Un robot-poisson dévoile le secret des premiers pas sur terre

Des chercheurs de l’Université de Cambridge ont construit un robot imitant un poisson pour identifier une stratégie de locomotion commune à plusieurs espèces de poissons marcheurs. Publiée dans Nature Communications, l’étude révèle la « démarche en trépied ondulant », apparue indépendamment chez des espèces sans parenté. Ces travaux offrent un nouvel éclairage sur la transition du milieu aquatique vers la terre ferme, intervenue il y a des centaines de millions d’années.

Sortir de l’eau pour arpenter la terre ferme représente l’une des transitions les plus radicales de l’histoire du vivant. Des chercheurs de l’Université de Cambridge viennent d’en éclairer le mécanisme grâce à un robot à l’apparence de poisson. Leurs travaux, publiés le 3 juin 2026 dans Nature Communications, montrent que plusieurs espèces sans lien de parenté ont développé indépendamment un schéma locomoteur identique pour se déplacer hors de l’eau.

Une démarche simple, réapparue au fil de l’évolution

L’équipe, dirigée par le Dr Michael Ishida du Département d’ingénierie, a baptisé la stratégie « démarche en trépied ondulant ». Le principe est mécaniquement sobre : le poisson prend appui sur ses nageoires avant ou sur sa tête, puis utilise son corps ondulant pour propulser son arrière-train autour de ce point d’ancrage. Le mouvement évoque une nage transposée sur un substrat solide, où l’ondulation latérale du tronc remplace la poussée aquatique par une traction terrestre.

« On dirait un poisson en train de nager, mais posé sur terre », résume Ishida. « Un poisson utilise son corps pour se propulser dans l’eau ; si vous le sortez de l’eau et lui donnez la capacité de déplacer légèrement ses nageoires avant, c’est exactement ce qu’il fait. »

La démarche se retrouve dans des espèces réparties sur l’ensemble de l’arbre évolutif : le dipneuste africain, le polyptère, le poisson-chat cuirassé, le chabot et le poisson-serpent. Aucun lien de parenté étroit n’unit ces animaux, ce qui renforce l’hypothèse d’une convergence évolutive. Si plusieurs poissons marcheurs avaient déjà été étudiés individuellement, l’équipe de Cambridge affirme qu’il s’agit de la première mise en évidence de principes locomoteurs communs à plusieurs espèces.

Un robot pour valider l’hypothèse

Les chercheurs ont d’abord élaboré un modèle informatique à partir d’observations de Polypterus senegalus, un bichir gris originaire d’Afrique, ainsi que de plusieurs autres poissons marcheurs. Les relevés biomécaniques ont permis de paramétrer une simulation précise des mouvements de reptation hors de l’eau. Ils ont ensuite construit un robot physique, réplique articulée inspirée de l’anatomie de ces espèces, pour mettre leurs résultats à l’épreuve du monde matériel.

Chacune des allures alternatives testées sur le robot s’est révélée plus lente et moins efficace que le schéma du trépied ondulant. Les variations portaient sur la courbure du corps, l’ordre de flexion des segments ou la synchronisation des appuis. Aucune n’a surpassé le modèle naturel.

« Chaque fois que nous modifiions la façon dont le corps se courbait, ou l’ordre dans lequel il se courbait, c’était moins performant », a déclaré Ishida. « Il était surprenant de constater que le schéma de marche optimal dans la simulation et sur le robot correspondait exactement à ce que font réellement ces poissons. »

Remonter le fil de l’évolution

L’émergence convergente de cette démarche chez des espèces sans parenté suggère une solution locomotrice profondément ancrée dans la biologie des vertébrés. Nul besoin de membres spécialisés. En effet, il suffit de réutiliser un mouvement de nage sur la terre ferme. Une telle économie de moyens éclaire la façon dont les premiers vertébrés ont pu quitter le milieu aquatique il y a plusieurs centaines de millions d’années, sans disposer d’adaptations anatomiques complexes.

Les implications paléontologiques sont directes. De futures recherches pourraient appliquer la combinaison de robotique et de modélisation à des espèces fossiles comme le Tiktaalik, un chaînon essentiel dans la transition du milieu aquatique vers le milieu terrestre. L’objectif est de reconstituer la manière dont les anciens vertébrés ont effectué leurs premiers déplacements sur la terre ferme, là où les fossiles, par nature statiques, restent muets sur la dynamique du mouvement. La robotique bio-inspirée devient ainsi un outil de paléontologie expérimentale, capable de tester des hypothèses que l’observation des seuls ossements ne permet pas de trancher.

Michael Ishida et al. ‘The undulating tripod gait as a model of the locomotion of walking fish.’ Nature Communications (2026). DOI: 10.1038/s41467-026-73111-2

Source : Cambridge U.