Leur langue est une arme bio-mécanique et les ingénieurs veulent la copier

Cassidy Delamarter

Les langues des caméléons et des salamandres ne semblent peut-être pas être une source d’inspiration pour les avancées technologiques de demain, mais au sein du laboratoire Deban de l’université de Floride du Sud, la biologie et l’ingénierie se rencontrent pour révéler comment les conceptions de la nature pourraient un jour aider à résoudre les défis sur Terre et au-delà.

La dernière étude menée par Yu Zeng, chercheur postdoctoral à l’USF, et Stephen Deban, professeur de biologie intégrative, révèle pour la première fois que les salamandres et les caméléons, bien que très éloignés sur le plan évolutif, utilisent le même mécanisme sous-jacent pour lancer leur langue à une vitesse fulgurante.

Cette découverte, publiée en couverture du numéro du 8 septembre de Current Biology, approfondit non seulement notre compréhension des mouvements des animaux, mais ouvre également de nouvelles perspectives inspirées par la biologie.

Les caméléons et les salamandres vivent dans des habitats très différents : les caméléons vivent dans des environnements plus chauds, sur les arbres ou les buissons, tandis que les salamandres prospèrent dans des habitats humides, notamment dans les feuilles mortes et les grottes.

« Ils ne se sont en fait jamais rencontrés dans la nature », a déclaré M. Zeng. Et pourtant, M. Zeng et M. Deban ont découvert que les deux groupes avaient développé un système de projection « balistique » de la langue remarquablement similaire.

« Ils ont développé la même architecture dans leur corps pour projeter leur langue à grande vitesse », a expliqué M. Zeng. « Ce qui est surprenant, c’est qu’ils y parviennent en utilisant les mêmes tissus, tendons et os ordinaires que les autres vertébrés. »

Pour Deban, qui étudie les mouvements et la physiologie des animaux depuis plus de trois décennies, l’arrivée de Zeng dans son laboratoire a élargi le champ de ses recherches à un nouveau domaine interdisciplinaire. Zeng, qui étudiait auparavant le vol des insectes, a apporté un regard neuf sur la façon dont les animaux se déplacent dans les airs et sur la manière dont ces connaissances pourraient être transposées dans le domaine technologique.

L’analyse vidéo, accumulée pendant plus d’une décennie dans le laboratoire de Deban, montre que les salamandres et les caméléons peuvent projeter leur langue à une vitesse pouvant atteindre 5 mètres par seconde. Cette étude est la première à comparer ces deux espèces et à révéler un modèle mécanique commun.

Le mécanisme de la langue fonctionne un peu comme une fronde. Selon Deban et Zeng, ce mécanisme présente un grand potentiel technique au-delà du laboratoire, dans les hôpitaux, les zones sinistrées et même l’espace.

« Ce mécanisme peut être agrandi ou réduit à l’aide de matériaux souples ou flexibles », ajoute Zeng. « Nous discutons déjà avec des ingénieurs des applications biomédicales possibles, comme des dispositifs permettant d’éliminer les caillots sanguins. À plus grande échelle, cela pourrait inspirer la création d’outils permettant de récupérer des objets dans des endroits difficiles d’accès, comme un bâtiment effondré, ou même de saisir des débris dans l’espace. »

Deban et Zeng prévoient d’étendre leurs recherches afin d’étudier comment les langues animales peuvent non seulement se projeter, mais aussi se rétracter avec une vitesse et une précision remarquables. Leurs travaux reflètent un mouvement scientifique en plein essor appelé « bio-inspiration », qui désigne le développement de nouveaux matériaux, dispositifs ou structures à partir de solutions trouvées dans les organismes.

« Il est gratifiant d’avoir une histoire unificatrice sur ces langues étonnantes, ainsi que sur leurs applications potentielles en ingénierie, après tant d’années consacrées à l’étude de la biologie de ces animaux », a conclu Deban. « La nature a déjà résolu ces problèmes, nous apprenons maintenant à adapter ces solutions à nos besoins. »

Source : Floride U.