En quoi l'ADN est-il comme un pont ? Cette question n'est pas une énigme ou un jeu de logique, c'est une préoccupation de la thèse de doctorat de Johannes Kalliauer.

En tant qu'étudiant à TU Wien en Autriche, Kalliauer a été confronté à une tâche monumentale :combiner des approches du génie civil et de la physique théorique pour mieux comprendre les forces qui agissent sur l'ADN.

Kalliauer, maintenant postdoctorant au MIT Concrete Sustainability Hub, explique qu'il a modélisé l'ADN comme s'il s'agissait d'un faisceau, en utilisant les principes de la dynamique moléculaire pour comprendre ses propriétés structurelles.

"La mécanique des très petits objets, comme les hélices d'ADN, et des grands, comme les ponts, est assez similaire. Chacun peut être compris en termes de mécanique newtonienne. Les forces et les moments agissent sur chaque système, soumettant chacun à des déformations comme la torsion, l'étirement, et déformation », explique Kalliauer.

Comme l'a noté un article de 2020 de TU Wien, Kalliauer a observé un comportement contre-intuitif lors de l'examen de l'ADN au niveau atomique. Contrairement à un ressort typique qui devient moins enroulé à mesure qu'il est étiré, on a observé que l'ADN devenait plus enroulé à mesure que sa longueur augmentait.

Dans des situations comme celles-ci où la logique conventionnelle semble s'effondrer, Kalliauer s'appuie sur l'intuition qu'il a acquise en tant qu'ingénieur.

"Pour comprendre ce comportement étrange de l'ADN, je me suis tourné vers une approche fondamentale :j'ai examiné ce qui était pareil dans l'ADN et les structures macroscopiques et ce qui était différent. Les ingénieurs civils utilisent des méthodes et des calculs qui ont été développés au cours des siècles et qui sont très similaires à ceux que j'ai employés pour ma thèse », explique Kalliauer.

Comme le poursuit Kalliauer, "l'ingénierie structurelle est une discipline incroyablement polyvalente. Si vous la comprenez, vous pouvez comprendre les objets atomistiques comme les brins d'ADN et les très grands comme les galaxies. En tant que chercheur, je compte sur elle pour m'aider à apporter de nouveaux points de vue dans des domaines comme biologie. D'autres ingénieurs civils peuvent et doivent faire de même."

Kalliauer, qui a grandi dans une petite ville d'Autriche, a passé sa vie à appliquer des approches non conventionnelles comme celle-ci dans toutes les disciplines. "J'ai grandi dans une famille de maths. Même si aucun d'entre nous n'était ingénieur, mes parents m'ont inculqué, à moi et à mes deux sœurs aînées, une appréciation de la discipline."

Après le collège, Kalliauer a fréquenté une école technique de génie civil, où il s'est découvert une fascination pour la mécanique. Il a également travaillé sur un chantier de construction pour acquérir une expérience pratique et voir l'ingénierie appliquée dans un contexte réel.

Kalliauer a étudié intensément par intérêt, travaillant plus de 100 heures par semaine pour mieux comprendre les cours à l'université. "J'ai posé de nombreuses questions aux enseignants et aux professeurs, contestant souvent leurs idées. Par-dessus tout, j'avais besoin de comprendre les choses par moi-même. Réussir les examens était une préoccupation secondaire."

À l'université, il a étudié des sujets allant des essais de collision de voitures aux charnières en béton en passant par la biologie. En tant que nouveau membre du CSHub, il étudie comment les inondations peuvent être modélisées avec le modèle basé sur la physique statistique fourni par la théorie fonctionnelle de la densité de réseau.

Ce faisant, il s'appuie sur les travaux de chercheurs passés et présents du CSHub comme Elli Vartziotis et Katerina Boukin.

« Il est important pour moi que cette recherche ait un impact réel dans le monde. J'espère que mon approche de l'ingénierie pourra aider les chercheurs et les parties prenantes à comprendre comment les inondations se propagent dans les contextes urbains, afin que nous puissions rendre les villes plus résilientes », dit-il. + Explorer plus loin

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