P Hermet

J Haines

D Granier

M Tillard

P Jund

Thermal dependence of the NiTiSn mechanical properties using first-principles calculations and high-pressure X-ray diffraction

Keywords: Ab initio, Elastic moduli, Mechanical properties, Temperature, Thermoelectrics, Heusler compounds

In this work we aim to study the effect of temperature on the mechanical properties of a solid. For this, we have introduced a new first-principles based methodology to obtain the thermal variation of the elastic constants of NiTiSn, a multifunctional Heusler compound. In parallel using X-ray diffraction, we have measured the isothermal bulk modulus at 300 K. The agreement between the calculations and the experiments is within the experimental error bars showing the accuracy of the calculations. Using two other numerical methods, which give all coherent results, we have shown that NiTiSn conserves its very good mechanical properties up to 1500 K. In particular at 700 K (the best working temperature for thermoelectric applications), NiTiSn remains a ductile and robust material making it a compound of choice for applications in which large temperature fluctuations are present.

Introduction

The impact of temperature on the mechanical properties of materials is often neglected. Indeed, most of the measurements are performed at room temperature and most of the calculations (in particular first-principles calculations) assume T=0K. Nevertheless in a number of real life or industrial applications, the temperature varies tremendously and thus knowing the resistance of a material becomes essential. Heusler and half-Heusler compounds are the topic of intensive research because they can be used in a great number of applications such as thermoelectrics [START_REF] Shen | Effects of partial substitution of Ni by Pd on the thermoelectric properties of ZrNiSn-based half-Heusler compounds[END_REF], optoelectronics [START_REF] Kieven | I-II-V half-Heusler compounds for optoelectronics: Ab initio calculations[END_REF] or spintronics [START_REF] Casper | Half-Heusler compounds: novel materials for energy and spintronic applications[END_REF]. These compounds represent a class of ternary intermetallics associating three elements in the following stoichiometric proportions 1:1:1 (half-Heusler) or 2:1:1 (full-Heusler). In this study, we will focus on the half-Heusler compound based on Nickel, Titanium and Tin atoms (NiTiSn), which is the archetype of half-Heusler materials for thermoelectric applications. It is a cubic crystal that crystallises in the F 43m space group with MgAgAs as prototype [START_REF] Villars | Handbook of Crystallographic Data for Intermetallic Phases[END_REF]. We already tackled in previous ab initio studies the electronic properties [START_REF] Colinet | NiTiSn a material of technological interest: Ab initio calculations of phase stability and defects[END_REF], the thermodynamic/mechanical [START_REF] Hermet | Thermal Expansion of Ni-Ti-Sn Heusler and Half-Heusler Materials from First-Principles Calculations and Experiments[END_REF] properties and the lattice thermal conductivity [START_REF] Hermet | Lattice Thermal Conductivity of NiTiSn Half-Heusler Thermoelectric Materials from First-Principles Calculations[END_REF] of these compounds with a good agreement with available experimental results. Our main interest lies currently in the thermoelectric conversion of heat into electrical current via the Seebeck effect and a great deal of the scientific activity in this field is devoted to find materials with better conversion rates. Nevertheless, an important aspect in this quest is often ignored: even if a material is efficient, if it does not resist the large temperature variations involved in thermoelectricity it can finally not be used. Therefore we propose here a combined theoretical and experimental investigation of the thermal dependence of the mechanical properties of NiTiSn whose optimal working temperature for the Seebeck conversion is close to 700 K [START_REF] Zou | Fabrication and thermoelectric properties of fine-grained TiNiSn compounds[END_REF]. A comprehensive study of the mechanical properties of half Heusler alloys has recently been undertaken by Rogl at al. [START_REF] Rogl | Mechanical properties of half-Heusler alloys[END_REF] but it mostly involved experiments and more importantly the measurements were performed at room temperature with no investigation of the effect of temperature. The present work is mostly numerical but the measurement of the isothermal bulk modulus at room temperature (for the first time to the best of our knowledge) permits to validate the different methods to obtain its temperature dependence. In particular we propose an original numerical procedure linking the evolution of the elastic constants to that of the thermal expansion. This procedure can be useful to the community for the calculation of the mechanical properties of other materials. For the sake of clarity we recall here the formalism permitting to obtain the elastic moduli once the elastic constants C ij have been obtained using the well known formulae for polycrystalline cubic materials with isotropic orientations ( [START_REF] Tao | Phase stability and physical properties of Ta5Si3 compounds from first-principles calculations[END_REF] and references therein). The isothermal bulk modulus B T has been derived according to:

The shear modulus G T has been obtained taking the mean of the Reuss (G R ) and Voigt(G V ) limits given by:

G R = 5(C 11 -C 12 )C 44 4C 44 + 3 (C 11 -C 12 )
.

(2)

G V = C 11 -C 12 + 3C 44 5 . ( 3
)
Once these two moduli are obtained, the isothermal Young's modulus E T and the Poisson's ratio ν T are obtained as:

E T = 9B T G T 3B T + G T (4) ν T = 3B T -2G T 2(3B T + G T ) (5)
The paper is organized as follows: in section two and three the details of the calculations and of the experimental procedure are given. In section four we present our results and the major conclusions are drawn in section five.

