bio-mathématiques

C’est confirmé : vous êtes constitué de cristaux liquides

Une équipe de chercheurs a réussi à prouver l’existence d’une double symétrie dans les tissus organiques, qui permet de les appréhender comme des cristaux liquides. Cette découverte pourrait faire émerger une nouvelle façon d’étudier le fonctionnement du vivant, à la frontière de la biologie et de la mécanique des fluides.

Dans une étude parue dans le prestigieux journal Nature et repérée par Quanta Magazine, des chercheurs ont montré que les tissus épithéliaux, qui constituent la peau et les enveloppes des organes internes, ne sont pas que des amas de cellules réparties de façon aléatoire. Ils présentent en fait deux niveaux de symétrie bien définis qui leur donnent des propriétés fascinantes; fonctionnellement, on peut désormais les décrire comme des cristaux liquides. Une découverte qui pourrait avoir des retombées potentiellement très importantes en médecine.

Ces travaux tournent entièrement autour de la notion de cristal liquide. Comme leur nom l’indique, il s’agit de fluides; techniquement, ils peuvent donc s’écouler comme de l’eau – mais avec une différence importante. Contrairement aux liquides classiques, où les atomes se déplacent les uns par rapport aux autres de façon complètement chaotique, les constituants d’un cristal liquide présentent tout de même un certain degré d’organisation.

Il ne s’agit pas d’une vraie structure cristalline comme on en trouve dans presque tous les minéraux, par exemple. Les cristaux liquides ne sont pas arrangés selon un motif précis qui se répète dans l’espace. En revanche, ils ont tendance à s’aligner dans une direction bien spécifique lorsqu’ils sont soumis à certains facteurs, comme une température ou un champ électrique.

C’est cette directionnalité, appelée anisotropie, qui est à l’origine des propriétés des cristaux liquides. Par exemple, ceux qui sont utilisés dans les écrans LCD (pour Liquid Crystal Display) réfractent la lumière différemment en fonction de leur orientation. Cela permet d’afficher différentes couleurs en contrôlant localement l’orientation du matériau grâce à de petites impulsions électriques.

Du tissu biologique au cristal liquide

Mais les cristaux liquides n’existent pas seulement dans des objets électroniques. Ils sont aussi omniprésents dans la nature ! Par exemple, la double couche de lipides qui constitue la membrane de nos cellules peut être assimilée à un cristal liquide. Et il ne s’agit pas que d’une anecdote scientifique ; cette organisation est très importante pour maintenir à la fois l’intégrité structurelle et la flexibilité de ces briques fondamentales. En d’autres termes, la dynamique des cristaux liquides est tout simplement essentielle à la vie telle qu’on la connaît.

Pour cette raison, des chercheurs essaient d’explorer plus profondément le rôle biologique des cristaux liquides. Plus spécifiquement, cela fait quelques années que des chercheurs essaient de montrer que les tissus, ces ensembles de cellules organisées de façon à remplir une mission bien précise, peuvent aussi répondre à cette définition.

Vu de l’extérieur, l’intérêt de ces travaux est loin d’être évident. Mais il ne s’agit pas seulement d’un casse-tête très abstrait ; c’est une question qui regorge d’implications pratiques très concrètes. Car si l’on parvient à prouver que les tissus peuvent effectivement être assimilés à des cristaux liquides, cela débloquerait immédiatement un nouveau champ de recherche particulièrement vaste et fascinant. Les outils mathématiques que les physiciens utilisent pour prédire le comportement des cristaux pourraient soudainement être appliqués à la biologie cellulaire, avec des retombées considérables pour la recherche fondamentale et la médecine clinique.

Mais jusqu’à présent, personne n’a réussi à le prouver. Tous ces efforts se sont heurtés au même mur mathématique — ou plus précisément géométrique ; les théoriciens et les expérimentateurs ne sont jamais parvenus à se mettre d’accord sur la symétrie intrinsèque des tissus biologiques. Regrettable, sachant qu’il s’agit de LA caractéristique déterminante d’un cristal liquide.

