Dans un appareil de circulation extracorporelle, le sang circule dans des tuyaux étroits et autour de pales de pompe qui tournent rapidement. Parfois, les globules rouges n'y résistent pas : leur membrane se déchire et l'hémoglobine s'écoule dans le plasma. Pour le patient, c'est comme si l'on versait du sable dans le circuit de carburant d'une voiture : les petits dommages s'accumulent et finissent par endommager tout le mécanisme.
Pour savoir à l'avance à quel point une nouvelle pompe est dangereuse, les ingénieurs construisent des modèles informatiques. Mais les anciens modèles se trompent souvent de plusieurs centaines de fois : ils prédisent soit une destruction quasi totale du sang, soit aucune destruction, alors qu'en réalité c'est tout autre. Les auteurs de l'étude ont essayé une autre approche : au lieu de ne considérer que la contrainte de cisaillement, ils ont décrit le globule rouge comme une sphère viscoélastique qui s'étire d'abord, puis reprend lentement sa forme. Lorsque l'étirement est trop important, des pores s'ouvrent dans la membrane — comme des fissures dans de l'argile desséchée — et l'hémoglobine s'écoule à travers eux.
Ce modèle a été testé sur deux tests standard : une pompe et une buse, développés par l'agence américaine du médicament (FDA). Le résultat a correspondu aux mesures expérimentales avec une précision de l'ordre de la dispersion des données. Les anciens modèles s'écartaient de plusieurs ordres de grandeur. Cela signifie qu'il est désormais possible de vérifier plus rapidement et à moindre coût la sécurité des appareils de dialyse, des cœurs artificiels et des transfusions sanguines.
Le nouveau modèle est comme une prévision météo précise pour le sang : il prend en compte non seulement le « vent » (la contrainte de cisaillement), mais aussi « l'humidité du sol » (les propriétés de la membrane). Grâce à cela, les médecins disposent d'un outil qui prédit la destruction des cellules avant que le dispositif ne soit utilisé sur un patient.
Au cours de sa vie, un globule rouge traverse les capillaires étroits environ 200 000 fois, et sa membrane se déforme à chaque fois comme un ballon que l'on comprime dans le poing — mais sans se rompre.