Computational details and method

The isothermal elastic constants were calculated within the framework of the density functional theory as implemented in the ABINIT package [START_REF] Gonze | ABINIT: First-principles Approach to Material and Nanosystem Properties[END_REF]. The exchange-correlation energy functional was evaluated using the generalized gradient approximation (GGA) parametrized by Perdew, Burke and Ernzerhof [START_REF] Perdew | Generalized Gradient Approximation Made Simple[END_REF]. The allelectron potentials were replaced by norm-conserving pseudopotentials generated according to the Troullier-Martins scheme. Ni(3d 8 , 4s

2 ), Ti(3d 2 , 4s

2 ) and Sn(5s 2 , 5p

2 )-electrons were considered as valence states. The electronic wave functions were expanded in plane-waves up to a kinetic energy cutoff of 65 Ha and integrals over the Brillouin zone were approximated by sums over a 8×8×8 mesh of special k-points according to the Monkhorst-Pack scheme [START_REF] Monkhorst | Special Points for Brillouin-Zone Integrations[END_REF].

We used two formalisms to get the temperature dependence of the isothermal elastic constants C ij . These two formalisms assume that the temperature dependence of the elastic constants are only caused by the thermal expansion ignoring anharmonic effects like the phonon-phonon interactions or fluctuations of the microscopic stress tensors.

The first formalism is the quasistatic approximation (QSA) and it requires a three step procedure. The first step consists in computing the elastic constants at 0 K as a function of volume using the density functional perturbation theory (DFPT) or the stress-strain method (here we preferred the DFPT). In the second step, the equilibrium volume V(T) at a given temperature T is calculated using the quasiharmonic approach. In the last step, the calculated elastic constants obtained from the first step at the volume V(T) are approximated as those at finite temperatures:

C ij (T ) = C ij [V (T )].
The second original formalism establishes a link between the temperature dependence of the elastic constants and the one of the thermal expansion. A convenient expression can be obtained as follows from the differentiation of C ij [V (T )]:

dC ij = ( ∂C ij ∂V ) T ( ∂V ∂T ) P dT, (6)
where P stands for pressure. Identifying the volume thermal expansion,

α V (T ) = 1 V (T ) ( ∂V ∂T ) P , ( 7
)
and taking the integration up to a temperature, T ′ , gives:

C ij (T ′ ) = C ij (0) + ∫ T ′ 0 ( ∂C ij ∂V ) T V (T )α V (T )dT. (8)
According to this equation, the change of elastic constants with volume shows an almost linear behavior. We can therefore assume that a constant volume derivative is reasonable. In practice, we used the values of α V (T ) calculated combining the DFT and quasiharmonic approximation as reported in our previous work [START_REF] Hermet | Thermal Expansion of Ni-Ti-Sn Heusler and Half-Heusler Materials from First-Principles Calculations and Experiments[END_REF]. This method based on the integration of the thermal expansion will be called ITE in the following sections. The isothermal bulk modulus B T was then derived from these two formalisms using the well known formulae for polycrystalline, isotropic cubic crystals ( [START_REF] Tao | Phase stability and physical properties of Ta5Si3 compounds from first-principles calculations[END_REF] and references therein). Similarly the shear modulus G T was obtained taking the mean of the Reuss (G R ) and Voigt(G V ) limits. Finally once these two moduli were obtained, the isothermal Young's modulus E T and the Poisson's ratio ν T could be straightforwardly obtained.

Experimental details

NiTiSn was synthesized from a stoichiometric mixture of Ni (Sigma-Aldrich, 99.99 %), Ti (Acros-Organics, 99.7 %) and Sn (Alfa-Aesar, 99.85 %). Powders of about 100 mesh were mechanically alloyed under pure Ar using Si 3 N 4 grinding bowl and balls. Experiments were conducted at 400 rpm for 5 hours using a highperformance planetary Pulverisette 7 premium line Fritsch, GmbH and detailed in a previous work [START_REF] Tillard | Synthesis of Pure NiTiSn by Mechanical Alloying: An Investigation of the Optimal Experimental Conditions Supported by First Principles Calculations[END_REF]. The powder was subsequently annealed under vacuum at 750

• C during 10 days. A conversion process from a multiphasic precursor into a single phase material is involved in this synthesis route leading to highly pure NiTiSn without residual tin.

The NiTiSn powder was finely ground and passed through a 20 µm sieve. The powder was mixed with NaCl as a pressure calibrant using the equation of state of Birch [START_REF] Birch | Equation of State and Thermodynamic Parameters of NaCl to 300-Kbar in the High-Temperature Domain[END_REF]. The mixture was loaded in a 200 µm diameter hole in a 75 µm thick tungsten gasket mounted on the anvil of a Merrill-Bassett diamond anvil cell (DAC). An ambient pressure measurement was performed prior to adding 4:1 methanol:ethanol as a pressure transmitting medium.

X-ray diffraction experiments were performed on a Bruker D8 Venture 4-circle diffractometer equipped with a Incoatec IµS 3.0 Mo microsource (110 µm beam, λ K α =0.71073Å) and a Photon II CPAD detector at a distance of 100 mm from the sample. The diffractometer was calibrated using a LaB 6 standard. The DAC was first centered optically, followed by centering along the beam direction by gasket shadowing. A rotation of 6

• around ω was performed during acquisition. The acquisition time was 120 s. The diffraction images were integrated using the DIOPTAS program [START_REF] Prescher | Dioptas: A Program for Reduction of Two-Dimensional X-ray Diffraction Data and Data Exploration[END_REF]. LeBail refinements to obtain cell parameters were performed with FULLPROF [START_REF] Rodriguez-Carvajal | Magnetic Structure Determination from Powder Diffraction Using the Program Fullprof[END_REF]. EOSfit7c was used to fit the data to a Birch-Murnaghan equation of state [START_REF] Angel | Eosfit7c and a Fortran Module (Library) for Equation of State Calculations[END_REF].

