole view of the me-
dusa showing the bell margin (B), the gonads (G), the
manubrium (M), radial canal (R),a statocyst (S) and the
tentacles (T). The scale bar is 0.1mm.
By: Linxi Mytkolli, BPS year 5

5C a t a l y s t
November 2016
In 1954, Richard Herrick’s family was told that little could
be done for their twenty-three year old son – he would likely die of
kidney disease, a deadly sentence in that time period (Powell, 2011).
The only chance of reversing the situation lay in the hands of doc-
tors and scientists who were attempting to find a way to transplant
kidneys. Although their ideas were criticized, on December 23 of
that year they succeeded in performing the first transplant surgery
(Powell, 2011). It has been more than sixty years since that medi-
cal breakthrough, but the ethics surrounding it have continued to be
questioned, especially in the aftermath of the announcement that was
made last year.
A man by the name of Valery Spiridonov is set to undergo
history’s first ever head transplant, which will be performed by Ital-
ian neurosurgeon Dr. Sergio Canavero, dubbed ‘Dr. Frankenstein’
(Matthews, 2016). Spiridonov suffers from a spinal muscle atrophy
condition known as Werdnig-Hoffman (Radcliffe, 2016). Although
he volunteered for the surgery and is well aware of the possible out-
comes, the upcoming operation raises many questions about the risks
involved in such an undertaking.
There are several dangers present in any surgery with the first
being technicality. Spiridonov’s head will be attached to an undam-
aged male body, and doing so will require the delicate task of join-
ing together many tissues, including bones, blood vessels, and the
nerves of the spinal cord (Radcliffe, 2016). The loss of blood flow
and the potential for tissue rejection is always a concern in trans-
plants, but these problems are especially heightened when it comes
to transplanting a head. The loss of blood flow to Spiridonov’s brain
could result in oxygen loss, which could then lead to permanent brain
damage. Oxygen loss occurs even with controlled ventilation, be-
cause the anesthetics used during surgery depresses respiration due
to factors such as low oxygen perfusion rates or failure to deliver
enough of it to the patient (Ehrenfeld et al, 2010). Cooling both the
head and the body beforehand could permit for the cells to survive
longer without oxygen, but it would still leave the doctors with a
very small time slot to complete the surgery (Ehrenfeld et al, 2010).
Tissue rejection also poses a large risk since the newly transplanted
head may be recognized by the body as foreign tissue. Tissue rejec-
tion occurs because a body’s immune system recognizes a molec-
ular layer which harmful substances possess – these molecules are
called antigens. Antigens label a substance as being ‘foreign’ and are
therefore attacked; this happens with transplants if the organ’s anti-
gens don’t match those of the body. There are three types of tissue
rejection; hyperacute (occurring shortly after the transplant), acute
(which can take weeks or months), or chronic (which takes place
over many years as the immune system breaks down the transplanted
tissue) (Medline, 2015). Even if the tissue of Spridonov’s head is not
rejected by the body, he would still have to take immunosuppressive
medication for the rest of his life in order to limit the chances of such
an occurrence (Matthews, 2016).
“
A man by the name of Valery Spiridonov
is set to undergo history’s first ever head
transplant, which will be performed by
Italian neurosurgeon Dr. Sergio Canavero,
dubbed ‘Dr. Frankenstein’
Head transplants were first performed on animals. In the early
twentieth century, a surgery was performed in which the head of a
dog was transplanted onto the body of another, and in the 1970s,
an Ohio surgeon transplanted the heads of rhesus monkey onto new
bodies (Radcliffe, 2016). Radcliffe goes on to report that, although
the monkeys survived, their spinal cords remained unconnected,
causing paralysis. (2016). Such events provide evidence that head
transplants are able to be performed in some capacity, although the
methods must become more refined if there are to be improved re-
sults. Canavero hopes to fuse together Spiridonov’s nerve cells by
using a chemical called polyethylene glycol, a substance composed
of polymers, which often works by being applied to nerve endings in
Examining the World’s First Human Head Transplant
By: Kira Momotova, BIO year 2

C a t a l y s t
November 20166
combination with a water-soluble amine solution (Isaacs et al, 2009). Isaacs’ study continues that the two substances mix together through
cross-linking, resulting in an adherent gel. Polyethylene glycol has been tested on mice with severed spinal cords, with the mice walking
days after the operation. The spinal nerves require time to heal, however, which means that Spiridonov would be induced into a coma for
several weeks (Smallwood, 2016). If Spiridonov wakes up early, there is a risk that he would be paralyzed or that his nerve cells would
fuse incorrectly, resulting in nerves controlling the wrong part of the body (2016).
Canavero’s ambition has stirred up controversy, with the public voicing concerns about the practicality and morality of the opera-
tion. No matter the outcome of the transplant, it has once more awakened questions about ethics, as well as a morbid curiosity about the
possibility of a real-life “Frankenstein’s monster”.
References:
Ehrenfeld, J. M., Funk, L. M., Schalwyk, J. V., Merry, A. F., Sandberg, W. S., & Gawande, A. (2010). The incidence of hypoxemia during surgery: evidence
from two institutions. Canadian Journal of Anesthesia, 57(10). Retrieved from https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2991088/
Isaacs, J., Klumb, I., & McDaniel, C. (2009). Preliminary investigation of a polyethylene glycol hydrogel “nerve glue”. Journal of Brachial Plexus and
Peripheral Nerve Injury, 4. Retrieved from https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2753617/
Matthews, S. (2016). Patient set to undergo the world’s first human head transplant. Mail Online. Retrieved from http://www.dailymail.co.uk/health/arti-
cle-3721986/Patient-set-undergo-world-s-human-head-transplant-says-Dr-Frankenstein-reveal-details-operation-month.html
Medline Plus. (2015). Transplant rejection. Retrieved from https://medlineplus.gov/ency/article/000815.htm
Powell, A. (2011). A transplant makes history. Harvard Gazette. Retrieved from http://news.harvard.edu/gazette/story/2011/09/a-transplant-makes-history/
Radcliffe, S. (2016, September 13). Are head transplants possible and ethical? Retrieved from http://www.healthline.com/health-news/are-head-trans-
plants-possible-and-ethical#1
Smallwood, K. (2016). Two-headed dogs and human head transplants. Retrieved from http://www.todayifoundout.com/index.php/2016/04/time-soviet-sci-
entist-created-two-headed-dog/
Illustration by : Meaghan De Jesus

7C a t a l y s t
November 2016

C a t a l y s t
November 20168
Illustrated by Lina Liu

9C a t a l y s t
November 2016

C a t a l y s t
November 201610
Introduction
Mahatma Gandhi, the pacifist leader of the Indian independence movement, is oft remembered by the famous saying: “Be the
change you wish to see in the world”. Such simple advice is difficult to implement and so it often goes that we find ourselves to be,
directly or indirectly, a contributor to the many problems and issues that plague the world. One need not be a genuinely malevolent
person to not follow through with one’s ideals. Almost every day we are susceptible to lie to others, waste resources, engage in
confrontation, and more. Despite being taught the principles of morality from a very young age, our pride, greed, self-love, and short-
sightedness, often lead us to abandon our morals to seek immediate gratification, and choose convenience over ideals. Usually another
layer of subconscious, self-denial, exists when we mask our wrong deeds by telling ourselves that “it does not matter if I act immorally
at this instant because my act is small and has no significance in the grand scale, but it will mean a lot for me personally.” In this article
I will endeavour to prove that the entire essence of this lie we tell ourselves is wrong, by applying the fundamental principles of Statistical
Mechanics and Chaos Theory to morality. Although at first these theories may seem completely unrelated to morality, I have realized
that their basis and implications are applicable to an understanding of ethics.
Statistical Mechanics
Before we discuss the connections between these two theories and kindness, we must first expound their fundamental principles.
Statistical Mechanics is a theory which attempts to explain the macroscopic thermodynamic properties such as entropy, heat, and
enthalpy, by applying the laws of mechanics to the microscopic particles that constitute the system being studied.
This principle is best illustrated by an example: suppose we have a container of gas for which we wish to determine some
property, say the pressure, which we denote by the letter P. It can be shown that the pressure, and in general, most thermodynamic
properties will depend on the momenta and positions of each of the particles of gas. The instantaneous value of the pressure, or any
other property, can be written as P(pN
(t), rN
(t)) which means that the pressure is a function of the time dependent N dimensional
momentum, and position vectors, p(t), and vectors of the N number of gas particles, r(t). The instantaneous value of pressure will vary
drastically depending on the number of gas particles hitting the sides of the wall but the experimentally determined value will be an
average of this value. This can be expressed as:
Pave = lim
Tf→∞
(
1
Tf
∫ P(𝐩𝐩𝐍𝐍(t), 𝐫𝐫 𝐍𝐍(t))dt
Tf
t=0
) (1)
The “ʃ” is an integral symbol which is just a sum over a continuous variable such as time and the lim(Tf → ∞), meaning that
you are evaluating the entire expression afterwards as Tf goes to infinity. So equation (1) essentially says the following:
1. Add up all the values of P(pN
(t), rN
(t)) from 0 to Tf.
2. Divide that by Tf.
3. Evaluate the expression as Tf gets bigger and bigger (goes to infinity).
What Statistical Mechanics
and Chaos Theory Teaches
Us About Kindness
By: Sanmeet Chahal, PHY year 4
Illustration by Mariko Sumi

