Les scorpions ont des articulations étranges qui peuvent simultanément se plier

Par Christa Lesté-Lasserre

Les queues de scorpion peuvent simultanément se tordre et se plier grâce à des articulations inhabituelles, qui pourraient inspirer de nouveaux types de robots.

Une analyse détaillée de la queue du scorpion révèle que ses articulations se déplacent simultanément de manière similaire à la fois à une charnière de porte et à une roue rotative, permettant des frappes de piqûre très précises, tout en permettant aux tissus corporels de traverser sa structure creuse.

« Personne n’a jamais vu un joint comme celui-ci auparavant, donc c’est vraiment fascinant », dit Alice Gunther à l’Université de Rostock en Allemagne.

Après avoir enquêté sur des dizaines de scorpions représentant 16 espèces, Günther et ses collègues ont effectué des tomodensitométries (TDM) microscopiques des cinq segments de la queue d’une femelle adulte élevée en laboratoire. Mésobuthus gibbose scorpion, une espèce qui a des queues typiques de la grande majorité des scorpions. Ils ont utilisé les images pour créer des modèles numériques et imprimés en 3D qui ont fourni des vues plus pratiques de l’articulation de la queue de l’arachnide, qui a évolué vers sa forme actuelle il y a 400 millions d’années.

Ils ont constaté que les quatre premiers segments ont un design inhabituel. Une extrémité de chaque segment a deux petites élévations en forme de bouton qui semblent pouvoir s’insérer dans une douille complémentaire pour former un joint de charnière stable. Au lieu de cela, cependant, les boutons se verrouillent dans un rebord circulaire dans le segment de connexion. Parce que le système n’est pas fixe, les segments peuvent glisser et se tordre le long de cette jante comme s’ils étaient sur un rail.

Seul le cinquième segment – celui avec le dard – a des douilles pour les deux articulations noueuses. L’articulation du dard se plie mais ne se tord pas, dit Günther.

Parce que les scorpions ont un exosquelette, leurs segments de queue créent un long tube articulé à travers lequel passent les muscles, les nerfs et même les intestins jusqu’à l’anus au quatrième segment.

Cela rend la queue unique car elle fait ce que membres faire pour d’autres animaux – comme chasser et creuser – tout en enfermant les principaux systèmes de vie, dit Günther. En tant que telle, la conception de la queue pourrait être particulièrement intéressante pour les industries qui nécessitent le transport de fluides à travers des bras articulés, dit-elle.

Les médecins et les chirurgiens pourraient fournir des traitements ciblés dans des parties spécifiques du corps grâce à de tels dispositifs, par exemple, ou les câbles et autres équipements sensibles pourraient être protégés à l’intérieur de robots articulés, dit Fabrice Scarpa à l’Université de Bristol, Royaume-Uni, qui n’était pas impliqué dans le travail.

Même ainsi, l’aspect du tube n’est pas aussi excitant que la mécanique des joints eux-mêmes, dit Scarpa. « De mon point de vue, ce qui est vraiment intéressant, c’est ce mécanisme de jonction de flexion et de torsion unique, parce qu’il est tellement robuste », dit-il.

Il pourrait trouver une utilité dans robotique douce, dans lequel les robots sont construits avec des matériaux flexibles, et dans l’aéronautique, par exemple dans le morphing des ailes d’avion qui répondent aux forces aériennes en changeant de forme pour maintenir l’avion à flot, dit-il.

Référence de la revue : Journal de la Royal Society Interface, DOI : 10.1098 / rsif.2021.0388

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