Results and discussion

To obtain the variation of the mechanical properties of NiTiSn with temperature, the first step is to compute the variation of the three independent elastic constants for a cubic crystal: C 11 , C 12 and C 44 . They are shown in Figure 1 for temperatures up to 1500 K and obtained according to the two methods described in section III. The experimental C 11 and C 12 elastic constants measured by Rogl et al. [START_REF] Rogl | Mechanical properties of half-Heusler alloys[END_REF] at room temperature are also reported in the figure and show a relative error below 8% for C 11 with respect to our calculations. These experimental data on the NiTiSn elastic constants are the only ones reported in the literature. The first origin of this deviation could be the nature of the measurements. Indeed, we determined (in calculations and experiments) the isothermal elastic properties whereas Rogl et al. have measured the adiabatic ones. However, we calculated the adiabatic elastic constants from the isothermal one and we found that their difference is too small to be the main reason of this deviation. Furthermore, the absence of error bar in the reported experimental value by Rogl et al. makes the comparison with our results even more difficult. The second reason, the most probable for us, could come from the quality of the samples. As stated by the authors, the samples prepared using their multistep method, contained a certain number of secondary phases (Sn) and were polluted by Al or Si [START_REF] Gurth | Thermoelectric high ZT half-Heusler alloys Ti1-x-yZrxHfyNiSn (0 x 1; 0 y 1)[END_REF] whereas our sample was remarkably pure as shown in Ref. [START_REF] Tillard | Synthesis of Pure NiTiSn by Mechanical Alloying: An Investigation of the Optimal Experimental Conditions Supported by First Principles Calculations[END_REF]. [10] at room temperature. We got the experimental C 12 from their article using

C 12 = 1 2 (3B -C 11 ).
The two sets of numerical methods reported in Figure 1 show the consistency of the theoretical descriptions and in particular the quality of the ITE method. We observe a relative small decrease of the elastic constants with increasing temperature over the whole temperature range (-15% for C 11 at the most) for both theoretical models. This is a good indication that the material will keep its mechanical strength even at high temperature, a positive finding that is comforted by the small coefficient of thermal expansion found in our previous study [START_REF] Hermet | Thermal Expansion of Ni-Ti-Sn Heusler and Half-Heusler Materials from First-Principles Calculations and Experiments[END_REF]. An other interesting feature that can be seen in Figure 1 is the vibrational and electronic contribution to the elastic constants. Due to the local crystal symmetry, C 11 and C 12 only possess an electronic contribution which implies, according to Eq. 1, that the bulk modulus is only dependent on the electronic properties of the material. This is an interesting feature since by doping NiTiSn to improve the electronic properties for thermoelectric applications (Seebeck coefficient, electrical conductivity) one may also improve its bulk modulus. On the other hand the measurement of the bulk modulus in a collection of materials doped with different elements could give a hint of the material with the best electronic properties. The situation is different for C 44 since in this case it is possible to separate the electronic contribution from the vibrational one as shown in the right panel of Figure 1. It can be seen that if only the electronic contribution would be present, the solid would be much tougher with respect to a shear strain (C 44 is the main factor of the shear modulus). But the additional internal relaxation due to phonons allows some of the stress to be relieved, leading to a decrease of the overall C 44 by more than 20%.

The elastic constants, C ij , defined previously are obtained under the condition of a fixed (and vanishing) electric field E:

C ij = C E ij .
The piezoelectric-stress tensor, e αi , can be indirectly determined from the elastic constants C D ij , defined under the condition of a fixed (and vanishing) electric induction D according to:

C D ij = C E ij + 3 ∑ α=1 3 ∑ β=1 e αi [ε (η) ] -1 αβ e βj , ( 9
)
where ε (η) is the fixed-strain dielectric tensor. This situation occurs in thin films where a dielectric material is sandwiched between much thicker layers of other insulating host materials. In this case, the electrostatic boundary conditions fix the component of D, and not E, normal to the interfaces. In the case of NiTiSn, the 11 ratio in Eq. 10 cannot be negative. The piezoelectric-stress constant has been derived and we obtain e 14 =-0.714 C/m 2 at 0 K. This value increases by about 5% at 750 K (see Table 1). At room temperature, e 14 =-0.727 C/m 2 . This value is about five times larger than the one reported in the most used piezoelectric material, α-quartz [START_REF] Tarumi | Complete Set of Elastic and Piezoelectric Coefficients of α-Quartz at Low Temperatures[END_REF]. Nevertheless, although NiTiSn is stable within a large temperature range (no phase transition until decomposition), its low experimental electronic band gap (E g = 0.12 eV [START_REF] Aliev | Narrow band in the intermetallic compounds MNiSn (M=Ti,Zr,Hf)[END_REF]) will strongly limit its use for piezoelectric applications (small short-circuit current). Once the standard elastic constants (C ij = C E ij ) have been obtained, it becomes straightforward to determine the evolution with temperature of the mechanical properties starting with the variation of the isothermal bulk modulus shown in Figure 2 for the two theoretical approaches considered here. In Figure 2 we have added the results obtained within the quasi-harmonic approximation after fitting the data to a Birch-Murnaghan equation of state (EOS) as obtained in our previous work [START_REF] Hermet | Thermal Expansion of Ni-Ti-Sn Heusler and Half-Heusler Materials from First-Principles Calculations and Experiments[END_REF]. The three models give consistent results with a relative error lower than 5% at high temperature. Both ITE and the QSA give results at 300 K within the error bar (+/-4GPa) of our experimental measurement showing the quality of these models. This experimental value has been obtained from high-quality diffraction measurements from ambient pressure up to 7.5 GPa. Le Bail refinements (Fig. 3) were used to obtain the relative volume of NiTiSn (inset of Fig. 3) as a function of pressure. The relative volumes were fitted to a second-order Birch-Murnaghan equation of state yielding a bulk modulus of 119(4) GPa with an implied value of 4 for its first pressure derivative B' 0 . This value is very close to the corresponding theoretical value, 4.5261. Expanding the equation to third order does not significantly improve the result. The fit obtained via the EOS gives globally smaller values than the two other approaches as well as the experimental determination but the general trend is similar. Our calculated and experimental bulk modulus at 300 K are lower than the values reported by Rogl et al. [START_REF] Rogl | Mechanical properties of half-Heusler alloys[END_REF]. In particular, they reported a bulk modulus of 124.9 GPa whereas our measurements show a slightly smaller value of about 5%. Nevertheless, this deviation remains acceptable considering the arguments previously given when comparing the elastic constants (Figure 1).

