Formes d’onde flagellaires et module de flexion impair le long d’un cycle limite stable dans un modèle de sperme humain basé sur les données. (a) Formes d’onde superposées pour un flagelle de sperme simulé pendant un cycle de battement avec son extrémité gauche initialement située à (x, y) = (0,0). (b) Parties réelles et imaginaires du module de flexion impair. Crédit: Vie PRX (2023). DOI : 10.1103/PRXLife.1.023002
Un trio de modélisateurs mathématiques et dynamiques des fluides de l’Université de Kyoto a découvert comment les spermatozoïdes et d’autres petites créatures sont capables de contourner la troisième loi du mouvement de Newton. Dans leur article publié dans la revue Vie PRXKenta Ishimoto, Clément Moreau et Kento Yasuda décrivent comment ils ont analysé le mouvement des algues et des spermatozoïdes pour en savoir plus sur la façon dont ils se déplacent si facilement dans un fluide.
La troisième loi du mouvement de Newton stipule que pour chaque action, il existe une réaction égale et opposée. Les étudiants en physique voient la loi en action en menant des expériences qui consistent à heurter des objets les uns contre les autres, comme des billes. Dans le monde réel, la troisième loi du mouvement de Newton est souvent contournée par des créatures qui ont évolué de manière à conserver leur énergie, ce qui signifie qu’elles n’ont pas besoin d’autant de nourriture pour survivre.
Dans ce nouvel effort, les chercheurs ont remarqué que certaines algues et spermatozoïdes semblent se déplacer dans leurs fluides respectifs avec moins d’effort que nécessaire. De tels fluides, notent-ils, sont généralement visqueux, ce qui signifie qu’il faut un effort pour les traverser. Pour découvrir comment les petites cellules y parviennent, l’équipe les a examinées de près en action.
En étudiant le mouvement des algues Chlamydomonas et des spermatozoïdes humains au microscope, les chercheurs ont découvert que les deux utilisent des flagelles pour se mobiliser. Les appendices capillaires effectuent des mouvements ondulatoires, les poussant et les tirant efficacement à travers leur environnement liquide. De tels mouvements, notent les chercheurs, devraient entraîner des réactions du fluide en raison de la troisième loi de Newton, ce qui ralentirait considérablement la progression. Mais ce n’était pas le cas.
Alors qu’un spermatozoïde nageait, ont-ils découvert, il remuait ses flagelles, comme prévu. Mais l’équipe a également constaté que les flagelles se déplaçaient d’une manière qui ne perdait pas beaucoup d’énergie dans le liquide, en raison de ce que l’équipe de recherche décrit comme une « élasticité étrange ». En se pliant légèrement en réponse à l’action du liquide, les flagelles étaient capables d’éviter une réaction égale et opposée, conservant ainsi l’énergie de leur propriétaire.
Plus d’information:
Kenta Ishimoto et al, Odd Elastohydrodynamics: Matériau vivant non réciproque dans un fluide visqueux, Vie PRX (2023). DOI : 10.1103/PRXLife.1.023002
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Citation: Une élasticité étrange aide les spermatozoïdes à contourner la troisième loi du mouvement de Newton (24 octobre 2023) récupéré le 24 octobre 2023 sur
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