Exploiter le transport et la rhéologie, assistés par un champ, d'un magnétofluide bactérien – BACMAG

L'objectif de ce projet est d'étudier les principes fondamentaux régissant l'émergence d'une nouvelle classe de fluides : des suspensions de bactéries magnétotactiques (MTB) mobiles. Les MTB sont des systèmes remarquables car leur mouvement et leur organisation peuvent être contrôlés à distance par des champs externes : principalement le champ magnétique, mais aussi les champs hydrodynamiques, chimiques ou lumineux. Notre projet vise à capitaliser sur ces capacités uniques pour obtenir des fluides aux propriétés constitutives et aux propriétés de transport originales. En concevant des expériences microfluidiques modèles, nous prévoyons de comprendre les propriétés de transport dans des environnements confinés, géométriquement et rhéologiquement complexes. La proposition est développée selon trois axes.

Tout d'abord, nous nous concentrerons sur le transport assisté sur le terrain dans un environnement complexe. C'est une étape essentielle car elle fournira des informations déterminantes sur les possibilités de contrôle des trajectoires bactériennes. Dans la nature, les souches de MTB présentent une diversité impressionnante de propriétés de nage associées aux formes du corps et à l'appareil flagellaire, qui influencent leur capacité à explorer l'environnement et à répondre aux signaux extérieurs. Il manque encore une description complète permettant de quantifier les caractéristiques micro-hydrodynamiques et stochastiques décrivant le processus de navigation ainsi que la réponse aux sollicitations externes. C'est une étape importante car nous pensons que ces caractéristiques détermineront les propriétés de transport macroscopiques. Nous allons pour cela développer un outil de caractérisation 3D des trajectoires des MTB. À partir de là, nous caractériserons puis modéliserons les comportements de nage des MTB.

Nous caractériserons et comprendrons ensuite les propriétés de transport assisté des MTB, dans des environnements complexes. Nous considérerons d'abord le cas de bactéries individuelles, dans un environnement géométrique complexe avec un système 2D de piliers, puis nous caractériserons les effets collectifs dans un environnement chimique complexe et enfin nous considérerons le couplage avec un flux externe.

Le dernier axe de ce projet portera sur l'émergence de propriétés rhéologiques ajustables. Pour cela nous considérerons la microrhéologie d’assemblées de MTB sous l'action de champs externes. Nous considérerons également les propriétés rhéologiques de fluides complexes chargés en MTB. Nous cherchons à créer une nouvelle classe de fluide magnéto-rhéologique, ouvrant de nouvelles perspectives pour manipuler, via des champs externes, les propriétés constitutives du fluide, rendant ce système un "matériau intelligent".