In order to close our investigation of the mechanical properties of NiTiSn as a function of temperature, we show in Figure 4 the evolution of the shear modulus, Young's modulus and Poisson's ratio which are generally the most used quantities to evaluate the strength of a material. Since the results obtained with QSA and ITE are similar, we have only reported the ITE results in Figure 4. As previously noticed for the bulk modulus, the other elastic moduli of NiTiSn decrease moderately as the temperature increases insuring a good mechanical stability of the material. According to the chart of the elastic properties of inorganic crystalline compounds (Figure 2 in Ref. [START_REF] De Jong | Charting the complete elastic properties of inorganic crystalline compounds[END_REF]), NiTiSn possesses elastic properties above average and we show that this is still the case at high temperature. Pugh's ratio ( B T G T

) is above 2 in the whole temperature range, showing a steady ductile behavior of NiTiSn. This is confirmed by the value of Poisson's ratio which decreases from 0.2887 at 0 K to 0.2815 at 1500 K. At 700 K which is the best working temperature for thermoelectric applications, Poisson's ratio is close to 0.285, a value comparable to the one of Tungsten [START_REF] Demarest | Cube resonance method to determine the elastic constants of solids[END_REF] or steel [START_REF] Schulson | The Structure and Mechanical Behavior of Ice[END_REF]. All these findings show that the half-Heusler NiTiSn has excellent mechanical properties whatever the temperature is. If we add the relatively small coefficient of thermal expansion [START_REF] Hermet | Thermal Expansion of Ni-Ti-Sn Heusler and Half-Heusler Materials from First-Principles Calculations and Experiments[END_REF], our study shows that NiTiSn is an excellent material for many types of industrial applications involving large temperature gradients and in particular for thermoelectric applications.

Conclusion

We have studied the evolution of the elastic properties of NiTiSn as a function of temperature with two numerical methods (three for the bulk modulus) including one based on the integration of the elastic constants that is completely original. In addition, high pressure XRD experiments were performed at 300K to obtain for the first time the isothermal bulk modulus. At that temperature, the agreement between the experimental measurement and the three numerical methods is within the experimental error bars showing the quality of the calculations. In addition using the elastic constants defined under a fixed electric induction, we show that NiTiSn exhibits at 300 K calculated piezoelectric properties five times better than α-quartz. Concerning the evolution of the mechanical properties of NiTiSn with temperature, we have shown that this material has above average properties in the whole temperature range (0-1500K) and remains ductile even at low temperatures making it thus easy to engineer. This remarkable stability of the elastic properties makes it an ideal candidate for thermoelectric applications where large temperature gradients are used. The numerical methods we have introduced in this work can be used by a large scientific community who wishes to predict the mechanical stability of a material with temperature, stability that has so far rarely been addressed apart within the quasi harmonic approximation.

Figure 1 :

 1 Figure 1: Elastic constants vs temperature using QSA and ITE. In the right panel the contribution of the electrons to C 44 is compared to the total C 44 . The reported experimental C 11 and C 12 elastic constants have been measured by Rogl et al. [10] at room temperature. We got the experimental C 12 from their article using C 12 = 1 2 (3B -C 11 ).

E

  44 and our calculated values for C D 44 are listed in Table1at 0, 300 and 750 K.

Figure 2 :

 2 Figure 2: Bulk modulus vs temperature: ◯ QSA; ITE; --EOS;◇ = experiment

Figure 3 :

 3 Figure 3: Experimental (black), calculated (red) and difference (blue) profiles obtained from the LeBail refinement of NiTiSn at 7.5 GPa. Vertical bars indicate the calculated positions of the Bragg reflections (K α 1 -K α 2 doublets, λ K α =0.71073Å) for NiTiSn (top), NaCl (middle) and W (bottom). Inset: Relative volume of NiTiSn as a function of pressure. The solid line represents a 2nd order Birch-Murnaghan equation of state with a B 0 of 119(4) GPa.

Figure 4 :

 4 Figure 4: Left panel: Shear and Young's modulus vs temperature; Right panel: Poisson's ratio vs temperature (results obtained with the ITE method)

Table 1 :

 1 Calculated elastic C D 14 , piezoelectric-stress e 14 and fixed-strain dielectric ε

	(η) 11 constants at 0, 300 and


Bettina Couderc
email: bettina.couderc@inserm.fr

François Chapuis

Emmanuelle Rial-Sebbag

Pr Bettina Couderc

Ideas received about genetics: example of information processing by master students

Keywords: Analysis of genetic characteristics, Understanding, Eugenics, General public, Medical prescriptions, Popularization

Genetics, and more precisely, the analysis of a person's genetic characteristics, is one of the scientific fields evolving most rapidly with neuroscience at the beginning of the 21st century.

