Locomotion of C. elegans and mecanical disturbances of its mouvement
Étude de la locomotion de C. elegans et perturbations mécaniques du mouvement
Résumé
This study on the locomotion of C .elegans aims at a better understanding of its nervous system and at giving birth to news ideas concerning the conception of new biometics models or objects. We first gave a description of the worm, of its physiology, and of its main modes of locomotion, that is to say the swimming – in liquid medium, and the crawling – on gel substract. When swimming, we analyzed how the dissymmetry of the movement is necessary for the worm to move on when in viscous medium. Thanks to the analysis of the velocity of the local displacements and by supposing that the forces are viscous, we balanced the forces. We thus demonstrated that transversal and longitudinal friction coefficients could be compared to the coefficients obtained theoretically from an oblong ellipsoïd. When crawling, we were able to observe a diminution of the amplitude from the head to the tail. We first studied the worm-substract interaction theorically – lubrification hypothesis, but the friction coefficients predicted were in contradiction with experimental results. This difference, according to our experiments, was due to static friction. We also measured the rigidity of the worm. By confining the worm vertically in liquid medium, we observed a continuous transition from swimming to crawling. We proved that the movement of the tail, in comparison with the movement of the head, was more and more delayed as the confinement increased. In these conditions, the global movement of the worm got slower. On substract, we were able to constrain the amplitude thanks to a horizontal confinement; we observed that wavelength decreased with amplitude.
Cette étude sur la locomotion de C. elegans vise à mieux comprendre le fonctionnement de son système nerveux et à apporter des éléments nouveaux de réflexion pour la conception de modèles ou d'objet biomimétiques. Ce travail débute par une description du ver, de sa physiologie ainsi que des principaux modes de locomotion connus : la nage (en milieu liquide) et la reptation (sur gel aqueux). Puis dans le cas de la nage, nous mettons en évidence une dissymétrie du mouvement, nécessaire pour la progression en milieu visqueux. L'analyse des vitesses des déplacements locaux permet de faire un bilan des forces exercées sur le ver, en admettant que celles-ci sont visqueuses. On montre ainsi que les coefficients de friction transverse et longitudinale peuvent être assimilés à ceux d'un ellipsoïde allongé. Dans le cas du mode reptation, on observe une diminution de l'amplitude de la tête vers la queue. L'interaction ver-substrat est abordée d'abord théoriquement (hypothèse de lubrification). Il en résulte des prédictions pour les coefficients de friction en désaccord avec les résultats expérimentaux. Ce désaccord est expliqué par la mise en évidence de seuils de friction statique. On mesure aussi la rigidité passive d'un ver. Un confinement vertical du ver en milieu liquide permet d'observer une transition continue de la nage vers la reptation. On montre que la période du mouvement ainsi que le déphasage entre les mouvements de la tête et la queue augmentent avec le placage. Un confinement horizontal du ver sur substrat permet de contraindre l'amplitude. On montre que la longueur d'onde diminue avec l'amplitude.
Domaines
Biophysique [physics.bio-ph]
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