Comment les insectes battent des ailes

Les insectes furent les premières créatures volantes sur terre. Les plus anciens fossiles d’insectes ailés datent de plus de 300 millions d’années. Mais à ce jour, la mécanique complexe des ailes des insectes n’a pas été expliquée en détail. Pour combler ce manque de connaissances, une équipe de recherche a observé de nombreuses mouches effectuant diverses manœuvres de vol, puis a analysé les données à l’aide de l’intelligence artificielle et de modèles informatiques. Comme le rapportent les chercheurs dans la revue Nature, leurs résultats révèlent l’interaction complexe entre les muscles, les articulations et le corps de l’insecte.

Les systèmes musculo-squelettiques des différents types d’insectes tels que les coléoptères, les libellules et les mouches diffèrent considérablement. Mais les principes de base du battement des ailes sont similaires pour tous les insectes. Johan M. Melis du California Institute of Technology aux États-Unis et son équipe les ont décodés en prenant comme exemple les mouches des fruits. À l’aide de caméras à grande vitesse, ils ont enregistré un total de 485 manœuvres de vol sur 82 vols. Ils ont observé simultanément l’activité de douze muscles de l’insecte en interaction avec les quatre os articulaires, les sclérites, qui relient le corps à l’aile. Cela a été possible grâce à des mouches des fruits génétiquement modifiées, qui contiennent une protéine fluorescente qui rend visible l’activité musculaire.

Analyse des manœuvres de vol

Les chercheurs ont ensuite analysé les processus enregistrés grâce à l’intelligence artificielle et ont pu identifier quelles articulations et quels muscles étaient actifs pour chaque manœuvre. Le résultat : alors que la plupart des muscles étaient responsables de l’alignement des ailes, quelques autres muscles, en plus de la déformation du corps de l’insecte, assuraient les puissants battements d’ailes. Afin de vérifier leurs analyses, les chercheurs ont ensuite introduit les données obtenues dans un modèle de mouche dans l’ordinateur, qui simule les processus physiques dans le corps de la mouche. Cela a montré que les valeurs saisies pour le mouvement des articulations et l’activité musculaire conduisent en réalité aux mêmes mouvements d’ailes et manœuvres de vol que chez une mouche des fruits vivante.

Dans l’ensemble, les nouveaux résultats sont cohérents avec des observations plus anciennes et nettement moins détaillées des battements d’ailes. En outre, des informations beaucoup plus détaillées sont obtenues sur l’interaction complexe des douze muscles, des quatre sclérites de l’articulation de l’aile et du corps de l’insecte. Il est possible que sur cette base, il soit possible de développer des robots volants plus maniables et plus efficaces, basés sur le modèle des insectes.