Dans un article publié dans Lettres d'examen physique , Les scientifiques de Bristol ont répondu à la question fondamentale :"Est-il possible de se déplacer sans exercer de force sur l'environnement ?", en décrivant l'autopropulsion sans traction de la matière active.

Comprendre comment les cellules se déplacent de manière autonome est une question fondamentale pour les biologistes et les physiciens.

Les expériences sur la motilité cellulaire sont généralement effectuées en observant le mouvement d'une cellule sur une lame de verre sous un microscope.

Dans ces conditions, on observe que les cellules « rampent » à la surface. Ramper est bien compris :les cellules s'attachent à la surface et utilisent ces points d'ancrage pour se pousser vers l'avant (comme ramper sur le sol). Cependant, ramper est très inefficace in vivo, où les cellules se déplacent dans des environnements 3-D complexes.

Des scientifiques de l'École de mathématiques de Bristol ont identifié un mécanisme de propulsion différent particulièrement adapté au mouvement cellulaire dans les tissus, un mécanisme qui ne repose pas sur la transmission de force à travers des points d'ancrage.

Ils ont découvert que l'autopropulsion sans traction (force locale sur le milieu environnant) est possible si vous êtes fait de matière "active", comme le sont les cellules. Ils décrivent comment une goutte de matière active peut se déplacer vers l'avant dans un canal étroit sans exercer aucune force sur les parois qui l'entourent.

Auteur principal, Dr Aurore Loisy, a déclaré : « Le mouvement sans traction est très contre-intuitif. Nous sommes devenus vraiment excités lorsque nous avons réalisé que non seulement c'était possible, mais aussi qu'elle fournit une explication plausible à un problème aussi important que la motilité cellulaire dans les tissus.

"Outre, une partie de la beauté de cette autopropulsion sans traction réside dans le fait qu'elle est décrite par une solution analytique d'une simplicité remarquable et inhabituelle. En raison de la complexité (non-linéarité) des équations qui décrivent la matière active, on ne s'attendait pas à se retrouver avec quelque chose d'aussi simple !"

La matière active est une matière particulière, omniprésent en biologie, dans laquelle l'énergie métabolique est constamment convertie en énergie mécanique. Cette capacité à générer des efforts mécaniques en interne, en gros, c'est ce qui permet à la goutte de se déplacer sans exercer de forces à ses limites (les murs).

Le Dr Loisy a ajouté :« Une goutte de matière active se déplaçant à travers de minuscules espaces est un modèle minimal pour comprendre la motilité cellulaire dans les tissus, qui sont des environnements surpeuplés avec des géométries complexes.

"Le mécanisme que nous avons découvert fournit une explication possible à la question ouverte de la façon dont les cellules se déplacent dans ces environnements. Une telle motilité est cruciale pour une multitude de processus physiologiques dans les organismes vivants, y compris la réponse immunitaire et la cicatrisation des plaies, et sa déréglementation est la clé de la dissémination du cancer (métastases)."

L'étape suivante consiste à observer ce phénomène expérimentalement, en utilisant une goutte d'extraits cellulaires dans un microcanal spécialement conçu.