Professeur des universités
manoel.manghi(at)irsamc.ups-tlse.fr
05 61 55 61 77
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Mes recherches portent sur des questions qui se situent à la frontière de la physique de la matière molle et de la biophysique. Les techniques utilisées sont variées et vont des approches analytiques utilisant la théorie statistique des champs, les approches variationnelles gaussiennes, les matrices de transfert, les lois d’échelles, les équations hydrodynamiques (avec ou sans bruit) aux simulations numériques de dynamique Brownienne ou Monte Carlo [les numéros se rapportent aux publications].
domaines lipidiques et/ou protéiques à l’échelle de la cellule [48, 55]
Anil Kumar Dasanna (2010-2013) Closure of DNA denaturation bubbles coupled to DNA elasticity, co-direction avec Nicolas Destainville (LPT), financement MENESR.
Guillaume Gueguen (2013-2016) Vésicules lipidiques sous tension : des mésophases aux transitions de formes, co-direction avec Nicolas Destainville (LPT), financement MENESR.
Julie Cornet (2017-2020) : Etude numérique de la formation des domaines dans les biomembranes : des vésicules biphasiques aux récepteurs viraux, co-direction avec Nicolas Destainville (LPT), financement MENESR.
Théo Hennequin (2019-2023) : Transport ionique à travers un nanotube de carbone : Etude théorique des effets spécifiques aux ions et des effets quantiques dans la conductivité, financement ANR IONESCO.
Léa Costes (2022-2025) Propriétés physiques à l’origine de l’évolution de la dynamique de la chromatine en réponse à la régulation de l’expression génique, co-direction avec Kerstin Bystricky (CBI-MCD), financement CNRS/Région.
Erwan Le Floch (2024-2027) Comprendre la dynamique et l’activité des chromosomes in vivo à l’aide simulations numériques, financement TIRIS projet Scaling-up GENDYN.
Nicolas Destainville (Statistical physics group, LPT)
Kerstin Bystricky (Chromatin and Gene Expression, Center for Integrative Biology, CBI-MCD)
Philippe Rousseau, François Cornet (Genome Dynamics: Stability, Transfer and Integration with the Cell-Cycle, CBI-LMGM)
Matthieu Chavent (Multiscale Modelling of Biological Membranes and their interactions, CBI-MCD, Center for Integrative Biology)
Catherine Tardin, Laurence Salomé (Structural Biophysics group, IPBS)
Fabrice Dumas (Phagocyte Architecture and Dynamics group, IPBS)
Aurélien Bancaud (Micro-nanofluidics for life science and environment, LAAS)
John Palmeri (Complex Systems and Nonlinear Phenomena team, Charles Coulomb Lab. L2C, Montpellier)
Vincent Jourdain, François Henn, Adrien Noury (Nanomaterials team, Charles Coulomb Lab. L2C, Montpellier)
Sébastien Balme (Institut Européen des Membranes, Montpellier)
Fabien Picaud, Guillaume Herlem (Synergies Lab., Besançon)
Roland Netz (Freie University, Berlin)
55 J. Cornet, N. Coulonges, W. Pezeshkian, M. Penissat-Mahaut, S.-J. Marrink, N. Destainville, M. Chavent, M. Manghi,
There and back again : bridging meso- and nanoscales to understand lipid vesicle patterning
Soft Matter 20, (2024) 4998-5013
54 T. Hennequin, M. Manghi, A. Noury, F. Henn, V. Jourdain, J. Palmeri,
