Comment la flexion des cils détecte des particules en suspension

Chez la plupart des animaux et des micro-organismes, les sens de l'ouïe, de l'odorat et du toucher impliquent des protubérances cellulaires allongées appelées cils. Sous l’effet de l’écoulement d’un fluide, ces cils fléchissent et déclenchent la réponse de récepteurs spécifiques enfouis proche de leur base. Le cil joue ainsi le rôle d'un capteur mécanique et est la première étape dans l’information perceptive. Par exemple, en laboratoire, l’amplitude de flexion d’un cil sous l’écoulement d’un liquide homogène fournit une mesure directe de la viscosité de ce liquide. Dans des environnements naturels cependant, le liquide dans lequel baigne les cils n’est généralement pas homogène, à cause de la présence de particules ou d’autres micro-organismes. Afin de comprendre la sensibilité des cils à cet environnement complexe, les chercheurs et chercheuses ont mimé leur comportement mécanique en étudiant un cil artificiel, une fibre élastique fixée à une extrémité, soumis à l’écoulement de suspensions granulaires (figure). En combinant des expériences d'imagerie de fluorescence et des modélisations théoriques, ils montrent que, si la flexion moyenne de la fibre résulte de l'écoulement continu du liquide, ses fluctuations résultent principalement des contacts entre la fibre et les particules en suspension, et sont directement reliées à leur concentration. Les résultats suggèrent de plus que les cils biologiques pourraient détecter des particules aussi petites que leur diamètre. Ces études ont été conduites par le Laboratoire Jean Perrin (LJP, CNRS/Sorbonne Univ.) en collaboration avec les centres de recherche de Nestlé à Lisieux et à Lausanne, et sont publiées dans la revue PNAS. Elles fournissent le cadre mécanique et statistique pour décrire la sensibilité des cils biologiques aux particules présentes dans leur environnement.