D. Bartolo et D. Geyer. yeye : u *** né. y * y.w et o a o b o c.a. e'.. ee Pa *. en'1.1 e**e *s ee., **:i... °..1. ne 6 à e * e n à iei-rid:.:....'`.4. ` : *ft. t 0. n *yOr y * F limmeireeuyymilla irufflogou ariblee. 1611MM/el.'MI> l'ell"."U'llr ilewelliImelle i ey:en:ye y. ye ;ye e V.n. a y. 041:66:ny: à e : e 4. e le un..6'_._. ; n It.i.jeeP... 6 +1 e " yrey u. tee"..e.1:1:1:1419F-litiell":11"1'1",. 4. era.'eau. : "...et ea ria...-4-niek- ; -ip ° 1 0 aie. I.. ` à 0. : n ne..i.'. ; i,. a. e IP ey yy My y. y ey›. :. y y y i el le 0% " len we eue n :.n..9 u y ee...v:'...a* ml.44 y le - y*... y. * mille : rt y «.4%x. 4 Y" * e 5 μm.. I u* 4. -1.- à.:111'114 _-.- —u. 4e..." 1. 6, y sy Us * 1:1 : à leu.. nm.:. e * e7 : el:..:i en.8.*.. ne, ea. 0 0 a. ***.% mei..i 0. :. us.. à. "I" e: : es...ne.s. : 'e0. A%.i.r... D. t e s o 0' le. e‘ *... *a u: y..:.... b.n. a, lie É à.% 6.ie rea › 0 #r 1. Assemblée de colloïdes autopropulsés formant un liquide capable de s’écouler spontanément. La couleur des colloïdes indique l’orientation de leur vitesse par rapport à l’axe horizontal (angle en degrés). Les trajectoires de cinq colloïdes localisés à l’extrémité droite des lignes grises illustrent leur mouvement dirigé de la gauche vers la droite de l’image. Ces trajectoires sont mesurées pendant 0,9s. Largeur de l’image : 1 mm. Les mécanismes de propulsion des micronageurs naturels Les micronageurs naturels ont deux stratégies pour se propulser à travers un fluide : soit ils poussent sur le fluide (ils sont alors appelés « pousseurs ») , soit ils le tirent vers eux (ce sont des « tireurs »). L’article de H. Auradou et al. (p. 20) s’intéresse à des pousseurs, tandis que celui de S. Rafaï et P.Peyla (p. 24) s’intéresse à des tireurs. Les figures E1a,b illustrent la technique de nage des bactéries pousseuses Escherichia coli [i]. Ces bactéries possèdent entre cinq et dix flagelles, longs filaments hélicoïdaux de protéines connectés à leur corps par des moteurs cellulaires. Ceux-ci mettent en rotation les flagelles qui se groupent alors en une tresse hélicoïdale soumise à une force propulsive orientée vers l’avant, laquelle propulse la bactérie et crée un écoulement du fluide vers l’arrière. Le corps, soumis à un couple de réaction opposé à celui appliqué à l’hélice, tourne en sens opposé. En avançant, la bactérie pousse le fluide, crée ainsi un écoulement vers l'avant et est soumise par réaction à une force de trainée dirigée vers l’arrière. L’effet de la bactérie sur le fluide à une distance grande devant sa taille se modélise donc par deux forces opposées en régime stationnaire pour avoir une résultante nulle et de points d’application différents : ce dipôle de forces induit autour du micro-organisme l’écoulement schématisé dans la figure E1b. Dans l’axe de la bactérie, le fluide est éjecté vers l’extérieur, aussi bien à l’avant qu’à l’arrière. Il est au contraire attiré vers la bactérie dans les directions perpendiculaires. Les figures E1c,d correspondent à des microalgues comme les Chlamydomonas reinhardtii qui sont, au contraire, un exemple de tireurs [ii] : elles tirent sur le fluide en utilisant des flagelles frontaux comme le ferait un nageur de brasse avec ses bras. À l’arrière, le fluide est ramené vers le nageur (figs. E1c,d). On a à nouveau un dipôle de forces, mais ses composantes sont en sens inverse des précédentes. [i] H.C. Berg, E. coli in motion, Springer Science & Business Media (2004). [ii] M. Polin et al., Science 24 (2009) 487. 18 Reflets de la Physique n°57 E1. Pousseurs et tireurs : deux façons de nager. (a,c) : Mouvements de nage (flèches grises) et forces induites (flèches noires) pour les micro-organismes pousseurs (a) et tireurs (c). (b,d) : Dipôles de forces équivalents (vecteurs en noir) et écoulements du fluide provoqués par la nage (lignes vertes) pour ces microorganismes. d 10 μm +10° +5° 0° -5° -10° (Crédit : H. Auradou). |
