Les queues d'hippocampe sont des appendices particuliers. Contrairement à la plupart des animaux, la coupe transversale d’une queue d’hippocampe a la forme d’un prisme carré plutôt que le cylindre habituel. De plus en plus mystiques, les hippocampes n'utilisent pas leur queue pour nager, comme le font les autres poissons, mais plutôt comme des doigts géants utilisés pour ancrer des coraux ou attraper des crevettes savoureuses trop éloignées.
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La queue de l'hippocampe est si particulière qu'elle pourrait constituer un atout pour le domaine de la robotique. Des chercheurs américains et belges recherchent des indices sur la manière de mieux concevoir des dispositifs de saisie flexibles mais robustes. Comme ils le disent aujourd'hui dans Science, les créations inspirées par les hippocampes pourraient trouver des applications dans les missions de recherche et sauvetage, l'industrie, la médecine et plus encore.
Bien qu'un certain nombre d'animaux aient des queues préhensiles - des singes, des opossums et des caméléons, pour n'en nommer que quelques-uns - la queue de l'hippocampe est exceptionnellement forte. Une armure locale sous la forme de plaques squelettiques recouvre le corps des hippocampes, y compris leur queue. Cependant, malgré les matériaux rigides, la queue de l'hippocampe est presque aussi flexible que la queue plus charnue de ses homologues terrestres.
"La nature rend les choses assez fortes pour ne pas casser, puis suffisamment souples pour effectuer un large éventail de tâches", déclare le co-auteur du papier, Ross Hatton, professeur adjoint de robotique à la Oregon State University, dans un communiqué. "C'est pourquoi nous pouvons apprendre beaucoup des animaux qui inspireront la prochaine génération de robots."
Hatton et ses collègues ont décidé d'étudier les queues d'hippocampes en particulier, car ils soupçonnaient l'étrange structure carrée d'avoir évolué pour une raison et donnaient peut-être à ces animaux certaines capacités uniques. Pour mettre leur intuition à l'épreuve, ils ont créé des modèles informatiques et des représentations imprimées en 3D de queues d'hippocampe composées - comme celles que l'on trouve dans la nature - de 36 segments carrés, eux-mêmes constitués de quatre plaques en forme de L. Au centre, la colonne vertébrale est maintenue en place par le tissu conjonctif.
Plus utilisées pour la saisie que pour la locomotion, les queues d'hippocampes sont à la fois souples et robustes. (Vidéo fournie par Dominique Adriaens, UGent)Ils ont également créé un modèle numérique et imprimé en 3D composé de structures rondes se chevauchant - l'équivalent de la manière dont une queue d'hippocampe serait construite si elle avait la forme de la queue de la plupart des autres animaux. Leur création cylindrique ne ressemble à rien de ce que l’on trouve dans la nature, mais sa création a fourni à l’équipe un point de comparaison pour tester les capacités de la queue carrée.
Les chercheurs ont mené des expériences sur les deux modèles dans lesquels ils ont appliqué divers degrés de pression de compression et de distorsion. Ils ont constaté que, tandis que la queue cylindrique se ramollissait et s'abîmait si une force suffisante était appliquée, la queue carrée s'aplatissait en permettant à ses plaques osseuses de glisser l'une sur l'autre, évitant ainsi les dommages de la colonne vertébrale et en lui permettant d'absorber plus d'énergie. elle est cassée.
Cette astuce mécanique donne à la queue de l'hippocampe la force nécessaire pour résister aux mâchoires de certains prédateurs potentiels, ainsi que l'élasticité nécessaire pour se remettre rapidement en mouvement après avoir été déroulée. De plus, par rapport à une queue circulaire, la queue carrée bénéficie de plus de points de contact avec les surfaces qu’elle saisit, ce qui lui permet d’être un dispositif de préhension plus adroit. La queue ronde avait une plus grande liberté de mouvement, mais cet avantage se faisait aux dépens de la force et de la durabilité.
Modèles de la queue cylindrique gauche et de la queue à prisme carré. (Michael M Porter, Université Clemson) Entre les mains des humains, une queue robotisée en hippocampe pourrait être une aubaine pour pouvoir naviguer en toute sécurité dans les crevasses du corps humain et ensuite effectuer une intervention chirurgicale, ou pour explorer les recoins d'un bâtiment effondré et éliminer les débris empêchant le sauvetage d'une victime. Ces applications, cependant, sont susceptibles de se réaliser dans des années.
Entre-temps, l'équipe a au moins résolu l'énigme qui explique pourquoi les hippocampes ont des légendes. Comme ils le notent dans le document, "les conceptions techniques sont un moyen pratique de répondre à des questions biologiques insaisissables lorsque les données biologiques sont inexistantes ou difficiles à obtenir".