Les deux concepts enfin réconciliés

Selon Quanta Magazine, certains chercheurs ont réussi à montrer grâce à des simulations informatiques que les groupes de cellules pouvaient présenter une symétrie dite " hexatique ". C’est ce que l’on appelle une symétrie d’ordre six, où les éléments sont arrangés par groupe de six. Mais lors des expériences en laboratoire, elles semblent plutôt adopter une symétrie dite " nématique* ". Pour reprendre l’analogie de Quanta, selon ce modèle, les cellules se comportent comme un fluide composé de particules en forme de barres, un peu comme des allumettes qui s’alignent spontanément dans leur boîte. Il s’agit alors d’une symétrie d’ordre deux. 

C’est là qu’interviennent les auteurs de ces travaux, affiliés à l’université néerlandaise de Leiden. Ils ont suggéré qu’il serait possible d’établir un lien solide entre les tissus biologiques et le modèle des cristaux liquides, à une condition : il faudrait prouver que les tissus présentent les deux symétries à la fois, à des échelles différentes. Plus spécifiquement, les cellules devraient être disposées selon une symétrie d’ordre deux à grande échelle, avec une symétrie d’ordre six cachée à l’intérieur de ce motif qui apparaît lorsque l’on zoome davantage.

L’équipe de recherche a donc commencé par cultiver des couches très fines de tissus dont les contours ont été mis en évidence grâce à un marqueur. Mais pas question d’analyser leur forme à l’œil nu ; la relation qu’ils cherchaient à établir devait impérativement être ancrée dans des données objectives, et pas seulement sur une impression visuelle. Selon Quanta, ils ont donc eu recours à un objet mathématique appelé tenseur de forme grâce auquel ils ont pu décrire mathématiquement la forme et l’orientation de chaque unité.

Grâce à cet outil analytique, ils ont pu observer expérimentalement cette fameuse double symétrie. À grande échelle, dans des groupes de quelques cellules, ils ont observé la symétrie nématique qui avait déjà été documentée auparavant. Et en regardant de plus près, c’est une symétrie hexatique qui ressortait — exactement comme dans les simulations informatiques. " C’était assez incroyable à quel point les données expérimentales et les simulations concordaient ", explique Julia Eckert, co-autrice de ces travaux citée par Quanta.

Une nouvelle manière d’appréhender le fonctionnement du vivant

C’est la première fois qu’une preuve solide de cette relation est établie, et il s’agit incontestablement d’un grand succès expérimental. On sait désormais que certains tissus peuvent être appréhendés comme des cristaux liquides. Et cette découverte pourrait ouvrir la voie à un tout nouveau champ de recherche en biologie.

Au niveau fonctionnel, les implications concrètes de cette relation ne sont pas encore parfaitement claires. Mais la bonne nouvelle, c’est qu’il sera désormais possible d’utiliser des équations de mécanique des fluides qui sont traditionnellement réservées aux cristaux liquides pour étudier la dynamique des cellules.

Et cette nouvelle façon de considérer les tissus pourrait avoir des implications profondes en médecine. Par exemple, cela permettra d’étudier la façon dont certaines cellules migrent à travers les tissus. Ces observations pourraient révéler des mécanismes importants sur les premières étapes du développement des organismes, sur la propagation des cellules cancéreuses qui génère des métastases, et ainsi de suite.

Mais il y a encore une autre perspective encore plus enthousiasmante qui se profile à l’horizon. Il est encore trop tôt pour l’affirmer, mais il est possible que cette découverte représente une petite révolution dans notre manière de comprendre la vie.

En conclusion de l’article de Quanta, un des auteurs de l’étude résume cette idée en expliquant l’une des notions les plus importantes de toute la biologie. On sait depuis belle lurette que l’architecture d’un tissu est à l’origine d’un certain nombre de forces qui définissent directement ses fonctions physiologiques. Dans ce contexte, cette double symétrie pourrait donc être une des clés de voûte de la complexité du vivant, et servir de base à des tas de mécanismes encore inconnus à ce jour ! Il conviendra donc de suivre attentivement les retombées de ces travaux, car ils sont susceptibles de transformer profondément la biophysique et la médecine.

