La recherche permet de mieux comprendre comment les espèces qui aiment le nectar interagissent avec leur environnement et prospèrent
Si le nectar est une source d’énergie primaire pour les colibris et les abeilles, deux espèces nectarivores bien connues, il n’est pas facile à manipuler. Sa viscosité peut varier considérablement en fonction de la concentration en sucre, qui peut elle-même varier d’une espèce végétale à l’autre et même d’une fleur à l’autre. Pour faire face à cette variabilité, les nectarivores ont développé des mécanismes sophistiqués pour capturer efficacement le nectar. Par exemple, la langue des colibris et des abeilles est constituée de petites structures flexibles qui sont nettement plus petites que la longueur des capillaires. Les langues des colibris sont longues, minces et fendues à l’extrémité, formant deux tubes ouverts qui peuvent rapidement aspirer un liquide grâce aux forces capillaires. En revanche, la langue des abeilles est couverte de minuscules poils qui s’ouvrent lorsqu’ils sont immergés dans le nectar, comme les poils d’un pinceau, ce qui leur permet de capturer efficacement le nectar. «Il est intéressant de noter que des mesures in vivo ont révélé une concentration optimale de sucre pour les nectars qui maximise le taux d’apport énergétique des nectarivores, c’est-à-dire le nombre maximum de calories ingérées par unité de temps», remarque Fabian Brau, coordinateur du projet BioCapSoft financé par l’UE. «Cet apport optimal varie entre les abeilles et les colibris et même entre les différentes espèces d’abeilles. Par conséquent, les fleurs produisant un nectar dont la concentration en sucre est proche de cette valeur sont les meilleures pour ces créatures.»
Saisir les phénomènes complexes de transport des fluides
Cependant, ces stratégies d’alimentation en nectar des nectarivores sont difficiles à observer directement: l’alimentation en nectar se fait souvent en quelques secondes et implique des structures et des forces microscopiques. «Notre objectif principal était de mieux comprendre les mécanismes physicochimiques permettant aux nectarivores de capturer efficacement des fluides visqueux grâce à leurs langues molles hiérarchiquement structurées», note Emmanuel Siéfert, membre du projet, subventionné par le programme Actions Marie Skłodowska-Curie. Le boursier Marie-Curie a mené des expériences simples pour comprendre les principales caractéristiques physiques de ces créatures. Les modèles et expériences proposés ont permis de découvrir des phénomènes jusqu’alors non documentés. «Par exemple, nous avons mis en évidence la transition sous-critique vers la coalescence, qui décrit le comportement des structures élastiques partiellement immergées lorsqu’elles sont retirées d’un bain liquide», explique Emmanuel Siéfert. En outre, le chercheur a étudié comment la vitesse de retrait affecte la force d’attraction capillaire (un phénomène appelé effet Cheerios) et «comment les feuilles nervurées (souples) imprégnées s’enroulent spontanément lorsque le liquide d’imprégnation s’évapore.» D’autres modèles sont en cours d’optimisation afin d’obtenir des feuilles souples ayant la meilleure capacité optimale de rétention des liquides, ce qui pourrait permettre le transport de fluides à petite échelle. Emmanuel Siéfert étudie actuellement comment des structures flexibles plus complexes (brosses et feuilles architecturées) capturent les fluides, se rapprochant ainsi des systèmes biologiques d’intérêt, à savoir les langues des nectarivores.
Des résultats précieux sur la morphologie de la langue et la concentration en sucre
Jusqu’à présent, BioCapSoft a permis la publication de cinq articles, et trois autres viendront bientôt s’y ajouter, apportant des résultats fondamentaux sur les phénomènes élasto-capillaires. Les résultats du projet pourraient nous aider à mieux comprendre comment les colibris collectent le nectar et révéler le lien entre la concentration optimale de sucre pour la consommation d’énergie et la morphologie de leur langue. «Dans le même ordre d’idées, une étude récente a démontré que la concentration optimale de sucre pour les abeilles correspond au rapport d’aspect des minuscules poils de leur langue», indique Emmanuel Siéfert. «Cela signifie qu’en étudiant une simple image de langue d’abeille au microscope électronique à balayage, nous pouvons estimer la concentration idéale de sucre pour cette espèce», souligne Fabian Brau. «Par conséquent, nous pouvons identifier les fleurs qui conviennent le mieux à certaines espèces d’abeilles: celles qui produisent un nectar dont la concentration en sucre est proche de cette valeur optimale».
Mots‑clés
BioCapSoft, langue, abeille, capillaire, colibri, nectar, nectarivore
