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Qui, des hommes ou des arthropodes, ont les meilleures «jambes»?

Deux chercheurs irlandais ont révélé que les pattes des sauterelles et des crabes sont formées pour résister à la flexion et à la compression, rendant ainsi la qualité de leur «conception» nettement supérieur à celle des jambes humaines. Dans leur revue Royal Society, le bin...

Deux chercheurs irlandais ont révélé que les pattes des sauterelles et des crabes sont formées pour résister à la flexion et à la compression, rendant ainsi la qualité de leur «conception» nettement supérieur à celle des jambes humaines. Dans leur revue Royal Society, le binôme du Trinity College de Dublin explique que si les os des jambes de l'homme étaient identiques, elles seraient deux fois plus fortes. «Comme tous les arthropodes, les sauterelles et les crabes possèdent un exosquelette constitué d'une matière spéciale appelé cuticule», explique l'un des auteurs de l'étude, le professeur David Taylor du Trinity Center for Bioengineering. «Cet exosquelette protège l'animal, un peu comme l'armure d'un chevalier. Nous avons récemment découvert que cette cuticule est en fait l'une des matières naturelles les plus solides.» «En terme d'évolution, avoir des os 'externes' est un concept intéressant», ajoute son partenaire, le Dr Jan Henning Dirks. «[Pendant] des millions d'années, [on trouvait] dans tous des écosystèmes du monde des animaux ayant un exosquelette comme les insectes, les araignées et les crustacés.» Les chercheurs ont utilisé les toutes dernières techniques en mécanique, en sciences des matériaux et en biomécanique pour déterminer la raison pour laquelle cet exosquelette est si efficace. Leur étude insiste particulièrement sur le diamètre et l'épaisseur des os. Les chercheurs ont utilisé une la tomographie informatique pour générer des images à rayons X de pattes d'insectes à une résolution de quelques milliers de millimètres, et ils ont collecté et comparé des données provenant de crabes et d'os humains. Leurs résultats montrent que bien que les os humains possèdent des tubes à parois épaisses, les pattes des insectes et des crabes ont une paroi plus fine par rapport à leur radius. Selon le professeur Taylor, «ce rapport entre l'épaisseur de la paroi et le radius nous en dit beaucoup sur la stabilité mécanique de la structure. Imaginons que les os sont de simples tubes. Si l'on ne disposait que de peu de matériaux, que construirions-nous? Un bâton fin solide ou plutôt un tube à fine paroi mais creux? Une fois compressé, le bâton pourrait aisément se rompre comme de la paille, et le tube fin pourrait se courber comme quand une canette de soda que l'on écrase.» L'étude montre que pour un poids donné, il existe une épaisseur mécanique optimale. Par exemple, la forme des pattes de crabes constitue un excellent compromis pour résister aux forces de fléchissement et de compression que le crabe subit lorsqu'il marche sous l'eau. Mais les pattes de sauterelles sont faites pour supporter les énormes forces de fléchissement nécessaires pour faire ses bonds. L'étude conclut que si l'os humain pouvait être reconfiguré en exosquelette avec la même quantité de matière osseuse, il serait deux fois plus solide. Le professeur Taylor ajoute: «Bien entendu, il existe de nombreux autres facteurs déterminant les avantages évolutionnaires des endo- et des exosquelettes. Toutefois, en adoptant une vision d'ingénieur d'études sur le problème, nous avons pu comprendre le développement évolutionnaire des formes squelettiques.»Pour de plus amples informations, consulter: Trinity College Dublin: http://www.tcd.ie/

Pays

Irlande