Genetic diagnostics and/or predisposition analyses are becoming more and more common in our hospitals. They provide valuable assistance both for the prescription of so-called targeted therapies (particularly in oncology) or for the implementation of therapeutic procedures aimed at preventing or at least delaying the appearance of the first clinical signs of a pathology. However, analyses of genetic characteristics continue to generate beliefs and fantasies among the general public, leading to societal demands for the use of these analyses in various fields that are not of therapeutic interest (hiring, compatibility in a couple, friendships, professional choices, etc.). These requests arise following announcements in the written or television press of "discoveries", most of the time without scientific basis, on the identification of genes that are not only involved, but really decisive in human traits (empathy, anger, aptitude for mathematics, taste for travel, etc.).

Faced with the rapid progress of genetics and public perception, generally with little philosophical and legal scientific culture, it is necessary that educational courses, university training and conferences for the general public are organized in order to raise awareness among the French population of the eugenic and societal excesses of the trivialization of genetic characteristics analysis.

Résumé

La génétique, et, de façon plus précise, l'analyse des caractéristiques génétiques d'une personne, est un des domaines scientifiques qui évolue le plus rapidement avec les neurosciences en ce début de XXIème siècle. Les diagnostics génétiques et/ou les analyses de prédisposition deviennent de plus en plus courants dans nos hôpitaux. Ils apportent une aide précieuse à la fois pour la prescription de thérapies dites ciblées (notamment en cancérologie) ou pour la mise en place de procédures thérapeutiques visant à prévenir ou du moins retarder l'apparition des premiers signes cliniques d'une pathologie. Toutefois, les analyses des caractéristiques génétiques restent génératrices de croyances et de fantasmes dans le grand public amenant à des demandes sociétales d'utilisation de ces analyses dans des domaines variés dépourvus d'intérêt thérapeutique (embauche, compatibilité dans un couple, amitiés, choix professionnels..). Ces demandes surviennent suite aux annonces dans la presse écrite ou télévisée de « découvertes » la plupart du temps sans fondement scientifique sur l'identification de gènes qui seraient non seulement impliqués, mais réellement déterminants dans des traits humains (empathie, colère, aptitude aux mathématiques, goût pour les voyages ...). Devant l'avancée rapide de la génétique et la perception du public, généralement avec peu de culture scientifique philosophique et juridique, Il est nécessaire que des enseignements scolaires, des formations universitaires et des conférences destinées au grand public soient organisées afin de sensibiliser la population française aux dérives eugéniques et sociétales de la banalisation des analyses de caractéristiques génétiques. Les enseignants correcteurs attendaient une réaction critique vis-à-vis du texte. En effet l'enseignement réalisé avait insisté -sur l'impossibilité légale de la réalisation de tests génétiques en dehors de pathologies ou de leurs préventions (et donc de prescription médicale et de suivi) en France, -sur la protection des mineurs et donc l'impossibilité de la réalisation d'analyses en absence d'un intérêt médical -sur la possible dérive de la généralisation des analyses des caractéristiques génétiques sur la ségrégation de personnes testés en fonction de leur patrimoine génétique (eugénisme) etc.

Mots clés :

-sur le fait que les recherches sur la caractérisation de gènes uniques impliqués dans des comportements humains étaient discutables (On pouvait en déduire que le gène « du bon élève » n'existait pas).

Telle ne fut donc pas la surprise de l'enseignant de constater que 84% des étudiants n'ont discuté le texte proposé que sur son aspect social. Pour ces étudiants, il semblerait évident que le gène « du bon élève » existe. Le fait que l'on puisse envisager un tri des enfants à l'entrée au CP sur ce critère afin de proposer un suivi adapté ne leur a pas paru, ni aberrant, ni impossible, légalement. Ils se sont focalisés sur la non équité de traiter des enfants différemment selon leurs caractéristiques génétiques. Il est certes louable de se rappeler qu'une des règles de l'éthique est de réaliser des actions justes et équitables. Toutefois le fait de se focaliser sur ce thème social sans avoir remis en cause la véracité des dires (existence du gène du « bon lecteur » et possibilité de réaliser un test génétique sur des enfants en absence de pathologies) est plus inquiétant.

Que conclure de ce fait ? Il semblerait que la population française (même formée, études médicales niveau d'étude supérieur) soit dans sa majorité persuadée de l'existence de gènes liés aux traits humains. La population ne semble pas non plus opposée à la réalisation de tests des caractéristiques génétiques à but, non pas thérapeutique ou de prévention de pathologies, mais bien pour expliquer sa généalogie ou le fait d'avoir des genoux cagneux ou des difficultés en mathématiques.

Ceci met en évidence une réelle nécessité à une communication importante et répétée vis-àvis du grand public sur les analyses des caractéristiques génétiques. Il semble urgent de former les personnes (en particulier les personnes liées aux médias) à une bonne connaissance de ce qui est possible (scientifiquement et légalement) et ce qui ne l'est pas en matière de génétique et à informer des potentielles dérives eugéniques que pourraient induire une généralisation du « tout génétique ».

Etat des lieux de la proposition d'analyses de caractéristiques génétiques a) En France

En France, les analyses de caractéristiques génétiques sont prescrites par des professionnels de santé (médecins) ou dans le cadre d'une enquête judiciaire (procès).

Les médecins proposent des analyses de caractéristiques génétiques :

-Pour confirmer ou infirmer un diagnostic d'une pathologie génique héréditaire ou acquise (ex. maladie héréditaire comme la myopathie de Duchenne (analyse du gène codant la dystrophine [START_REF] Aartsma-Rus | The importance of genetic diagnosis for Duchenne muscular dystrophy[END_REF]) ou établissement d'un diagnostic quand il y a un doute entre une pancréatite et un adénome pancréatique, analyse du gène codant la GTPase Ras) [START_REF] Zhang | Comprehensive validation of snapback primer-based melting curve analysis to detect nucleotide variation in the codon 12 and 13 of KRAS gene[END_REF].