11C a t a l y s t
November 2016
This is really the integral equivalent of evaluating the mean of something. What equation (1) is really saying is that the average
pressure, Pave, produced by a gas inside a container with all other variables kept constant will be the time average of the pressure over
all time. Another way of determining the value of a property is to take the average not over all of time but over all states that the system
can occupy. So the pressure can also be found as:
< P > = ∬ P(𝐩𝐩𝐍𝐍
, 𝐫𝐫 𝐍𝐍) ρ(𝐩𝐩𝐍𝐍
, 𝐫𝐫 𝐍𝐍) d𝐩𝐩N
d𝐫𝐫N
(2)
Where ρ(pN
, rN
) is the probability density of the number of gas particles occupying the state with momentum pN
and position
rN
. Equation (2) is also an expression of an average. It states that to find the average value of pressure, P(pN
, rN
), you add up, or integrate,
the values of pressure (P(pN
, rN
)) determined by the state pN
and rN
multiplied by the probability density, ρ(pN
, rN
), of gas particles in
that state.
Figure 1. Cartoon representation of classical gas particles in a box. The measured pressure of the entire gas
volume equals the average of the pressure that would be obtained if only one gas particle was in the box.
The Big Picture
For completeness, I have included equations (1) and (2) despite their intimidating nature. However, a simplification that is
often done is to write the discretized version of equation (2) in which the states (pN
, rN
) are not continuous. In which case, we obtain:
〈P〉 =
1
Nt
∑ P(𝐩𝐩N
,
Nt
i= 1
𝐫𝐫N
) (3)
It is probably clearer to understand the meaning of equation (3) because of the simplification in notation, but it is stating exactly
the same thing as equation (1) or (2), namely that the macroscopic value of pressure is equal to the average of the microscopic pressure
produced by total number of molecules, Nt, in the container. The essential message is the following: The macroscopic value of a
property is the average of the values corresponding to the microscopic components of the system.
Chaos Theory
Have you ever wondered why it is so difficult to predict the weather? The short answer is Chaos Theory. Chaos Theory is a
branch of science that studies complex systems such as weather, the stock market and the human mind. There are several key
characteristics of the problems analyzed by Chaos Theory:

C a t a l y s t
November 201612
1) The systems studied have future outcomes that are highly dependent on their initial conditions, commonly referred to as the
“butterfly effect”: a butterfly flapping its wings in one side of the world could lead to a hurricane on the other.
2) Moreover, the complexity of these systems is such that it is impossible to know all the initial conditions of a system, so we
cannot hope to make accurate long term predictions.
3) Often these systems express chaotic behaviour when they are activated by a feedback mechanism with the conventional
example being the stock market. As patterns of increase and decrease in a stock price emerge, investors begin to buy and sell
it correspondingly which in turn inflates or deflates the price chaotically.
4) Chaotic systems, despite seeming completely random exhibit a specific type of pattern referred to as a fractal. A fractal is a
self-repeating pattern that repeats infinitely at different scales. Some examples of fractals in nature are snowflakes, sea shells,
and lightning.
Figure 2. Images of fractal patterns found in nature: snowflake, leaves and a nautilus shell.
Nature seems to be dominated by chaotic events and the characteristics of Chaos Theory, such as fractals, are rampant
throughout nature. Figure 2 illustrates some examples of beautiful fractal that are so common.
So far we have covered the basic principles of statistical mechanics and Chaos theory. These esoteric scientific principles may
seem far removed from the domain of ethics but applying them to moral decision making leads us to the same conclusion as Gandhi: to
live in a world which matches our ideals we must first live up to our ideals as individuals. In the next edition, we will continue our
discussion and demonstrate exactly how the scientific basis of Statistical Mechanics and Chaos Theory will lead to the aforementioned
conclusion.
This article will be continued in the next edition of the Catalyst, in January 2017.
References
[1] Leech, Andrew. 2001. Molecular Modelling: Principles and Applications. Pearson Education Limited: Essex, England. pp 303 – 306.
[2] Shell, Scott M. 2012. Principles of Modern Molecular Simulation Methods [PDF Lecture Notes online]. Available from: http://www.engr.ucsb.edu/~shell/che210d/
assignments.html
[3] Fractal Foundation. n.d. What is Chaos Theory? [online].Available from: http://fractalfoundation.org/resources/what-is-chaos-theory/
[4] Wolfram MathWorld. n.d. Chaos. [online]. Available from: http://mathworld.wolfram.com/Chaos.html (15 July 2015).
[5] Ball D, Hill J, Scott R. 2011. Introduction to Chemisty: General, Organic and Biological [photo from book online]. Available from http://2012books.lardbucket.
org/pdfs/introduction-to-chemistry-general-organic-and-biological.pdf (15 July 2015).
[6] McNally, J. 9 Oct 2010. Earth’s Most Stunning Natural Fractal Patterns [photo online]. Available from http://www.wired.com/2010/09/fractal-patterns-in-nature/
(18 July 2015).
[7] Bohannon, M. 26 March 2010. Scientific Research: Patterns in Nature. [photo online]. Available from https://micabohannon.wordpress.com/2014/03/26/ scientific-
research-patterns-in-nature/ (18 July 2015).
[8] Gunther, S. 24 April 2013. 14 Amazing Fractals Found in Nature. [photo online]. Available from http://www.mnn.com/earth-matters/wilderness-resources/blogs/14-
amazing-fractals-found-in-nature (18 July 2015)

13C a t a l y s t
November 2016
iPS: A New Kind of Stem Cell
What if we could take any cell in the body and turn it into one which is
incredibly scarce, like a brain cell? The world of research has been revo-
lutionized by a technique that is able to accomplish just that – by creating
the induced pluripotent stem (iPS) cell. This process allows an easily ac-
cessible cell such as a skin cell to be reprogrammed to differentiate into a
neuron, cardiomyocyte, or any other kind of cell in the body.
How is it done? Shinya Yamanaka won a Nobel Prize in 2012
for his discovery and development of the method. He started off with
mouse skin cells, and inserted four genes, Sox2, Oct4, c-Myc, and Klf4,
using a virus. These genes, which are usually present in embryonic stem
(ES) cells overwhelmed the factors that normally make skin cells stay
differentiated. As a result, the cells were lead to believe themselves to be
in an embryonic environment. This caused them to regress into their un-
differentiated, pluripotent form, termed an iPS cell. These cells could then
be induced to specialize through culture in specific factors and conditions.
The iPS method was proven to work just as well with human cells soon
after.
“
Induced pluripotent stem cells, or iPS cells, allow an
easily accessible skin cell to be reprogrammed to dif-
ferentiate into a neuron, cardiomyocyte, or any other
kind of cell in the body.
The applications of this technology are endless. iPs cells open
the door to organ regeneration, new areas of genetic study, and innovative
treatments of diseases in ways that were impossible before. Not only that,
but iPS cells can be grown directly from the patient being treated, making
the resulting cells genetically identical and eliminating the risk of immune
rejection. In another area of practice, some diseases such as Parkinson’s
are extremely difficult to study at a cellular level since the affected cells
are located in the brain. iPS cells make it possible to bypass this problem
by recreating a neuron with the disease, permitting researchers to further
develop our knowledge of this and many other conditions.
In addition, iPS cell behavior is almost identical to that of ES
cells, which were previously the only known source of pluripotent stem
cells. This provides a clear logistical advantage, as ES cells come from
human embryos and are very rare as a result. At the same time, the ac-
companying ethical drawbacks of ES cells can be avoided by starting with
adult skin, or other, cells. Whether ES cells can be completely replaced by
iPS cells remains to be seen. The details of iPS reprogramming are still not
entirely understood, and c-Myc, one of the genes involved in their regres-
sion, is cancerous. ES cells have also shown to have a higher differentia-
tion efficiency. Scientists are actively trying new ways to overcome these
challenges and achieve a clinically-translatable method of producing iPS
cells.
To be sure, the future practice of the iPS technology will be a
marvel to behold.
References
Blackburn, C. (Producer), & Hardie, A. (Director). (2012). Stem cells – the future:
an introduction to iPS cells [Motion picture]. United Kingdom: University
of Edinburgh.
Cattaneo, Elena. (2012, August 27). Could the same research be done with other
types of stem cells? EuroStemCell. Retrieved from http://www.eurostem-
cell.org/faq/could-same-research-be-done-other-types-stem-cells
Differentiation Potential of Induced Pluripotent Stem Cells. (n.d.). R&D Systems.
Retrieved from https://www.rndsystems.com/resources/articles/differentia-
tion-potential-induced-pluripotent-stem-cells
Goldthwaite, C. (2006). The Promise of Induced Pluripotent Stem Cells. National
Institutes of Health. Retrieved from https://stemcells.nih.gov/info/Regen-
erative_Medicine/2006Chapter10.htm
Handenfeld, M. (2015, September 29). iPS cells and reprogramming: turn any cell
of the body into a stem cell. EuroStemCell. Retrieved from http://www.
eurostemcell.org/factsheet/reprogramming-how-turn-any-cell-body-plurip-
otent-stem-cell
Jha, Alok. (2011, March 13). Look, no embryos! The future of ethical stem cells.
The Guardian. Retrieved from https://www.theguardian.com/science/2011/
mar/13/ips-reprogrammed-stem-cells
Leslie, M. (2015, October 26). Reprogrammed stem cells work as well as those
from embryos. Science. http://www.sciencemag.org/news/2015/10/repro-
grammed-stem-cells-work-well-those-embryos
Scudellari, Megan. How iPS cells changed the world. Nature. Retrieved from
http://www. nature.com/news/how-ips-cells-changed-the-world-1.20079
Stem Cell Differentiation. (2013). Curiocity: Let’s Talk Science. Retrieved from
http://www.explorecuriocity.org/Portals/2/Themes/Stem%20Cell%20Dif-
ferentiation.pdf
Figure 1: the iPS cell process. Source: Euro Stem Cell
Tanya Yeuchyk, BIM year 2

