Deux cordes collées sur toute leur longueur s'enroulent d'elles-mêmes en double hélice. C'est ainsi que fonctionne l'ADN — sauf que le rôle de la colle est joué par les liaisons hydrogène entre les bases, et la rigidité est assurée par les chaînes elles-mêmes. Mais que se passe-t-il si l'on n'étire ni ne tord cette structure de l'extérieur ?
Les auteurs de l'étude ont assemblé un modèle composé de deux fils flexibles et les ont laissés « naviguer librement » — sans forces extérieures. Ils ont fait varier deux paramètres clés : la force d'adhésion entre les fils et l'élasticité de torsion. En réponse, la molécule adoptait l'une des quatre formes : un ruban plat, une pelote désordonnée, une double hélice classique ou une double hélice complètement déroulée.
Le principal enseignement : pour que l'hélice tienne toute seule, il faut un équilibre précis. Si l'adhésion est trop faible, l'ADN se transforme en ruban plat. Si les fils sont trop rigides, il se déroule. C'est comme le ressort d'un vieux réveil : si l'acier est trop mou, le ressort ne garde pas sa forme ; s'il est trop dur, il casse quand on le tord. Ici, c'est pareil — la vie n'est possible que dans un étroit couloir entre les extrêmes.
Le nombre d'enlacement de Gauss, utilisé par les auteurs, a été inventé par nul autre que Carl Friedrich Gauss — dès 1833, alors qu'il étudiait les champs magnétiques. Il s'est avéré si universel qu'il sert aujourd'hui à décrire aussi bien l'ADN que les liquides quantiques ou les cordes cosmiques.