La Faculté des sciences de l’UNIGE inaugure le Centre facultaire «Physique du vivant» (PhyVie) à Genève; renforce l’interdisciplinarité physique-biologie-computation

La compréhension du vivant a besoin de la physique - - UNIGE

3 septembre 2026 - Anton Vos

La compréhension du vivant a besoin de la physique

Le Centre facultaire «Physique du vivant», inauguré mardi passé, réunit des scientifiques dont la recherche se situe à l’interface de la physique, de la biologie et des sciences computationnelles.

En confinant horizontalement les cellules, celles-ci prolifèrent verticalement, formant des structure appelées «tornados». L’image de droite montre la localisation de l’actine, celle du milieu des noyaux cellulaires et celle de droite leur superposition. Image: UNIGE

La Faculté des sciences a inauguré mardi le Centre facultaire «Physique du vivant » (PhyVie). Cette nouvelle entité, dirigée par Karsten Kruse , professeur aux départements de biochimie et de physique théorique, a pour objectif de structurer et renforcer les activités de recherche et d’enseignement à l’interface de la physique, de la biologie et des sciences computationnelles. Explications.

Le Journal de l’UNIGE: Qu’est-ce que la physique du vivant?

Karsten Kruse: Depuis une trentaine d’années, on constate que pour comprendre les systèmes biologiques, on ne peut plus se contenter de les étudier molécule par molécule, comme on le faisait avant, mais qu’il faut les considérer dans leur ensemble. Et pour décrire et comprendre ces systèmes biologiques, les techniques, les concepts et les méthodes de la physique s’avèrent très utiles. Ce qui a mené au développement d’un nouveau champ de recherche à l’interface de la physique, de la chimie et de la biologie. La combinaison de la chimie et de la mécanique, en particulier, a donné des résultats assez spectaculaires, notamment dans la compréhension des gels actifs. Ces assemblages de molécules capables de produire un travail mécanique sont impliqués dans la contraction des muscles, la division cellulaire, la migration cellulaire ou encore le développement des tissus durant le développement embryonnaire.

Est-ce que l’Université de Genève a, elle aussi, pris ce virage?

Oui, notamment avec l’arrivée, il y a une vingtaine d’années, de pionniers dans ce domaine comme Marcos Gonzalez-Gaitan , professeur au Département de biochimie, et Michel Milinkovitch , professeur au Département de génétique et évolution. Le premier s’intéresse aux mécanismes de signalisation entre cellules qui contrôlent l’organisation et la taille finale d’un tissu durant l’embryogenèse, et en particulier le contrôle de l’emplacement de différents types de cellules par gradients de morphogènes. Autrement dit, c’est la concentration locale de ces morphogènes qui dicte aux cellules en quoi elles doivent se spécialiser et cette concentration diminue graduellement entre une extrémité d’un tissu et l’autre. Le second, lui, étudie les interactions entre les mécanismes physiques (mécanique, réaction-diffusion) et biologiques (signalisation cellulaire, prolifération) qui génèrent et contraignent la variété et la complexité des écailles, des poils ou des épines ainsi que les motifs colorés de la peau chez les animaux. Ces promesses d’une collaboration étroite entre biologistes, bio-informaticiens, physiciens, informaticiens et mathématiciens ont à leur tour attiré d’autres gens, y compris moi. L’UNIGE compte aujourd’hui une bonne dizaine de groupes au sein des sections de biologie, de chimie, de biochimie et de physique qui travaillent dans le domaine de la physique du vivant.

La création du Centre facultaire «Physique du vivant» est donc dans la continuité logique d’une activité déjà présente depuis longtemps à l’UNIGE…

Il existe en effet déjà une communauté de chercheurs actifs dans la physique du vivant à l’Unige. Cela fait presque dix ans que nous animons un séminaire appelé «Physics in Biology» qui réunit régulièrement tous les acteurs intéressés par cette discipline et qui rencontre un joli succès auprès des chercheurs et des chercheuses ainsi que des étudiants. La discipline a également intégré l’enseignement. Au niveau du baccalauréat universitaire, les étudiants en chimie, en biochimie et en biologie reçoivent une introduction aux sciences computationnelles tandis qu’en maîtrise universitaire en biologie, il existe une nouvelle orientation en biologie physique et computationnelle et une orientation en physique des systèmes complexes. Et l’École doctorale en sciences de la vie, inaugurée il y a huit ans, comprend, quant à elle, un programme sur la physique du vivant.

Comment êtes-vous arrivé dans le domaine de la physique du vivant?

Je suis physicien de formation, et plus précisément physicien théoricien. J’ai obtenu ma thèse à l’Université Goethe de Francfort-sur-le-Main en 1998. J’ai été engagé en 2016 à l’Université de Genève dans le cadre du PRN chimie biologie (qui s’est terminé en 2022) précisément dans l’idée d’apporter davantage de physique en biologie. Je suis affilié aux départements de physique théorique et de biochimie et j’essaie de tisser des liens entre eux. Mon travail actuel consiste entre autres à comprendre l’organisation des cellules et des tissus avec une focalisation spécifique sur le couplage entre la chimie et la mécanique. J’ai notamment collaboré dernièrement avec Aurélien Roux, professeur au Département de biochimie (Faculté des sciences), sur le phénomène des «tornades de cellules». Il s’agit de cellules confinées qui se mettent à proliférer dans la troisième dimension et à former des piliers dont les propriétés s’avèrent assez particulières. J’ai également travaillé avec lui sur la régénération des hydres d’eau douce et nous avons pu montrer l’influence majeure dans ce processus de ce qu’on appelle des défauts topologiques induits dans les muscles de l’animal microscopique. Je collabore également avec Marcos Gonzalez-Gaitan sur la division cellulaire chez les poissons zèbres et avec Charlotte Aumeier, professeure associée au Département de biochimie, sur la dynamique des microtubules, des composants essentiels du cytosquelette des cellules, qui leur donnent leur forme, assurent le transport de certaines molécules et contribuent à la division cellulaire.

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