La compréhension du regroupement et du mouvement des micronageurs a une gamme d'applications allant de la santé humaine à la résolution de problèmes écologiques.

Les micronageurs sont des entités biologiques qui vont du sperme au phytoplancton en passant par les bactéries, ce qui signifie que leur étude peut avoir des implications dans des domaines scientifiques aussi divers que la santé humaine et l'écologie.

Un nouvel article publié dans le European Physical Journal E se penche sur la dynamique des micronageurs sous la gravité. Il est rédigé par une équipe de l'Institut de physique théorique de l'Institut de technologie de Berlin :Felix Rühle, Arne W. Zantop et Holger Stark.

"Mon superviseur, le professeur Holger Stark, et notre équipe s'intéressent depuis longtemps au comportement collectif des micronageurs", explique Rühle. "Dans ce domaine, les modèles formés par des organismes biologiques, tels que les algues et les bactéries, sont connus sous le nom de bioconvection."

À titre d'exemple, Rühle cite des plaques d'algues dans l'océan qui peuvent être un problème écologique.

L'équipe se concentre sur les squirmers — un modèle pour un micronageur sphérique nageant dans le flux de Stokes — afin d'identifier différents états dynamiques pour de tels systèmes.

"Pour ce projet, nous nous sommes intéressés à un type spécifique de formation de motifs qui se produit sous la gravité - les nageurs se réorientent les uns les autres en fonction du champ d'écoulement qu'ils créent dans le fluide", poursuit Rühle. "Mais, en même temps, ils ont tendance à pointer vers le haut — anti-parallèlement à la gravité. Le mouvement dirigé par une combinaison de ces effets est appelé gyrotaxis, et nous montrons comment et quand les amas se forment dans ces conditions dans des simulations numériques. "

Alors que la bioconvection peut avoir de nombreuses causes possibles, telles que la diffusion de l'oxygène, l'accès à la lumière du soleil ou des flux turbulents, Rühle explique que les simulations de l'équipe montrent que deux "ingrédients" sont suffisants pour que les clusters se forment. Il s'agit d'interactions gravitationnelles et hydrodynamiques avec la force du couple gravitationnel de réorientation — qui survient du fait que le centre de masse est en dessous du centre géométrique ,  contrôlant la taille des grappes.

"Cette idée renforce notre compréhension des schémas biologiques en général", conclut Rühle. + Explorer plus loin

Les « squirmers lourds en bas » adoptent des comportements de groupe caractéristiques