{"id":3812,"date":"2012-12-10T05:00:54","date_gmt":"2012-12-10T04:00:54","guid":{"rendered":"http:\/\/sciencetonnante.wordpress.com\/?p=3812"},"modified":"2012-12-10T05:00:54","modified_gmt":"2012-12-10T04:00:54","slug":"comment-le-gecko-fait-il-pour-grimper-aux-murs","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/scienceetonnante.com\/blog\/2012\/12\/10\/comment-le-gecko-fait-il-pour-grimper-aux-murs\/","title":{"rendered":"Comment le gecko fait-il pour grimper aux murs ?"},"content":{"rendered":"

\"gecko\"<\/a>Mouches, araign\u00e9es et autres moustiques, nous sommes habitu\u00e9s \u00e0 voir nos amis les petites b\u00eates grimper aux murs sans difficult\u00e9s apparentes. Mais le plus spectaculaire d’entre tous est tr\u00e8s certainement le l\u00e9zard gecko<\/strong>.<\/p>\n

Capable d’escalader les surfaces les plus lisses et m\u00eame de marcher au plafond, le gecko intrigue depuis des dizaines d’ann\u00e9es les scientifiques. Mais heureusement depuis peu, il semble que son myst\u00e8re soit enfin perc\u00e9, et ouvre la voie \u00e0 de nouvelles applications technologiques.<\/p>\n

Un animal qui d\u00e9fie la gravit\u00e9<\/h3>\n

\"gecko-traction\"<\/a><\/p>\n

La fascination des scientifiques pour le gecko ne date pas d’hier. D\u00e8s le 4\u00e8me si\u00e8cle avant notre \u00e8re, Aristote avait not\u00e9 l’incroyable capacit\u00e9 que poss\u00e8de le gecko \u00e0 grimper ou descendre des arbres dans n’importe quelle position.<\/p>\n

Avec le d\u00e9veloppement des m\u00e9thodes de test, il n’a pas fallu longtemps pour que des chercheurs s’efforcent de mesurer les propri\u00e9t\u00e9s d’adh\u00e9sion du gecko en utilisant des montages comme celui que l’on voit ci-contre. Et ces propri\u00e9t\u00e9s sont encore meilleures que ce que le gecko peut nous laisser voir \u00e0 l’\u00e9tat naturel.<\/p>\n

En effet alors que le gecko ne p\u00e8se que 50 g, il est capable de r\u00e9sister \u00e0 une traction de pr\u00e8s de 20 newtons, soit 2 kilogrammes<\/strong> ! Et cette adh\u00e9rence exceptionnelle fonctionne sur n’importe quel type de surface, et m\u00eame sous l’eau.<\/p>\n

Mais le plus incroyable, c’est qu’il s’accroche ainsi tout en \u00e9tant capable de se d\u00e9placer rapidement<\/strong>, \u00e0 des vitesses de plusieurs m\u00e8tres par seconde, avec un mouvement de patte toutes les 15 millisecondes. Essayez de faire la m\u00eame chose avec du simple scotch !<\/p>\n

Alors, quel est le secret du gecko ?<\/p>\n

Une colle magique sous les pattes ?<\/h3>\n

\u00c9videmment, la premi\u00e8re chose \u00e0 laquelle on pense, c’est que le gecko doit poss\u00e9der une sorte de substance tr\u00e8s collante qui permet \u00e0 ses pattes d’adh\u00e9rer aux murs et aux plafonds. C’est d’ailleurs en partie comme \u00e7a que fait la mouche.<\/p>\n

Malheureusement, \u00e7a n’est pas \u00e7a ! Cela fait longtemps que les chercheurs ont observ\u00e9 que les pattes des geckos ne contiennent aucune substance magique<\/strong>. Et d’ailleurs ces derniers ne poss\u00e8dent pas sous leurs pattes de glandes qui seraient susceptibles de secr\u00e9ter cette colle. Il faut chercher une autre explication !<\/p>\n

Il se trouve qu’en cherchant sous les pattes des geckos, si on ne trouve pas de colle on observe en revanche des choses tr\u00e8s int\u00e9ressantes. Leurs pattes poss\u00e8dent en effet une structure tr\u00e8s particuli\u00e8re<\/strong>, que r\u00e9sume le sch\u00e9ma ci-dessous.<\/p>\n

\"structure<\/a><\/p>\n

Le gecko poss\u00e8de 4 pattes, et chaque patte a 5 doigts. \u00c7a fait 20 doigts, jusqu’ici tout va bien. Mais si on y regarde de pr\u00e8s, les doigts sont tapiss\u00e9s de petites structures appel\u00e9es s\u00e9tules<\/strong> (setae<\/em>), qui sont des sortes de poils d’environ 100 microns de long et quelques microns de large. Et si on y regarde d’encore<\/em> plus pr\u00e8s, chaque s\u00e9tule contient \u00e0 son extr\u00e9mit\u00e9 des centaines de structures encore plus petites, les spatules<\/strong>, dont le diam\u00e8tre ne d\u00e9passe pas 200 nanom\u00e8tres.<\/p>\n

