Micro et Macro Rhéologie de suspensions actives de micronageurs. – MicMacSwim

Dans le monde vivant, il existe beaucoup de micro-organismes capables de se propulser de manière autonome tels que les bactéries, les spermatozoïdes, certaines micro-algues, ... Plus généralement, les organismes vivants contiennent de nombreux constituants que l'on appelle actifs comme les moteurs moléculaires. La motilité cellulaire affecte donc beaucoup de processus biologiques tels que la reproduction, l'infection ou la vie marine des écosystèmes.

Les observations de suspensions de micro-organismes motiles montrent un grand nombre de phénomènes très intéressants et encore très peu compris. Par exemple, les observations de mouvements collectifs de micro-nageurs à des vitesses bien plus grandes que celle d'un nageur isolé illustrent la complexité de ces suspensions. L'écoulement induit par la motilité des cellules est alors responsable d'interactions hydrodynamiques qui peuvent dramatiquement affecter la rhéologie de la suspension active. Nous avons récemment abordé cette complexité par une première question: Comment la motilité cellulaire affecte la viscosité effective d'une suspension? Des premiers travaux, utilisant des techniques de rhéométrie standard (macroscopique) nous ont permis de déterminer expérimentalement la viscosité effective d'une suspension de micro-algues motiles: Chlamydomonas Reinhardtii. Il en résulte que la viscosité effective est quantitativement augmentée par rapport à la même suspension composée de cellules non-motiles.

Nous proposons dans le cadre de ce projet, une éude de Recherche fondamentale - expérimentale et numérique - concernant les propriétés d'écoulement et la rhéologie de ce nouveau type de fluides complexes : une suspension active c'est-à-dire une suspensions de micro-nageurs. Nous proposons de développer une étude de la micro-rhéologie de suspensions actives.

Les propriétés rhéologiques des suspensions de cellules sont importantes car elles présentent à la fois un intérêt en sciences fondamentale et appliquée. Du point de vue fondamental, une question importante et encore ouverte est de savoir comment les micro-nageurs actifs modifient les propriétés rhéologiques d'un fluide et comment leur organisation à plus forte concentration peut affecter ces propriétés macroscopiques. Du point de vue de l'application, les propriétés rhéologiques macroscopiques d'une suspension de micro-organismes actifs peuvent fournir des informations sur l'activité globale d'une population constituée de plusieurs millions d'individus. On peut, par exemple, imaginer le développement d'un nouveau type de spermogramme qui permettrait de quantifier la motilité de spermatozoïdes lors d'un test de fertilité.