-Pour proposer un traitement qui cible une caractéristique cellulaire induite par un disfonctionnement génique (exemple en cancérologie, certaines thérapeutiques dites ciblées nécessitent l'analyse du gène codant BRCA1, ou du gène BRAF …) [START_REF] Dougherty | Biological and clinical evidence for somatic mutations in BRCA1 and BRCA2 as predictive markers for olaparib response in high-grade serous ovarian cancers in the maintenance setting[END_REF].

-Pour adapter les doses d'un traitement par analyses de gènes codant pour des enzymes impliqués dans le métabolisme de certains médicaments (ex. gènes codant des cytochromes) ou en fonction des anomalies génétiques présentées par les cellules cancéreuses [START_REF] Maura | A practical guide for mutational signature analysis in hematological malignancies[END_REF][START_REF] Ramsey | Gene-based dose optimization in children[END_REF].

pour identifier des patients dits « à risque » de développer des pathologies de particulières gravités (ex. Chorée de Hungtinton [START_REF] Anderson | The choice not to undergo genetic testing for Huntington disease: Results from the PHAROS study[END_REF], Maladie d'Alzheimer [START_REF] Reitz | Genetic diagnosis and prognosis of Alzheimer's disease: challenges and opportunities[END_REF] , certaines formes familiales de cancers du sein ou des ovaires [START_REF] Dumitrescu | Interplay Between Genetic and Epigenetic Changes in Breast Cancer Subtypes[END_REF], cancer du colon [START_REF] He | Effects of common genetic variants associated with colorectal cancer risk on survival outcomes after diagnosis: a large population based cohort study[END_REF] etc.) afin de proposer soit un traitement préventif soit un suivi serré des futurs patients afin de les diagnostiquer et les traiter dans les formes précoces de la pathologie.

Nous voyons donc qu'en France, hors protocoles de recherche nécessitant des autorisations particulières, ne sont autorisées que des analyses à visée diagnostique ou préventive de pathologies de particulière gravité, prescrites par un médecin, réalisées dans un centre de génétique accrédité et surtout avec un consentement éclairé et écrit du patient révocable à tout moment 2 .

b) Et ailleurs ?

En dehors de nos frontières les analyses des caractéristiques génétiques sont bien plus banalisées. Sur Internet nous pouvons trouver foison de sites proposant une analyse complète de l'ensemble des caractéristiques génétiques d'une personne pour un coût somme toute modeste (autour de 300 euros) et moyennant que l'on fournisse un prélèvement de salive.

Tout un chacun peut donc disposer aisément de son patrimoine génétique et savoir i. si il est porteur de polymorphismes (changement d'un élément (nucléotide) au niveau d'un gène impliqué dans une pathologie) laissant suggérer qu'il serait porteur d'une pathologie ou prédisposé à développer telle ou telle pathologie, ii. Connaitre ses origines (proche : test de paternité ou lointaines savoir si on a les mêmes caractéristiques génétiques que des aryens, des juifs, des esquimaux etc.), iii. Savoir si l'on a des « cousins » dans d'autres pays puisque les sociétés proposent de croiser les analyses génétiques de leurs clients avec leurs bases de données pour leur dire s'ils sont des apparentés dans le monde 3 . Nous constatons ici des propositions d'analyses de caractéristiques génétiques en dehors de nos frontières non seulement à visée diagnostic ou pronostic de pathologies mais également pour des raisons plus futiles de généalogie ou simple curiosité. On assiste à la naissance de ce que certains auteurs appellent la « géno-mancie » en référence à la cartomancie et tous les processus de prédiction de l'avenir.

Existe-t-il vraiment des gènes de traits humains ?

Il y un véritable foisonnement d'articles (à la fois scientifiques (indexées dans les données de données de la recherche : ex. pubmed), de vulgarisation ou publiés par les instances nationales : revue de presse de l'Inserm) présentant des affirmations comme quoi les gènes de l'empathie [START_REF] Gong | Revisiting the impact of OXTR rs53576 on empathy: A population-based study and a meta-analysis[END_REF] 4 , la fidélité [START_REF] Lim | Enhanced partner preference in a promiscuous species by manipulating the expression of a single gene[END_REF] 5 , la colère [START_REF] Reuter | The biological basis of anger: Associations with the gene coding for DARPP-32 (PPP1R1B) and with amygdala volume[END_REF] 6 , la déviance sexuelle, le goût des voyages [START_REF] Mayseless | The association between creativity and 7R polymorphism in the dopamine receptor D4 gene (DRD4)[END_REF] 7 et même l'amour des animaux ont été identifiés [START_REF] Fall | Evidence of large genetic influences on dog ownership in the Swedish Twin Registry has implications for understanding domestication and health associations[END_REF] 8 . D'autres articles vont même jusqu'à proposer à des couples de choisir le patrimoine génétique de leur futur enfant … Y at-il un réel fondement scientifique dans les analyses ? Une réponse en demi-teinte : oui et non.

De très nombreuses équipes de scientifiques s'intéressent à l'identification de gènes impliqués dans des comportements humains. Bien sûr, la plupart des recherches s'intéressent à ces identifications afin de proposer d'étendre leurs recherches à la recherche de thérapeutiques pour des pathologies (ex. l'étude du gène impliqué dans la fidélité pourrait avoir des applications dans la recherche de traitements de l'autisme) mais il faut noter quand même quelques articles scientifiques indexés traitant de recherche sur les gènes impliqués dans les capacités d'apprentissage humains sans aucune application clinique à court terme [START_REF] Ayorech | Using DNA to predict educational trajectories in early adulthood[END_REF][START_REF] Rimfeld | The stability of educational achievement across school years is largely explained by genetic factors[END_REF] 9 .

