Une équipe du Georgia Institute of Technology s’est penchée sur la façon
dont une espèce bien particulière d’insectes, la mouche ou cicadelle
pisseuse (Homalodisca vitripennis), se soulage en éjectant l’urine
à grande vitesse. Et ce qu’ils ont découvert pourrait un jour permettre des
avancées technologiques facilitant l’évacuation rapide de l’eau dans des
appareils électroniques sensibles.
L’enquête sur le processus d’excrétion de la cicadelle pisseuse a commencé
par pure curiosité. Saad Bhamla, professeur adjoint en génie chimique et
biomoléculaire, a remarqué que l’insecte formait de manière répétée une
gouttelette de liquide parfaitement ronde sur sa queue, puis la projetait à
grande vitesse. «
On sait peu de choses sur la dynamique des fluides de l’excrétion,
malgré son impact sur la morphologie, l’énergie et le comportement des
animaux
», explique-t-il. «
Nous voulions voir si ce minuscule insecte avait imaginé des
innovations ingénieuses en matière d’ingénierie ou de physique pour
pouvoir faire pipi de cette façon.
»
L’étude de l’insecte à l’aide de vidéos à haute vitesse et de microscopes a
révélé que cette cicadelle possède une anatomie particulière qui lui permet
de faire pipi à une vitesse impressionnante : un stylet anal.
Comme les palettes d’un flipper
Saad Bhamla compare cette caractéristique aux palettes d’un flipper que
l’insecte utilise pour lancer des gouttes d’urine à une vitesse incroyable.
«
Nous avons réalisé que cet insecte avait effectivement évolué un
ressort et un levier comme une catapulte et qu’il pouvait utiliser ces
outils pour lancer des gouttelettes d’urine de manière répétée à des
accélérations élevées
», a expliqué Elio Challita, un étudiant diplômé en bio-ingénierie qui a
travaillé avec Saad Bhamla. Les travaux de l’équipe sont publiés dans
Nature Communications.
Lorsque les chercheurs ont mesuré la vitesse des gouttelettes, ils ont
remarqué qu’elles voyageaient encore plus vite dans l’air que la pichenette
qui les avait propulsées. Cela suggère la présence d’une super-propulsion,
un phénomène qui n’avait pas été observé dans les systèmes naturels jusqu’à
présent. La super-propulsion se produit lorsqu’un projectile élastique
obtient un surcroît d’énergie en synchronisant la compression et le moment
du lancement. Il semble que le stylet de la cicadelle pisseuse fasse
quelque chose de similaire en comprimant la gouttelette avant son
lancement, stockant ainsi de l’énergie supplémentaire via la tension de
surface du liquide qui lui donne ensuite un coup de fouet.
Les chercheurs pensent que c’est ce dispositif urinaire qui permet à
l’insecte d’éliminer l’énorme quantité de sève végétale qu’il ingurgite
quotidiennement pour survivre et peut atteindre jusqu’à 300 fois son poids.
Cette étude pourrait avoir des retombées directes pour l’homme, car cet
insecte est un ravageur qui cause des millions de dollars de dégâts aux
cultures, notamment dans les vignobles et les vergers d’agrumes de
Californie et de Floride. On s’attend à ce que l’espèce se propage avec le
changement climatique, et cette nouvelle découverte pourrait faciliter le
suivi de la propagation et permettre de mieux comprendre les moyens de
contrôler sa reproduction.
Les ingénieurs pourraient également s’inspirer de ce mécanisme pour
développer de nouveaux systèmes d’évacuation de l’eau pour des appareils
électroniques portables. «
La méthode efficace que ces minuscules insectes ont développée pourrait
conduire à des solutions bio-inspirées pour éliminer les solvants dans
les applications de micro fabrication comme l’électronique ou pour
éliminer rapidement l’eau de surfaces structurellement complexes
», pense Miriam Ashley-Ross, directrice de programme à la National Science
Foundation des États-Unis.
Article de CNET.com adapté par CNETFrance
Image Une : Georgia Institute of Technology
Source link