Manifestement, le secret de l’adh\u00e9sion du gecko r\u00e9side dans ces minuscules structures, mais comment fonctionnent-elles ?<\/p>\n

A la recherche du m\u00e9canisme<\/h3>\n

Un des premiers principes physiques auxquels on peut penser, c’est la succion, c’est-\u00e0-dire un effet de ventouse<\/strong>. Mais cette hypoth\u00e8se a d\u00e9j\u00e0 \u00e9t\u00e9 \u00e9cart\u00e9e il y a longtemps car des chercheurs ont montr\u00e9 que les pattes des geckos adh\u00e9raient m\u00eame sous vide. (Je vous laisse vous convaincre qu’une ventouse ne peut pas fonctionner dans le vide…)<\/p>\n

\"gecko<\/a>Deuxi\u00e8me possibilit\u00e9, les spatules agiraient comme des micro-crochets<\/strong> qui pourraient profiter des asp\u00e9rit\u00e9s de la surface pour ancrer l’animal. L\u00e0 aussi ce m\u00e9canisme a \u00e9t\u00e9 \u00e9cart\u00e9, car on a observ\u00e9 que les geckos pouvaient adh\u00e9rer \u00e0 des surfaces m\u00eame parfaitement lisses.<\/p>\n

Troisi\u00e8me hypoth\u00e8se : les forces capillaires que pourrait cr\u00e9er une fine pellicule d’eau<\/strong> entre la surface et la patte du gecko. Il s’agit en gros du m\u00eame principe qui fait que le rideau de douche adh\u00e8re au carrelage quand il est mouill\u00e9. Cette hypoth\u00e8se a semble-t-il tenu assez longtemps, mais a \u00e9t\u00e9 r\u00e9cemment contredite par des exp\u00e9riences montrant que les pattes de gecko adh\u00e9raient m\u00eame aux surfaces lisses super-hydrophobes, comme (ci-contre) l’ars\u00e9nure de gallium (AsGa).<\/p>\n

Certains chercheurs ont aussi pens\u00e9 \u00e0 des m\u00e9canismes \u00e9lectrostatiques, mais ces satan\u00e9es pattes de gecko adh\u00e8rent aussi dans un plasma ionis\u00e9 ! Il faut chercher ailleurs.<\/p>\n

Une exp\u00e9rience de micro-m\u00e9canique<\/h3>\n

\"Setule<\/a>Apr\u00e8s des d\u00e9cennies d’exp\u00e9riences et de conjectures, il semble que l’\u00e9nigme du gecko touche \u00e0 son terme. En 2000 des chercheurs am\u00e9ricains ont publi\u00e9 dans la revue Nature [1]<\/em> le r\u00e9sultat d’exp\u00e9riences de traction r\u00e9alis\u00e9es avec une unique s\u00e9tule <\/strong>(voir ci-contre). En gros ils ont \u00e9tudi\u00e9 quelle force il fallait pour d\u00e9coller un poil de 100 microns d’une surface ! Un exploit technique qui a permis d’en apprendre beaucoup sur le fonctionnement de l’adh\u00e9sion du gecko.<\/p>\n

Les exp\u00e9riences men\u00e9es par ces chercheurs ont d’abord r\u00e9v\u00e9l\u00e9 deux choses importantes : une unique s\u00e9tule peut soutenir au maximum une force de 200 micro-newtons. Sachant qu’un gecko en poss\u00e8de entre 6 et 7 millions, cela signifie qu’il pourrait en th\u00e9orie soutenir au maximum une charge de 130 kg<\/strong> !<\/p>\n

Ils ont \u00e9galement \u00e9tudi\u00e9 l’impact de l’orientation de la s\u00e9tule sur son adh\u00e9sion, et ils ont montr\u00e9 que l’adh\u00e9sion cesse d\u00e8s qu’on incline la s\u00e9tule par rapport \u00e0 la surface. Et c’est ce qui explique que le gecko soit capable de courir si vite tout en adh\u00e9rant<\/strong> : il d\u00e9tache sa patte par un mouvement de rotation, ce qui produit un effet analogue \u00e0 un morceau de scotch qu’on d\u00e9tache en tirant sur une extr\u00e9mit\u00e9.<\/p>\n

Les forces de Van Der Waals<\/h3>\n

\"Force<\/a>Mais surtout ces exp\u00e9riences ont presque mis un point final \u00e0 la qu\u00eate du m\u00e9canisme de l’adh\u00e9sion du gecko. En effet le principal ph\u00e9nom\u00e8ne compatible avec leurs mesures est celui bas\u00e9 sur les forces dites de Van Der Waals<\/strong>.<\/p>\n

