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BBC Afrique of Friday, 20 August 2021

Source: www.bbc.com

Science : la raison pour laquelle les fils s'emmêlent tout le temps

La raison pour laquelle les fils s'emmêlent tout le temps La raison pour laquelle les fils s'emmêlent tout le temps

Vous êtes-vous déjà demandé, peut-être lorsque vous essayez désespérément de défaire un nœud tenace, pourquoi les choses s'emmêlent au lieu de se comporter comme nous le souhaitons ?

Aussi prudent que l'on soit, des objets tels que les écouteurs des smartphones, le tuyau que vous utilisez pour arroser les plantes du jardin, les cordons des sèche-cheveux... même les cheveux eux-mêmes demandent parfois notre attention à des moments où il est difficile de la donner.

Pour nous consoler, nous pouvons peut-être nous tourner vers la science et utiliser la deuxième loi de la thermodynamique, qui stipule que tous les systèmes fermés tendent à maximiser l'entropie, une mesure du désordre.

L'Univers, en somme, tend vers le chaos.

Mais si cela ne vous satisfait pas, peut-être que les enchevêtrements ne seront pas si ennuyeux si, lorsque vous les démêlez, vous gardez à l'esprit qu'ils sont essentiels à la vie... littéralement : ils sont dans l'ADN.

Désordre naturel

Rappelez-vous à l'avance que tous les nœuds ne sont pas les mêmes. Certaines peuvent être incroyablement utiles pour sauver des vies.

Si, aujourd'hui, la plupart d'entre nous n'ont appris qu'à faire leurs lacets de chaussures, dans le passé, apprendre plusieurs nœuds était une compétence indispensable.

Les nœuds sont en fait une technologie que nos ancêtres ont découverte avant la roue. Sans eux, vous ne pouvez pas tisser de tissu ou attacher une tête de silex sur un bâton.

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Et s'il est vrai que dans la vie moderne, il n'est pas vraiment nécessaire de fabriquer ses propres lances, pour certains groupes, comme les pêcheurs, les marins, les chirurgiens ou les tailleurs, il est toujours crucial de savoir comment emmêler leurs cordes.

Toutefois, même eux sont susceptibles d'être confrontés de temps à autre à des nœuds gênants... Pourquoi apparaissent-ils quand on ne les veut pas ?

Eh bien, il y a un scientifique qui a cherché des réponses.

Doug Smith est professeur de physique à l'université de Californie, à San Diego. Il y a quelques années, il a réalisé une expérience d'une simplicité trompeuse avec l'un de ses étudiants de premier cycle.

Cette étude lui a valu un Ig Nobel, un prix décerné à une science qui vous fait rire, puis vous fait réfléchir.

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Il voulait comprendre pourquoi les nœuds se formaient spontanément et, en suivant la méthode scientifique, il a fait tomber des morceaux de ficelle de différents types dans une boîte qui était secouée par un moteur.

Quelque 3 000 fois plus tard, ils ont constaté que "plus la corde est longue et souple, plus elle est susceptible de former des nœuds". C'est pourquoi, quels que soient vos efforts, il est presque garanti que lorsque vous sortez les cordons de vos écouteurs de votre sac ou vos guirlandes de Noël de la boîte dans laquelle vous les avez rangés l'année dernière, ils seront emmêlés.

Et ce qui aggrave la situation est la torsion, selon le RAE, "l'action et l'effet de tordre ou de tordre quelque chose de manière hélicoïdale".

En d'autres termes, prenez un câble que vous avez sous la main et tenez-le tendu avec vos doigts en deux points. Commencez à tordre une extrémité ; vous verrez qu'elle se recourbera et formera même une branche latérale.

"Lorsque vous introduisez la torsion dans les fils, même si elle n'est pas intentionnelle, l'énergie est convertie et les fait plier. Et il est très difficile d'empêcher cela de se produire.

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"Plus il se tord, plus il est impossible de le démêler", explique Smith.

L'une des raisons pour lesquelles tout cela se produit ressemble à une leçon de vie : "il y a peu de possibilités pour que tout reste tel qu'il devrait être, mais des milliers de façons de mettre le bazar".

C'est l'ordre naturel des choses. Ou plutôt, le désordre naturel des choses.

Mais si c'est la nature, alors la nature a un problème.

En fait, la vie telle que nous la connaissons a un problème, car toutes les informations importantes qui permettent à notre corps de fonctionner dans chaque cellule de notre être se trouvent dans notre ADN... qui ressemble à ces cordons téléphoniques d'antan qui étaient parfois un cauchemar.

Enchevêtrement moléculaire

Sommes-nous désespérément enchevêtrés au niveau moléculaire ?

L'ADN est une très longue chaîne qui réside dans un très petit espace. Si vous le retirez et l'étirez, il fera 2 mètres de long.

Imaginez que tout cela soit emballé dans une cellule si petite qu'elle ne peut être vue sans un microscope, et vous pouvez probablement imaginer son potentiel d'intrication.

