Plier, déplier, puis replier le corps - le travail complexe de "l'animal le plus simple"

« Pas de cerveau », « pas de muscles », « pas de bouche ni d'estomac » — un tel organisme plie et déplie son corps comme un origami pour créer des formes tridimensionnelles. Le Prakash Lab de l'Université de Stanford a découvert un type de « pliage de tissu » jamais rapporté dans la nature chez l'un des animaux les plus simples, le placozoaire Trichoplax adhaerens (ci-après, Trichoplax).Phys.org

La signification de la transformation d'un « animal plat » d'un millimètre en une forme tridimensionnelle

Le Trichoplax est un animal translucide d'environ 1 mm de diamètre, composé de deux couches d'épithélium et d'une couche intermédiaire, sans neurones ni muscles. Pourtant, il attire l'attention des chercheurs par son comportement inattendu, comme chasser les algues pour se nourrir ou se défendre contre les prédateurs avec du poison.BioInteractive

Jusqu'à présent, le Trichoplax était souvent décrit comme un « organisme plat se déplaçant en 2D ». Cependant, cette étude renverse cette « hypothèse ». Le Trichoplax peut plier son corps et adopter une forme 3D selon les circonstances. De plus, ses méthodes de pliage ne sont pas stéréotypées mais variées et **non-stéréotypées**.Dryad

Les cils ne servent pas seulement à déplacer l'eau

Le point clé est les cils qui poussent à la surface des cellules. Les cils sont souvent associés au transport du mucus dans les voies respiratoires ou à la nage des micro-organismes dans l'eau, en tant qu'« organes pour les fluides ». Cependant, l'équipe de recherche a montré que les cils du Trichoplax se déplacent comme s'ils « marchaient » sur la surface, formant ainsi la structure du tissu.Phys.org

En fait, l'idée que les cils se déplacent sur une surface (marche/crawl) en plus de nager est déjà connue dans le contexte biologique. Il existe également des descriptions générales mentionnant l'utilisation des cils par le Trichoplax pour « marcher » sur les surfaces.OUP Academic

Cependant, la nouveauté ici est que cette marche ne se limite pas à un simple déplacement, mais devient la source motrice de la transformation morphologique qui « plie et déplie la feuille épithéliale ».Life Science Network

Les plis émergent de « l'environnement et du mouvement », pas d'un « plan »

Dans les manuels d'embryogenèse, le pliage épithélial est souvent perçu comme suivant une « procédure stéréotypée » basée sur des changements de forme cellulaire, la prolifération et des signaux moléculaires. Cependant, dans cette étude, le pliage/dépliage du Trichoplax ne suit pas un chemin clair comme « pliage → ensuite ici → ... ».
L'équipe de recherche explique que les « transitions » entre les états pliés et dépliés émergent comme le résultat de l'**environnement (forme du substrat) et du mouvement (motilité)**, influencés par l'adhésion des cils au substrat (sol) et la dynamique de la marche ciliaire.Dryad

C'est pourquoi on parle de « pliage comme un origami ». L'origami est déterminé par la contrainte de « pliage » du papier, ainsi que par les lignes de pliage et les conditions environnantes (comment maintenir, soutenir). De même, la physique d'une fine feuille épithéliale est influente. Cette étude est un exemple frappant de l'utilisation de cette physique sans système nerveux.Phys.org

Suivi du « pliage » et du « dépliage » avec un microscope 4D et des données massives

Ils ont utilisé des microscopes à feuille de lumière fluorescente 4D pour quantifier la géométrie (courbure) des états pliés, les changements de courbure lors du dépliage, et la distribution du temps nécessaire pour le dépliage. En outre, par des essais répétés, ils ont démontré comment l'activité ciliaire collective peut conduire à un dépliage stable à travers l'analyse d'échelle et des simulations de modèles jouets.Dryad

Les données publiées sont rassemblées sur Dryad, totalisant plus de 200 Go. Elles incluent des cartes de courbure épithéliale, des pliages sur des capillaires en verre, des conditions sans substrat, et des conditions avec des agents chimiques (ex : LiCl) pour le dépliage.Dryad

Ce type de recherche, qui s'attaque méthodiquement à des phénomènes « surprenants à voir en vidéo » avec la géométrie et les statistiques, est discret mais puissant.

