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04/08/16

Comme le montrent les vues microscopiques ci dessus, on savait que les pattes des coléoptères possèdent des structures flexibles qui assurent leur progression et leur adhérence et que celle-ci était réalisée, du moins en partie, grâce à un liquide puisqu’on en retrouvait des traces. Mais quels étaient les mécanismes fondamentaux, physiques à l’œuvre ? Pouvait-on les mettre en équation ? C’est à ces questions qu’ont répondu les chercheurs liégeois…. en commençant par vaincre une difficulté très pratique : « Le problème, se souvient Sophie Gernay, est qu’il faut étudier le mécanisme in vivo, avec l’insecte vivant qui se déplace. C’est une réelle difficulté puisque le champ de vision du microscope ne fait que quelques millimètres, donc l’insecte sort du champ. On a dû attacher l’insecte sur un support puis nous avons amené sa patte dans le champ de vision et réalisé des mouvements artificiels. Ce n’est donc pas une marche naturelle de l’insecte, difficile à obtenir sous microscope, mais un mouvement « robotique » (voir schéma). On porte sa patte jusqu’à la lame de verre du microscope puis on la détache et cela nous donne des images des structures poilues quand elles viennent se coller et se détacher. »  Les images microscopiques montrent les pointes des poils qui touchent la plaque.  Il y a donc une multiplication des contacts liquides qui se fait lors de la marche puisque du liquide est présent au bout de chaque « poil ». 

Chrysomele lame

L’intérêt de la technique de microscopie utilisée est la production de figures d’interférences. Un rayon lumineux se reflète sur la lame du microscope et l’autre sur le poil qui est à une certaine distance de la lame, d’où la production de franges d’interférence qui permettent de reconstruire la forme du poil quand il n’est pas en contact. « Nous avions donc non seulement une image en 2D, explique le professeur Tristan Gilet, mais aussi une information sur la troisième direction et donc sur la déformation du poil juste avant qu’il n’entre en contact avec la lame. C’est ce qui a permis de reconstruire la déformation des poils provoquée par le contact avec la surface sur laquelle ils « marchent » et par les forces capillaires du liquide qui se trouve sur l’insecte. »  

Formule optimale

A partir de là, les chercheurs ont pu concevoir un modèle qui tient compte des différentes forces qui interviennent dans le mouvement des poils. Chacun de ceux-ci a été considéré par les chercheurs comme une poutre en déflexion à laquelle ils ont  appliqué les forces capillaires qui dominent dans le ménisque liquide et les forces de contact avec la surface puis les chercheurs ont étudié l’équilibre de ces forces. « Nous avons ainsi pu déduire des informations sur la flexibilité des poils, leur déformation par le substrat auquel ils adhèrent ou encore la quantité de liquide qui est nécessaire pour assurer la capillarité, à savoir environ un femtolitre (l'équivalent d'un cube d'un micromètre de côté) par structure », explique Sophie Gernay.

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