Modélisation du comportement et de la dynamique des micronageurs —


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  • 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 EPJ E se penche sur la dynamique des micronageurs sous 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 indique les plaques d’algues dans l’océan qui peuvent être un problème écologique.

    L’équipe se concentre sur les squirmers – un modèle de micronageur sphérique nageant dans le flux de Stokes – pour 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 l’effet de 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 – antiparallèlement 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 des clusters se forment. Il s’agit d’interactions gravitationnelles et hydrodynamiques avec la force du couple de gravité de réorientation – qui se produit en raison 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.

    Source de l’histoire :

    Matériaux fourni par Springer. Remarque : Le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.

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