En parallèle, certaines sociétés dont la très controversée société 23andme a proposé pendant des décennies des analyses des caractéristiques génétiques à ses clients 10 11 . Lors de l'envoi du prélèvement de salive, la société proposait aux clients de renseigner des rubriques portant sur leurs habitudes de vie, leurs caractéristiques etc. Cette société, comme tant d'autres, disposent donc de milliers de génomes entiers (l'ensemble du patrimoine génétique) de leurs clients et de renseignements correspondant. Ils disposent donc de banques de données considérables. En comparant par exemple, les génomes de tous les clients se disant « empathiques » au génome de tous ceux se déclarant dénués d'empathie on peut imaginer trouver un gène commun aux uns et différents chez les autres. La société annonce alors avoir identifié le gène de l'empathie. Cette pratique de comparaison des génomes est très courante en recherche fondamentale et est fiable dans la mesure où l'on dispose de très nombreux échantillons pour pouvoir faire des analyses de statistiques. Par exemple, de très nombreux programmes de recherche ont permis d'identifier de cette façon les gènes codant les protéines impliqués dans la progression tumorale, la dissémination métastatique, la résistance aux traitements anti cancéreux etc. Ceci a été possible car les chercheurs ont comparé les génomes des cellules cancéreuses à des cellules normales, les génomes des cellules métastatiques à des cellules non métastatiques, les gènes des cellules résistants aux traitements anticancéreux à celles qui étaient sensibles (pour exemple [START_REF] Mazieres | Loss of RhoB expression in human lung cancer progression[END_REF]) etc. La grosse différence entre les recherches 9 « La personnalité dans les gènes » Graham Lawton, Cerveau et psycho N°7 1/9/2004 10 https://www.23andme.com/?myg01=true 11 https://www.23andme.com/en-int/ sur, par exemple, les gènes impliqués dans la progression tumorale et l'identification du gène de l'empathie est que les chercheurs dans le premier cas peuvent prouver que le gène identifié possède bien la fonction présumée. L'on procède de deux façons. Tout d'abord il faut savoir que les techniques de biologie moléculaire permettent d'introduire un gène dans le génome d'une cellule cible. Donc si on dispose d'une cellule non cancéreuse et que l'on veut montrer qu'un gène est impliqué dans la progression cancéreuse, il est possible d'introduire le gène candidat dans la cellule saine et d'étudier si elle devient cancéreuse [START_REF] Couderc | In vivo restoration of RhoB expression leads to ovarian tumor regression[END_REF]. C'est une méthode directe. Ensuite lorsqu'on identifie un gène, on peut la plupart du temps en déduire la protéine auquel il correspond. Si la protéine est connue pour avoir une fonction dans la division cellulaire, la migration cellulaire, la résistance à la mort (tous les mécanismes cellulaires impliqués dans la progression tumorale) il est raisonnable de penser qu'effectivement le gène correspondant est impliqué dans la progression cancéreuse ; c'est une preuve ainsi indirecte.

Revenons à notre prétendu gène impliqué dans l'empathie. Il est impossible à ce jour de modifier génétiquement une cellule venant d'un individu sans empathie et d'analyser si cette cellule présente ensuite un caractère empathique. L'on pourrait éventuellement le faire sur un animal (transgénèse)(cela a par ailleurs été fait pour le gène impliqué dans la fidélité [START_REF] Lim | Enhanced partner preference in a promiscuous species by manipulating the expression of a single gene[END_REF]) mais comment évaluerait-on ensuite l'empathie de l'animal ? Voilà pourquoi il est difficile de prouver scientifiquement l'implication directe et surtout unique d'un gène dans une caractéristique humaine comme l'empathie, le gout des voyages, l'amour des animaux etc.

Et maintenant que faire ?

Les travaux publiés sous différentes sources sur l'identification de gènes de caractéristiques de comportements humains paraissent ludiques à première vue. Qui ne serait pas ravi d'apprendre qu'il est, ou que son enfant est, « un être supérieur » car possédant entre autres le gène de l'empathie, de la compréhension des mathématiques, du don musical, littéraire ou théâtral, de l'amour des animaux, de l'apprentissage des langues, de la fidélité … ? Mais immédiatement on peut se demander ce qu'il adviendrait-il de ceux qui auraient hérité du gène de la colère, de la déviance sexuelle ou de la difficulté de l'apprentissage comme dans l'article de Laurent Alexandre étudié cette année par les étudiants ? Imaginer qu'il y aurait des gènes des caractéristiques des comportements suggère une limite du libre arbitre humain et font l'objet d'un ensemble de discussions. En effet l'identification de tels gènes (si tant est qu'un comportement humain puisse être modulé par un gène unique) pourraient amener à des tests proposés soit par des tribunaux afin de moduler la responsabilité de certaines personnes ayant commis des méfaits, soit par des entreprises pour une discrimination à l'embauche, aux assurances [START_REF] Baertschi | Moral status revisited: the challenge of reversed potency[END_REF] 12 etc. Dans l'exemple du texte qui sert de point de départ à cet article, l'auteur propose de détecter chez les enfants entrant au CP le gène de l'apprentissage afin de classer les enfants de 6 ans selon leur patrimoine génétique en bons ou mauvais lecteurs et de leur proposer un suivi scolaire en fonction. N'est-ce pas une forme de ségrégation ? Si l'on va plus loin, imaginer des gènes uniques impliqués dans des caractéristiques des comportements humains pourraient induire la proposition d'analyses de gènes en anténatal pour savoir si l'enfant à naitre est porteur ou pas de gènes jugés néfastes et pourquoi pas un jour améliorer les performances d'enfants à naitre grâce à l'édition du génome comme cela a déjà été proposé 13 ... Les dérives eugéniques de l'analyse de gènes impliqués dans les comportements humains sont donc réelles et effrayantes. La communauté scientifique et les comités de bioéthique (le CCNE etc) savent que 1) la plupart des annonces concernant l'identification de gènes impliqués dans des comportements humains sont dénuées de fondement scientifique. Les analyses ne sont pas publiées dans des articles avec comité de lecture compétent et surtout les comportements humains ne peuvent pas être réduits ni à l'inné, ni à un unique gène qui de plus n'est pas exprimé dans toutes les cellules ni avec la même intensité (régulation de l'expression génique -épigénétique)

