Les mosaïques peuvent enchanter les humains avec leur beauté gestaltiste, mais pour de nombreuses autres créatures, leur valeur transcende l’esthétique. Des motifs répétitifs en forme de tuile ornent les yeux des insectes, les gueules de requins, les têtes de tournesol et de nombreux autres organismes, offrant ainsi toute une gamme d'avantages, rapportent des chercheurs dans le rapport de novembre. Nexus PNAS.
« Ces modèles de surface existent littéralement à toutes les échelles », explique le biologiste John Nyakatura de l'université Humboldt de Berlin. « Ce n'est pas quelque chose qui se limite à une seule lignée, ou à quelques lignées en biologie », dit-il. « C'est une solution que l'évolution a trouvée à plusieurs reprises de manière indépendante. »
Nyakatura et ses collègues souhaitaient apprendre comment les surfaces carrelées pouvaient être exploitées dans des dispositifs bioinspirés. En se tournant vers la nature pour obtenir des informations, les chercheurs se sont concentrés sur les surfaces des organismes structurées avec des unités répétitives séparées par un matériau conjonctif – pensez aux carreaux et au coulis. Ils ont appelé ces motifs naturels « carrelages biologiques » et ont catalogué 100 exemples rassemblés sur des sites Web, sur les réseaux sociaux et dans des discussions avec des scientifiques.
Le catalogue couvrait une gamme étonnante de tailles de tuiles, depuis des capsomères de plusieurs nanomètres de large dans des coques de protéines virales jusqu'à des plaques de plusieurs dizaines de centimètres de large de carapaces de tortues géantes. Les carreaux ornent également un large éventail d’organismes, notamment des plantes, des arthropodes, des mammifères, des poissons, des tardigrades et des mollusques.
De plus, les carrelages remplissent diverses fonctions, allant de la capture de la lumière dans les yeux composés des insectes à la protection des squelettes des requins. Et dans de nombreux cas, ils remplissent plusieurs fonctions. Par exemple, les peaux d’éléphants tesselées possèdent des réseaux de fissures qui retiennent l’eau et la boue, aidant à la fois à réguler la température corporelle et à protéger contre les parasites et le rayonnement solaire.
Mais le plus souvent, explique Nyakatura, les surfaces carrelées assurent une protection tout en permettant une certaine flexibilité. « S'il ne s'agit que d'une surface solide, alors peut-être que les mouvements seraient restreints ou ne seraient pas contrôlés comme nous le voyons, par exemple, chez les tatous », dit-il. Ils « peuvent rouler presque en boule dans une direction, mais sont assez rigides dans les autres directions ».
En étudiant les géométries et les avantages apportés par ces carreaux naturels, les concepteurs pourraient améliorer les surfaces de nombreux produits. Les genouillères qui s'adaptent à la croissance des enfants et les façades de bâtiments dotées d'un refroidissement amélioré ne sont que quelques exemples, explique Nyakatura. « Ça peut être n'importe quoi. »
