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Le vol coordonné des nuées d’étourneaux, l’organisation des réseaux neuronaux ou encore la construction d’une fourmilière: la nature regorge de systèmes complexes dont le comportement peut être modélisé grâce à des outils mathématiques. Il en va de même pour les motifs labyrinthiques formés par les écailles vertes ou noires du lézard ocellé.

Une équipe pluridisciplinaire de l’Université de Genève, incluant le groupe du Prof. Michel Milinkovitch, a pu expliquer, grâce à une équation mathématique très simple, la complexité du système qui génère ces motifs. Cette découverte contribue à une meilleure compréhension de l’évolution des patrons de coloration de la peau: le processus permet de très nombreuses localisations différentes des écailles vertes ou noires mais aboutit toujours à un motif optimal pour la survie des lézards. Ces travaux sont à lire dans la revue Physical Review Letters.

Le plus petit poisson au monde, le Paedocypris, ne mesure que 7 millimètres. Autant dire rien, comparé aux 9 mètres du requin-baleine. Tous deux partagent pourtant un grand nombre de gènes et une même anatomie, avec des nageoires dorsales et caudales, des branchies ou encore un estomac et un cœur, mais ces organes sont à une échelle mille fois plus petite pour le premier ! Par quel mécanisme les organes et les tissus de ce poisson miniature s’arrêtent-ils de grandir très rapidement, contrairement à ceux de leur cousin géant ?

Une équipe pluridisciplinaire emmenée par le groupe du Prof. Marcos González-Gaitán de l’Université de Genève, et des chercheurs de l’Institut Max Planck pour la Physique des Systèmes Complexes (MPIPKS) à Dresde en Allemagne, a pu répondre à cette question fondamentale en s’appuyant sur des études physiques et une équation mathématique, comme le révèlent ses travaux publiés dans la revue Nature.

La trompe de l’éléphant présente une extraordinaire polyvalence cinématique puisqu’elle peut délicatement manipuler un simple brin d’herbe tout comme porter des charges allant jusqu’à 270 kilogrammes.

En utilisant des technologies de capture de mouvement développées pour l’industrie du cinéma, l’équipe du Prof. Michel Milinkovitch de l'Université de Genève démontre que les comportements complexes de la trompe de l’éléphant émergent de la combinaison d’un ensemble fini de mouvements de base tels que la propagation d’une courbure et la formation de pseudo-articulations. En outre, l’équipe suisse démontre que la vitesse de la trompe de l’éléphant obéit à une loi mathématique observée dans les mouvements de dessin de la main humaine. Ces résultats sont publiés dans la revue Current Biology.

Les yeux de nombreux insectes, dont la mouche de vinaigre, sont recouverts d’une couche mince et transparente, constituée de minuscules protubérances aux propriétés antireflets et antiadhésives. Un article à lire dans la revue Nature révèle les secrets de fabrication de ce nano-revêtement.

Ce travail, mené par le Prof. Vladimir Katanaev de l’Université de Genève, en collaboration avec des chercheurs de l’Université de Lausanne et de l’École Polytechnique Fédérale de Zurich, montre que ce revêtement n’est formé que de deux ingrédients: une protéine appelée «rétinine» et de la cire cornéenne. Ces deux composés génèrent automatiquement le réseau régulier de protubérances en jouant les rôles respectifs d’activateur et d’inhibiteur d’un processus de morphogenèse qui a été modélisé dans les années cinquante par le mathématicien Alan Turing. L’équipe pluridisciplinaire a même réussi à reproduire artificiellement le phénomène en mélangeant de la rétinine et de la cire sur différents types de surface. Très bon marché et basé sur des matériaux biodégradables, le procédé a permis d’obtenir des nano-revêtements ayant une morphologie semblable à celle des insectes et présentant des fonctionnalités antiadhésives ou antireflets qui pourraient avoir de nombreuses applications dans des domaines aussi divers que les lentilles de contact, les implants médicaux ou encore les textiles.

Malgré les avancées scientifiques et médicales, plus de 400’000 personnes dans le monde meurent encore chaque année du paludisme, une maladie transmise par la piqûre de moustiques infectés par le parasite Plasmodium. Le génome du parasite est relativement petit, contenant environ 5’000 gènes et, contrairement aux cellules humaines, celui-ci ne possède qu'une seule copie de chaque gène. Le retrait de l’un de ses gènes conduit ainsi immédiatement à une modification de son phénotype.

Un consortium international, dirigé par Pr Volker Heussler de l'Université de Berne et Pr Oliver Billker, précédemment à l’Institut Wellcome Sanger en Grande-Bretagne, maintenant à l’Université d’Umeå en Suède, en collaboration avec Pre Dominique Soldati-Favre de l'Université de Genève, a tiré profit de cette particularité. Pour la première fois, les chercheurs ont mené une étude de délétion de gènes à grande échelle chez le Plasmodium: en retirant individuellement plus de 1’300 gènes et en observant les effets de ces modifications durant le cycle de vie complet du parasite, ils ont pu identifier de nombreuses nouvelles cibles chez le pathogène. L’étude a été publiée dans la revue Cell.