C a t a l y s t
November 201614
On the Properties and Applications of Gravitational Waves
Gravitational waves propagate at the same speed of light in the background of the Minikowski space-time continuum, and are derived theoretically
from the method of approximately integrating over the gravitational equations of the general theory of relativity. For the benefit of the reader, the theory
of gravitational waves and their origins will be given in the introductory aspect of this paper.
Introduction
Gravitational waves are formed from two massive black holes of mass M orbiting close enough to each other to eventually merge; this results in ripples
in the fabric of space and time. In 1937, Albert Einstein predicted the existence of waves in his paper UBER GRAVITATIONSWELLEN (On
Gravitational Waves) after he realized a serious error in his earlier 1916 paper on the integration of gravitational waves. As Steinicke reports, Einstein
“had developed the linear approximation (“weak field”) scheme to solve the field equations of general relativity (GR). In analogy to electrodynamics,
where accelerated charges emit electromagnetic waves, the linearized theory creates gravitational waves, propagating with the speed of light in the
(background) Minkowski space-time” (Steinicke 2005). Through these linearized weak-field equations (WFE), transverse waves of the spatial strain
are produced and travel at the speed of light. Therefore, as Einstein predicted, progressive gravitational waves oscillate according to the wave equation
𝛽𝛽 = 𝑋𝑋0 + 𝑎𝑎 sin 𝜔𝜔(𝑥𝑥4 − 𝑥𝑥1). Hence, one can imagine gravitational waves as objects in space that closely resemble a “rotating dumbbell”.
Observations of Gravitational Waves
On September 14, 2015, in the LIGO laboratory-controlled setting facilities in Hanford, WA and Livingston,
LA, detectors identified a corresponding signal of a gravitational-wave event GW150914 (data shown in
figure 2) as the researches were searching for general gravitational wave signals (Abbott et al. 2016). This
confirmed the existence of gravitational waves and provided evidence that the universe complies with the
general theory of relativity.
The data from GW150914 detected waves that replicate the wave-like
patterns predicted by Einstein and provided evidence that gravitational waves are in
fact produced by two merging black holes. In fact, Abbott et al. reported that due to the
black hole’s “orbital inspiral and merger, and subsequent final black hole ring down
over 2.0s, the signal increases in frequency and amplitude reaches a maximum. The
most plausible explanation for this evolution is the inspiral of two orbiting masses, 𝑚𝑚1
and 𝑚𝑚2, due to gravitational-wave emission” (Abbott et al. 2016).
If we, for the benefit of simplification, analyze lower frequencies, this evolution is described by the chirp mass, defined as the following:
𝑀𝑀 =
(𝑚𝑚1 𝑚𝑚2)3/5
(𝑚𝑚1 + 𝑚𝑚2)1/5
=
𝑐𝑐3
𝐺𝐺
[
5𝑓𝑓
96𝜋𝜋
8
3 𝑓𝑓
11
3
]3/5
,
where 𝑓𝑓 and 𝑓𝑓 are the observed frequency and time derivative from the data. If we estimate 𝑓𝑓 and 𝑓𝑓 from the data recorded from the detectors, we
arrive at a chirp mass of 𝑀𝑀 ≅ 30𝑀𝑀⨀, hence the total mass of the two black holes would be M=𝑚𝑚1 + 𝑚𝑚2 and it must be ≥ 70𝑀𝑀⨀ in the detector’s frame
(Abbott et al. 2016). Furthermore, the Schwarzchild radii of a black hole is defined by the following
𝑅𝑅𝑠𝑠𝑠𝑠ℎ =
2𝐺𝐺𝐺𝐺
𝑐𝑐2
So, if we compute the total mass in the detector’s frame, we arrive at a boundary, binary black hole of 𝑅𝑅𝑠𝑠𝑠𝑠ℎ ≅ 210𝑘𝑘𝑘𝑘. The data shows that the orbital
frequency of 75 Hz is half the gravitational wave frequency. In order to obtain this frequency, the recording objects must have been very close together
and very compressed. A pair of compact neutron stars would not have the required mass to be considered as the objects; though, two neutron star black
hole binaries that have merged would have the required mass and be compact enough to reach the orbital frequency of 75 Hz (Abbott et al. 2016).
Therefore, the data the LIGO detectors recorded on September 14, 2015 provides evidence that gravitational waves exist and are created by the merging
of black holes, such as binary neutron star-like black holes.
Benjamin Pozantian, PHY year 4

15C a t a l y s t
November 2016
Gravitational Waves Properties on Pulsars
Pulsars are, in essence, precise astronomical clocks and therefore can be
used to detect ultra-long periods of gravitational waves, approximately
3 years, of dimensionless amplitude ≥ 10−11
(Detweiler 1979). Hence,
the arrival time and frequency of a pulsars are affected by a gravitational
wave incident. This small variation in the arrival time from the effects
on frequency from gravitational waves on a pulsar can be denoted by
R(t) and defined according to the following equation:
𝑅𝑅(𝑡𝑡) = ∫ 𝑑𝑑𝑑𝑑[𝑣𝑣0 − 𝑣𝑣(𝑡𝑡)]/
𝑡𝑡
0
𝑣𝑣0,
where R(t) is measured in seconds. Nonetheless, Detweiler reported the
following: “to characterize a gravitational wave coming from an
unknown direction it is necessary to monitor R(t) for at least three
pulsars not coplanar with the solar system” (Detweiler 1979).
So, if we look at the density value of a pulsar and define it by
𝜌𝜌 =
1
(32𝜋𝜋𝜋𝜋)
< ℎ𝑖𝑖𝑖𝑖, ℎ𝑖𝑖𝑖𝑖, 0 >
where ℎ𝑖𝑖𝑖𝑖 is the metric perturbation and < > denotes an average over a
certain time, then take into account the effects on frequency from a
gravitational wave on the upper limit of the energy density, we arrive at
a standard cosmological density model for a pulsar with the ultra-long-
wavelength of gravitational waves which is defined by the following
equation:
𝜌𝜌𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐 = 2𝑥𝑥10−29
𝐻𝐻2
(𝑔𝑔𝑐𝑐𝑐𝑐−3
),
where H is Hubble’s constant (100 𝑘𝑘𝑘𝑘 𝑠𝑠−1
𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀−1
(Detweiler 1979).
Thus, gravitational waves have a direct effect on the arrival
time of pulsars and thus change the period and rotational time of the
pulsar, altering their densities and frequencies.
Conclusion
Gravitational Waves are produced from the orbiting and merging of
massive black holes and have tremendous effects on the ripples of the
fabric of the space-time continuum. Furthermore, gravitational waves
affect cosmic events such as pulsars. Therefore, further experimental
and theoretical studies in gravitational waves can allow for a better
understanding of the astronomical experience and allow for an enhanced
understanding of the physical properties of our universe.
References
Abbott, B.P. et al. 2016. Observation of Gravitational Waves from Binary Black Hole Merger. American
Physical Society; Physical Review Letters: 1-3 p.
Cho, A. 2016. Gravitational Waves, Einstein’s ripples in spacetime, spotted for first time. American
Association for Advancement of Science. Accessed 23 April 2016
http://www.sciencemag.org/news/2016/02/gravitational-waves-einsteins-ripples-spacetime-spotted-first-
time
Chu, J. 2016. Scientists make first direct detection of gravitational waves. MIT News Office. Assessed 23
April 2016 http://news.mit.edu/2016/ligo-first-detection-gravitational-waves-0211
Detweiler, S. 1979. Puslar Timing Measurements And The Search For Gravitational Waves. Connecticut:
The astrophysical Journal Volume 234; 1100-1102
Einstein, A. 1918. On Gravitational Waves. Volume 7. Berlin: Königlich Preußische Akademie der
Wissenshaften; 154-167
Einstein, A. Rosen, N. 1937. On Gravitational Waves. Berlin, Journal of Franklin Institute; 43-54
Gertsenshtein, M.E. 1962. Wave Resonance of Light And Gravitational Waves. Soviet Physics JETP:
Volume 14, Number 1. 84
Steinicke, W. 2005. Einstein and the Gravitational Waves. Universität Hamburg; Short Contributions AG
2005 Koln No.7: 1
The Catalyst Invites
You to Save Big!
Kaplan
Course
Auction
Make a bid to get any Kaplan
course at a low price!
Includes DAT, GMAT, GRE, LSAT,
MCAT, OAT, and PCAT courses,
valid for in person, online, or self-
paced.
Bidding starts at
$200and goes until
January 13th at 11:45 pm!
Visit
uocatalyst.wordpress.com
for information on how to place your bid!

C a t a l y s t
November 201616

17C a t a l y s t
November 2016
C a t a l y s t
September 201616
DAT-GMAT-GRE-LSAT-MCAT-OAT-PCAT
FREE PRACTICE TESTS
ONLINE FEATURE EVENTS
LIVE & ONLINE COURSES
MCAT Classes Starting September
13th
and 27th
. Enroll now at
kaptest.com/MCAT.
www.kaptest.com
1-800-KAP-TEST
bailey.poredos@kaplan.com

C a t a l y s t
November 201618 15C a t a l y s t
Novembre 2016
Propriétés des ondes gravitationnelles sur les pulsars
Les pulsars sont essentiellement des horloges astronomiques précises qui
peuvent être utilisées pour détecter des ondes gravitationnelles ayant une période
longue (environ 3 ans) et des amplitudes adimensionnelles ≥ 10−11
(Detweiler
1979). De ce fait, le temps d’arrivée et la fréquence d’un pulsar sont affectés par
un phénomène produisant les ondes gravitationnelles. La fréquence des ondes de
gravité induit une variation de l’heure d’arrivée qui peut être notée R(t) et définie
selon l’équation suivante:
𝑅𝑅𝑅𝑅(𝑡𝑡𝑡𝑡) = ∫ 𝑑𝑑𝑑𝑑𝑡𝑡𝑡𝑡[𝑣𝑣𝑣𝑣0 − 𝑣𝑣𝑣𝑣(𝑡𝑡𝑡𝑡)]/
𝑡𝑡𝑡𝑡
0
𝑣𝑣𝑣𝑣0,
où R(t) est mesuré en secondes. Néanmoins, Detweiler rapporte que “pour
caractériser une onde gravitationnelle provenant d’une direction inconnue, il est
nécessaire de surveiller R(t) par au moins trois pulsars non coplanaires avec le
système solaire’’ (Detweiler 1979).
On considère maintenant la valeur de la densité d’un pulsar et on la
définit par 𝜌𝜌𝜌𝜌 =
1
(32𝜋𝜋𝜋𝜋𝜋𝜋𝜋𝜋)
< ℎ𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖, ℎ𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖,0 > où ℎ𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖est la perturbation métrique et < >
représente une moyenne sur un certain intervalle de temps. Ensuite, si on prend
en considération les effets sur la fréquence d’une onde gravitationnelle à la limite
supérieure de la densité d’énergie, nous arrivons à un modèle standard de densité
cosmologique pour un pulsar avec des ondes gravitationnelles ultra-longues, qui
est défini par :
𝜌𝜌𝜌𝜌𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐 = 2𝑥𝑥𝑥𝑥10−29
𝐻𝐻𝐻𝐻2
(𝑔𝑔𝑔𝑔𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐−3
),
où H est la constante d’Hubble (100 𝑘𝑘𝑘𝑘𝑐𝑐𝑐𝑐 𝑠𝑠𝑠𝑠−1
𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀𝑐𝑐𝑐𝑐−1
) (Detweilter 1979)
Bref, les ondes gravitationnelles ont un effet direct sur le temps
d’arrivé des pulsars. Elles changent sa période et son temps de rotation, altérant,
ainsi, leurs densités et leurs fréquences.
Conclusion
Les ondes gravitationnelles sont formées par deux trous noirs, un orbitant l’autre,
qui fusionnent. Elles ont des effets sur l’ondulation du tissu du continuum de
l’espace-temps. En outre, les ondes gravitationnelles affectent les événements
cosmiques tels que les pulsars. Par conséquent, des études expérimentales et
théoriques sur les ondes gravitationnelles peuvent permettre une meilleure
compréhension du phénomène astronomique et des propriétés physiques de notre
univers.
Références
Abbott, B.P. et al. 2016. Observation of Gravitational Waves from Binary Black Hole Merger. American
Physical Society; Physical Review Letters: 1-3 p.
Cho, A. 2016. Gravitational Waves, Einstein’s ripples in spacetime, spotted for first time. American
Association for Advancement of Science. Accessed 23 April 2016
http://www.sciencemag.org/news/2016/02/gravitational-waves-einsteins-ripples-spacetime-
spotted-first-time
Detweiler, S. 1979. Puslar Timing Measurements And The Search For Gravitational Waves. Connecticut:
The astrophysical Journal Volume 234; 1100-1102 p.
Einstein, A. 1918. On Gravitational Waves. Volume 7. Berlin: Königlich Preußische Akademie der
Wissenshaften; 154-167 p.
Einstein, A. Rosen, N. 1937. On Gravitational Waves. Berlin, Journal of Franklin Institute; 43-54 p.
Gertsenshtein, M.E. 1962. Wave Resonance of Light And Gravitational Waves. Soviet Physics JETP:
Volume 14, Number 1. 84 p.
Steinicke, W. 2005. Einstein and the Gravitational Waves. Universität Hamburg; Short Contributions AG
2005 Koln No.7: 1 p.

