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Cymatique

Utkan Demirci et Sean Wu utilisent l'acoustique pour manipuler les cellules cardiaques selon des motifs complexes.

Cymatique, est un terme inventĂ© par le philosophe suisse Hans Jenny (1904-1972), et qui vient du substantif grec Îşáż¦ÎĽÎ±, la vague.  Le son est une perception provoquĂ©e par des vibrations physiques. Il peut traverser tous les Ă©tats de la matière, liquide, solide, gazeux, plasma et se propage Ă  une vitesse qui dĂ©pend du milieu. En traversant la matière, il produit des vibrations qui sont Ă  l’origine du procĂ©dĂ© cymatique.

Pourquoi les alvéoles sont-elles hexagonales ? Pourquoi les animaux tachetés ont-ils tendance à avoir la queue rayée ? Pourquoi Jupiter a-t-il une tache rouge géante ?

Les figures de Chladni

Naturellement, les physiciens se sont aussi intĂ©ressĂ©s Ă  la facultĂ© qu’ont les sons d’organiser, de faire vibrer la matière. Il a fallu trouver des façons de rendre le son visible. Le physicien allemand Ernst Chladni (1756-1827). Ă  l’aide d’un archet, fait vibrer des plaques de mĂ©tal recouvertes de sable ou de sel. Il voit ainsi apparaĂ®tre des figures gĂ©omĂ©triques. Ces dessins Ă©voluent en fonction de la frĂ©quence vibratoire de la plaque.

L’Institut International des Musiques du Monde a invitĂ© la coopĂ©rative ouvrière de production DUODAKI Ă  participer Ă  une consultation pour la crĂ©ation de son identitĂ© visuelle. Cette institution a pour objectif de devenir un pĂ´le d’excellence en matière d’éducation, de formation, de recherche, de publication, de programmation, de production et de diffusion musicale. Ă€ partir des figures de Chladni, DUODAKI a conçu une typographie originale, prĂ©sente dans le logotype.

Le tube de Kundt 

Le tube de Kundt ou appareil Ă  ondes stationnaires, nommĂ© d’après son inventeur August Kundt, est un dispositif expĂ©rimental permettant de mettre en Ă©vidence les ondes stationnaires sonores dans un tube rempli d’air. Le principe des ondes stationnaires est le suivant :

  • Le tube est fermĂ© Ă  une extrĂ©mitĂ© par un porte-Ă©prouvette. L’Ă©prouvette (homogène, isotrope) de matĂ©riau absorbant est cylindrique et d’Ă©paisseur finie.
  • Ă€ l’autre extrĂ©mitĂ©, un haut-parleur alimentĂ© par un gĂ©nĂ©rateur de basses frĂ©quences Ă©met une onde sonore de frĂ©quence pure (onde incidente) qui est rĂ©flĂ©chie par le porte-Ă©prouvette.
  • Ă€ la traversĂ©e de l’Ă©prouvette, l’onde perd de l’amplitude (transformation d’Ă©nergie par absorption). L’onde rĂ©flĂ©chie est par ailleurs en dĂ©phasage (dĂ» au retard) avec l’onde incidente. Les ondes rĂ©flĂ©chie et incidente se composent pour former une onde stationnaire.

Le statisme des figures de Chladni fait place à une organisation mouvante de la matière, qui semble danser et se sculpter au gré des fluctuations de l’onde sonore.

SĂ©rĂ©nade de poussière est la reconstitution de l’expĂ©rience acoustique d’August Kundt, elle entend nous rappeler la matĂ©rialitĂ© du son. Des tubes remplis de fragments de mots et de lettres – la thĂ©orie du dĂ©coupage – interagissent avec les ondes sonores et se transforment en figures de poussière. Ici, les visiteurs peuvent moduler la frĂ©quence du son Ă©mis en dĂ©plaçant une tige et crĂ©er diffĂ©rents effets sonores harmoniques. Au fur et Ă  mesure que les ondes sonores figurent, refigurent et dĂ©figurent le texte, nous invitons les visiteurs Ă  repenser la tension entre leurs connaissances thĂ©oriques et l’expĂ©rience sensorielle.