 

Auteur: Internet

Info: Antoine Gautherie, 12 décembre 2023. *Se dit de l'état mésomorphe, plus voisin de l'état liquide que de l'état cristallisé, dans lequel les molécules, de forme allongée, peuvent se déplacer librement mais restent parallèles entre elles, formant ainsi un liquide biréfringent.

[ double dualité ] [ tétravalence ]

cognition

Lorsqu'on réfléchit à une idée-concept c'est toujours à postériori. 

Pas tout à fait ici, puisque nous désirons aborder et tenter de caractériser le terme "conscience". Vu bien sûr "à partir de", l'entendement humain. 

Conscience humaine, ici notion-idée tant grégaire-objective, qu'individuelle-subjective, qui serait, selon nous autres singes dépoilés, la plus complexe et la plus évoluée à ce jour. 

Ah ah ah, c'te bonne blague. 

Soit. 

Selon FLP l'entendement humain est principalement scriptural, c'est à dire qu'il a pu se développer "un cran plus loin, ou plus" grâce aux symboles et langages, puis à l'écriture de signes organisés, bientôt stockés sur supports externes, ceci amenant l'émersion-développement d'une culture grégaire (dictionnaires, traductions, mathématiques, spécialisations théologico-scientifiques, recensement des tactiques militaro-politico-économiques, littérature, philos, intellectualisme, chatgpt, etc). Tout ceci maintenant traduit et trans-frontières, accessible à tous, planétarisé... numérisé... Avec une tendance à s'orienter vers l'image ; mais c'est une autre histoire.

Il y a donc un grand corpus-intellect humain, constitué au fil des générations par des millions de singularités qui bougent, agissent... réfléchissent, échangent, et manipulent les idées, principalement écrites donc. 

Corpus qui résulte de notre interaction avec la réalité (priméité), interaction qui génère par rétroaction, grâce à des idiomes qui codifient-définissent-organisent, nos divers points de vue,  (codés par des mots pour faire simple) sur ce réel. Un corpus suffisamment vaste, riche et varié pour que chaque subjectivité puisse s'y épanouir, y exister... se définir elle-même. Et s'y perdre. Aussi.

La preuve ici-même ?

C.S. Pierce dirait quelque chose comme ; humains-secondéités qui, au contact de leur réel-priméité, génèrent des textes, pensées-écrits, qui sont des tiercités. 

Ainsi l'IA matérialisée par chatgpt et consorts ne fait que manipuler ces humaines tiercités. Autant dire que par rapport aux développements divers de la vie bactérienne, et des combinaisons toujours plus complexes de molécules et de protéines qui s'en sont ensuivies, les langages humains font piteux. Pour l'instant.

Oublions ceci et réfléchissons selon la triade piercéenne, partant de l'idée que la priméité est au premier chef notre biotope terre-soleil, avec l'univers en arrière-plan. 

(Avec cette digression :  si la priméité est le soleil et la secondéité notre matrice Gaïa, cette dernière générerait alors des tiercités sous forme de vie organique et d'humains. Perspective éventuellement pessimiste dans la mesure où elle pourrait impliquer l'idée d'une terre-Gaïa terminus, à la surface de laquelle les humains ne seraient qu'éphémères et transitoires virus. Pourquoi pas.)

Mais restons sur cette triade initiale, qui peut être appréhendée comme purement mécanique, logique, voire simplement informationnelle récursive :

a) réalité source-priméité b) vie organique hommes-secondéité C) technologies écritures humaines-tiercité.  

Prenons maintenant un peu de recul en termes de temps et d'échelles, partant de ce que nous savons de plus basique pour ce qui concerne la vie "issue de la matière". A savoir à partir de la chimiosynthèse et surtout, de la photosynthèse. C'est à dire de l'interaction assez incroyable entre l'énergie solaire (photons) et certains atomes-molécules terrestres qui, par le truchement de l'anhydride de carbone*, en viennent à générer des chaines organiques, des végétaux, des animaux...  Et nous.  