19C a t a l y s t
November 2016
C a t a l y s t
September 201614
Les propriétés et les applications des ondes gravitationnelles
Les ondes gravitationnelles se propagent à la vitesse de la lumière dans l’arrière-plan du continuum espace-temps Minkowski. Ces ondes sont théoriquement dérivées de
la méthode d’intégration des équations gravitationnelles issues de la théorie de la relativité. Dans l’intérêt du lecteur, la théorie des ondes gravitationnelles et ses origines
sont abordées dans l’introduction. Ensuite, le principe des méthodes de détection des ondes gravitationnelles est expliqué. Enfin, seront présentés les effets de ces ondes
sur les pulsars.
Introduction
Les ondes gravitationnelles sont formées par deux énormes trous noirs d’une masse de M, chacun orbitant l’autre à une distance assez proche pour une éventuelle
collision. Ceci résulte en une ondulation dans le tissu de l’espace-temps. En 1937, Albert Einstein a prédit l’existence des ondes gravitationnelles dans son UBER
GRAVITATIONSWELLEN (A propos des ondes gravitationnelles), et ce après qu’il a découvert une erreur majeure dans l’intégration des ondes gravitationnelles dans
son écrit antérieur qui datait de 1916. Selon Steinicke, Einstein “a développé l’approximation linéaire (seulement valable pour les champs faibles) pour résoudre les
équations de la relativité général (RG). Comme en électrodynamique, quand les charges accélérées émettent des ondes électromagnétiques, la théorie linéarisée crée des
ondes gravitationnelles, qui se propagent à la vitesse de la lumière dans l’espace-temps Minkowski (Steinicke2005). Grâce à ces équations linéarisées pour les champs-
faibles, des ondes transversales de la couche spatiale sont produites et se déplacent à la vitesse de la lumière. Par conséquent, comme Einstein l'a prédit, les ondes
gravitationnelles oscillent selon l’équation des ondes 𝛽𝛽𝛽𝛽=𝑋𝑋𝑋𝑋0+ 𝑎𝑎𝑎𝑎 sin 𝜔𝜔𝜔𝜔(𝑥𝑥𝑥𝑥4− 𝑥𝑥𝑥𝑥1). De ce fait, on peut imaginer les ondes gravitationnelles comme des objets dans l’espace
qui ressemblent à des “haltères rotatifs’’
En 2016, les ondes gravitationnelles ont été détectées dans le centre de recherche LIGO aux États-Unis. Ceci confirme l’existence des ondes
gravitationnelles et prouve que l’univers est conforme à la théorie de la relativité générale.
Observations des ondes gravitationnelles
Au sein du laboratoire LIGO à Hanford, WA et à Livingston, LA le 14 septembre 2015, les détecteurs ont identifié un signal
correspondant à un événement d’onde gravitationnelle GW150914 (Figure 1) et ceci pendant que les scientifiques
cherchaient des signaux généraux des ondes gravitationnelles.
(Abbott et al. 2016). Les données transmettent le
modèle relativiste ondulatoire survenant toutes les 10ms et à
un rapport signal-bruit de 24 (Abbott et al. 2016). Les données de GW150914 ont permis la détection des
ondes qui répliquent le modèle ondulatoire prédit par Einstein et qui prouve la théorie selon laquelle les
ondes gravitationnelles sont produites par la collision de deux trous noirs. En effet, Abbott et al. affirment
que les données prouvent que les orbitales fusionnent et forment par la suite un trou noir.
En 2.0s, la fréquence et l’amplitude du signal augmentent jusqu'à ce qu’elles atteignent un
maximum. La fusion des deux orbites massiques suivie par l'émission des ondes gravitationnelles est la
seule explication de ce phénomène. (Abbott et al. 2016). Dans le but de simplifier les concepts, si on
n'analyse que des basses fréquences, le phénomène pourrait être décrit par la masse chirp, comme suit:
𝑀𝑀𝑀𝑀 =
(𝑚𝑚𝑚𝑚1 𝑚𝑚𝑚𝑚2)3/5
(𝑚𝑚𝑚𝑚1 + 𝑚𝑚𝑚𝑚2)1/5
=
𝑐𝑐𝑐𝑐3
𝐺𝐺𝐺𝐺
[
5𝑓𝑓𝑓𝑓
96𝜋𝜋𝜋𝜋
8
3 𝑓𝑓𝑓𝑓
11
3
]3/5
,
où 𝑓𝑓𝑓𝑓 et 𝑓𝑓𝑓𝑓 sont la fréquence observée et la dérivée du temps des donnée, respectivement. Si on décide de simplifier, en étudiant des fréquences basses, cette
évolution est décrite par la masse suivante : 𝑀𝑀𝑀𝑀 ≅ 30𝑀𝑀𝑀𝑀⨀. Si on estime 𝑓𝑓𝑓𝑓 et 𝑓𝑓𝑓𝑓 à partir des données enregistrées par les détecteurs, nous arrivons à une masse chirp de 𝑀𝑀𝑀𝑀 ≅
30𝑀𝑀𝑀𝑀⨀, où la masse totale des deux trous noirs serait M=𝑚𝑚𝑚𝑚1 + 𝑚𝑚𝑚𝑚2 et doit être de ≥ 70𝑀𝑀𝑀𝑀⨀dans le cadre du détecteur. Comme on le sait, les rayons Schwarzschild d’un
trou noir sont définis par :
𝑅𝑅𝑅𝑅𝑠𝑠𝑠𝑠𝑐𝑐𝑐𝑐ℎ =
2𝐺𝐺𝐺𝐺𝑀𝑀𝑀𝑀
𝑐𝑐𝑐𝑐2
Ainsi, si on calcule la masse totale dans le cadre du détecteur, nous arrivons à un trou noir binaire de 𝑅𝑅𝑅𝑅𝑠𝑠𝑠𝑠𝑐𝑐𝑐𝑐ℎ ≅ 210𝑘𝑘𝑘𝑘𝑚𝑚𝑚𝑚. Les données montrent que la fréquence
de l’orbite est de 75 Hz (la moitié de la fréquence des ondes gravitationnelles). Cette fréquence est due aux instruments d’enregistrement compressés et très proches l’un
de l’autre. Une paire de neutrons compactes n’auraient pas la masse nécessaire pour les considérer comme des objets ; cependant deux étoiles binaires à trou noir qui
auraient fusionnées auraient la masse nécessaire et seraient parfaitement compactées pour atteindre la fréquence orbitale de 75Hz (Abbott et al. 2016). Par conséquent,
les données des détecteurs LIGO enregistrées le 15 septembre 2015 fournissent la preuve que les ondes gravitationnelles existent et sont créées par la fusion de deux
trous noirs, à l’instar des trous noirs des neutrons binaires étoilés.
Figure 1: Deux trous noirs l’un
orbitant l’autre
Figure 2: Données obtenues via les détecteurs LIGO à Hanford
et à Livingston
Benjamin Pozantian, 4ème
année PHY

