EMBARGO mercredi 6 décembre 1101 AEDT
Il faut étonnamment peu de temps aux criquets pour s’adapter à un changement des conditions de gravité.
Les scientifiques ont placé tout un groupe d’insectes dans un appareil qui simule une gravité supplémentaire et ont observé que leurs exosquelettes et leurs pattes sont devenus plus forts en quelques semaines seulement.
Mais jusqu’à un certain point seulement : avec trop de pression supplémentaire appliquée, les criquets se sont affaiblis et sont morts en nombre croissant à mesure qu’une plus grande gravité simulée était appliquée.
Néanmoins, la recherche montre comment les exosquelettes d’insectes peuvent s’adapter à différentes conditions et fournit des informations que nous pourrons peut-être utiliser dans le développement de biomatériaux.
Nous savons que lorsque nous modifions la gravité, un système physique peut changer en réponse.
Les mammifères vivant dans l’environnement de microgravité de la Station spatiale internationale perdent leur densité osseuse et musculaire.
Les plantes réagissent facilement aux changements de gravité, qu’ils soient plus forts ou plus faibles.
Mais la plupart des animaux sur Terre – environ 80 pour cent – possèdent un exosquelette cuticulaire. Ce sont les arthropodes, à la fois marins et terrestres, et la façon dont leurs coquilles dures réagissent au stress mécanique de la haute gravité est, selon les biologistes Karen Stamm et Jan-Henning Dirks de l’Université des Sciences Appliquées de Brême, une région qui a été étonnamment sous pression. -exploré.
Ils ont donc entrepris de combler ce trou dans nos connaissances, avec un dispositif spécial développé uniquement pour étudier les insectes en haute gravité.
Cet appareil est une centrifugeuse conçue sur mesure. Pendant qu’il tourne, la force centrifuge agit sur tout ce qui est placé à l’intérieur, exerçant une pression supplémentaire qui n’est pas sans rappeler l’effet de la gravité.
Les chercheurs ont pu affiner leur centrifugeuse pour produire des conditions gravitationnelles spécifiques. L’accélération normale due à la gravité terrestre au niveau de la mer est notée 1g. Les chercheurs ont pu multiplier ce chiffre jusqu’à 8 g.
L’étape suivante consistait à voir quel effet cela aurait sur les insectes.
Les chercheurs ont acquis des criquets presque adultes de l’espèce Locusta migratoria et les ont placés dans la centrifugeuse après leur mue finale – lorsqu’ils se débarrassent d’un exosquelette et émergent avec leur nouvel adulte doux et brillant qui se développe et se durcit avec le temps.
La centrifugeuse anti-acridienne. (Stamm & Dirks, Proc. Royal Soc. B, 2023)
Chaque groupe de criquets a été placé dans la centrifugeuse pendant deux semaines pendant que leur exosquelette durcissait.
Il y avait trois groupes, à 3 g, 5 g et 8 g, ainsi qu’un groupe témoin de 1 g avec lequel les chercheurs pouvaient comparer leurs criquets en hypergravité.
La centrifugeuse était continue – elle ne s’arrêtait qu’une fois tous les 3 jours, pendant un maximum de 15 minutes à la fois, pour des raisons de maintenance.
La vitesse à laquelle les criquets sont morts était assez intéressante. Pour le groupe témoin 1 g, le taux de survie était de 76 pour cent.
Ce taux a légèrement augmenté pour le groupe 3g : 81 pour cent des criquets ont survécu.
Mais ensuite, le taux de survie a fortement chuté : seuls 51 pour cent du groupe de 5 g ont survécu aux deux semaines, et seulement 7 pour cent des criquets de 8 g ont survécu.
L’effet sur l’épaisseur de l’exosquelette des insectes et la force de leurs pattes semblait correspondre assez bien à cette tendance.
À 3 g, les insectes avaient des pattes nettement plus fortes que ceux à 1 g. Mais à 5 g et 8 g, l’épaisseur de la cuticule a diminué. Et, en plus, les criquets de 8 g perdent de la masse corporelle. Cela ne semble pas du tout être un très bon moment pour eux.
Mais les résultats montrent, pour la première fois, comment les insectes peuvent s’adapter et modifier leur corps à une charge mécanique plus élevée.
Cela a des implications pour le développement des biomatériaux, mais aussi pour notre compréhension de l’évolution de la vie elle-même, sous toutes ses glorieuses formes.
« Nos résultats montrent effectivement que les criquets soumis à l’hypergravité semblent capables de déposer des cuticules ayant des propriétés mécaniques différentes au cours de leur ontogenèse », écrivent les chercheurs.
« Cela indique que la capacité d’un matériau biologique à s’adapter à une charge mécanique, auparavant connue uniquement pour les endosquelettes et les plantes supérieures, est apparemment également présente chez les insectes et peut-être même chez tous les arthropodes. Cette capacité pourrait donc être un concept fondamental de presque toutes les formes squelettiques. et – en tenant compte des diverses voies évolutives des exo- et endosquelettes et des plantes – pourrait être un trait évolutif convergent largement distribué de tous les biomatériaux squelettiques porteurs.
La recherche a été publiée dans Proceedings of the Royal Society B : Biological Sciences.
