Publié le 10 décembre 2025 à 06:01:00. Des chercheurs de l’Université Ludwig-Maximilian de Munich ont mis au point un nouveau modèle expliquant la formation de structures protéiques complexes, ouvrant la voie à une meilleure compréhension des processus biologiques fondamentaux et à la conception de matériaux actifs synthétiques.
- Une nouvelle théorie permet de prédire la structure spatiale des motifs protéiques, même dans des systèmes éloignés de l’équilibre thermique.
- Le concept s’appuie sur l’analogie avec la formation de mousses, mais appliqué à des réactions chimiques où une « tension interfaciale efficace » crée des motifs ordonnés.
- Cette découverte pourrait avoir des implications importantes pour la compréhension de la division cellulaire bactérienne et la création de nouveaux matériaux.
La formation de motifs protéiques est un processus essentiel à de nombreux mécanismes vitaux. Or, ces processus, comme beaucoup de phénomènes naturels, se déroulent loin de l’équilibre thermique, ce qui rend difficile la prédiction de leur structure spatiale. Jusqu’à présent, il manquait une théorie générale capable de rendre compte de ces systèmes complexes.
Une équipe de biophysiciens de l’Université Ludwig-Maximilian (LMU) de Munich, dirigée par le professeur Erwin Frey, a développé un nouveau concept qui pourrait combler cette lacune. Leurs travaux élargissent considérablement notre compréhension de la formation de motifs dans les systèmes où de multiples composants interagissent.
Des « mousses de Turing »
L’idée maîtresse repose sur le rôle des tensions interfaciales dans la structuration des systèmes proches de l’équilibre. On observe ainsi la formation de bulles et de mousses dans les liquides, en raison de ces tensions qui tendent à minimiser la surface de contact entre les différentes phases.
Cependant, dans les systèmes de réaction-diffusion, les protéines n’interagissent pas mécaniquement et ne génèrent donc pas de tensions superficielles comme dans les liquides. Pourtant, des structures semblables à des mousses se forment, que les chercheurs ont baptisées « mousses de Turing ». Dans ces réactions chimiques, les flux de diffusion créent une tension interfaciale effective qui détermine l’organisation du réseau.
Des règles universelles pour les systèmes complexes
Grâce à ce mécanisme, les chercheurs ont pu établir des lois décrivant la formation de ces structures. La différence fondamentale avec les mousses classiques réside dans le fait que, loin de l’équilibre, la croissance potentiellement infinie de la taille des bulles est stoppée, et la structure se « fige » à une échelle finie, créant ainsi un motif stable.
« C’est précisément ce comportement que nous observons dans des expériences avec le système protéique bactérien Min – qui contrôle la division cellulaire symétrique de nombreuses bactéries – et que nous expliquons à l’aide des lois que nous avons établies »,
Henrik Weyer, premier auteur de l’étude
Le professeur Frey résume : Notre travail montre que des règles universelles pour les systèmes à N corps peuvent être dérivées de différents mécanismes microscopiques – des règles qui non seulement expliquent les motifs biologiques, mais ouvrent également de nouvelles voies pour la conception de matière active synthétique.
Cette approche pourrait ainsi permettre de concevoir des matériaux capables de s’auto-organiser et de réagir à leur environnement.
Source : Université Ludwig-Maximilian de Munich
Publication originale : Henrik Weyer et coll.; Morphologie et dynamique des motifs protéiques émergeant d’une tension interfaciale effective ; Nature Physics, décembre 2025, DOI : 10.1038/s41567-025-03101-6
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