Cependant, les corps ont une astuce pour empêcher que cela ne se produise et c'est ce que Mariel Vazquez a étudié : comment le brin semblable à l'ADN s'emmêle et se démêle, se nouant et se dénouant tout au long de son cycle de vie.

Revenons au fil que nous avons tordu. La première chose qui s'est formée est quelque chose qui ressemble à la fameuse double hélice de la molécule dite de la vie.

Avec plus de torsion, il s'enroule sur lui-même.

"L'ADN fait exactement la même chose", affirme le professeur de l'université de Californie à Davis, expert en mathématiques combinées à la microbiologie et à la biologie moléculaire.

"Nous l'appelons super enroulement."

Ce que nous ne voulons pas qu'il arrive à nos fils est crucial pour la façon dont les cellules emballent l'ADN.

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Mais pour s'adapter parfaitement à l'intérieur de la cellule, l'ADN doit faire plus. Il doit s'enrouler autour de "protéines appelées histones, qui forment un collier de perles".

"L'ADN s'enroule deux fois autour de chaque histone et passe à la suivante", explique-t-il.

Mais cela ne suffit pas, alors le collier de perles s'enroule sur lui-même plusieurs fois jusqu'à ce que, finalement, "l'ADN soit très, très serré et condensé".

Le problème est que, de même que vous devez parfois sortir et utiliser les objets que vous avez si soigneusement triés et stockés, chaque fois que votre corps génère une nouvelle cellule, ce qu'il fait tout le temps, votre ADN doit être copié, ce qui signifie qu'il doit être désassemblé.

Et ce n'est pas tout : les deux hélices doivent être séparées.

"C'est là que la biologie dispose d'une astuce très intelligente : les ciseaux moléculaires. Ce qui maintient les deux brins d'ADN ensemble, ce sont les liaisons hydrogène. Les ciseaux sont en fait des enzymes, des types particuliers de protéines qui coupent l'hélice de manière très contrôlée", poursuit M. Vazquez.

"Une fois séparés, la machinerie de la cellule commence à créer les deux nouveaux brins d'ADN.

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Mais c'est là que nous rencontrons le problème habituel. Les deux brins d'ADN sont inutilement emmêlés ensemble.

Il est plus facile de comprendre ce qui se passe en pensant aux bactéries, qui ont une simple boucle d'ADN.

"Lorsque l'ADN a fini de se copier, il reste deux cercles interconnectés, mais ils doivent être séparés. La cellule utilise à nouveau les ciseaux moléculaires pour couper très soigneusement et délicatement l'un des cercles, laisser passer l'autre et refermer la brèche".

Cela se produit des milliards et des milliards de fois, et le fait de le comprendre a permis de créer des médicaments.

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"Il existe des antibiotiques qui, lorsqu'ils pénètrent dans l'organisme, désactivent la machine moléculaire de la bactérie, de sorte que son ADN est complètement déréglé et que la bactérie meurt.

Au-delà de la médecine, les scientifiques de nombreux domaines ont tenté d'exploiter les propriétés des nœuds et des enchevêtrements.

Tissus nanométriques

L'un d'entre eux est David Lee, professeur de chimie à l'université de Manchester, qui étudie avec son équipe la miniaturisation suprême et le tricotage et le tissage moléculaires.

Il fait "de très, très petits nœuds et ils ont huit croix, donc ils sont très compliqués. C'est la structure physique la plus serrée qui ait jamais été attachée sur cette planète".

Ce qui lui a donné l'un de ses deux records du monde : le nœud le plus serré et l'étoffe la plus finement tissée.

C'est peut-être un défi amusant, mais pourquoi le faire ?

"Les nœuds sont omniprésents dans le monde moléculaire, et la nature les utilise parce qu'elle a trouvé des moyens d'exploiter leurs fonctions utiles, ce que nous pouvons apprendre", pour faire des choses comme améliorer les matériaux utilisés dans la technologie.

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Et ces nœuds de taille nanométrique peuvent être transformés en filets ou en mailles aux propriétés incroyables.

"L'enchevêtrement des brins en contrôlant le motif de croisement" - c'est-à-dire le tissage - "peut non seulement rendre le tissu plus solide, mais ses interstices peuvent laisser passer les éléments bénéfiques et emprisonner les éléments indésirables".

Comme ses brins sont moléculaires, ces mailles pourraient bloquer "de grosses molécules, ou des bactéries ou peut-être même des virus".

En bref, sans la possibilité de faire et défaire des nœuds, nous n'existerions pas. Et même si vous omettez ce détail, nos vies seraient plus inconfortables : imaginez un monde sans oreillers, sans vêtements ou sans couvertures.

Heureusement, les nœuds sont inévitables et, comme l'a démontré le lauréat du prix Nobel Ig, ils apparaissent naturellement partout où il y a quelque chose de long et de fin, qu'il s'agisse d'une longue molécule d'ADN, des fils de vos appareils ou des cheveux que vous tirez lorsque vous n'arrivez pas à les démêler.