Mousses et tissus biologiques : la dynamique des matériaux cellulaires

Résumé : Les mousses liquides sont composées de bulles de gaz entourées par de l'eau. Elles sont un modéle pour comprendre les matériaux complexes cellulaires (constitués de cellules pavant l'espace), qui se comportent à la fois comme des solides et comme des liquides.

Tout d'abord, si elle subit une petite déformation, une mousse peut revenir à sa forme initiale (comportement élastique). Ensuite, après une grande déformation, elle peut être sculptée (comportement plastique). Enfin, à grand taux de déformation, elle s'écoule comme un liquide (comportement visqueux). Nous avons pu comprendre ce triple comportement, grâce à une expérience dans un canal où la mousse s'écoule autour d'un obstacle.

Nous avons construit des outils pour relier une description discrète, avec tous les détails des bulles, à une description continue, qui contient l'information utile au niveau global. Cela a permis de proposer une théorie pour prédire l'écoulement de la mousse, et de réaliser avec succés des tests de comparaison avec l'expérience.

Alors qu'une cellule biologique n'a presque aucun point commun avec une bulle, un agrégat de cellules peut être décrit avec des outils analogues à ceux construits pour les mousses. Nous appliquons cette approche au développement de tissus vivants dans la mouche du fruit (drosophile). Nous filmons le tissu pendant la métamorphose de la larve à l'adulte, tout en résolvant les détails des contours cellulaires. L'analyse multi-échelle permet alors d'étudier comment les changements individuels des cellules (déplacements, déformations, divisions) déterminent le développement du tissu.