Le moustique : un modèle !

Le moustique est bien utile ! Qui l’eût cru ? Oui, oui, vous avez bien lu mais il est vrai qu’en cette période de l’année, ce titre est quelque peu provocateur.
Alors, ne faisons pas durer le suspens et concluons rapidement : le moustique est utile car il sert de modèle pour le développement de drones sophistiqués mais aussi dans le domaine médical.

Pour développer des drones
En effet, le moustique a cette capacité si incroyable à repérer les flux d’air, les vibrations (donc les sons) que l’étudier pour développer des technologies plus performantes pour l’humain en a séduit plus d’un ! S’inspirer de la Nature n’est pas nouveau (c’est le biomimétisme, nous en avions parlé ici et sur ce blog) mais prendre le moustique comme modèle, c’est quand même une première.
Les drones de toutes formes sont devenus légions et trouvent desa applications dans tous les domaines : retransmission d’événements sportifs, suivi de la température des océans, inspection de conduites, accès à des zones difficiles, transfert de nourriture…
Les besoins actuels se tournent vers des drones légers, manipulables, robustes, rapides et peu gourmands en énergie. Ce sont exactement là, les caractéristiques même des insectes.


Dans la Nature, les matériaux organiques sont généralement adaptés pour remplir différentes fonctions, avec des propriétés de surface particulières notamment parce qu’ils présentent des motifs à l’échelle micro ou nanométrique qui permettent de jouer avec la lumière pour mieux se signaler, se camoufler, offrir une certaine résistance mécanique, réduire la traînée, repousser ou attirer l’eau…
Et puis, les insectes ont des organes qui peuvent être déployés et donc présenter des formes variables afin de s’adapter au mieux à leur environnement de façon assez précise ; cela permet par exemple d’augmenter la portance selon les flux d’air et leurs variations, et de dépenser le minimum d’énergie.
L’un de leurs atouts est également la présence de milliers de capteurs sur leur corps : à savoir les poils. Pour les moustiques ce sont les organes de Jonhston situés à la base des antennes qui sont redoutables qui fonctionnent avec une précision étonnante. Ils permettent de parfaitement ressentir les flux d’air et donc d’adapter la stratégie de vol ou de déplacement, pour se mouvoir de façon plus précise grâce à toute une panoplie d’organes bien optimisés : muscles, structures creuses, articulations pivots, leviers…

Et puis la communication et le comportement en groupe de façon à éviter les collisions ont également fait l’objet d’une belle optimisation. Tout cela, on le doit à une longue évolution couplée à la sélection naturelle…

Bref, ce qui manque pour l’instant aux petits drones, c’est la précision des déplacements car les systèmes actuels reposent surtout sur la détection de lumière visible et l’utilisation de radars… Bien moins précis que les poils et les organes de Johnston des moustiques.
Une équipe de chercheurs australiens essaient de s’inspirer au mieux du moustique et de son fameux organe de Johnston. Ils ont donc reproduit expérimentalement l’affaire en équipant un drone d’une dizaine de capteurs de pression. Ainsi, à proximité d’un obstacle, le drone est capable de changer de direction, sans avoir recours à un traitement du signal plutôt lourd à gérer.

Ainsi, nous suivons la voie tracée par nos amis les insectes, en essayant de gagner du temps en économisant ces millions d’années d’évolution.

Mais le biomimétisme sur la base du moustique concerne aussi d’autres domaines.

Un modèle pour le domaine médical
La piqûre du moustique est indolore (c’est la suite surtout qui embête le monde) ! Ceci s’explique par la structure particulière des pièces buccales. Chez le moustique, la trompe (ou proboscis) est faite de 6 stylets protégés par une gaine et chacun a une fonction précise : incision, injection de l’anti-coagulant, prélèvement de sang.

Pour que la pénétration dans la peau se fasse facilement, le moustique a développé quelques astuces. Ainsi, il réduit d’une part la longueur effective de ses stylets (ou fascicules) pour éviter qu’ils se tordent et utilisent d’autre part une autre structure guide (le labium) pour faciliter l’insertion délicate.

Bref, cette belle ingénierie, inspire les chercheurs afin de concevoir des aiguilles hypodermiques performantes et indolores pour les injections ou les prises de sang, mais aussi pour le développement de microélectrodes placées à la surface du cerveau ou plus profondément pour stimuler certaines zones en cas de maladies (Parkinson par exemple). Il est alors vital que l’insertion de ces microélectrodes se fasse le plus délicatement possible, afin d’éviter tout traumatisme et les réactions inflammatoires qui en découlent !

Références :
Shoffstall A. et al., « A Mosquito Inspired Strategy to Implant Microprobes into the Brain », 2018, 8:122 | DOI:10.1038/s41598-017-18522-4

John YoungMatthew Garratt, « Drones become even more insect-like », Science 08 May 2020: Vol. 368, Issue 6491, pp. 586-587

Source photo drones, ICI

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