This article deals with the physical chemical processes underlying biological self-organisation by which an initially homogenous solution of reacting chemicals spontaneously self-organises so as to give rise to a preparation of macroscopic order and form. Theoreticians have predicted that self-organisation can arise from a coupling of reactive processes with molecular diffusion. In addition, the presence or absence of an external field, such as gravity, at a critical moment early in the self-organising process may determine the morphology that subsequently develops. We have found that the formation in vitro of microtubules, a major element of the cellular skeleton, show this type of behaviour. The microtubule preparations spontaneously self-organise by way of reaction and diffusion, and the morphology of the state that forms depends on the presence of gravity at a critical moment early in the process. We have developed a numerical reaction-diffusion scheme, based on the chemical dynamics of a population of microtubules, which simulates the experimental self-organisation. In this article we outline the main features of these simulations and discuss the manner by which a permanent dialogue with experiment has helped develop a microscopic understanding of the collective behaviour.

Cet article s'intéresse aux processus physico-chimiques sous-jacents à l'auto-organisation en biologie, par lesquels une solution de réactifs chimiques, initialement homogène, s'auto-organise spontanément pour laisser apparaître de l'ordre et des structures macroscopiques. Des théoriciens ont prédit que l'auto-organisation pouvait apparaître lors d'un couplage entre des processus réactifs et la diffusion moléculaire. La présence ou l'absence d'un champ faible, comme la gravité, à un moment critique, précoce dans le processus d'auto-organisation, détermine l'état qui va se développer. Nous avons montré que la formation in vitro de microtubules, éléments essentiels du cytosquelette, se comporte comme cela est prédit par les théories mentionnées précédemment. Les préparations de microtubules s'auto-organisent spontanément par des processus de réaction-diffusion ; la morphologie qui se forme alors dépend de la présence de la gravité à un moment critique, à une étape précoce du processus. Nous avons développé un modèle numérique de réaction-diffusion, fondé sur la dynamique d'une population de microtubules, qui simule l'auto-organisation microtubulaire. Dans cet article, nous exposons les principes du modèle, et nous discutons de la façon dont un dialogue permanent entre la simulation et les expériences nous a aidé à développer une compréhension microscopique de ces phénomènes collectifs.