Pourquoi la queue des hippocampes est-elle carrée ?
Cylindrique chez la
plupart des animaux, la queue de l’hippocampe est carrée. Cette
structure singulière, très résistante, pourrait inspirer des robots et
des dispositifs médicaux plus performants.
Dylan Beiner
Le squelette de la
queue de l’hippocampe est composé de plaques osseuses carrées
articulées. En étudiant une structure similaire réalisée par impression
3D, l'équipe de Michael Porter a mis en évidence sa bonne résistance
mécanique.
queue de l’hippocampe est composé de plaques osseuses carrées
articulées. En étudiant une structure similaire réalisée par impression
3D, l'équipe de Michael Porter a mis en évidence sa bonne résistance
mécanique.
cylindrique. Pas celle de l’hippocampe, qui est constituée d’une
succession de segments osseux carrés. Ces derniers sont formés de quatre
plaques en forme de L reliés par des joints offrant une grande
flexibilité. Quel avantage cette structure confère-t-elle à
l’hippocampe ?
Michael Porter, de l'université de Clemson aux États-Unis, et ses
collègues ont utilisé une imprimante 3D pour reproduire une structure
carrée s’inspirant de la queue de l’hippocampe, ainsi qu’une structure
circulaire s’inspirant des queues cylindriques. Ces prototypes ont
ensuite été soumis à différentes contraintes : torsion, pliage,
compression et écrasement. Il apparaît que la structure carrée est plus
élastique et plus résistante aux contraintes que la structure
circulaire.
Lors d’un écrasement, les plaques carrées se déplacent avec un seul
degré de liberté : elles glissent les unes sur les autres. En revanche,
les plaques circulaires se déplacent avec deux degrés de liberté : elles
glissent et elles tournent les unes par rapport aux autres. Conséquence
: il faut fournir beaucoup plus d’énergie (environ 10 fois plus) pour
casser la structure carrée que pour casser l'autre. Cette résistance
confère sans doute à l’hippocampe une meilleure protection face aux
prédateurs.
La surface de contact des plaques carrées apporte un autre avantage.
Comme elle est plus grande que celle des plaques cylindriques, elle
permet à l’hippocampe de saisir des objets plus aisément et avec un
meilleur contrôle. Cette particularité lui est utile dans différentes
situations, par exemple pour s’accrocher à des algues, à des racines
dans les mangroves ou à des récifs coralliens, afin de se cacher des
prédateurs ou de se camoufler pour chasser.
Suite à cette étude, Michael Porter et son équipe veulent aller plus
loin : « L’impression 3D nous permet d'imiter les structures
biologiques, mais aussi de construire des modèles hypothétiques qui
n’existent pas dans la nature, explique-t-il, et également d’expliquer
pourquoi les systèmes biologiques peuvent avoir évolué ». La biologie
est depuis longtemps une source d'inspiration pour l'ingénierie ;
aujourd’hui, l'ingénierie devient également un outil dans l'exploration
de la biologie !
Cette étude pourrait aussi aider les ingénieurs à créer de nouveaux
dispositifs robotiques, pour la médecine ou d'autres applications. L'une
des idées est par exemple d'imiter la structure de l’hippocampe pour
construire un bras robotisé capable d’intervenir dans des environnements
hostiles.
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