Paysages vibrants

Hans Jenny (1904-1972) prolonge le travail de Chladni en utilisant l’électricitĂ© pour faire vibrer de manière continue les plaques. Il utilise pour cela de nombreux matĂ©riaux, poudres et fluides, parfois mĂ©langĂ©s. Ce qui lui permet de varier et de multiplier les paramètres de rĂ©sonance. Ses expĂ©riences donnent naissance Ă  des figures raffinĂ©es, qui se mĂ©tamorphosent au grĂ© du son.

Textures frissonnantes, archipels colorés et dessins organiques illustrent cette quête du son créateur. Paysages géométriques et abstraits, sculptures en mouvement qui matérialisent le son, et donnent naissance à un véritable art cymatique.

Une chorégraphie acoustique

Les cellules cardiaques sont parmi les plus denses du corps – environ 100 millions s’intègrent dans un espace de la taille d’un morceau de sucre. La structure compacte serre les cellules si près les unes des autres qu’elles peuvent communiquer les unes avec les autres et battre comme un seul bloc. Pour les ingĂ©nieurs tissulaires, cependant, cela pose un obstacle dĂ©licat : emballer les cellules trop Ă©troitement et certaines n’obtiendront pas les nutriments appropriĂ©s ; trop lâche et ils ne peuvent pas coordonner un battement.

Le cardiologue Sean Wu, MD, PhD, avait sondĂ© le problème lorsqu’il a rencontrĂ© Utkan Demirci, PhD, un bioingĂ©nieur acoustique et professeur de radiologie. “Utkan a Ă©voquĂ© l’idĂ©e que nous pouvions utiliser l’acoustique pour emballer les cellules de manière très dense tout en conservant une capacitĂ© Ă  contrĂ´ler et Ă  ajuster leur organisation – et nous Ă©tions vraiment excitĂ©s”, a dĂ©clarĂ© Wu, professeur agrĂ©gĂ© de mĂ©decine.

« Vous pouvez dĂ©clencher ces ondulations Ă  petite Ă©chelle Â», explique Demirci. “Similaire aux marĂ©es de l’ocĂ©an qui emportent les trĂ©sors d’un navire coulĂ© jusqu’au rivage, nous faisons en quelque sorte la mĂŞme chose avec les cellules cardiaques.” La grande diffĂ©rence, cependant, est que Demirci et Wu peuvent contrĂ´ler la « houle» en rĂ©glant un bouton qui modifie les vagues.

Wu et Demirci peuvent alors guider les cellules cardiaques selon presque tous les modèles qu’ils souhaitent. “Vous pouvez crĂ©er des triangles, des formes hexagonales, des cercles, des lignes – vous pouvez mĂŞme crĂ©er une petite forme humaine”, explique Demirci.

“Et”, ajoute Wu, “si vous n’aimez pas le motif, pour une raison quelconque, vous pouvez le changer, littĂ©ralement, en cinq ou six secondes. Vous modifiez la frĂ©quence et l’amplitude, et les cellules se dĂ©placent vers une nouvelle position juste devant vos yeux.

Contrairement Ă  d’autres tactiques d’ingĂ©nierie tissulaire, l’acoustique positionne les cellules cardiaques dans une configuration serrĂ©e qui ressemble Ă©troitement au tissu cardiaque naturel, transformant la goutte rĂ©sultante en quelque chose de prĂ©cieux pour la mĂ©decine.

Wu et Demirci pensent que l’ingĂ©nierie acoustique pourrait aider Ă  favoriser une modĂ©lisation plus rĂ©aliste des maladies cardiaques et un dĂ©pistage des mĂ©dicaments. Plus loin, mais toujours Ă  l’horizon, le couple considère mĂŞme leurs tissus gĂ©nĂ©rĂ©s comme une option pour les patchs cardiaques chez les patients dont les parois cardiaques sont faibles ou qui ont subi des dommages dus Ă  une crise cardiaque.

Par la suite, Demirci et Wu prĂ©voient d’ajouter une vascularisation – des conduits qui transportent le sang et l’oxygène vers diverses parties d’un organe – pour rendre leur tissu cardiaque gĂ©nĂ©rĂ© encore plus rĂ©aliste.


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