Influence of the Quantum Capacitance on Electrolyte Conductivity through Carbon Nanotubes
Journal of Physical Chemistry Letters 15, (2024) 2177-2183
online arxiv:2307.12071
53 A. Mejri, N. Arroyo, G. Herlem, J. Palmeri, M. Manghi, F. Henn, F. Picaud,
Impact of Single-Walled Carbon Nanotube Functionalization on Ion and Water Molecule Transport at the Nanoscale
Nanomaterials, 14, (2024) 117
52 J. Cornet, P. Preira, L. Salomé, B. Lagane, N. Destainville, M. Manghi, F. Dumas,
Protein overexpression can induce the elongation of cell membrane nanodomains
Biophysical Journal, 122 (2023) 2112-2124
arxiv:2109.09360
51 A. Mejri, G. Herlem, F. Picaud, T. Hennequin, J. Palmeri, M. Manghi,
Molecular Dynamics investigations of ionic conductance at the nanoscale : role of the water model and geometric parameters
Journal of Molecular Liquids, 351, (2022) 118575
50 M. Manghi, J. Palmeri, F. Henn, A. Noury, F. Picaud, G. Herlem, V. Jourdain,
Ionic conductance of carbon nanotubes : confronting literature data with nanofluidic theory
The Journal of Physical Chemistry C 125, (2021) 22943-22950
49 T. Hennequin, M. Manghi, J. Palmeri,
Competition between Born solvation, dielectric exclusion, and Coulomb attraction in spherical nanopores
Physical Review E 104, (2021) 044601
arxiv:2104.14824
48 J. Cornet, N. Destainville, M. Manghi,
Domain formation in bicomponent vesicles induced by composition-curvature coupling
Journal of Chemical Physics 152, (2020) 244705
arxiv:2003.01417
47 F. Sicard, N. Destainville, P. Rousseau, C. Tardin, M. Manghi,
Dynamical control of denaturation bubble nucleation in supercoiled DNA minicircles
Physical Review E 101 (2020) 012403
arxiv:1805.04287 abstract
46 M. Manghi, N. Destainville, A. Brunet,
Statistical physics and mesoscopic modeling to interpret tethered particle motion experiments
Methods 169, (2019) 57-68
abstract
45 M. Socol, H. Ranchon, B. Chami, A. Lesage, J.-M. Victor, M. Manghi, A. Bancaud,
Contraction and tumbling dynamics of DNA in shear flows under confinement induced by transverse viscoelastic forces
Macromolecules 52, (2019) 1843-1852
hal-02076283
44 S. Guilbaud, L. Salomé, N. Destainville, M. Manghi, C. Tardin,
Dependence of DNA persistence length on ionic strength and ion type
Physical Review Letters 122, (2019) 028102
arxiv:1810.01611
43 N. Destainville, M. Manghi, J. Cornet,
A rationale for mesoscopic domain formation in biomembranes
Biomolecules 8, (2018) 104
arxiv:1807.07317
42 M. Manghi, J. Palmeri, K. Yazda, F. Henn, V. Jourdain,
Role of charge regulation and flow slip on the ionic conductance of nanopores : an analytical approach
Physical Review E 98, (2018) 012605
arxiv:1712.01055 Abstract
41 B. Chami, M. Socol, M. Manghi, A. Bancaud,
Modeling of DNA transport in viscoelastic electro-hydrodynamic flows for enhanced size separation
Soft Matter 14, (2018) 5069-5079
post-print
40 C. Barde, N. Destainville, M. Manghi,
Energy required to pinch a DNA plectoneme
Physical Review E 97, (2018) 032412
arxiv:1710.07509 Abstract
39 A. Brunet, L. Salomé, P. Rousseau, N. Destainville, M. Manghi, C. Tardin,
How does temperature impact the conformation of single DNA molecules below melting temperature ?
