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De nombreuses substances chimiques explosives ont une odeur caractéristique, et les équipes de démineurs emploient souvent des chiens pour les détecter. Mais récemment, une équipe de chercheurs américains pourrait avoir trouvé encore mieux : des sauterelles modifiées équipées de biocapteurs. Les capacités olfactives de ces insectes sont si développées qu’ils peuvent non seulement identifier les produits explosifs, mais également discriminer les différentes substances.

Barani Raman et ses collègues de l’Université de Washington se sont inspirés des sens olfactifs de la sauterelle américaine, Schistocerca americana, pour créer des « renifleurs » de bombes.

Chez les insectes, les neurones récepteurs olfactifs dans les antennes détectent les odeurs chimiques dans l’air. À leur tour, ces neurones envoient des signaux électriques à une partie du cerveau de l’insecte, connue sous le nom de “lobe antennaire”. Chaque antenne de sauterelle possède environ 50’000 de ces neurones.

Pour tester la capacité de renifler des bombes, l’équipe a projeté des vapeurs de différents matériaux explosifs sur des antennes de sauterelles, y compris des vapeurs de trinitrotoluène (TNT) et de son précurseur, le 2,4-dinitrotoluène (DNT). Comme témoins, ils ont utilisé des produits non explosifs tels que l’air chaud et le benzaldéhyde, le principal composant de l’huile d’amandes amères.

Des sauterelles capables d’identifier et discriminer les produits explosifs

En implantant des électrodes dans les lobes antennaires des sauterelles, les chercheurs ont découvert que différents groupes de neurones étaient activés lors de l’exposition aux explosifs. Ils ont analysé les signaux électriques et ont pu distinguer les vapeurs explosives des produits non explosifs.

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implant sauterelle

Image montrant l’implantation d’électrodes dans le lobe antennaire d’une sauterelle. Crédits : Baranidharan Raman et al. 2020

Les chercheurs ont équipé les sauterelles de minuscules capteurs légers qui étaient capables d’enregistrer et de transmettre, sans fil, l’activité électrique de leurs lobes antennaires presque instantanément. Les sauterelles ont continué à détecter avec succès des explosifs jusqu’à sept heures après que les chercheurs ont implanté les électrodes, avant qu’elles ne se fatiguent et finissent par mourir.

Le processus a immobilisé les sauterelles, de sorte que les chercheurs ont pu les placer sur une plate-forme à roues télécommandées pour tester leur capacité à détecter des explosifs à différents endroits. Les animaux ont pu détecter où se trouvait la plus forte concentration d’explosifs lorsque l’équipe a déplacé la plate-forme à différents endroits.

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Une utilisation potentielle comme détecteurs d’explosifs

L’équipe a également testé l’effet de la combinaison d’informations sensorielles de plusieurs sauterelles, étant donné que dans le monde réel, les produits chimiques pourraient être dispersés par des facteurs environnementaux, y compris le vent. Combiner l’activité neuronale de sept sauterelles a donné une précision de détection moyenne de 80%, contre 60% pour une seule sauterelle.

Le projet a été financé par l’US Office of Naval Research et les chercheurs pensent que les sauterelles pourraient être utilisées à des fins de sécurité intérieure. L’une des limites de l’étude était qu’elle n’a pas testé la capacité de détection des explosifs des sauterelles lorsque plusieurs odeurs étaient présentes en même temps.

Sources : bioRxiv

sauterelle explosifs

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