C a t a l y s t
Novembre 2016
SPi: Une nouvelle type de cellule souche
Que se passerait-il si on pouvait prendre une cellule très ac-
cessible du corps et la transformer en une cellule plus rare,
comme une cellule cérébrale ? Une nouvelle technique, qui
consiste à créer des cellules souches induites (SPi), vient
justement de réaliser ce rêve révolutionnaire. Par l’entremise
de ce processus, une cellule abondante, comme une cellule
cutanée, peut être reprogrammée et différenciée en neurone,
cardiomyocyte ou autre type de cellule du corps.
Comment arrivons-nous à le faire ? Shina Yumanaka a
gagné le prix Nobel en 2012 pour la découverte et le dévelop-
pement de la méthode. Il a inséré quatre gènes dans une cellu-
le cutanée de souris en utilisant un vecteur viral : Sox2, Oct4,
c-Myc et Klf4. Ces gènes, qui se trouvent habituellement
dans les cellules souches embryonnaires (SE), assourdissent
les facteurs qui font en sorte que les cellules cutanées rest-
ent différenciées. Par conséquent, les cellules pensent qu’elles
sont dans un environnement embryonnaire, provoquant leur
conversion en une forme indifférenciée ou pluripotentes, for-
mant ainsi des cellules SPi. Ces dernières pourraient ensuite
être induites à devenir d’autres cellules spécialisées en les
mettant dans une culture avec des conditions et des facteurs
spécifiques. On a pu, par la suite, démontrer que ce processus
fonctionne aussi bien avec les cellules humaines.
Les applications de cette technologie sont nombreuses.
Les cellules SPi permettent l’exploration de la régénération
des organes, de nouveaux domaines d’étude de la génétique,
ainsi que le traitement de plusieurs maladies qui étaient autre-
fois intraitables. De plus, on peut développer les cellules SPi
à partir du patient, donnant des cellules qui lui sont génétique-
ment identiques et éliminant le risque du rejet immunitaire.
Dans un autre champ de pratique, certaines maladies, com-
me celle de Parkinson, sont très difficiles à étudier au niveau
cellulaire car les cellules en question sont localisées dans le
cerveau du malade. Les cellules SPi peuvent contourner ce
problème: en créant des neurones affectés par la maladie, les
chercheurs développeront davantage leurs connaissances de
cette maladie et d’autres conditions.
En outre, le comportement des cellules SPi est presque
identique à celui des cellules SE. Ces dernières étaient autre-
fois la source unique de cellules souches pluripotentes. Ain-
si, les cellules souches pluripotentes induites présentent un
avantage pratique: elles sont plus disponibles que les cellules
souches embryonnaires qui sont rares. Par ailleurs, les réper-
cussions éthiques qui accompagnent l’utilisation de cellules
SE peuvent être évitées en utilisant des cellules SPi qui provi-
ennent de cellules cutanées ou d’autres cellules corporelles
adultes. On ne sait pas encore si les cellules SE peuvent être
complètement remplacées par les cellules SPi. Les détails de
la reprogrammation SPi restent à apprendre. De plus, c-Myc,
un gène impliqué dans la conversion des cellules adultes en
cellules SPi, est cancéreux. On a aussi démontré que les cel-
lules SE ont un taux de différenciation plus élevé. Les sci-
entifiques essayent toujours de trouver de nouvelles façons
afin de surmonter ces défis, ainsi que de nouvelles méthodes
cliniques pour produire des cellules SPi.
Il est à constater qu’il n’est pas question que l’usage
prévu de la technologie SPi soit une merveille à contempler.
Références
Image de:
Handenfeld, M. (2015, September 29). iPS cells and reprogramming: turn any cell of
the body into a stem cell. EuroStemCell. Retrieved from http://www.eurostem-
cell. org/factsheet/reprogramming-how-turn-any-cell-body-plurip-
otent-stem-cell
Blackburn, C. (Producer), & Hardie, A. (Director). (2012). Stem cells – the future: an
introduction to iPS cells [Motion picture]. United Kingdom: University of
Edinburgh.
Cattaneo, Elena. (2012, August 27). Could the same research be done with other types
of stem cells? EuroStemCell. Retrieved from http://www.eurostemcell.org/faq/
could-same-research-be-done-other-types-stem-cells
Differentiation Potential of Induced Pluripotent Stem Cells. (n.d.). R&D Systems.
Retrieved from https://www.rndsystems.com/resources/articles/differentia-
tion-potential-induced-pluripotent-stem-cells
Goldthwaite, C. (2006). The Promise of Induced Pluripotent Stem Cells. National
Institutes of Health. Retrieved from https://stemcells.nih.gov/info/Regenera-
tive_Medicine/2006Chapter10.htm
Handenfeld, M. (2015, September 29). iPS cells and reprogramming: turn any cell
of the body into a stem cell. EuroStemCell. Retrieved from http://www.
eurostemcell.org/factsheet/reprogramming-how-turn-any-cell-body-pluripo-
tent-stem-cell
Jha, Alok. (2011, March 13). Look, no embryos! The future of ethical stem cells. The
Guardian. Retrieved from https://www.theguardian.com/science/2011/mar/13/
ips-reprogrammed-stem-cells
Leslie, M. (2015, October 26). Reprogrammed stem cells work as well as those from
embryos. Science. http://www.sciencemag.org/news/2015/10/reprogrammed-
stem-cells-work-well-those-embryos
Scudellari, Megan. How iPS cells changed the world. Nature. Retrieved from http://
www. nature.com/news/how-ips-cells-changed-the-world-1.20079
Stem Cell Differentiation. (2013). Curiocity: Let’s Talk Science. Retrieved from http://
www.explorecuriocity.org/Portals/2/Themes/Stem%20Cell%20Differentiation.
pdf
Figure 1: The iPS cell process. Image source: Euro Stem Cell
Tanya Yeuchyk, 2e
année BIM

21C a t a l y s t
November 2016
C a t a l y s t
September 201612
1. Ces systèmes évoluent d’une manière qui dépend fortement des conditions initiales. Ce phénomène est souvent appelé
« l’effet papillon » : le battement des ailes d’un papillon sur un côté du monde peut provoquer un ouragan sur l’autre côté.
1. De plus, ces systèmes sont tellement complexes qu’il s’avère impossible de connaître toutes les conditions initiales. Ceci
nous empêche de faire des prédictions à long terme.
2. Ces systèmes ont souvent des mécanismes de rétroaction qui influencent leur évolution. Par exemple, quand les signes de
croissance ou de perte se révèlent dans le marché boursier, les investisseurs achètent ou vendent leurs actions ce qui provoque
une augmentation ou une diminution des prix du marché.
3. Malgré leur nature chaotique et aléatoire, ces systèmes manifestent des motifs ordonnés appelés des fractals. Un fractal est une
structure qui se répète infiniment à différentes échelles. Les flocons de neige, les coquillages et les éclaires sont des exemples
naturels de fractales.
Graphique 2. Des images de fractals naturels : un flocon de neige, une feuille et un coquillage.
La nature est dominée par les événements chaotiques et les propriétés de la théorie du chaos. Les fractals en sont un exemple.
Le graphique 2 illustre la beauté des fractals naturels les plus courants.
Lisez la suite dans le numéro de janvier 2017.
Références
[1] Leech, Andrew. 2001. Molecular Modelling: Principles and Applications. Pearson Education Limited: Essex, England. pp 303 – 306.
[2] Shell, Scott M. 2012. Principles of Modern Molecular Simulation Methods [PDF Lecture Notes online]. Available from: http://www.engr.ucsb.edu/~shell/che210d/
assignments.html
[3] Fractal Foundation. n.d. What is Chaos Theory? [online].Available from: http://fractalfoundation.org/resources/what-is-chaos-theory/
[4] Wolfram MathWorld. n.d. Chaos. [online]. Available from: http://mathworld.wolfram.com/Chaos.html (15 July 2015).
[5] Ball D, Hill J, Scott R. 2011. Introduction to Chemisty: General, Organic and Biological [photo from book online]. Available from http://2012books.lardbucket.
org/pdfs/introduction-to-chemistry-general-organic-and-biological.pdf (15 July 2015).
[6] McNally, J. 9 Oct 2010. Earth’s Most Stunning Natural Fractal Patterns [photo online]. Available from http://www.wired.com/2010/09/fractal-patterns-in-nature/
(18 July 2015).
[7] Bohannon, M. 26 March 2010. Scientific Research: Patterns in Nature. [photo online]. Available from https://micabohannon.wordpress.com/2014/03/26/ scientific-
research-patterns-in-nature/ (18 July 2015).
[8] Gunther, S. 24 April 2013. 14 Amazing Fractals Found in Nature. [photo online]. Available from http://www.mnn.com/earth-matters/wilderness-resources/blogs/14-
amazing-fractals-found-in-nature (18 July 2015)

C a t a l y s t
Novembre 2016
Si cette équation vous dit quelque chose, c’est probablement parce qu’elle calcule tout simplement une moyenne. Ainsi, l’équation
(1) nous dit que la pression moyenne, Pave, d’un gaz dans une boîte, avec toutes les autres variables gardées constantes, est simplement
la moyenne temporelle de la pression en tout temps. Ceci mais n'est pas intéressant mais pas très utile. On ne peut pas prendre des
moyennes en tout temps ! Heureusement, il existe une autre façon de déterminer la valeur d’une propriété qui exige une moyenne de
tous les états du système au lieu du temps. On peut écrire la pression moyenne comme :
< P > = ∬ P(𝐩𝐩𝐩𝐩𝐍𝐍𝐍𝐍
, 𝐫𝐫𝐫𝐫𝐍𝐍𝐍𝐍) ρ(𝐩𝐩𝐩𝐩𝐍𝐍𝐍𝐍
, 𝐫𝐫𝐫𝐫𝐍𝐍𝐍𝐍) d𝐩𝐩𝐩𝐩N
d𝐫𝐫𝐫𝐫N
(2)
où ρ(pN
, rN
) est la densité de probabilité pour avoir les N particules de gaz dans un état avec une quantité de mouvement pN
et une
position rN
. L’Équation (2) est aussi une expression pour une moyenne : elle dit que pour trouver la pression moyenne <P(pN
, rN
)>, on
additionne (c.-à-d.on intègre) les valeurs de pression (P(pN
, rN
)) déterminées par l’état pN
et rN
multipliées par la probabilité ρ(pN
, rN
)
d’avoir les molécules dans cet état.
Graphique 1. Dessin des molécules de gaz dans une boîte. La pression totale mesurée est égale à la moyenne de
la pression qui sera obtenue s’il y a seulement eu une molécule dans la boîte à un moment donné.
La vue d’ensemble
Malgré leurs formes complexes, j’ai inclus les équations (1) et (2) pour vous donner une vue complète de la théorie. Pourtant, on peut
simplifier l'équation (2) en l’écrivant dans sa forme discrète. Dans ce cas, on obtient :
〈P〉 =
1
Nt
∑ P(𝐩𝐩𝐩𝐩N
,
Nt
i= 1
𝐫𝐫𝐫𝐫N
) (3)
La signification de l’équation (3) est plus facile à percevoir, mais elle exprime exactement le même concept que les équations
(1) et (2) ; elle dit, en particulier, que la valeur macroscopique de la pression est égale à la moyenne de la pression microscopique
générée par toutes les particules du gaz du contenant, Nt. On trouve, enfin, le message essentiel : La valeur macroscopique d’une
propriété est la moyenne des valeurs correspondantes des composantes microscopiques d’un système.
La théorie du chaos
Vous êtes-vous déjà demandé pourquoi la météo est si difficile à prédire ? Bref, c’est grâce à la théorie du chaos. La théorie du chaos
est le domaine scientifique qui étudie les systèmes complexes comme la météo et le marché boursier qui ont tous quelques
caractéristiques en commun :