Nucleic Acids Research, 46 , (2018) 2074-208
Open access
38 R. Houmadi, D. Guipouy, J. Rey-Barroso, Z. Vasconcelos, J. Cornet, M. Manghi, N. Destainville, S. Valitutti, S. Allart, L. Dupré,
The Wiskott-Aldrich syndrome protein controls the LFA-1 nanocluster belt at the lytic synapse
Cell Reports, 22, (2018) 979-991
Open access
37 G. Gueguen, N. Destainville, M. Manghi,
Fluctuation tension and shape transition of vesicles : renormalisation calculations and Monte Carlo simulations
Soft Matter, 13, (2017) 6100-6117
arxiv:1706.09476
36 K. Yazda, S. Tahir, T. Michel, B. Loubet, M. Manghi, J. Bentin, F. Picaud, J. Palmeri, F. Henn, V. Jourdain
Voltage-activated transport of ions through single-walled carbon nanotubes
Nanoscale, 9, (2017) 11976
Abstract
35 M. Berger, M. Manghi, N. Destainville
Nanodomains in biomembranes with recycling
The Journal of Physical Chemistry B, 120, (2016) 10588-10602
arxiv:1604.04371
34 B. Loubet, M. Manghi, J. Palmeri
A variational approach to the liquid-vapor phase transition for hardcore ions in the bulk and in nanopores
Journal of Chemical Physics, 145, (2016) 044107
arxiv:1604.05532
33 M. Manghi, N. Destainville
Review article : Physics of base-pairing dynamics in DNA
Physics Reports (2016) 631, (2016) 1-41
doi:10.1016/j.physrep.2016.04.001 arxiv:1510.05574
32 V. Cassina, M. Manghi, D. Salerno, A. Tempestini, V. Iadarola, L. Nardo, S. Brioschi, F. Mantegazza
Effect of cytosine methylation on DNA morphology : an atomic force microscopy study
Biochimica et Biophysica Acta 1860, (2016) 1-7
doi:10.1016/j.bbagen.2015.10.006
31. A. Brunet, C. Tardin, L. Salomé, P. Rousseau, N. Destainville, M. Manghi,
Dependence of DNA persistence length on ionic strength of solutions with monovalent and divalent salts : a joint theory-experiment study
Macromolecules 48, (2015) 3641-3652
arxiv:1504.02666
30. S. Balme, F. Picaud, M. Manghi, J. Palmeri, M. Bechelany , S. Cabello-Aguilar , A. Abou-Chaaya , P. Miele , E. Balanzat , J.-M. Janot,
Ionic transport through sub-10 nm diameter hydrophobic nanopores : experiment, theory and simulation
Scientific Reports, 5, (2015) 10135
Open Access
29. A. Brunet, S. Chevalier, N. Destainville, M. Manghi, P. Rousseau, M. Salhi, L. Salomé, C. Tardin,
Probing a label-free local bend in DNA by single molecule tethered particle motion
Nucleic Acids Research (2015) 43(11) e72
Open Access
28. F. Sicard, N. Destainville, M. Manghi,
DNA denaturation bubbles : free-energy landscape and nucleation/closure rates
Journal of Chemical Physics, 142, (2015) 034903
arxiv:1405.3867
27. G. Gueguen, N. Destainville, M. Manghi,
Mixed lipid bilayers with locally varying spontaneous curvature and bending
European Physical Journal E, 37, (2014) 76
arxiv:1405.2207
26. A.K. Dasanna, N. Destainville, J. Palmeri, M. Manghi,
Slow closure of denaturation bubbles in DNA : twist matters
Physical Review E, 87, (2013) 052703
arxiv:1302.1673
25. L. Horvath, T.A. Beu, M. Manghi J. Palmeri,
The vapor-liquid interface potential of (multi)polar fluids and its influence on ion solvation
Journal of Chemical Physics, 138, (2013) 154702
arxiv:1211.6635
24. M. Manghi, N. Destainville, J. Palmeri,
Mesoscopic models for DNA stretching under force : New results and comparison with experiments
European Physical Journal E, 35, (2012) 110
arxiv:1207.6477
23. A.K. Dasanna, N. Destainville, J. Palmeri, M. Manghi,
Strand diffusion-limited closure of denaturation bubbles in DNA
Europhysics Letters, 98, (2012) 38002
arxiv:1203.0271
22. S. Buyukdagli, M. Manghi, J. Palmeri,
Ionic exclusion phase transition in neutral and weakly charged cylindrical nanopores
Journal of Chemical Physics, 134, (2011) 074706
abstract arxiv:1006.3696
21. S. Buyukdagli, M. Manghi, J. Palmeri,
Ionic capillary evaporation in weakly charged nanopores
Physical Review Letters, 105, (2010) 158103
abstract arxiv:1004.1816
20. M. Manghi, C. Tardin, J. Baglio, P. Rousseau, L. Salomé, N. Destainville,
Probing DNA conformational changes with high temporal resolution by tethered particle motion
Physical Biology, 7, (2010) 046003
abstract arxiv:1003.0518
19. S. Buyukdagli, M. Manghi, J. Palmeri,
Variational approach for electrolyte solutions : from dielectric interfaces to charged nanopores
Physical Review E, 81, (2010) 041601
abstract arxiv:0911.1730
18. M. Manghi, N. Destainville,
Statistical mechanics and dynamics of two supported stacked lipid bilayers
Langmuir, 26, (2010) 4057–4068
abstract arxiv:0909.3396
17. N. Destainville, M. Manghi, J. Palmeri,
Microscopic mechanism for experimentally observed anomalous elasticity of DNA in 2D
Biophysical Journal, 96, (2009) 4464-4469.
