Nouvelle étude : l'eau influence la vitesse de contraction des fibres musculaires

ParisUne étude de l'Université du Michigan indique que le mouvement de l'eau dans les fibres musculaires influence leur vitesse de contraction. Les chercheurs Suraj Shankar et L. Mahadevan ont élaboré un modèle montrant que le comportement des fluides à l'intérieur des fibres musculaires détermine leurs limites de vitesse. Les muscles sont composés principalement d'eau, environ 70%. Des études précédentes se concentraient sur l'action des molécules plutôt que sur la réponse globale des fibres musculaires. Cette nouvelle recherche offre une perspective différente sur la manière dont les fluides se déplacent à travers les fibres musculaires et impactent leur élasticité.

Principales observations :

• Le mouvement des fluides dans les fibres musculaires influence la vitesse de contraction.
• Le muscle possède une "élasticité particulière," permettant la génération de puissance grâce aux déformations en 3D.
• Ce modèle de mouvement des fluides peut expliquer les actions musculaires rapides chez les petits et grands organismes.
• Chez les petits insectes, les flux de fluides limitent la vitesse de contraction, contrairement aux animaux plus gros où le contrôle neuronal prédomine.
• Le muscle agit comme une "éponge active," déplaçant l'eau pendant les contractions.
• Le muscle peut enfreindre la loi de conservation de l'énergie, fonctionnant comme un moteur plutôt que comme un simple élastique.

L'étude examine les muscles de divers animaux. Les serpents à sonnette contrôlent leurs mouvements rapides de la queue grâce à des nerfs, tandis que les insectes comme les moustiques utilisent du liquide dans leurs muscles pour leurs battements d'ailes rapides. Cela démontre que les petites créatures aux mouvements très rapides s'appuient sur la mécanique des fluides dans leurs muscles.

Les muscles sont constitués de protéines, de noyaux, d'organites et de moteurs moléculaires, le tout entouré d'eau. Cette structure remplie d'eau fonctionne de manière différente de ce que l'on pensait. Lorsque les muscles se contractent, ils déplacent de l'eau, ce qui influence la vitesse de leur mouvement.

Ces découvertes peuvent permettre de développer de meilleurs actionneurs souples, des muscles artificiels plus rapides, et des matériaux capables de changer de forme. Actuellement, les muscles artificiels sont lents car ils nécessitent une force externe pour se mouvoir. En approfondissant notre compréhension du fonctionnement des fluides musculaires, les muscles artificiels pourraient devenir plus réactifs. De plus, considérer les muscles comme des matériaux complexes plutôt que comme de simples éléments peut améliorer notre compréhension des mouvements animaux.

Le modèle de Shankar propose de ne pas se limiter à une vision microscopique des muscles. Il préconise de prendre en compte la nature fluide et la structure globale du muscle. Cette approche plus large est cruciale pour une compréhension complète du fonctionnement des muscles et de l'application pratique de ces connaissances.

Cette étude remet en question les idées actuelles sur le fonctionnement des muscles et encourage davantage de recherches sur leur biologie et leur physique. Les études futures basées sur ces résultats pourraient modifier notre compréhension de la fonction musculaire et aboutir à de nouvelles technologies.