Originaire du sud de la Californie, le scarabée cuirassé possède un exosquelette qui est une véritable merveille de la nature
Il est sur le point de finir écrasé, sa mère le sauveIl s'appelle Phloeodes diabolicus, autrement connu sous le nom de scarabée cuirassé. Une créature petite mais pratiquement indestructible. Un super héros du monde des scarabées. Des scientifiques de l'Université de Californie à Irvine (UCI) ont révélé ses caractéristiques surprenantes. Les oiseaux, les lézards et les rongeurs essaient souvent de le manger, mais y parviennent rarement. Et même les voitures qui l'écrasent accidentellement ne le tuent pas.
Originaire des habitats désertiques du sud de la Californie, le "diabolique" scarabée cuirassé possède un exosquelette qui est une véritable merveille de la nature : c'est en fait le structure plus dure et résistante à l'écrasement dans le règne animal.
Une créature pour le moins suggestive à laquelle les chercheurs ont voulu reconnaître des capacités extraordinaires. Ils ont donc mené un projet pour étudier les composants et les architectures responsables de leur solidité.
La survie du cafard dépend de deux facteurs clés : sa capacité à faire semblant d'être mort de manière convaincante et un exosquelette qui est l'une des structures les plus dures et les plus résistantes à l'écrasement connues dans le monde biologique. Dans un article publié dans Nature, des chercheurs ont étudié son armure révélant les secrets qui la rendent si indestructible.
"Le scarabée blindé est un coléoptère terrestre, il n'est donc ni léger ni rapide, mais il ressemble plus à un petit char", a déclaré l'auteur principal David Kisailus, professeur de science et d'ingénierie des matériaux. "C'est son adaptation : il ne peut pas s'envoler, alors il reste immobile et laisse son armure spécialement conçue endurer les abus jusqu'à ce que le prédateur abandonne."
Dans son habitat désertique du sud-ouest des États-Unis, on le trouve sous les rochers et dans les arbres, coincé entre l'écorce et le tronc, une autre raison pour laquelle il doit avoir une armure résistante et résistante.
L'auteur principal Jesus Rivera, étudiant diplômé du laboratoire de Kisailus pendant le projet, a découvert l'existence de ces organismes en 2015 lors d'une visite au célèbre musée d'entomologie de l'UC Riverside. De là, son intérêt pour les coléoptères a commencé.
En menant une série d'évaluations microscopiques et spectroscopiques à haute résolution, Rivera et Kisailus ont appris que le secret de l'insecte réside dans la composition matérielle et l'architecture de son exosquelette, en particulier ses élytres. Chez les coléoptères aériens, les élytres sont les lames avant qui s'ouvrent et se ferment pour protéger les ailes des bactéries et autres agents externes. Les élytres du scarabée cuirassé, en revanche, ont évolué pour devenir un bouclier solide et protecteur.
L'analyse de Kisailus et Rivera a montré que les élytres sont constitués de couches de chitine, un matériau fibreux, et un matrice protéique. En collaboration avec un groupe dirigé par Atsushi Arakaki et son étudiant diplômé Satoshi Murata, tous deux de l'Université d'agriculture et de technologie de Tokyo, ils ont examiné la composition chimique de l'exosquelette d'un coléoptère volant plus léger et l'ont comparé à celle de leur propre sujet terrestre. La couche externe du dendroctone blindé a un concentration en protéines nettement plus élevée - environ 10% de poids en plus - ce qui, selon les chercheurs, contribue à la plus grande résistance des élytres.
Un examen microscopique plus approfondi a révélé que les surfaces extérieures de ces pales comportent des réseaux d'éléments en forme de tige qui, selon les scientifiques, agissent comme des patins de friction, offrant une résistance supplémentaire au dérapage.
Pour confirmer davantage leurs observations expérimentales, Rivera et les co-auteurs Maryam Hosseini et David Restrepo, tous deux du laboratoire de Pablo Zavattieri à l'Université Purdue, ont utilisé techniques d'impression 3D pour créer vos propres structures avec le même design. Ils ont effectué des tests qui révèlent que cette solution offre une résistance et une durabilité maximales.
Selon Kisailus, l'exosquelette du cafard blindé pourrait inspirer les ingénieurs du monde entier. En effet, en imitant sa composition, des matériaux résistants peuvent être créés.
"Cette étude relie vraiment les domaines de la biologie, de la physique, de la mécanique et de la science des matériaux aux applications d'ingénierie, qui ne sont généralement pas vues dans la recherche", a déclaré Kisailus.
La nature a toujours quelque chose à nous apprendre.
Sources de référence : Nature, Uci
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