Après les dresseurs de puces, voici les dresseurs de bactéries
Publié par Michel le 16/07/2007 à 00:00
Source: PhysicsWeb
Illustration: Min Jun Kim
Les fêtes foraines du passé connaissaient les puces savantes que leurs "dresseurs" parvenaient à atteler à de minuscules chariots et à faire se déplacer sur de courtes distances. Aujourd'hui, des chercheurs américains ont réussi à "dresser" des bactéries afin qu'elles soient capables de déplacer des plaquettes microscopiques d'époxy dans un liquide (La phase liquide est un état de la matière. Sous cette forme, la matière est facilement déformable mais difficilement compressible.). Le mouvement des organismes, qui peut être rectiligne ou de rotation, est contrôlé simplement par un faisceau de lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de...) ultraviolette.

Des machines à l'échelle micro ou nano métrique seront sans doute utilisées un jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons...) pour, par exemple, cibler un médicament (Un médicament est une substance ou une composition présentée comme possédant des propriétés curatives, préventives ou administrée en vue d'établir un diagnostic. Un médicament est le plus souvent...) sur un emplacement précis du corps humain (Le corps humain est la structure physique d'une personne.) par l'intermédiaire de la circulation (La circulation routière (anglicisme: trafic routier) est le déplacement de véhicules automobiles sur une route.) sanguine. Cependant, avant que cela ne soit possible, les scientifiques doivent concevoir les moyens dont ces dispositifs disposeront pour être mis en mouvement. La nature pourrait leur fournir une solution sous la forme de bactéries à flagelle (Le flagelle est génériquement un organite assurant la mobilité d'une cellule. Les procaryotes et les eucaryotes ont développé ce type...), qui se propulsent à l'aide de moteurs (Un moteur est un dispositif transformant une énergie non-mécanique (éolienne, chimique, électrique, thermique par exemple) en une énergie mécanique ou...) biomoléculaires. Comme le mouvement de certaines de ces bactéries peut être contrôlé à l'aide de la lumière (un phénomène appelé phototaxie), des scientifiques ont suggéré que ces micro-organismes pourraient être utilisés en tant que "bêtes de somme" capables de déplacer les minuscules machines du futur.


Un triangle (En géométrie euclidienne, un triangle est une figure plane, formée par trois points et par les trois segments qui les relient. La dénomination de « triangle » est...) d'époxy rempli de bactéries.
Celles-ci font tourner le triangle, et stoppent leur mouvement
dès lors qu'elles sont exposées à la lumière ultraviolette

Min Jun Kim et ses collègues de l'université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études supérieures)....) Drexel à Philadelphie (Philadelphie (en anglais Philadelphia) est une ville de l'État de Pennsylvanie, aux États-Unis. Quatrième agglomération du pays, Philadelphie comptait 1 463 281 habitants dans la ville même et 5 976 500 habitants dans son...) ont découvert deux façons d'utiliser des bactéries communes (Serratia marcescens) pour déplacer des plaquettes triangulaires minuscules d'époxy. Cette bactérie (Les bactéries (Bacteria) sont des organismes vivants unicellulaires procaryotes, caractérisées par une absence de noyau et d'organites. La plupart des bactéries possèdent une paroi cellulaire glucidique, le...) se déplace très rapidement, sauf quand elle est exposée à la lumière ultraviolette, qui stoppe immédiatement son déplacement ( En géométrie, un déplacement est une similitude qui conserve les distances et les angles orientés. En psychanalyse, le déplacement est mécanisme de défense déplaçant...).

Les chercheurs ont tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) d'abord préparé la "plate-forme d'essaimage" des bactéries dans des boîtes de Pétri contenant l'agar (un gel qui permet aux bactéries de croître). Les bactéries ont été introduites par un coté d'une plaque où elles se sont rapidement multipliées avant de commencer à se déplacer en ondulant à travers la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique,...) de la plaque.

Dans une expérience, la surface de la plate-forme avait été recouverte d'une couche mince (Une couche mince est une fine pellicule d'un matériau déposée sur un autre matériau, appelé « substrat ». Le but de la couche mince est de donner des propriétés particulières à la surface de...) composée d'un aliment liquide qui améliore la motilité (l'aptitude à se mouvoir) des bactéries. Une plaquette triangulaire d'époxy mesurant environ 50 microns sur 10 d'épaisseur a ensuite été immergée dans le liquide de façon à ce qu'elle repose sur le front de l'ondulation formée par les bactéries se déplaçant à la surface de l'agar.

Les bactéries ont alors fait se mouvoir le triangle à une vitesse (On distingue :) d'environ 9 micron par seconde ( Seconde est le féminin de l'adjectif second, qui vient immédiatement après le premier ou qui s'ajoute à quelque chose de nature identique. La seconde est une unité de mesure du temps. La seconde d'arc est une...). Une exposition à la lumière UV stoppait l'attelage (Le terme attelage désigne:) qui reprenait son déplacement à la même vitesse à l'extinction (D'une manière générale, le mot extinction désigne une action consistant à éteindre quelque chose. Plus particulièrement on retrouve ce terme dans plusieurs domaines :) du faisceau lumineux.

Sur d'autres zones de la plate-forme, les bactéries formaient des vortex tourbillonnants et quand un triangle était placé en l'un de ces endroits, il entreprenait une rotation à la vitesse d'environ un radian (Le radian (symbole : rad) est l'unité dérivée d'angle plan du système international (SI).) par seconde. Cette rotation pouvait être stoppée de la même façon par un faisceau de lumière UV, et reprenait lors de son extinction.

Dans une expérience séparée, les scientifiques ont soigneusement retiré le triangle de l'agar de sorte qu'une couche de bactéries demeure collée à sa surface. Le triangle a ensuite été déposé sur une plate-forme ne contenant que le liquide de motilité, et les bactéries l'ont de nouveau fait entrer en rotation, l'action de la lumière ultraviolette restant la même.

Kim et son équipe ont utilisé le même procédé pour déplacer d'autres formes simples telles que des structures carrées, mais selon le scientifique (Un scientifique est une personne qui se consacre à l'étude d'une science ou des sciences et qui se consacre à l'étude d'un domaine avec la rigueur et les méthodes scientifiques.), des microstructures de forme quelconque et d'une taille allant de 1 à 500 microns devraient pouvoir être manipulées en utilisant cette technique.

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