Une comparaison côte à côte de Lacrymarie couleur, un cilié remarquable avec son « cou » étendu et rétracté. Les chercheurs ont découvert que des plis ressemblant à des origami rendent cette transformation possible là où les microtubules définissent les plis de pliage. Crédit : Laboratoire Prakash
Les chercheurs ont découvert que le micro-organisme Lacrymarie couleur peut étendre son cou jusqu'à 30 fois sa longueur grâce à une architecture cellulaire de type origami. Cette capacité est facilitée par une membrane cellulaire pliée, offrant des informations potentiellement utiles en robotique et en science des matériaux.
Comprendre la mécanique microbienne
Pour un petit chasseur du monde microbien qui doit étendre son cou jusqu'à 30 fois la longueur de son corps pour lancer son attaque mortelle, une géométrie cellulaire complexe, semblable à celle d'un origami, est essentielle.
Cette géométrie permet l'hyperextensibilité rapide de la saillie en forme de cou, pour les prédateurs unicellulaires Lacrymarie couleurselon une nouvelle étude parue dans la revue Science. Les résultats expliquent non seulement L. couleurLa capacité extrême de changement de forme de , mais recèle également un potentiel pour inspirer des innovations dans l'ingénierie de la matière molle ou la conception de systèmes robotiques.
Changements dynamiques chez les protistes unicellulaires
Les protistes unicellulaires sont bien connus pour leur capacité à effectuer des changements morphologiques dynamiques en temps réel, notamment de grandes transformations dans l'architecture cellulaire. Ces organismes subissent des contraintes et des taux de déformation importants pour accomplir de tels exploits. Un de ces protistes, L. couleur, étend une saillie en forme de cou pour attraper des proies à distance. Cette minuscule créature unicellulaire de 40 microns peut étirer à plusieurs reprises cette saillie jusqu'à 1 200 microns en moins de 30 secondes, puis la rétracter tout aussi rapidement.
Les observations microscopiques révèlent des structures en origami
Cependant, les mécanismes sous-jacents qui produisent L. couleurL'hyperextensibilité extrême de reste inconnue. Pour observer ces mécanismes au niveau sous-cellulaire, Eliott Flaum et Manu Prakash ont utilisé une combinaison d’imagerie en direct, de microscopie confocale et électronique à transmission. Ils ont découvert qu'un cytosquelette cortical en couches et une architecture membranaire de type origami permettent L. couleurl'extension et la contraction rapides.
Architecture origami dans la fonction cellulaire
Selon les résultats, la membrane cellulaire est pliée en 15 plis contagieux qui, ensemble, forment un origami à pli incurvé qui peut se dérouler séquentiellement pour des hyper-extensions rapides et reproductibles du cou. Ce schéma de pliage complexe repose sur une structure hélicoïdale de filaments de microtubules qui guide les plis de la membrane pour garantir un dépliage et un repliement rapides et efficaces lors des changements de forme.
Pour mieux comprendre la dynamique impliquée, Flaum et Prakash ont développé un modèle papier mécanique qui imite L. couleurL'architecture origami à plis incurvés de .
Dans A Perspective, Leonardo Gordillo et Enrique Cerda discutent plus en détail des résultats.
Pour en savoir plus sur cette recherche, voir Des scientifiques de Stanford dévoilent l'origami cellulaire chez les prédateurs microscopiques.
