De la cellule humaine à l’étoile à neutrons, la même relation forme-énergie

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Nous, les humains, serions plus en phase avec l’univers que nous le pensions. Selon une étude publiée dans la revue Physical Review C, les étoiles à neutrons et les cytoplasmes de nos cellules auraient quelque chose en commun : des structures qui ressemblent à des garages de stationnement à plusieurs étages.

 

 

Cellules humaines et étoiles à neutrons

Des similarités découvertes entre cellules humaines et étoiles à neutrons

 

 

Qu’est-ce que les étoiles à neutrons et les cellules humaines ont en commun en dehors du fait qu’elles soient toutes deux composées des mêmes atomes ? Des physiciens théoriques simulant la structure de la croûte d’une étoile à neutrons ont identifié des caractéristiques similaires à celles observées dans les membranes cellulaires. La constatation suggère que, bien que les étoiles à neutrons et les membranes diffèrent de 14 ordres de grandeur dans leur densité, leur structure peut être déterminée par les mêmes contraintes géométriques.

 

Selon les travaux menés par Charles Horowitz, physicien nucléaire à l’université d’Indiana, la couche extérieure d’une étoile à neutrons est un mélange densément constitué de protons, de neutrons et d’électrons. L’interaction et l’équilibre de ces forces invite la matière à s’organiser dans des régions denses séparées par des vides. Ces structures sont appelées “pâtes nucléaires” pour leur ressemblance avec des formes proches des lasagnes et spaghetti peuvent influer sur la perte de chaleur d’une étoile et sur son champ magnétique.

 

Et si nous retrouvions les mêmes structures au niveau cellulaire ? Comme le rappelle le co-auteur de cette étude, Greg Huber (physicien en matière condensée à l’Université de Californie), dans les cellules eucaryotes, on observe également des structures constituées de feuilles empilées régulièrement espacées et reliées par des rampes hélicoïdales dans le réticulum endoplasmique – un réseau de membranes relié au noyau réparti dans le cytoplasme.

 

 

Structures en forme de piles de feuilles

Des structures en forme de piles de feuilles uniformément espacées et reliées par des hélices ont été observées dans des cellules vivantes (a) et dans des étoiles à neutrons

 

 

Greg Huber pensait que ces « garages de stationnement » étaient uniques à la matière molle (comme dans l’intérieur des cellules) jusqu’à ce qu’il tombe sur les travaux de Charles Horowitz. Les deux environnements sont pourtant drastiquement opposés : un environnement où règne la mécanique quantique d’une part (l’étoile à neutron) et un milieu qui n’a pour seul objectif que de minimiser son énergie libre d’autre part (la cellule). Enfin, en ce qui concerne les dimensions, on retrouve l’échelle des nucléons d’une part (soit des dimensions de l’ordre du femtomètre, 10-15 mètre) et celle des structures intracellulaires d’autre part (soit des dimensions de l’ordre du nanomètre, 10-9 mètre).

 

Les auteurs se disent d’ailleurs très surpris de constater que malgré les différences observées dans les conditions physiques en jeu telles que la température, la densité, la pression, les forces en vigueur et les échelles de taille, la nature pourrait bien user des mêmes patrons.

 

« Le fait d’observer des structures aussi semblables au cœur de systèmes aussi fondamentalement différents suggère que l’énergie d’un système peut dépendre de sa forme d’une manière aussi simple qu’universelle. », prétend Charles Horowitz, physicien nucléaire à l’université de l’Indiana. « Mais nous n’avons pas encore résolu tous les mystères qui s’y rattachent. Cette découverte marque le début d’une aventure qui promet d’être passionnante. », assure Greg Huber, physicien à l’Université de Californie.

 

Ainsi microcosme et macrocosme sont-ils si différents ? Il se pourrait qu’en regardant à l’intérieur d’une cellule avec un microscope électronique, vous pourriez voir des structures similaires à celles qui caractérisent, à beaucoup plus grande échelle, les étoiles à neutrons.

 

Cellules humaines et étoiles à neutrons - 2

 


 

Source :

https://journals.aps.org/prc/abstract/10.1103/PhysRevC.94.055801

https://fr.sott.net/article/29295-De-la-cellule-a-l-etoile-a-neutrons-la-meme-relation-forme-energie

https://www.futura-sciences.com/sciences/actualites/matiere-lien-etoile-neutrons-nos-cellules-65045/

https://sciencepost.fr/2016/11/similarites-decouvertes-entre-cellules-humaines-etoiles-a-neutrons/

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