23C a t a l y s t
November 2016
C a t a l y s t
September 201610
Introduction
Mahtma Ghandhi, l’illustre leader du mouvement d’indépendance indien est connu pour avoir dit: “Soyez le changement que vous
voulez voir dans le monde”. Bien que ce conseil soit assez simple, il est très difficile à suivre. Nous sommes même parfois la cause de
beaucoup de problèmes qui affligent le monde. Même les meilleures personnes d’entre nous ne suivent que rarement leurs idéaux. En
effet, chaque jour, on est susceptible de mentir, de gaspiller les ressources et de s’engager dans les confrontations. Bien que nous ayons
tous appris la bonne morale en bas âge, notre fierté, notre avarice, notre égoïsme et notre arrivisme nous poussent à abandonner la
moralité pour la satisfaction immédiate et choisir la commodité au lieu des idéaux. De plus, on justifie nos actions souvent avec un
mensonge : « Mon action est minime et ne peut avoir un quelconque effet ; par contre, elle va beaucoup me servir ». En appliquant les
principes de la mécanique statistique et de la théorie du chaos, je vais tenter de montrer que ce mensonge est fondamentalement incorrect.
Au début, les théories semblent ne pas avoir un lien avec la moralité. Néanmoins, vous verrez qu’elles peuvent être appliquées pour
comprendre l’éthique.
La mécanique statistique
Avant d’aborder la relation entre la gentillesse et les deux théories, il faut d’abord expliquer leurs principes de base. La mécanique
statistique est une théorie qui essaie d’expliquer les propriétés thermodynamiques macroscopiques comme l’entropie, l’enthalpie et la
pression en appliquant les lois de la mécanique classique aux particules microscopiques qui constituent le système étudié.
Pour mieux comprendre le principe, prenons l’exemple d’une citerne de gaz pour laquelle nous devons déterminer une
propriété, comme la pression P. On peut démontrer que la pression, et la majorité des propriétés thermodynamiques, en général,
dépendent exclusivement de la quantité de mouvement et de la position de chaque molécule de gaz. Alors, la valeur instantanée de la
pression, ou de n’importe quelle autre propriété, peut être écrite comme : P(pN
(t), rN
(t)), ce qui indique que la pression est une fonction
d’un vecteur N dimensionnel de la quantité de mouvement p(t) et de la position r(t) où N est le nombre de particules de gaz. La valeur
de la pression varie énormément et dépend du nombre de molécules frappant les murs de la citerne à un moment donné. Par contre, lors
d’une expérience, on mesure la moyenne de cette valeur. La moyenne peut être exprimée comme suit :
Pave = lim
Tf→∞
(
1
Tf
∫ P(𝐩𝐩𝐩𝐩𝐍𝐍𝐍𝐍(t), 𝐫𝐫𝐫𝐫𝐍𝐍𝐍𝐍(t))dt
Tf
t=0
) (1)
Le « ʃ » est le symbole pour l’intégration; une somme pour le temps, une variable continue. Le symbole lim(Tf → ∞ ) indique qu’on
évalue l’expression pendant que Tf s’approche de l’infinité. Bref, l’équation (1) dit trois choses:
1. Additionnez toutes les valeurs de P(pN
(t), rN
(t)) de 0 à Tf.
2. Divisez cette somme par Tf.
3. Évaluez l’expression lorsque Tf devient de plus en plus grand (s’approche de l’infinité).
Comment la mécanique
statistique et la théorie du
chaos nous enseignent la gentillesse
Par : Sanmeet Chahal, 4ème
année PHY
Illustré par : Mariko Sumi

C a t a l y s t
Novembre 2016
4. La dernière étape dans l’expérience consiste à mesurer la polarisation du photon signal pour confirmer qu’il
a vraiment le même état que le photon généré au centre de données et ainsi, vérifier qu’une téléportation a eu
lieu.
Internet quantique et au-delà
Le succès de cette expérience est une étape clé dans la construction éventuelle d’un « Internet quantique », un réseau qui utiliserait
des particules de lumière pour transmettre l’information plutôt que des bits de données réguliers [3][5]. Un tel réseau serait
extrêmement rapide ainsi que parfaitement sécuritaire. La sécurité accrue vient du fait que n’importe quelle tentative d’intercepter
l’information entre deux lieux résulterait toujours en un changement dans l’état quantique du photon transmis, ce qui signale que
l’information est compromise [2][5].
Référence
[1] Valivarthi, R., Puigibert, M. G., Zhou, Q., Aguilar, G. H., Verma, V. B., Marsili, F., Shaw, M. D., Nam, S. W., Oblak, D.,
Tittel, W. (2016). Quantum teleportation across a metropolitan fibre network. Nature Photonics, 10 (10), 676-680.
[2] Logan, S. (2016, September 20). University of Calgary manages to teleport photons, paving way for quantum Internet.
Calgary Herald. Retrieved from http://calgaryherald.com/technology/science/university-of-calgary-manages-to-teleport-
photons-paving-way-for-quantum-internet
[3] Scherban, D. (2016, September 20). Beam me up Scotty! Researchers teleport particle of light six kilometers. University of
Calgary Website. Retrieved from: https://www.ucalgary.ca/utoday/issue/2016-09-20/beam-me-scotty-researchers-teleport-
particle-light-six-kilometres
[4] Johnston H. (2016, September 19). Quantum teleportation comes to Hefei and Calgary. Physics World. Retrieved from:
http://physicsworld.com/cws/article/news/2016/sep/19/quantum-teleportation-comes-to-hefei-and-calgary
[5] Fletcher, R. (2016, September 20). Teleportation across Calgary marks ‘major step’ toward creation of ‘quantum internet’.
Retrieved from: http://www.cbc.ca/news/canada/calgary/calgary-teleportation-quantum-networking-city-hall-1.3770440
[6] Spontaneous Parameteric down-conversion. (2016, October 20). Wikipedia. Retrieved from:
https://en.wikipedia.org/wiki/Spontaneous_parametric_down-conversion
Illustration par Lina Liu, BIM 2e
année

25C a t a l y s t
November 2016
C a t a l y s t
September 20168
L’expérience de téléportation
Décrivons maintenant l’expérience effectuée par les chercheurs de l’Université de Calgary. L’expérience peut être décomposée en
4 étapes, illustrées à la figure 2.
1. Deux photons intriqués – appelés complémentaire et signal – sont générés, comme décrit dans la section
précédente. Le photon complémentaire est envoyé à l’Hôtel de ville de Calgary alors que le photon signal
reste à l’Université de Calgary [1].
2. Dans un centre de données situé en périphérie de Calgary, un photon, dont l’état quantique (la polarisation)
sera téléporté, est généré et envoyé à l’Hôtel de ville tout comme le photon complémentaire est envoyé à
partir de l’Université [1].
3. Le photon complémentaire envoyé de l’Université et celui envoyé du centre de données, et qui sera téléporté,
sont chronométrés pour arriver à l’Hôtel de ville précisément dans une marge d’un trillionième de seconde!
Une fois arrivées à l’Hôtel de ville, ces photons sont libres d’interagir. On effectue, ensuite, la mesure de
l’état de Bell [1].
Une fois la mesure de l’état de Bell effectuée, le photon signal, qui est resté à l’Université de Calgary après l’étape 1,
acquiert immédiatement l’état de polarisation du photon qui est envoyé du centre de données à l’étape 2! La mesure de
Bell provoque la perte de polarisation du photon envoyé par le centre de données. Ainsi, le photon envoyé par le centre
de données est « détruit », alors que son état quantique exact est transmis instantanément au photon signal à
l’Université. On peut dire que le photon venant du centre de données est téléporté de l’Hôtel de ville à l’Université
de Calgary.
1. Emission de photons intriqués. signal = signal idler=complémentaire
2. Centre de données: Émission de photons qui seront téléportés
3. Hôtel de ville: Mesure de l’état de Bell
4. U de C: Mesure/Confirmation de l’état quantique
Figure 2. Résumé de l’expérience de Calgary, qui a téléporté l’état quantique d'un photon provenant d’un centre de données en
périphérie de Calgary à un photon situé à l’Université de Calgary [1].

C a t a l y s t
Novembre 2016
Plusieurs journaux scientifiques ont récemment rapporté le travail des chercheurs de l’Université de Calgary qui ont « téléporté »
l’état quantique des photons sur une distance de 6 km [2-5]. Mais que veut dire exactement «téléporter l’état quantique» d’un
photon? Quel est le phénomène fondamental derrière cet accomplissement? Dans cet article, nous plongeons au cœur de ce
phénomène pour mieux le comprendre.
Intrication quantique
Avant de décrire l’expérience en tant que tel, discutons d’un des phénomènes les plus étonnants de la mécanique quantique:
l’intrication quantique. Un photon est une particule de lumière ayant une direction polarisée. La direction de polarisation
indique dans quelle direction le photon de lumière oscille: vers le haut, le bas, la gauche, la droite, en diagonale, etc. La mécanique
quantique prédit que deux photons ou plus peuvent devenir intriqués lorsqu’ils sont générés par le même processus et d’une
façon telle que la mesure d’une propriété d’un photon permet, par conséquent, de déterminer la même propriété pour l’autre
photon!
Figure 1. Production de photons intriqués à partir d’un cristal non-linéaire. Un photon de lumière à haute fréquence (bleu)
entre dans le cristal et se divise en deux photons à basse fréquence/énergie (rouge) qui sont intriqués [6].
La figure 1 décrit comment un photon bleu incident ayant une polarisation inconnue frappe un cristal non-linéaire et
produit deux photons de polarisation inconnue mais toutefois intriquée. L’intrication signifie que si nous mesurons la polarisation
du premier photon rouge comme étant vers le haut, ceci impliquera automatiquement que la polarisation du deuxième
photon rouge est vers le bas, même si la polarisation initiale est inconnue! Cette propriété bizarre est maintenue même si les
photons sont mis aux côtés opposés de l’univers! Une fois la polarisation d’un parmi les deux photons est mesurée, la polarisation
de l’autre photon est automatiquement définie. Ce concept est si radical, que même Einstein l’appelle « action sinistre à distance »
[5].
Pump = pompe
Crystal = cristal
Signal = signal
Idler = complémentaire
Entangled = intriqués
Téléporter la lumière à l’aide de la mécanique quantique
Par Sanmeet Chahal, 4e
année PHY