Reprenons : l'idée-concept de départ à définir ici est celle de conscience, vue de, et rapportée à "l'entendement humain". ( Euclide a réfléchi en se pensant par rapport à une surface, Newton s'est mis à la place de la matière, Einstein de la lumière. FLP, ne se refusant à aucune mégalomanie, s'attaque à l'esprit lui-même, sissi. D'autant qu'on dirait  que les paradoxes quantiques pointent vers cet impératif. Impératif qui pourra se résumer en une question : comment fonctionne l'observateur ?)

Ici se pose le vertige des limites que porte en lui le langage. Parce que ce dernier, usant de "symboles écrits", désignait/nommait originellement les éléments issus de notre réalité de "façon claire", un arbre est un arbre, une montagne est une montagne, etc... Langage aussi capable de désigner/nommer une abstraction généralisante comme "notre réel lui-même". Et qui, plus avant, est même apte à désigner l'observateur-générateur-manipulateur de l'idiome lui-même. Toi moi, nous autres humains lecteurs.

Puissance paradoxale d'une pensée symbolique suffisamment adroite pour se contempler en miroir d'elle-même via les jeux polysémiques et autres variés décalages signifiant-signifié.

Quel(s) terme(s) alors utiliser pour tenter d'approcher une définition de cette curieuse émergence auto-réfléxive en s'inspirant de l'interaction photosynthétique ?  médium, mécanisme, outil interactif, "quelque chose qui réfléchit"... intelligence... transmutation...  émergence...  interface pseudo rationnelle... pensée abstraite agissante ?... 

Quelques mots simples n'y suffiront pas, et, pour prendre un exemple, une AI totalisante comme chatgpt semble s'y perdre à l'identique, enfermée dans ce qu'il faut bien appeler un anthropisme limitatif. 

C'est ici que FLP, sous pilotage humain (ses participants-lecteurs inserteurs) pourra se positionner, via la conjonction-usage de plusieurs termes simultanés (verticaux, nuage de corrélats ?). Conjonction susceptible de mieux préciser-comprendre-communiquer tel ou tel mot ou situation. Ce qui pourrait bien aider à mieux définir-consolider certaines articulations de nos raisonnements. Mais aussi mieux approcher une image "rapportée" de la conscience humaine, en fonction de "contextes précis et délimités" - pour commencer. 

Fonction FLPique de dictionnaire intriqué - qui n'en n'est qu'à ses balbutiements - et qui s'amuse à sortir de la prison séquentielle du raisonnement écrit en ouvrant une réflexion qui s'arrête en un point, perpendiculaire en quelque sorte. Halte cogitation éventuellement aidée par ces termes-tags-étiquettes annexes, verticaux, ou en nuage. Listing annexe à tendance synonymique qui pourra se présenter comme suit pour ce texte même, éventuellement par ordre d'importance :

entendement

assimilation chlorophyllienne

gnose

méta-moteur

savoirs

mécanisme constructeur, etc.

Humaine-conscience-interface très limitée aussi, au sens où elle ne sert à peu près qu'à elle-même, femmes et hommes, enfermés encore et toujours dans une Culture communautaire trans-époque que nous qualifions volontiers de "solipsisme anthropique". 

Savoirs humains entassés-conjugués qui ressemblent donc à un genre de grande conscience désordonnée, pour laquelle des termes comme information, communication, virtualité, annales akashiques... quasi-esprit, savoirs compilés... Une fois bien mélangés-combinés, pourront faire l'affaire. Mais stop.

Intéressons-nous maintenant ici à la notion de vitesse, sans lâcher cette idée de comparer "comment nous pensons nous-mêmes" avec une photosynthèse qui opère à des échelles de l'ordre du millionnième de seconde et du millionnième de millimètre.  

Bonjour alors les infinités d'échelons et de déclinaisons de "consciences", ou de niveaux de réflexions qui pourront découler de cette idée ; enchevêtrés de surcroit. Au hasard - et par seuls groupes de deux : animaux et biotope, molécules et gravitation, lune et océans, humains et idées, insectes et univers, etc...

Tout est dans tout.

