Laboratoire Matière et Systèmes Complexes

Thèse de Marc Hennes effectuée sous la direction de Adrian Daerr.

Soutenance le mardi 21 novembre 2017 à 14h00.

Lieu : bâtiment Condorcet, Amphithéâtre Pierre-Gilles de Gennes. La soutenance sera suivie d’un pot au 6e étage.

Du fluide passif à la matière active : Mouillage de gels et dynamique collective de bactéries

Résumé :

Nous étudions deux différents modes de translocation en surface de la bactérie Bacillus subtilis. D’abord, nous présentons la découverte d’un nouveau mode de migration nommé Colony Surfing (glissement de colonie), où une goutte millimétrique remplie de bactéries, deposée sur un hydrogel rempli de nutriments et légèrement incliné est capable de surmonter les forces de piégeage dominante et dévale le plan dans la direction relative de la force de pesanteur (voir figure). Pour comprendre le mouvement de la goutte (absent pour des gouttes d eaux pures), nous introduisons une nouvelle méthode de profilométrie qui permet la reconstruction précise de la surface libre de la goutte, nous donnant ainsi son volume, la tension de surface a l’interface eau-air et ces angles de contacts. Nous trouvons alors que le glissement de colonie est le résultat de trois mécanismes physico-chimique distincts médiatés par la production cellulaire de surfactine, un puissant agent de surface. Deuxiemement, nous présentons des simulations de particules Browniennes actives (2D) en présence d’un mur déformable visant à reproduire la morphologie dendritique pendant le Swarming, un mode de translocation en surface de bactéries où, partant de la colonie mère déposée sur le gel, nous observons la formation de doigts en monocouche poussant radialement et remplis de bactéries. Ici, nous trouvons que cette instabilité peut être reproduite par notre modèle et expliquée par l’interaction des forces capillaires - agissantes sur le bord de la phase liquide remplie de bactéries - avec les forces d’auto-propulsion des cellules individuelles exprimées par une pression active agissant sur la rempart. Nous mettons en relation ces simulations avec les résultats expérimentaux en précisant l’importance de la production de surfactine et les similarités/différences entre les deux.