Peut-on mieux comprendre le développement des embryons grâce à la physique ?

Des avancées techniques récentes (imagerie numérique et vélocimétrie de particules image par image) extraient l'ensemble des mouvements embryonnaires qui, à chaque instant, constituent le « champs morphogénétique » d'un animal en formation. La forme finale de l'animal résulte de la somme (intégrale) au cours du temps des mouvements qui forment les champs de vitesse de tous les éléments tissulaires. La microscopie in vivo permet de suivre précisément le développement des vertébrés aux stades embryonnaires les plus précoces. Les mouvements observés peuvent être comparés quantitativement aux modèles physiques donnant les champs de vitesse en fonction d'hypothèses simples sur la nature de la matière vivante (gel visco-élastique). Ces données renouvellent l'interprétation des mouvements de tissus embryonnaires, la façon dont ils se plient et s'organisent. Ils montrent que plusieurs discontinuités importantes du développement sont de simples changements physiques de conditions aux limites. C'est-à-dire que, sans rien changer à la biologie des mouvements, la physique des collisions de plis les uns contre les autres explique, pour une large part, la morphogenèse de structures importantes (la tête notamment). D'autres discontinuités sont des changements de situations physiques comme des bifurcations (changement de comportements physiques passés certains seuils de contrainte). Par exemple : le tissu plie, au-delà d'une certaine contrainte, sans qu'un gène nouveau soit mis en cause. Dès lors qu'on comprend la physique des mouvements, on comprend mieux les leviers sur lesquels joue l'évolution ; l'origine des animaux devient plus claire, à la lumière des lois fondamentales de la physique (principe de Newton, loi de l'action et de la réaction, changement d'échelle des brisures de symétries). Cet article propose de suivre le développement d'un embryon de vertébré, depuis le stade « informe » (masse de tissu ronde) jusqu'à l'apparition d'un petit bilatéral allongé, ayant des précurseurs de vertèbres, un début de hanches et d'épaules, une tête.