Les cellules de notre corps ne sont pas des briques rigides, mais plutôt des éponges élastiques imbibées d'eau. Leur souplesse ou leur rigidité est importante : les cellules cancéreuses sont souvent plus molles que les cellules saines, et le cartilage doit supporter la pression à chaque pas. Pour mesurer cette élasticité sans toucher le tissu, les scientifiques utilisent la lumière. La méthode s'appelle la diffusion de Brillouin : un faisceau laser frappe l'échantillon, et les minuscules vibrations des molécules modifient légèrement la couleur de la lumière réfléchie. Ce décalage permet de déduire à quel point le matériau résiste à la compression.
Mais il y a un hic. Les tissus vivants sont composés à 70–80% d'eau, et ses molécules vibrent aussi. Pendant longtemps, on a pensé que le signal de Brillouin dans les échantillons biologiques était principalement la « voix » de l'eau, pas celle du tissu lui-même. Les auteurs de la nouvelle étude ont testé cela sur des hydrogels — des gels semblables à des lentilles de contact ou à de la gelée. Ils ont fait varier la concentration de gélatine et la composition du solvant. Il s'est avéré que le décalage de fréquence de la lumière n'augmente ou ne diminue pas toujours avec la teneur en eau. Dans les mélanges d'eau et d'alcool, le signal se comportait de manière totalement inattendue : bien que la quantité d'eau dans la solution diminue, le décalage de fréquence pouvait d'abord augmenter puis diminuer. Cela signifie que ce n'est pas la quantité d'eau qui compte, mais la façon dont les molécules de la solution s'accrochent les unes aux autres et transmettent les vibrations.
Les chercheurs disposent désormais d'un cadre : comment convertir le décalage de couleur de la lumière en propriétés mécaniques des systèmes biologiques humides. C'est un pas vers la possibilité pour les médecins de vérifier l'élasticité d'une tumeur ou l'état de la cornée sans une seule incision — simplement en éclairant le tissu avec un laser et en écoutant son « son » à des fréquences un milliard de fois plus élevées que ce que l'oreille peut entendre.
Le décalage de fréquence dans la méthode de Brillouin est si faible qu'il équivaut à un changement de hauteur de son d'un violon si sa corde était chauffée d'un millième de degré.