Des scientifiques auraient surpris des spermatozoïdes défiant une loi de Newton

Un pilier de la physique classique

Quand ce bon vieux Sir Isaac Newton a pondu ses célèbres lois du mouvement en 1686, son but était simple : expliquer la relation entre un objet et les forces qui agissent sur lui. Et ça marche super bien, la plupart du temps. Sa troisième loi, on la résume souvent par « pour toute action, il y a une réaction égale et opposée ». En gros, c’est une histoire de symétrie parfaite, où les forces s’équilibrent.

Pensez à deux billes de même taille qui se cognent en roulant. Paf ! Elles transfèrent leur force et rebondissent. C’est ça, la troisième loi en action. Simple, net, précis. Enfin, presque toujours.

Le chaos naturel et ses exceptions

Seulement, la nature, elle est un peu chaotique, vous savez ? Toutes les configurations physiques ne se plient pas sagement à ces belles symétries. On parle alors d’interactions non réciproques. Ça se voit chez les oiseaux en vol groupé, certaines particules dans un fluide… et, vous l’aurez deviné, chez nos fameux spermatozoïdes nageurs.

Ces petits agents mobiles, ils bougent d’une façon qui crée des interactions asymétriques avec ce qui les entoure. C’est comme une petite faille, une astuce pour contourner la règle de l’action-réaction. Pas bête, la bestiole microscopique !

L’énergie propre des cellules

Pourquoi cette entorse à la règle ? Parce que les oiseaux, ou les cellules comme les spermatozoïdes, génèrent leur propre énergie. Chaque battement d’aile, chaque mouvement de queue, ça ajoute de l’énergie au système. Du coup, on est loin, très loin de l’équilibre parfait, et les règles du jeu changent un peu.

Dans leur étude, publiée en octobre 2023, Ishimoto et ses collègues ont donc analysé des données expérimentales sur les spermatozoïdes humains. Ils ont aussi modélisé le mouvement d’une algue verte, la Chlamydomonas. Les deux utilisent des flagelles, ces sortes de petits fouets fins et flexibles, qui se déforment pour propulser la cellule. Fascinant, non ?

Déjouer la viscosité

Normalement, un fluide très visqueux, ça devrait bouffer toute l’énergie d’un flagelle. Le spermatozoïde ou l’algue ne bougerait quasiment pas. Et pourtant… ces flagelles élastiques arrivent à propulser les cellules sans que leur environnement ne réagisse trop fort en retour. C’est là qu’intervient ce que les chercheurs ont appelé une ‘élasticité étrange’. Une propriété qui leur permet de se mouvoir sans perdre beaucoup d’énergie dans le fluide.

Mais ce n’était pas tout. Cette élasticité un peu bizarre n’expliquait pas complètement la propulsion. Alors, à partir de leurs modèles, les chercheurs ont aussi sorti un nouveau terme de leur chapeau : un ‘module d’élasticité impair’. Ça décrit les mécanismes internes, un peu complexes, de ces flagelles. On dirait presque de la magie, mais c’est de la science !

Des pistes pour le futur et la source de l’étude

Alors, à quoi ça sert tout ça, à part à nous épater ? Eh bien, ces découvertes pourraient aider à concevoir de minuscules robots auto-assemblés qui imiteraient ces matériaux vivants. Imaginez des nanobots nageurs ! Les méthodes de modélisation pourraient aussi servir à mieux piger les principes du comportement collectif dans la nature.

L’équipe a conclu, en parlant de leurs modèles, qu’ils ont étudié ce ‘module de flexion impair’ pour déchiffrer les interactions internes, non locales et non réciproques, au sein du matériau. C’est du jargon, mais ça montre bien la profondeur du truc.

Pour ceux que ça intéresse vraiment, l’étude originale a été publiée dans la revue PRX Life. Voilà, vous savez presque tout !