Des spermatozoïdes surpris en train de violer la troisième loi de Newton

De récentes observations ont montré que les déplacements de certains minuscules organismes, dont les spermatozoïdes humains, défiaient une célèbre loi de Newton sur le mouvement.

Élasticité impaire

La troisième loi de Newton indique que chaque action entraîne une réaction de force équivalente, mais de direction opposée. Dans le cadre de travaux publiés dans la revue PRX Life, des chercheurs ont étudié les mouvements des spermatozoïdes humains et d’algues microscopiques, et identifié des interactions mécaniques non réciproques.

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Les algues Chlamydomonas et les spermatozoïdes utilisent de fins appendices, appelés flagelles, pour se déplacer. Semblables à une queue, ces structures se déforment à mesure qu’elles interagissent avec le fluide environnant et les aident à se propulser vers l’avant.

Kenta Ishimoto et ses collègues de l’université de Kyoto ont découvert qu’une propriété unique, connue sous le nom « d’élasticité impaire », permettait aux flagelles de ces cellules de conserver une partie de leur déformation, se traduisant par des mouvements défiant les lois de la physique.

Plus le module élastique impair (quantifiant l’efficacité avec laquelle un flagelle peut se déplacer dans un fluide sans être entravé) s’avère élevé, plus la dépense énergétique se révèle réduite.

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D’importantes implications

Applicable à un large éventail de données biologiques (incluant les membranes élastiques actives), ce type de calcul pourrait permettre d’établir de nouvelles catégories d’organismes micro-nageurs, présentant des adaptations ou des évolutions spécifiques leur conférant un avantage au sein de leur environnement.

Selon l’équipe, une telle découverte ouvre également la voie à la conception de robots nageurs microscopiques d’une efficacité sans précédent, qui pourraient notamment être utilisés pour réaliser des diagnostics médicaux pointus, l’édition génétique ou l’administration ciblée de médicaments.