Des chercheurs ont converti la structure 3D de toiles d’araignées en musique

musique toile araignée
Images en coupe (présentées en différentes couleurs) d'une toile d'araignée, combinées dans cette image 3D et traduites en musique. | Isabelle Su et Markus Buehler
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Une équipe de chercheurs est parvenue à traduire la structure tridimensionnelle des toiles d’araignées en musique. Ce projet, intitulé Spider’s Canvas, contribue non seulement à une meilleure compréhension de l’architecture de ces toiles, mais il pourrait également aider à interpréter le langage vibratoire des araignées.

Le corps des araignées est recouvert de minuscules « poils », que l’on appelle des soies. Toutes les espèces d’araignées en possèdent, car c’est un organe sensoriel très important pour ces invertébrés : les soies, sensibles aux déplacements d’air et aux vibrations, leur permettent de ressentir finement tout ce qu’il se passe aux alentours. Lorsqu’elles se trouvent sur leur toile, les araignées peuvent ainsi détecter la moindre vibration de celle-ci. « Elles ne voient pas très bien, donc elles sentent leur monde à travers des vibrations, de différentes fréquences », explique Markus Buehler, du MIT.

Non seulement elles détectent ces vibrations, mais elles sont capables de les interpréter. En effet, un insecte prisonnier de leur toile ne produit pas la même vibration qu’une simple brise, ni même qu’une autre araignée venue exécuter sa parade nuptiale. En 2018, en collaboration avec l’artiste et architecte argentin Tomás Saraceno, Buehler et ses collègues ont mis au point un instrument interactif capable de traduire la structure 3D d’une toile d’araignée en musique. Aujourd’hui, l’équipe présente une version affinée de ce travail, offrant une expérience plus immersive.

Une construction complexe… et musicale

Pour la plupart des gens, une toile d’araignée a une structure en deux dimensions : plate, relativement ronde, dotée de rayons radiaux, autour desquels l’araignée construit un filet de soie en spirale. En réalité, la plupart des toiles adoptent une structure 3D. Ce sont des systèmes très élaborés, reposant sur de simples blocs de construction, impliquant la chimie des protéines et une architecture complexe de filaments de soie. Un schéma que l’on retrouve en musique selon Buehler: « Le son est généré par l’assemblage d’unités élémentaires pour produire des harmonies et des rythmes complexes. Dans ce projet, nous avons démontré un lien intime entre ces réalisations de systèmes complexes ».

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Pour étudier en détail la structure de ces toiles plus complexes, Buehler et son équipe ont enfermé une araignée tropicale de l’espèce Cyrtophora citricola dans une enceinte rectangulaire, puis ont attendu qu’elle y tisse sa toile. Une fois le travail de l’arachnide achevé, les chercheurs ont utilisé un laser afin d’obtenir des images de coupe haute résolution de cet ouvrage.

À l’aide d’un algorithme spécifique, ils ont ensuite reconstitué l’architecture 3D de la toile à partir de ces coupes 2D. Puis, pour transformer le tout en musique, ils ont entrepris d’attribuer une fréquence sonore à chaque brin de toile ; les notes ainsi générées ont été jouées selon les motifs de la structure de la toile pour créer une mélodie, comme illustré dans la vidéo suivante.

L’équipe a également eu l’idée de scanner une toile d’araignée en cours de construction, de manière à traduire chaque étape du processus en musique. À mesure que la structure de la toile évolue, les notes changent, ce qui permet à l’auditeur de « suivre » l’avancement de l’ouvrage :

Cette bande sonore du processus de construction peut apporter de précieux indices sur la façon dont les araignées parviennent à construire une toile en 3D complexe sans aucun élément de support — une compétence qui peut s’avérer très utile pour nous autres humains, notamment dans le cadre de l’impression 3D. Buehler souligne par ailleurs que les toiles d’araignées pourraient devenir une nouvelle source d’inspiration musicale, très différente de l’expérience humaine habituelle.

Vers l’apprentissage d’un nouveau langage

Aujourd’hui, l’équipe propose une nouvelle version de son projet : celui-ci comprend désormais un composant de réalité virtuelle, invitant les utilisateurs à entrer dans la toile et à interagir eux-mêmes avec les différents brins :

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« Vos oreilles vont capter des caractéristiques structurelles que vous pourriez voir, mais que vous ne reconnaîtrez pas immédiatement. En l’entendant et en le voyant en même temps, vous pouvez vraiment commencer à comprendre l’environnement dans lequel vit l’araignée », explique Buehler. Être immergé de cette façon dans la toile d’araignée offre aussi aux chercheurs une opportunité unique d’étudier et de comprendre l’impact du moindre changement effectué au sein de la structure. Par exemple, l’étirement d’un brin modifie sa tonalité, tandis que la suppression d’un autre affecte tous les autres brins de soie alentour.

Ce travail met non seulement en lumière une architecture extrêmement complexe, mais il a également permis de développer un algorithme capable d’identifier et d’interpréter les différents types de vibrations d’une toile d’araignée. Ainsi, une vibration signifie « proie piégée », une autre signifie « toile en construction », ou « un congénère arrive », etc., ce qui représente la base de l’apprentissage du langage araignée — ou du moins, le langage de l’araignée Cyrtophora citricola.

À présent, l’équipe tente de générer des signaux synthétiques pour parler ce même langage et pourquoi pas, commencer à échanger avec les arachnides. « Si nous exposons [les araignées] à certains modèles de rythmes ou de vibrations, pouvons-nous affecter ce qu’elles font et pouvons-nous commencer à communiquer avec elles ? Ce sont des idées vraiment passionnantes », conclut Buehler.

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Sources : Journal of the Royal Society Interface, I. Su et al. et MIT

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