27C a t a l y s t
November 2016
C a t a l y s t
September 20166
Illustration par : Meaghan De Jesus
Illustration par Meaghan De Jesus
artificiel pendant plusieurs semaines (2016). Si Spiridonov se réveille tôt, M. Smallwood ajoute, qu’il pourrait rester paralysé ou que ses nerfs se
fusionneraient d’une mauvaise manière, ce qui ferait que les nerfs contrôleraient les mauvaises parties du corps (2016).
L’ambition de Dr Canavero sème la controverse chez le public qui redoute la praticité et la moralité de l’opération. Peu importe les
résultats de la greffe, elle soulève un débat d’éthique passionnant et ranime la curiosité d’une possible création d’un monstre Frankenstein.
Références:
Ehrenfeld, J. M., Funk, L. M., Schalwyk, J. V., Merry, A. F., Sandberg, W. S., & Gawande, A. (2010). The incidence of hypoxemia during surgery: evidence from
two institutions. Canadian Journal of Anesthesia, 57(10). Retrieved from https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2991088/
Isaacs, J., Klumb, I., & McDaniel, C. (2009). Preliminary investigation of a polyethylene glycol hydrogel “nerve glue”. Journal of Brachial Plexus and Peripheral
Nerve Injury, 4. Retrieved from https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2753617/
Matthews, S. (2016). Patient set to undergo the world’s first human head transplant. Mail Online. Retrieved from http://www.dailymail.co.uk/health/arti-
cle-3721986/Patient-set-undergo-world-s-human-head-transplant-says-Dr-Frankenstein-reveal-details-operation-month.html
Medline Plus. (2015). Transplant rejection. Retrieved from https://medlineplus.gov/ency/article/000815.htm
Powell, A. (2011). A transplant makes history. Harvard Gazette. Retrieved from http://news.harvard.edu/gazette/story/2011/09/a-transplant-makes-history/
Radcliffe, S. (2016, September 13). Are head transplants possible and ethical? Retrieved from http://www.healthline.com/health-news/are-head-transplants-pos-
sible-and-ethical#1
Smallwood, K. (2016). Two-headed dogs and human head transplants. Retrieved from http://www.todayifoundout.com/index.php/2016/04/time-soviet-scien-
tist-created-two-headed-dog/

C a t a l y s t
Novembre 2016
En 1954, la famille de Richard Herrick a appris que peu de
solutions étaient possibles pour sauver la vie de leur fils de 23 ans.
Ce dernier était atteint d’une maladie du foie, une condition qui
autrefois était létale (Powell, 2011). Le seul espoir de renverser la
situation reposait entre les mains des médecins et des scientifiques
qui cherchaient un moyen de greffer un foie. Bien qu’on les ait pris
pour des fous, le 23 décembre de la même année, ils ont réussi la
première chirurgie de greffe (Powell, 2011).
Soixante-ans sont écoulés après cette nouvelle révolution-
naire, mais elle suscite toujours un débat de bioéthique et de mé-
decine. Le débat est devenu encore plus acharné après l’annonce
d’une nouvelle technique de greffe il y a un ans.
Un homme du nom de Valery Spiridonov subira la
première transplantation de tête qui sera effectuée par le Dr Ser-
gio Canavero, qu’on surnomme le «Dr Frankenstein» (Matthews,
2016). M. Radcliffe explique que M. Spiridonov souffre de la
condition de Werdnig-Hoffman, une atrophie du muscle rachidien
(2016). Bien que le patient se soit porté volontaire pour cette chir-
urgie et qu’il soit au courant des conséquences qui en découlent,
certains soulignent les risques de cette chirurgie et la questionne.
Parmi les complications communes des chirurgies, cette
dernière pose un défi important: la technique chirurgicale. La
tête de M. Spiridonov sera attachée à un corps d’homme sain. Ce
processus nécessitera la délicate tâche de joindre plusieurs tissus,
incluant des os, des vaisseaux sanguins et des nerfs de la moelle
épinière (Radcliffe, 2016). La coupure du flux sanguin et la possi-
bilité du rejet de tissu sont toujours des préoccupations pendant les
opérations de greffes, mais ces problèmes s’accroissent lors d’une
transplantation de tête.
La coupure du transport sanguin vers le cerveau de M.
Spiridinov provoquera un déficit d’oxygénation qui pourrait en-
traîner des dommages permanents au cerveau. Même avec venti-
lation, la perte d’oxygène survient parce que les anesthésiques ral-
entissent la respiration (Ehrenfeld et al, 2010). Pour résoudre ce
problème, on peut refroidir la tête ainsi que le reste du corps. Ceci
permettra de prolonger la durée de la survie des cellules. Par contre,
le délais pour compléter la chirurgie demeure très court (Ehrenfeld
et al, 2010).
Le rejet de tissu est aussi un problème important puisque le
tissu étranger est une tête entière. Medline Plus mentionne que le
rejet de tissu se produit quand le système immunitaire reconnaît
des molécules qui se trouvent habituellement sur la surfaces des
substances néfastes. Ces molécules composant la surface s’appel-
lent des antigènes (2015). L’article ajoute que les antigènes servent
à marquer les substances étrangères. Cela se produit lorsque les
antigènes de l’organe transplanté ne correspondent pas à ceux du
corps (2015). Trois types de rejets existent: le rejet hyperaigu ou
suraigu qui survient très rapidement après la transplantation, le re-
jet aigu qui survient de quelques semaines à quelques mois après
la greffe et le rejet chronique qui s’étend sur plusieurs années pen-
dant lesquelles le système immunitaire élimine le tissu transplanté
(Medline Plus, 2015). Même si les tissus de la tête de M. Spiridon-
ov n’étaient pas rejetés par le corps, il devrait tout de même ingérer
des médicaments immunosuppresseurs pour le restant de ses jours
afin de limiter le risque qu’un tel rejet ne survienne.
Les greffes de tête ont premièrement été pratiquées sur
des animaux. M. Radcliffe a raconté une greffe qui a eu lieu au
début du vingtième siècle et pendant laquelle la tête d’un chien a
été attachée sur le cou d’un autre. Il a raconté une autre chirurgie
qui s’est déroulée durant les années 1970 dans l’état de l’Ohio pen-
dant laquelle on a greffé des têtes des singes rhesus sur des nou-
veaux corps (2016). M. Radcliffe a avoué que malgré que les singes
aient survécu, leur moelle épinière n’avait pas été reconnectée et
que les singes sont ainsi restés paralysés (2016).
De tels événements prouvent que la transplantation de
tête est réalisable jusqu’à certaines limites même si les méthodes
sont en voie de développement. M. Canavero souhaite fusionner
les cellules nerveuses de M. Spiridonov en utilisant un produit
chimique, le polyéthylène de glycol. Cette substance est composée
de polymères qui fonctionnent avec l’ajout d’une solution d’amine
soluble dans l’eau (Isaacs et al, 2009). Une étude menée par Isaac
soutient que le polymère et la solution se lient pour former un gel
adhérent. Par ailleurs, raconte-t-il, des souris dont la moelle os-
seuse est sectionnées peuvent marcher au bout de quelques jour
suivant l’utilisation du polyéthylène de glycol (2009). M. Small-
wood dénote que les nerfs spinaux nécessitent un certain temps
pour guérir, ce qui veut dire que M. Spiridonov sera mis en coma
Étude de la première greffe de tête humaine au monde
Par Kira Momotova, 2ème
année BIO

29C a t a l y s t
November 2016
C a t a l y s t
September 20164
Figure 1. Schématisation de Obelia sp. Medusa sur lamelle
(#18). A) Vue détaillée de la forme en cloche (B), vue de
cnidocytes (C), un tentacule (T), le canal circulaire (RC), un
statocyste (S) et le tube tentaculaire (TB). La barre d’échelle
mesure 0.02 mm. B) Vue entière de la méduse en forme de
cloche (B), les gonades (G), le manubrium (M), le canal
radial (R), un statocyste (S) et les tentacules (T). La barre
d’échelle mesure 0.1 mm.
By: Linxi Mytkolli, BPS year 5
De nos jours, nous devenons de plus en plus conscients de ce que nous
consommons. La viande, est-elle excessivement colorée? Les fruits et les légumes,
sont-ils génétiquement modifiés? Qu’est-ce la graisse alimentaire? Par contre, nous
oublions très souvent de considérer un aliment qui est la source même de notre vie:
l’eau. Aujourd’hui, 45.1% des Canadiens ont accès à l’eau fluorée, et ceci depuis
1945.
Bien que le processus exact demeure toujours un mystère, les supporteurs de
la fluoration de l’eau soutiennent que le fluorure prévient la carie dentaire en éradi-
quant les bactéries buccales responsables de la production d’acide et en augmentant
le pH buccal. Ceci diminue la dissolution du phosphate et du calcium des dents dans
l’acide et ralentit, ainsi, la déminéralisation des dents et accélère leur reminéralisa-
tion.
Le fluorure, contrairement à l’élément extrêmement réactif, le fluor, est un
anion stable qui se lie de façon covalente à un minéral pour former un composé sol-
ide. Le fluor est plus toxique que l’arsenic et légèrement moins toxique que le plomb.
Alors, que fait la mort-aux-rats, le sous-produit toxique des industries d’aluminium,
du phosphate, du ciment et des armes nucléaires dans notre eau potable?
En 1931, la Aluminum Company of America (Alcoa) découvre qu’une forte
concentration de fluorure dans le réservoir d’eau du village Colorado Spring est à
l’origine des taches brunes sur les dents des habitants. Alcoa embauche le biochi-
miste Gerald J. Cox pour vérifier si le fluorure peut prévenir la carie dentaire, com-
me le suppose Frederick McKay, le premier dentiste à avoir remarqué ces fameuses
taches. Cox effectue quelques expériences sur des rats et conclu que le fluorure aug-
mente la résistance des dents contre la carie. En 1939, Cox, un scientifique travaillant
pour la même entreprise qui produit le fluorure comme déchet toxique, propose, pour
la première fois, la fluoration de l’eau.
Entre temps, H. Trendley Dean, directeur du Dental Hygeine Unit of the
National Institute of Health, trompé par les calculs erronés de Harold Hodge qui a
oublié de convertir les unités pounds en kilogrammes, conclut qu’une concentration
de 1 ppm de fluorure dans l’eau ne pose aucun danger sur la santé et ne risque pas
de provoquer la fluorose, empoisonnement dû au fluorure. Même si 15 ans doivent
être consacrés à examiner les effets de la fluoration de l’eau, 93 communautés amér-
icaines adoptent hâtivement la fluoration de l’eau après seulement 3 années d’études,
donnant ainsi une occasion aux industries de se débarrasser de leur sous-produit tox-
ique tout en accumulant leur profit.
Pire encore, les bénéfices du fluorure, s’il y en a, sont le résultat d’un con-
tact superficiel avec les dents, et non de son ingestion. Au Canada, la concentration
du fluorure dans l’eau potable peut aller de 0.8 à 1.5 ppm. La fluoration de l’eau,
contrairement à la chloration de l’eau pour la désinfecter, est une médicamentation
futile qui prétend que le même dosage fonctionne pour tous. Ce dosage ne considère
pas les quantités exorbitantes de fluorure que nous consommons déjà dans les jus
(jusqu’à 6.8 ppm), une salade (jusqu’à 180 ppm) et le dentifrice (jusqu’à 1000 ppm)!
Par ailleurs, les études menées il y a un demi-siècle ont analysé la fluoration
de l’eau en se servant du fluorure de calcium. Aujourd’hui, près de 90% de la fluo-
ration de l’eau est faite à partir du fluorure en complexe du silica ou du sodium. Ces
complexes sont facilement ionizables en eau et rapidement absorbés par le système
digestif humain. La FDA n’a ni approuvé ni étudié l’utilisation du SiF.
La fluorose dentaire, caractérisée par des taches brunes sur les dents, est un
des effets indésirables de la fluoration de l’eau. Bien que ce problème soit superfi-
ciel, la fluorose dentaire peut déformer l’émail dentaire, la rendant plus susceptible
au développement de la carie. Ainsi, la fluoration de l’eau ne fait qu’accentuer un
problème qu’elle veut éradiquer.
La fluoration de l’eau peut provoquer un problème encore plus grave: la
fluorose squelettique. Les symptômes de cette dernière incluent une atrophie muscu-
laire, une déformation des vertèbres et une calcification des ligaments. La American
Medical Society remarque que le fluorure augmente la mortalité des osteocytes dans
les os.
En outre, le National Toxicology Program considère le fluorure un car-
cinogène, tandis que le Journal of Carcinogenesis maintient que le fluorure augmente
les propriétés cancérigènes d’autres substances. Le fluorure agit en synergie avec
l’aluminium et le plomb pour provoquer des problèmes comportementaux, réduire
l’immunité, déclencher des cascades de réactions liées aux protéines G et inhiber la fonction
enzymatique.
Bien que la liste d’inconvénients physiologiques semble interminable, les supporteurs
de la fluoration demeurent attachés à la “démocratie dentaire” que procure cette procédure. Par
contre, la Colombie Britannique a la plus basse prévalence de carie, alors que seulement 11% de
sa population boivent l’eau fluorée comparé à 40%-70% dans d’autres régions du Canada. Par
ailleurs, l’Europe de l’Ouest, dont 98% n’est pas fluorée, remarque la même diminution de carie
dentaire que les États Unis.
La fluoration de l’eau est une pratique qui met en examen l’intégrité des scientifiques, des
ingénieurs et des officiers gouvernementaux. Elle démontre que les scientifiques sont incapables
de formuler une demande unanime au gouvernement pour arrêter l’ajout d’une substance létale
dans l’eau pour régler un problème non létal. Il faut arrêter de considérer l’opposition à la fluora-
tion d’eau comme pseudoscience, son appui l’est. Errare humanum est, perseverare diabolicum.
Préserver dans son erreur est diabolique, non?
Éditorial: La fluoration de l’eau
Setti Belhouari, BCH et MAT 2e

