Une découverte révolutionnaire qui pourrait transformer le diagnostic des cancers

Il existe des moments où la matière solide semble abandonner ses caractéristiques habituelles. C’est ce curieux entre-deux entre rigidité et fluidité qui a conduit Lakshminarayanan Mahadevan et son équipe de l’Université de Harvard à une découverte qui remet en question un principe établi par la physique depuis plus d’un siècle : certains matériaux ultra-souples peuvent générer des sillages semblables à ceux laissés par les navires à la surface de l’eau.

Dans une étude publiée dans la revue Physical Review Letters, les chercheurs démontrent que des solides hautement déformables, tels que les gels, les polymères biologiques et les tissus vivants, sont capables de créer des ondes en forme de V, indistinguables de celles générées dans les fluides, comme les sillages de Kelvin. Cette découverte rompe avec une séparation théorique qui a perduré durant plus d’un siècle. En effet, la physique a longtemps dissocié les comportements ondulatoires dans les liquides de ceux dans les solides. Les célèbres sillages des bateaux, décrits par Lord Kelvin, étaient attribués au domaine des fluides, tandis que les déformations élastiques des solides suivaient les modèles établis par Lord Rayleigh. Deux univers distincts, régis par des équations différentes, jusqu’à présent.

Mahadevan révèle l’existence d’une zone intermédiaire où ces règles se superposent. Les matériaux ultra-souples possèdent en réalité des propriétés hybrides : bien qu’ils soient solides, ils réagissent avec une flexibilité remarquable lorsqu’ils sont sollicités. Lorsqu’un objet traverse leur surface, plusieurs facteurs entrent en jeu simultanément, tels que l’élasticité, l’inertie et la tension superficielle. Le résultat en est la formation d’ondes qui, au-delà de simplement déformer le matériau, organisent le mouvement en réelles traînées dynamiques. La forme en V n’est pas un hasard ; elle correspond à une information physique. Les chercheurs ont constaté que l’angle de la traînée varie en fonction de la vitesse de l’objet perturbateur et de la douceur du matériau. Plus le matériau est souple et plus l’objet est rapide, plus la traînée se resserre, devenant ainsi une empreinte discrète de la matière traversée. En observant une traînée, il est possible de déterminer la rigidité, la densité ou l’élasticité d’un matériau.

L’inspiration pour cette recherche est venue d’une image simple : les bateaux naviguant sur le fleuve Charles près du campus de Harvard. En observant ces vagues, Mahadevan s’est interrogé sur la possibilité d’un phénomène similaire dans des matériaux solides extrêmement souples. Les résultats de leurs expériences et modèles mathématiques ont confirmé cette hypothèse. Cette découverte va au-delà de la théorie, car elle pourrait également avoir des applications médicales. En effet, cette recherche ouvre la voie à une nouvelle forme de « diagnostique douce », fondée sur l’analyse des déformations superficielles des tissus biologiques. Un organe sain et un organe pathologique ne réagissent pas de la même manière aux ondes.

La rigidité change, tout comme la propagation de la traînée et la géométrie des déformations. Un cancer latent pourrait modifier la forme de l’onde avant même d’être détectable. À l’avenir, les médecins pourraient étudier la dynamique superficielle des tissus sans recourir à des méthodes invasives, utilisant le comportement des ondes comme un outil de diagnostic avancé. Ainsi, la matière, en se déformant, serait en mesure de révéler ce qui se cache à l’intérieur. C’est une des implications les plus fascinantes de la physique moderne : observer le mouvement pour rendre visibles des éléments invisibles à l’œil nu.