abstract arxiv:0903.1836
16. M. Manghi, J. Palmeri, N. Destainville,
Coupling between denaturation and chain conformations in DNA : stretching, bending, torsion and finite size effects
Journal of Physics : Condensed Matter, 21, (2009) 034104.
abstract arxiv:0809.0456
15. M. Manghi, M. Aubouy
Adsorption of polyelectrolytes from semidilute solutions on an oppositely charged surface
Physical Chemistry Chemical Physics, 10, (2008) 1697-1706.
abstract cond-mat/0202045
14. J. Palmeri, M. Manghi, N. Destainville,
Thermal denaturation of fluctuating finite DNA chains : the role of bending rigidity in bubble nucleation
Physical Review E, 77, (2008) 011913.
abstract arXiv:0709.2843
13. J. Palmeri, M. Manghi, N. Destainville,
Thermal Denaturation of Fluctuating DNA Driven by bending Entropy
Physical Review Letters, 99, (2007) 088103.
abstract cond-mat/0612588
12. D.S. Dean, M. Manghi,
Fluctuation induced interactions between domains in membranes
Physical Review E, 74, (2006) 021916.
abstract cond-mat/0512013
11. M. Manghi, X. Schlagberger, Y.-W. Kim, R.R. Netz
Review article : Hydrodynamic effects in driven soft matter
Soft Matter, 2, (2006) 653-668.
abstract arxiv:1203.1409
10. M. Manghi, X. Schlagberger, R.R. Netz
Propulsion with a Rotating Elastic Nano-Rod
Physical Review Letters, 96, (2006) 068101.
abstract cond-mat/0612238
9. M. Manghi, R.R. Netz
Variational theory for a single polyelectrolyte revisited
European Physical Journal E, 14, (2004) 67-77.
cond-mat/0406059
8. M. Manghi, M. Aubouy
Short commentary : Theoretical considerations on concentrated polymer interfaces : an attempt to explain dewetting of ultra-thin films
European Physical Journal E, 12, (2003) 459-463.
7. M. Manghi, M. Aubouy
Validity of the scaling functional approach for polymer interfaces as a variational theory
Physical Review E, 68, (2003) 041802.
cond-mat/0309315
6. M. Manghi, M. Aubouy
Mobile polymer connectors
European Physical Journal E, 11, (2003) 243-254.
5. M. Aubouy, M. Manghi, E. Raphaël
Reply to comment
Physical Review Letters, 87, (2001) 179602.
4. M. Manghi, M. Aubouy
Interplay of entropic and enthalpic contributions to the surface tension of polymer melts
Advances in Colloid and Interface Science, 94, (2001) 21-31.