Sortons alors de cette idée de mécaniques résonantes partout dans le cosmos et remettons nous à la place de l'individu monade, du créateur, ou de l'indispensable lecteur qui aide à faire exister ces lignes. 

De notre conscience propre donc, au sens d'une intellection humaine rationnelle, directement issue d'un esprit des listes - et de la logique formelle duale qui nous anime. Une fondation très simple donc, pour qui "s'introspecte" avec honnêteé et lucidité.

Ici l'auteur de ces lignes précise qu'il y a, à tous les plans de la vie non minérale incarnée, un mécanisme incontournable qui est celui de la survie, de la perpétuation. Un mécanisme "qui pousse" et qui, pour FLP, est sous-tendu depuis peu (à l'échelle cosmique) particulièrement chez les eucaryotes, par la dualité mâle-femelle. Avec les poncifs qui vont avec : procréation-curiosité, terre-ciel, conservation-exploration, etc... 

Mécanisme tétravalent, mais c'est une autre histoire.

Cette survie, de notre limitée perspective d'animaux humains, au-delà des infinies différences de vitesse citées plus tôt, présente divers stades-niveaux d'intensité et de résilience que nous dirons psycho-sociologiques : l'individu-monade, sa famille, la communauté... son pays... jusqu'à sa planète. 

Déclinés comme suit : 

- Survie immédiate, dans l'instant.

- Survie à moyen terme - comment se développer, s'intégrer, trouver un travail, un/une partenaire... 

- Survie dans le temps - comment procréer, fonder une, ou plusieurs, famille(s). Construire une carrière pour y aider.

- Survie communautaire ou territoriale - comme n'importe quelle nation agressée qui se défend... ou un peuple juif qui veut se maintenire au travers des pays et des âges.

- Survie grégaire - par exemple de terriens menacés par de vilains ET's dans un mauvais scénario de SF. Ou plus simplement menacés par eux-mêmes de par le réchauffement climatique qu'ils ont induit. 

Humano-terriens qui malgré celà continuent leur expansion démographique et consumériste. Grr

Quant à la survie du processus Gaïa lui-même, ayons l'humilité de reconnaitre que c'est une problématique qui nous dépasse. En attendant de rencontrer les entités qui se sont amusées à nous créer (pour voir ?)... et ouvrir un peu nos perspectives ;-)

En résumé, pour reprendre l'objet de départ de ce texte, la caractérisation du terme "conscience", on s'aperçoit que comme tout principe terminologique arrêté, ce mot se révèle plurivoque, jusqu'à devenir UNIVERS (classe d'universalité des mathématiciens-physiciens ?) dès qu'on entreprend d'approfondir-préciser son analyse sémantique. Univers avec donc une infinité de niveaux et de vitesses imbriquées, ou pas, parallèles, ou pas... C'est à dire tout en même temps connexionniste, bayésien, perspectiviste, diachronique, systémique, cybernétique, etc. 

Tout est dans tout. 

Encore.

Tout ceci allant très au-delà - par exemple - d'une méthode sémantico-noétique aristotélicienne de l'abstraction, limitation en elle-même.

La conscience est partout et nulle part. 

Elle est surtout un mot à la mode qui, sans le langage et surtout l'écriture, ressemble à une illusion. 

"L'être humain vivant semble n'être constitué que de matière et d'énergie. L'esprit n'est qu'une hypothèse." Isaac Asimov**

Auteur: Mg

Info: sept 2023. *Le carbone représente 0,5% des atomes dans la voie lactée. Le CO2, atome de carbone sous sa forme gazeuse, aussi nommé dioxyde de carbone, gaz carbonique ou anhydride carbonique est présent à 4% dans l'athmosphère terrestres. En janvier 2021, l'atmosphère terrestre comportait 415,13 ppmv (parties par million en volume) de CO2, soit 0,04153 %. Cette teneur était de 283,4 ppmv en 1839 d'après des carottes de glace prélevées dans l'Antarctique, soit une augmentation globale d'environ 46 % en 182 ans. **Épigraphe dans Isaac Asimov's Book of Science and Nature Quotations (1988), 214

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