C a t a l y s t
Novembre 2016
Vente aux enchères d’un cours Kaplan
Procurez-vous d’un cours Kaplan à un prix convenable !
Faites une offre de 300$ minimum pour rivaliser contre d’autres enchérisseurs et pour
remporter le cours Kaplan que vous désirez, soit DAT, GMAT, GRE, LSAT, MCAT, OAT ou PCAT.
Vous pouvez choisir un cours en ligne ou en personne.
Les enchères commencent le 28 novembre 2016 à 00:00 et se terminent le 13 janvier 2017 à 23:45 !
Visitez https://www.32auctions.com/catalystauction
Au début du mois d’octobre dernier, une nouvelle dans le
monde de la médecine a fait sensation: on a réussi à effacer
toute trace du VIH dans le corps d’un patient ! On vous dit
tout...
Le virus de l’immunodéficience humaine (VIH) est un
rétrovirus responsable du syndrome d’immunodéficience ac-
quise (SIDA), qui se propage par contact de liquides corporels
infectés (sang, sperme, lait maternel) et s’attaque au système
immunitaire le rendant extrêmement vulnérable. Dans l’or-
ganisme d’une personne infectée, le virus va attaquer dif-
férents types de cellules, principalement les lymphocytes, les
macrophages et les microglies dans le cerveau. Ceci provoque
une immunodéficience laissant ainsi le champ libre à diverses
infections opportunistes.
En ce qui concerne le diagnostic du VIH, la prise de
sang reste le moyen le plus courant. Néanmoins, la période
de latence peut aller de 15 à 30 jours et donc la séropositivité
peut être faussée si le test est effectué trop tôt. Jusqu’à très
récemment, la communauté scientifique s’accordait sur le fait
qu’il n’existe aucune façon de guérir du VIH. Les personnes
séropositives obtiennent néanmoins un traitement antiviral
qui comprend entre autres des inhibiteurs de la transcriptase
inverse et des inhibiteurs nucléosidiques. Ceci permet de
réduire le taux du virus dans le corps, de ralentir sa réplica-
tion et d’aider le système immunitaire à combattre les infec-
tions. Cependant, cette thérapie n’a réussi qu’à offrir une plus
longue durée de vie aux patients et de réduire leur chance de
transmettre le virus. Pourtant, il y a quelques semaines, le
monde scientifique a découvert le premier patient qui serait
guéri du VIH.
En effet, au mois d’octobre dernier, le directeur de la
National Institute for Health Research Office for Clinical
Research Infrastructure a annoncé à Sunday Times qu’un pa-
tient a pu pour la première fois être soigné en totalité du VIH.
L’étude, qui était organisée par le National Health Service et
qui a vu la collaboration de cinq universités britanniques, a été
réalisée sur environ 50 patients atteints du VIH. Cette étude
est basée sur une méthode nommée “kick and kill’’ (littérale-
ment “virer et tuer’’).
Cette nouvelle approche consiste tout d’abord à admin-
istrer un vaccin expérimental. Par la suite, des antirétroviraux
sont donnés au patient dans le but de stopper le VIH. Ensuite
les cellules T-dormantes vont être activées par l’action d’une
dose de Vorinostat. Enfin ces cellules seront supprimées par
le système immunitaire qui grâce au vaccin administré, aura
gardé en mémoire les caractéristiques de ces cellules.
Jusqu’à lors, le premier patient ayant fini l’essai clinique
n’est plus sous antiviraux, et ses analyses sanguines les plus
récentes ne présentent plus aucun signe du VIH.
Cette étude constitue une belle avancée dans la recher-
che sur le VIH. Cependant, puisqu’elle n’a pas encore pris fin
et les méthodes de l’expérience n’ont pas encore été diffusées,
il faut rester patient et suivre l’affaire !
Références
La recherche serait proche d’un remede pour éliminer le VIH. (March 2016). In Seronet
Online. Retrieved from: http://www.seronet.info/billet_forum/vih-la-recherche-
serait-tout-pres-dun-remede-pour-eliminer-le-virus-76643
Jacquier, Marie. (May 2016). VIH: un patient britannique guéri du SIDA? Futura Santé.
Retrieved from:
http://www.futura-sciences.com/sante/actualites/medecine-vih-patient-britan-
nique-gueri-sida-maj-40330/
Traitement du VIH et du SIDA. (November 2015). In Government of Canada Online
Health Resources. Retrieved from: http://canadiensensante.gc.ca/diseases-con-
ditions-maladies-affections/disease-maladie/hiv-aids-vih-sida/treatment-traite-
ment-fra.php
Virus de l’immunodéficiencie humaine. (September 2016). In Public Health Agency of
Canada Pathogen Safety Data Sheets. Retrieved from: http://www.phac-aspc.
gc.ca/lab-bio/res/psds-ftss/hiv-vih-fra.php
Walsh, Fergus. (October 2016). Why talk of a cure for HIV is premature. BBC News.
Retrieved from: http://www.bbc.com/news/health-37545953
Quoi de neuf côté remède ?
On a traité le VIH chez un patient
par Hadjar Saidi, HSS 3e
année

31C a t a l y s t
November 2016
C a t a l y s t
September 20162
L’ÉQUIPE
Editor-in-Chief Tanya Yeuchyk
Directrice de la production Christine Wang
Rédacteur-en-chef Setti Belhouari
Directrice des médias Saania Tariq
Directrices de la promotion Narimane Ait
Hamou, Catherine Nguyen
Directeur du site web Michael Leung
Auteurs|Auteures
Setti Belhouari
Sanmeet Chahal
Kira Momotova
Benjamin Puzantian
Tanya Yeuchyk
Rédacteurs|Rédactrices
Shobhitha Balasubramaniam
Sanmeet Chahal
Alex Chen
Nasim Haghandish
Alya Hammami
Ann Lee
Rebecca Xu
Connie You
Illustrations
Najeeba Ahmed
Meaghan de Jesus
Lina Liu
Linxi Mytkolli
Mariko Sumi
Traducteurs|Traductrices
Setti Belhouari
Sanmmet Chahal
Jade Choo-Foo
Laura Rose Goodwin
Shamei Benoit Leblanc
Hadjar Saidi
Mihaela Tudorache
Matières de novembre
Articles
3
Quoi de neuf côté remède ?
4
Éditorial: La fluoration de l’eau
5
Etude de la première greffe de tête humaine au monde
7
Téléporter la lumière à l’aide de la mécanique quantique
10
Comment la mécanique statistique et la théorie du chaos
nous enseignent la gentillesse
13
SPi: Une nouvelle type de cellule souche
15
Les propriétés et les applications des ondes gravitationnelles
Autres
3
Vente aux enchères d’un cours Kaplan
4
Fleur Obelia
14
Concours d’écriture hivernal 2017 !
Remerciements: À Larbi Belhouari et Zohra Lagraa pour avoir lu
et relu le journal pour assurer sa qualité.
Conception de la une: Aarthi Ganesh
HadjarSaidi

C a t a l y s t
November 201632

The Catalyst November 2016 Issue

Recommandé

Recommandé

Contenu connexe

Similaire à The Catalyst November 2016 Issue

Similaire à The Catalyst November 2016 Issue (20)

Plus de Michael Leung

Plus de Michael Leung (8)

The Catalyst November 2016 Issue