3. M. Manghi, M. Aubouy, C. Gay, C. Ligoure
Inwardly curved polymer brushes : concave is not like convex
European Physical Journal E, 5, (2001) 519-530.
cond-mat/0102092
2. M. Manghi, M. Aubouy
Tensioactive properties of semidilute solutions
Macromolecules, 36, (2000) 5721-5729.
1. M. Aubouy, M. Manghi, E. Raphaël
Interfacial properties of polymeric liquids
Physical Review Letters, 21, (2000) 4858-4861.
Documents récupérés de l’archive ouverte HAL 
2010 Habilitation à Diriger des Recherches, Physique statistique d’objets biologiques et des électrolytes aux interfaces, LPT, Univ. P. Sabatier, Toulouse.
depuis 02/2005 Maître de Conférences, LPT, Université Toulouse III -Paul Sabatier
09/2004-01/2005 Contrat postdoctoral CNRS Laboratoire de Physique Théorique et Astroparticules, Montpellier
2002-2004 Contrat postdoctoral dans le groupe du Pr. R.R. Netz, Ludwig Maximilian University, Munich. Bourse de recherche de la fondation allemande Alexander von Humboldt
1999-2002 Thèse de doctorat en physique théorique, Contributions théoriques à l’étude des polymères aux interfaces, Laboratoire Structures et Propriétés des Architectures Macromoléculaires, Université J. Fourier, Grenoble.
1995-1999 Elève de l’École Normale Supérieure de Lyon
1998 Agrégé de sciences physiques, option physique.
Responsable du Master 1 PFA-PMV (Physique Fondamentale et Applications – Parcours Physique et Mécanique du Vivant)
Ce Master a pour but de former des étudiants de haut niveau en biophysique, physico-chimie, matière molle, physique de l’imagerie, physique des comportements sociétaux afin qu’ils soient en mesure d’appréhender des problèmes de biologie avec les outils de la physique. Ceux-ci sont maintenant très utilisés en sciences du vivant à la fois pour observer et étudier le vivant (microscopie, analyses de données, suivi de trajectoires…) mais aussi pour modéliser et comprendre les mécanismes physiques à l’origine des phénomènes biologiques. Le Master PFA-PMV aborde les différentes échelles du vivant, de l’échelle moléculaire (ADN, membranes…) à l’échelle des populations (fourmis, poissons, humains…) en passant par l’échelle cellulaire (bactéries…) et des tissus biologiques (épithelium, sang…).
Le Master 1 se poursuit ensuite en Master 2 Physique pour le Vivant.
Pour plus d’informations voir le site dédié à l’adresse web page
Responsable du module du M2 Physique Fondamentale (PFIQMC), Phénomènes critiques et transitions de phases (Cours-TD)
Enseignant dans le module du M2 Physique et Mécanique du Vivant Biopolymères, biomembranes et physique de la particule unique (Cours et TD avec N. Destainville)
Responsable des modules du M1 PMV, Biophysique 1 et Biophysique 2 (Cours et TD avec N. Destainville)
Responsable du module du M1 Physique Fondamentale (PFIQMC) et M1 PMV, Matière molle (Cours et TD avec E. Dantras)
Responsable du module de Physique Statistique (Licence Flexible 3ème année) de l’UT3.
Cours magistral.
Responsable du module BioMIP 8 Physique (Licence 3 BioMIP) de l’UT3.
Cours-TD.
Enseignant (physique statistique, hydrodynamique, leçon, écrits) à la Préparation à l’Agrégation de Physique de l’Université de Toulouse
Enseignant (Projets numériques) aux M1 PMV, PFIQMC et Agreg
Enseignant (Outils mathématiques 1) aux L1 Licence Spéciale Physique (cours-TD)
MobiGen Allocation Doctorale Interdisciplinaire Uninversité de Toulouse-Région Occitanie (2022) Dynamique du génome (avec Kerstin Bystricky)
Comment les propriétés quantiques contrôlent-elles le transport d’électrolyte dans les nanotubes de carbone ?