2) même si de tels gènes existaient, de telles analyses ne devraient en aucun cas être envisagées afin d'éviter des dérives eugéniques.

Et pourtant, non seulement de nombreux auteurs les suggèrent mais en plus 84% d'étudiants en santé formés les estiment réalisables non seulement du point de vue médical mais également du point de vue légal et sociétal.

Il est donc particulièrement urgent de réaliser un contrôle (une correction ?) de ce qui est publié à destination du grand public en génétique par des journalistes peu scrupuleux qui ne vérifient pas leur source ou pire sont incompétents. Il est primordial de réaliser une communication importante et répétée vis-à-vis du grand public sur les analyses des caractéristiques génétiques. Il semble urgent de former les personnes à une bonne connaissance de ce qui est possible et ce qui ne l'est pas en matière de génétique et à informer

  Analyses des caractéristiques génétiques ; Compréhension ; Eugénisme ; Grand public ; Prescriptions médicales ; Vulgarisation Introduction Dans deux universités françaises, une épreuve écrite a été proposée à des étudiants en deuxième cycle (176 étudiants) et en troisième cycle (10 étudiants) d'études de santé afin de valider un enseignement de bioéthique. L'examen portait sur un texte issu d'un interview de Laurent Alexandre paru sur le site d'information libéral Atlantico 1 . Ce texte suggère un suivi scolaire adapté des enfants entrant en cours préparatoire en fonction de leur patrimoine génétique. Le texte est écrit au présent et dit s'appuyer sur des analyses scientifiques. Aucune référence d'articles de recherche scientifique évalués par un comité de lecture ne sont données. Seul un nom de chercheur et sa localisation figurent dans l'article. Voilà le résumé du propos : Les enfants issus des classes aisées de la population qui évoluent bien en Cours Préparatoire (apprentissage de la lecture) le font, non pas parce qu'ils ont eu un environnement social favorable (livres à la maison, visite de musées, stimulations éducatives diverses, confort matériel …) mais parce qu'ils ont hérité d'un patrimoine génétique favorable. L'auteur du texte poursuit en suggérant une analyse des caractéristiques génétiques des enfants à l'entrée en CP afin d'identifier les enfants ayant un patrimoine génétique défavorable par rapport à ceux ayant un patrimoine génétique favorable. Le but de cette « identification » serait de proposer « un suivi scolaire spécialisé et adapté pour les enfants défavorisés génétiquement compte tenu que les autres réussiront de toutes façons ». Les étudiants auquel était soumis ce texte avaient pour consigne de le commenter et de relever d'éventuels questionnements d'ordre éthique.

  13 https://www.technologyreview.com/s/612997/the-crispr-twins-had-their-brains-altered/ Et bioethique.com "Le scandale révélé des bébés génétiquement modifiés (Lulu et Nana) » Bettina Couderc des potentielles dérives eugéniques que pourraient induire une généralisation du « tout génétique ».

https://www.atlantico.fr/decryptage/3501696/comment-repenser-l-ecole-dans-un-monde-ou-la-sciencedemontre-que-la-reussite-scolaire-est-faconnee-par-les-genes

Encadrement juridique de la génétique en France Marie Louise Briard adsp n°34 mars 2001 pp

[38][39][40][41][42][43][44]

https://www.23andme.com/?myg01=true

« l'empathie, une question de gènes ? » Caroline Madec, le Figaro Santé, 26 mars 2018

« L'infidélité serait génétique ? remercions notre ADN d'avoir une (nouvelle) excuse. Peggy Sastre, L'Obs 5/12/2014 et Europe 1 26/11/2014

« Le gène de la colère demasqué » Marine Corniou, Agence Science presse, 10/06/2009

https://www.demotivateur.fr/article-buzz/le-g-ne-de-la-bougeotte-pourquoi-certaines-personnes-sont-ellesn-es-pour-voyager--2016

[START_REF] Dumitrescu | Interplay Between Genetic and Epigenetic Changes in Breast Cancer Subtypes[END_REF] « Notre amour pour les chiens serait inscrit dans nos gènes » Nathalie Mayes, Futura Planete 20/5/2019 et https://www.santemagazine.fr/actualites/actualites-sante/lamour-pour-les-chiens-est-peut-etre-dans-vosgenes-405081

B. Baertschi & A. Mauron, « Genetic Determinism, Neuronal Determinism, and Determinism tout court », in J. Illes & B. Sahakian, dir., Oxford Handbook of Neuroethics, Oxford, OUP, 2011, ch. 9. décembre 2011 | N° 36-37

Equipe 4: "Trajectoires d'innovations en santé : Enjeux Bioéthiques et impact en santé publique " www.u1027.inserm.fr Plateforme Sociétale "Génétique et Société", GIS Genotoul, Génopole Toulouse Midi-Pyrénées http://societal.genotoul.fr/