Des biologistes ont découvert que de minuscules papilles tapissant les ventouses des seiches pourraient contribuer à expliquer l’incroyable efficacité de leur adhérence, leur permettant de capturer rapidement et efficacement leurs proies. Cette adhérence est particulièrement efficace sur les surfaces rugueuses et rigides, ce qui pourrait refléter un mécanisme différent de ceux décrits chez d’autres céphalopodes. Cette découverte pourrait inspirer la conception de matériaux bioinspirés ou de nouvelles technologies d’adhérence.
Les céphalopodes comme les seiches et les poulpes sont des prédateurs habiles, qui utilisent leurs tentacules et leurs bras munis de ventouses pour capturer et manipuler leurs proies. La surface de ces dernières — poissons, crabes ou crevettes — présente des propriétés mécaniques variables. La capacité à s’y fixer est essentielle à la survie des céphalopodes.
On pense ainsi que les proies à la surface rugueuse sont généralement plus difficiles à capturer, en raison du risque de fuite au bord des ventouses. Les proies molles peuvent également laisser s’infiltrer du liquide au niveau du point de contact, ce qui rendrait l’adhérence des ventouses plus difficile. Le bord des ventouses doit donc assurer à la fois le contact avec la proie et l’étanchéité de la cavité qu’il forme, afin de garantir la stabilité de la fixation.
Chez les poissons-ventouses (Gobiesocidae), par exemple, les ventouses relativement molles comportent des micropapilles qui épousent les reliefs du substrat, assurant ainsi une étanchéité parfaite et leur permettant de supporter jusqu’à 230 fois leur poids, selon les conditions expérimentales rapportées dans l’étude citée.
Des études ont également montré que, malgré leur petite taille, les ventouses des tentacules des seiches peuvent générer une force d’aspiration nettement plus importante que celles des pieuvres. Cette comparaison dépend toutefois des conditions expérimentales, notamment de la taille des ventouses et de la surface de contact. Le fonctionnement exact de ces ventouses demeure cependant mal compris. Par ailleurs, les travaux consacrés aux ventouses biologiques se sont principalement intéressés aux pieuvres et aux poissons à ventouse.
Une étude parue récemment dans le Journal of the Royal Society Interface offre un nouvel éclairage sur ce qui pourrait conférer leur efficacité aux ventouses des seiches. « Des travaux antérieurs nous ont appris que les ventouses des seiches fonctionnaient selon un mécanisme totalement différent. Grâce à des observations en milieu naturel et en laboratoire, nous avons constaté qu’elles pouvaient adhérer extrêmement rapidement à diverses surfaces de proies. Nous étions très intéressés par la quantification de cette observation et par la vérification de l’hypothèse selon laquelle leurs papilles jouent un rôle dans l’aspiration », explique Brett Klaassen van Oorschot de l’Université et Centre de recherche de Wageningen, aux Pays-Bas, le co-auteur principal de l’étude.
Les papilles, une architecture taillée pour l’adhérence
van Oorschot et ses collègues ont sélectionné la seiche commune (Sepia officinalis) pour étudier comment elle s’agrippe à des proies dont la peau est rugueuse ou la surface irrégulière. Pour ce faire, ils ont prélevé des tentacules et les ont fixés sur une lame de microscope en verre. Lors de chaque test de préhension, un tentacule était placé au fond d’un petit réservoir d’eau, les ventouses orientées vers le haut.
Un système automatisé comprenant un capteur de force mesurait l’adhérence des ventouses. « La plaque est mise en contact avec les ventouses, puis la force nécessaire pour la décoller est mesurée. Cette plaque était interchangeable ; nous en avons fabriqué avec différents niveaux de rugosité et de souplesse », explique le coauteur principal de l’étude, Guillermo Javier Amador.
L’équipe a constaté que les ventouses adhéraient davantage à mesure que les surfaces devenaient rigides. Alors qu’on pense généralement que les ventouses aux bords lisses assurent une adhérence optimale, les chercheurs ont constaté que, chez la seiche, les papilles leur permettaient de mieux se fixer aux proies à la surface irrégulière, comme les crabes et les crevettes.
Quand la rugosité renforce la fixation
« Le résultat le plus marquant a été que les ventouses adhéraient le mieux aux surfaces présentant la même rugosité que les papilles du bord, une rugosité très similaire à celle de la peau de leurs proies, notamment les crevettes, les crabes et les poissons », souligne Amador.
Cette observation concerne la gamme de surfaces testées. La correspondance entre la rugosité des papilles et celle des proies citées devra être appréciée à partir des mesures précises réalisées dans l’étude.
Ces données pourraient inspirer plusieurs applications technologiques potentielles, allant des mains et pinces robotisées aux dispositifs médicaux et aux prothèses. La prochaine étape de l’étude consistera d’ailleurs à développer des ventouses inspirées de celles de la seiche, pouvant adhérer rapidement à diverses surfaces.
« Nous développons des ventouses biomimétiques qui fonctionnent comme les ventouses de la seiche (voire mieux !) », dit van Oorschot. « Ces ventouses permettront de mieux comprendre la biomécanique des ventouses de la seiche et serviront également de modèle pour une nouvelle ventouse industrielle qui pourrait un jour remplacer les technologies actuelles », conclut-elle.
