Laboratoire de Physique Théorique
Toulouse - UMR 5152

Lors de ce séminaire, je présenterai trois problèmes dans lesquels interviennent des interactions entre un fluide et une structure biologique déformable.

Le premier problème est de calculer le diamètre des branches d’un arbre de telle sorte qu’il puisse résister aux efforts dus au vent avec le minimum de biomasse. Comme je le montrerai, ce calcul conduit à une loi simple qui a été observée pour la première fois par Léonard de Vinci il y a plus de 500 ans : la section totale des branches se conserve à chaque génération de branches.

Le deuxième problème découle de l’observation suivante : les cils, qui sont des structures flexibles et élancées utilisées par les cellules eucaryotes pour produire un écoulement, ont une structure interne qui a été étonnamment conservée au cours de l’évolution. Pourtant des cinématiques de battement très diverses ont pu être observées expérimentalement. Pour comprendre cette diversité, la cinématique optimale de pompage a été calculée en fonction des paramètres du problème qui sont reliés à un nombre sans dimension unique mesurant le rapport entre les effets de rigidité et les effets visqueux.

Enfin, le troisième problème est d’étudier l’optimisation de la nage ondulatoire, un mode de locomotion utilisé par la majorité des animaux aquatiques. Un certain volume de matériau étant donné, la question est de savoir quelle forme et quel mouvement donner à ce volume pour qu’il nage en minimisant l’énergie dépensée, en maximisant sa vitesse, ou tout compromis entre ces deux objectifs a priori antagonistes.