Les cellules de notre corps se déplacent en groupes au cours de processus biologiques tels que la cicatrisation des plaies et le développement des tissus – mais en raison de la résistance ou de la viscosité, ces cellules ne peuvent pas simplement glisser les unes sur les autres.
Ou le peuvent-ils ?
En utilisant une méthode pionnière qu’ils ont développée pour mesurer directement la viscosité d’un groupe de cellules, les ingénieurs de l’Université du Wisconsin-Madison ont fait une découverte surprenante qui bouleverse la compréhension du mouvement des cellules.
C'est ce qu'on appelle la « viscosité négative » et cela propulse les cellules plutôt que de les gêner.
« Cette avancée peut permettre aux chercheurs de développer de meilleurs modèles de mouvement cellulaire, ce qui pourrait conduire à de futures applications pour la santé humaine, telles que des moyens d'accélérer la cicatrisation des plaies ou de faciliter les processus essentiels au développement des tissus », explique Jacob Notbohm, professeur agrégé de génie mécanique qui a dirigé la recherche avec la doctorante Molly McCord.
Notbohm et McCord ont détaillé leurs conclusions dans un article publié le 4 décembre 2025 dans la revue Vie PRX.
Les cellules génèrent des forces qui les font bouger, mais la manière dont ces forces s’équilibrent entre les groupes de cellules pour créer un mouvement n’est pas claire. C'est pourquoi McCord et Notbohm ont voulu trouver un moyen de mesurer la viscosité du système ; l’ampleur de la viscosité était une partie manquante de l’équation permettant de comprendre le mouvement cellulaire collectif.
Dans le cadre d'expériences, les chercheurs ont utilisé l'imagerie optique pour analyser comment une seule couche de cellules épithéliales déformait une surface de gel mou lors de sa migration. Cela leur a permis de calculer la force produite par les cellules.
McCord a ensuite développé une nouvelle approche pour analyser les données qui impliquait d’examiner diverses régions multicellulaires ou groupes de cellules. Son analyse a révélé qu’il y avait des régions de cellules où la viscosité, de manière inattendue, était négative.
« Cette découverte surprenante d'une viscosité efficace négative implique une injection – plutôt qu'une dissipation – d'énergie dans le flux », explique Notbohm. « Par exemple, si vous conduisiez une voiture et que l'air avait une viscosité négative, la résistance de l'air propulserait la voiture vers l'avant au lieu de lui résister, ce qui va à l'encontre des règles physiques standard. »
Cependant, Notbohm affirme qu'une viscosité négative est possible pour les systèmes dotés d'une source d'énergie, comme les cellules qui convertissent les nutriments en énergie. Et lui et McCord ont découvert que les régions de cellules ayant une viscosité négative avaient une activité métabolique élevée, ce qui reflète une demande énergétique accrue dans ces cellules.
« Lorsque nous avons démarré ce projet, notre question était de savoir quelle était la valeur de la viscosité », explique Notbohm. « Mais nous avons maintenant appris que nous devrions poser une question différente : ce nombre est-il positif ou négatif ? Cette découverte recadre le problème et montre qu'il est significatif de traiter cette viscosité comme étant positive ou négative, ce qui n'avait pas été pris en compte auparavant. »
Ce travail a été soutenu par la National Science Foundation (subvention n° CMMI-2205141) et les National Institutes of Health (subvention n° R35GM151171).