Comment les « premiers animaux » ont-ils acquis leur « forme » ?

Les chercheurs osent aborder la question de l'évolution. Si les principes de transformation morphologique sans système nerveux sont visibles chez des animaux à branchement précoce comme le Trichoplax, cela soulève l'hypothèse que la « formation de la forme » a pu exister avant l'invention du système nerveux, grâce à la physique et au mouvement collectif.Phys.org

Dans l'embryogenèse, le pliage épithélial apparaît « naturellement » dans la formation des rides cérébrales et des jonctions d'organes. Cette découverte éclaire ce « naturel » depuis un endroit plus primitif.Phys.org

Répercussions en ingénierie : robots mous, biologie synthétique, et « pliage concevable »

Ce système est intéressant non seulement pour l'embryologie et l'évolution, mais aussi parce qu'il est facilement traduisible en termes de conception. En considérant la feuille épithéliale comme une « matière active mince », le mouvement collectif des cils peut créer des formes avec peu de contrôle externe. Cela offre des indices pour la robotique molle et la biologie synthétique sur la création de formes tridimensionnelles à partir de la combinaison de **« matériau (feuille) + micro-motricité (cils) + environnement »**.Dryad

Le Prakash Lab est déjà connu pour ses recherches associant « pliage = précision », ayant précédemment présenté des changements de forme de micro-organismes comme « origami cellulaire » (thème différent) et créé le microscope Foldscope basé sur le pliage de papier. Cet « origami vivant » semble être dans la continuité de ces travaux.Stanford News

Réactions sur les réseaux sociaux/internet : trois aspects qui captivent

Cette nouvelle, bien que sérieuse dans son contenu, possède dès le départ des éléments qui la rendent facilement partageable en ligne.

1. Le problème de « pas de cerveau, mais semble intelligent »
   Lorsqu'on entend « pas de système nerveux », on a tendance à penser que l'organisme est incapable de faire quoi que ce soit. Pourtant, la physique et le mouvement collectif peuvent produire des résultats « intelligents », ce qui est surprenant.Phys.org

2. Un visuel fort (origami × biologie × vidéo)
   Pour souligner cette capacité, l'équipe de recherche a également présenté une vidéo en stop-motion utilisant du papier. C'est une approche qui capte l'attention visuellement avant même que le texte ne soit lu.Phys.org

3. Mise à jour de l'image des « cils »
   Casser le stéréotype des cils = fluides, et proposer une réinterprétation où ils « marchent pour créer des formes ». Cela se transmet comme une « nouvelle anecdote » même à ceux qui ne sont pas spécialistes.OUP Academic

Quantitativement, l'article correspondant sur Phys.org a déjà un compteur de réactions à deux chiffres immédiatement après sa publication (affiché séparément du nombre de commentaires), ce qui indique qu'il s'agit d'un sujet « susceptible d'être partagé une fois découvert ».Phys.org

Conclusion : L'origami pourrait être un principe, pas seulement une métaphore

Cette recherche remet en question l'idée reçue selon laquelle « la création de formes complexes nécessite un centre de commande complexe (cerveau) ». Avec une fine feuille, de minuscules cils et le contact avec le substrat, la dynamique du pliage et du dépliage peut émerger.Dryad

Comment les premiers animaux ont-ils acquis leur « forme » ? Pourquoi le pliage est-il si crucial dans le développement de notre corps ? Et à l'avenir, pourra-t-on « concevoir » le pliage ?
L'origami silencieux et étrange du Trichoplax pourrait bien être la porte d'entrée vers toutes ces questions.Life Science Network