« C’était assez étonnant de voir à quel point les données expérimentales et la simulation numérique correspondaient », a déclaré Eckert. En fait, cela correspondait si étroitement que la première réponse de Carenza fut que ce devait être faux. L’équipe craignait en plaisantant qu’un pair évaluateur puisse penser qu’elle avait triché. « C’était vraiment magnifique », a déclaré Carenza.
Les observations répondent à une « question de longue date sur le type d’ordre présent dans les tissus », a déclaré Josué Shaevitz, un physicien de l’Université de Princeton qui a examiné l’article (et ne pensait pas qu’ils avaient triché). La science « devient souvent trouble », dit-il, lorsque les données pointent vers des vérités apparemment contradictoires – dans ce cas, les symétries imbriquées. « Ensuite, quelqu’un souligne ou montre que, eh bien, ces choses ne sont pas si distinctes. Ils ont tous les deux raison.
Forme, force et fonction
Définir avec précision la symétrie d’un cristal liquide n’est pas seulement un exercice mathématique. En fonction de sa symétrie, le tenseur de contrainte d’un cristal (une matrice qui capture la façon dont un matériau se déforme sous l’effet d’une contrainte) est différent. Ce tenseur est le lien mathématique avec les équations de la dynamique des fluides que Giomi voulait utiliser pour relier les forces physiques et les fonctions biologiques.
Appliquer la physique des cristaux liquides aux tissus est une nouvelle façon de comprendre le monde compliqué et désordonné de la biologie, a déclaré Hirst.
Les implications précises du transfert de l’ordre hexatique à l’ordre nématique ne sont pas encore claires, mais l’équipe soupçonne que les cellules pourraient exercer un certain contrôle sur cette transition. Il y a même preuve que l’émergence de l’ordre nématique a quelque chose à voir avec l’adhésion cellulaire, ont-ils déclaré. Comprendre comment et pourquoi les tissus manifestent ces deux symétries entrelacées est un projet d’avenir, même si Giomi travaille déjà à utiliser les résultats pour comprendre comment les cellules cancéreuses circulent dans le corps lorsqu’elles métastasent. Et Shaevitz a noté que la cristallinité liquide multi-échelles d’un tissu pourrait être liée à l’embryogenèse, le processus par lequel les embryons se transforment en organismes.
S’il y a une idée centrale en biophysique tissulaire, dit Giomi, c’est que la structure donne naissance à des forces, et que les forces donnent naissance à des fonctions. En d’autres termes, le contrôle de la symétrie multi-échelle pourrait faire partie de la façon dont les tissus totalisent plus que la somme de leurs cellules.
Il existe « un triangle de forme, de force et de fonction », a déclaré Giomi. « Les cellules utilisent leur forme pour réguler les forces, qui à leur tour servent de moteur à la fonctionnalité mécanique. »
Histoire originale réimprimé avec la permission de Magazine Quanta, une publication éditorialement indépendante du Fondation Simons dont la mission est d’améliorer la compréhension publique de la science en couvrant les développements et les tendances de la recherche en mathématiques et en sciences physiques et de la vie.