Pourquoi saler l’ADN le rend plus flexible
La rigidité de l’ADN double-brin joue un rôle majeur dans la structuration du chromosome et donc dans l’expression des gènes, ainsi que dans les nanotechnologies où l’ADN est utilisé comme élément de construction. Mais comment cette rigidité est-elle influencée par la présence de différents types d’ions ? Dans ce travail, des équipes de l’IPBS et du LPT de Toulouse ont répondu à la fois expérimentalement et théoriquement à cette question.
Grâce à la parallélisation massive de la technique de Tethered Particle Motion (TPM), ils ont mesuré la dépendance de la longueur de persistance, qui reflète la rigidité de l’ADN, sur une large gamme d’ions et de concentrations de sels. Ils ont mis en évidence une décroissance unique pour les ions métalliques monovalents ou divalents, décrite par des théories récentes, qui prennent en compte les effets électrostatiques non linéaires ainsi que le diamètre fini de l’ADN. Cette étude permettra ainsi de prédire les changements de conformation des structures complexes formées par l’ADN tant in vitro qu’in vivo.
Référence: S. Guilbaud, L. Salomé, N. Destainville, M. Manghi, and C. Tardin, Dependence of DNA Persistence Length on Ionic Strength and Ion Type. Physical Review Letters, 122, 028102 (2019).
Un de nos articles [24] qui discute de l’étirement de l’ADN par une force appliquée a été mis en avant dans epj.org. Pourquoi la fermeture d’une bulle de dénaturation dans l’ADN est-elle si longue ?A.K. Dasanna, N. Destainville, J. Palmeri et M. Manghi du LPT ont étudié théoriquement le mécanisme de fermeture des bulles de dénaturation de l’ADN et ont montré que la courbure des chaînes et la diffusion des brins sont à l’origine des longs temps de fermeture mesurés expérimentalement.
Au cours de la transcription de l’ADN, des bulles de dénaturation (segments d’ADN où des paires de bases sont ouvertes) sont nucléées dans l’ADN et une question importante concerne le temps de fermeture de ces « bulles » d’ADN. Des expériences ont permis de mesurer des temps de fermeture étonnamment longs, de l’ordre de 20 à 100 microsecondes, pour de petites bulles d’une longueur d’environ 20 paires de bases.
En utilisant des simulations de dynamique brownienne et des arguments analytiques, il a été montré que la fermeture d’une bulle pré-équilibrée (a) se produit en deux étapes. La première étape consiste en une fermeture rapide de la bulle initiale jusqu’à ce qu’un état de bulle métastable d’une longueur d’environ 10 paires de bases soit atteint (b). La force motrice de cette cinétique rapide est le gain énergétique dans la fermeture des paires de bases, qui devient interdit à un moment donné par la grande courbure stockée dans la bulle. La fermeture de cet état métastable est alors contrôlée par la diffusion rotationnelle des deux bras rigides (c). Pour les ADN réels, le temps de fermeture est égal à N^2.4 pour des longueurs d’ADN N comprises entre 20 et 100.
Référence: A.K. Dasanna, N. Destainville, J. Palmeri and M. Manghi, Strand diffusion-limited closure of denaturation bubbles in DNA, Europhysics Letters 98, 38002 (2012)
Pourquoi l’ADN est-il « plié » lorsqu’il est adsorbé sur un surface ?La microscopie à force atomique (AFM) est largement utilisée pour observer l’ADN double-brin adsorbé sur des surfaces. Dans des expériences menées par Wiggins et al., des « anomalies » ont été détectées dans la distribution des angles de courbure le long de l’ADN (qui mesure sa flexibilité) : une surabondance de grands angles a été trouvée, qui n’est pas prédite par le modèle statistique traditionnel de l’ADN, le modèle de ver (voir figure). N. Destainville, M. Manghi et J. Palmeri du LPT ont expliqué ces anomalies par la présence de petites bulles de dénaturation (ou kinks) facilitées par la présence du substrat qui modifie les interactions entre les paires de bases de l’ADN. Ils prédisent que ces anomalies existent en 3D mais qu’elles sont trop faibles pour être détectées et qu’elles réconcilient la discordance apparente entre les propriétés élastiques observées en 2D et en 3D. Par conséquent, les conclusions sur les propriétés 3D de l’ADN (et des protéines et enzymes qui l’accompagnent) ne découlent pas directement des expériences 2D réalisées par AFM.
Figure : Cliché d’un ADN observé par AFM (Wiggins et al.). La distribution expérimentale des angles de courbure (symboles) est représentée pour trois valeurs différentes de la distance le long de la chaîne. Elle montre un écart par rapport au modèle de ver (parabole) pour les grands angles, ce qui est bien rendu compte par la théorie (ligne continue). Un schéma de l’ADN adsorbé sur une surface de mica chargée en 2D et séché à l’air est présenté, soulignant la modification importante des états des paires de bases de l’ADN induite par la configuration expérimentale par rapport à l’ADN en solution.
Référence : N. Destainville, M. Manghi et J. Palmeri, Microscopic mechanism for experimentally observed anomalous elasticity of DNA in 2D, Biophysical Journal 96, 4464 (2009). abstractarxiv0903.1826
Bulles de dénaturation dans l’ADN et courbure : comment les fluctuations des conformations de l’ADN modifie sa dénaturation thermiqueLa dénaturation de l’ADN est un processus physique au cours duquel la double hélice peut s’ouvrir localement grâce à des fluctuations thermiques. L’ouverture de paires de bases successives crée une bulle de dénaturation. À l’intérieur d’une bulle, les deux brins simples fluctuants ont une rigidité de flexion 50 fois plus faible que celle de l’hélice non ouverte. Il s’ensuit qu’à une température donnée, l’ADN peut explorer un nombre beaucoup plus important de configurations géométriques lorsqu’il est à l’état de bulle et donc augmenter son entropie conformationnelle. De cette manière, il peut également présenter une courbure locale plus importante, par exemple lorsqu’il est enroulé autour d’un histone. La géométrie externe de l’ADN influencera à son tour le processus de création de bulles. Cette influence mutuelle conduit naturellement à un modèle théorique couplant les états internes locaux de l’ADN (paires de bases ouvertes ou fermées) et la courbure locale de l’ADN.
Référence : J. Palmeri, M. Manghi, and N. Destainville, Thermal Denaturation of Fluctuating DNA Driven by Bending Entropy, Physical Review Letters 99, 088103 (2007).
Comment reproduire la propulsion de bactéries par biomimétisme ?
En couplant les propriétés élastiques d’un nano-filament semi-flexible rotatif et les interactions hydrodynamiques, à l’origine de la propulsion dans les écoulements de Stokes, la propulsion bactérienne peut être reproduite de manière biomimétique. Ces travaux mettent en lumière le rôle majeur joué par l’élasticité dans le mouvement flagellaire de bactéries comme E. coli.
Les flagelles bactériens sont des polymères rigides hélicoïdaux mis en mouvement à leur base par un moteur rotatif. En utilisant des simulations de dynamique brownienne avec des interactions hydrodynamiques complètes qui prennent en compte la diffusion de la quantité de mouvement dans l’écoulement de Stokes, il a été montré qu’un simple nano-filament élastique rigide mis en rotation subit, à un couple critique, une bifurcation de forme fortement discontinue vers un état hélicoïdal. Il produit ainsi une poussée substantielle vers l’avant, quel que soit son sens de rotation. Par conséquent, dans un contexte biomimétique, il rend inutile l’utilisation d’un polymère hélicoïdal, les polymères rigides droits étant beaucoup plus simples et abondants. Enfin, ces effets élastiques pourraient expliquer certaines observations faites sur E. coli, telles que les transformations polymorphes de leurs flagelles.
Référence: M. Manghi, X. Schlagberger, R.R. Netz, Propulsion with a Rotating Elastic Nanorod, Physical Review Letters, 96068101 (2006)