Ces forces sont \u00e0 l’origine de ce qu’on appelle les liaisons inter-mol\u00e9culaires<\/strong>. Les liaisons chimiques habituelles (comme la liaison covalente) sont fortes et permettent d’assurer la coh\u00e9sion des mol\u00e9cules, par exemple la mol\u00e9cule de m\u00e9thane CH4. Mais il existe une autre famille de liaisons, beaucoup plus faibles, qui font que les mol\u00e9cules s’attirent entre elles.<\/p>\n

Les forces de Van Der Waals sont les principales forces inter-mol\u00e9culaires et r\u00e9sultent du fait que les nuages \u00e9lectroniques de mol\u00e9cules se d\u00e9forment quand elles s’approchent les unes des autres. Dans le m\u00e9thane, ces liaisons sont par exemple responsables de l’existence de l’\u00e9tat liquide, qui r\u00e9sulte du fait que les mol\u00e9cules s’attirent entre elles (voir ci-contre).<\/p>\n

Mais le probl\u00e8me des forces de Van Der Waals, c’est qu’elles ne fonctionnent qu’\u00e0 tr\u00e8s tr\u00e8s petite distance<\/strong>, environ 1 nanom\u00e8tre ! Et c’est manifestement le r\u00f4le des microscopiques spatules du gecko que d’aller tellement \u00e9pouser la surface que les forces de Van Der Waals peuvent agir et cr\u00e9er l’adh\u00e9sion. Mais n’essayez pas de faire pareil avec vos mains, vous n’arriverez pas \u00e0 cr\u00e9er suffisamment de surface de contact aussi proche pour que cela fonctionne !<\/p>\n

Un adh\u00e9sif inspir\u00e9 par le gecko<\/h3>\n

\"Kiel_bioinspired_tape1\"<\/a>Heureusement, comme souvent en sciences des mat\u00e9riaux, la nature est une source d’inspiration pour cr\u00e9er de nouvelles technologies, et les pattes du gecko n’\u00e9chappent pas \u00e0 la r\u00e8gle.<\/p>\n

Depuis une dizaine d’ann\u00e9es des laboratoires essayent de cr\u00e9er des mat\u00e9riaux reproduisant la structure nanom\u00e9trique des spatules du gecko<\/strong>, afin de r\u00e9aliser des adh\u00e9sifs exploitant les forces de Van der Waals (on parle alors d’adh\u00e9sion s\u00e8che).<\/p>\n

Plusieurs groupes de part le monde ont d\u00e9j\u00e0 cr\u00e9\u00e9 de tels mat\u00e9riaux, comme \u00e0 l’universit\u00e9 de Kiel (dont on voit l’\u00e9quipe ci-contre) ou au Gecko Lab<\/a>\u00a0<\/em>de Kellar Autumn, le principal auteur des publications que j’ai mentionn\u00e9.<\/p>\n

J’ai eu l’occasion de tester moi-m\u00eame ce genre de mat\u00e9riaux, et c’est assez impressionnant ! On le colle sur une surface lisse par simple pression : on peut ensuite tirer dessus comme un bourrin , et rien ne bouge ! Pour le d\u00e9coller, il suffit d’un mouvement de pelage, et l’adh\u00e9sif se d\u00e9tache.<\/p>\n

Alors peut-\u00eatre un jour pourrons nous tous jouer les Spidermans, ou plut\u00f4t les Geckomans, et – tel Tom Cruise – escalader la tour Burj Khalifa<\/a> de Duba\u00ef avec une simple paire de gants.<\/p>\n

\"burj_khalifa_aka_burj_dubai-600\"<\/a><\/p>\n

[1] Kellar Autumn et al., Adhesive force of a single gecko foot-hair<\/a>, Nature 405, 681-685 (2000)<\/p>\n

 <\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Mouches, araign\u00e9es et autres moustiques, nous sommes habitu\u00e9s \u00e0 voir nos amis les petites b\u00eates grimper aux murs sans difficult\u00e9s apparentes. Mais le plus spectaculaire d’entre tous est tr\u00e8s certainement le l\u00e9zard gecko. Capable d’escalader les surfaces les plus lisses et m\u00eame de marcher au plafond, le gecko intrigue depuis des dizaines d’ann\u00e9es les scientifiques.<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"jetpack_post_was_ever_published":false,"_jetpack_newsletter_access":"","_jetpack_dont_email_post_to_subs":false,"_jetpack_newsletter_tier_id":0,"_jetpack_memberships_contains_paywalled_content":false,"_jetpack_memberships_contains_paid_content":false,"footnotes":""},"categories":[6],"tags":[79,63,53],"class_list":{"0":"post-3812","1":"post","2":"type-post","3":"status-publish","4":"format-standard","6":"category-physique","7":"tag-liaisons-chimiques","8":"tag-materiaux","9":"tag-physico-chimie"},"jetpack_featured_media_url":"","jetpack_sharing_enabled":true,"post_mailing_queue_ids":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/scienceetonnante.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/3812","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/scienceetonnante.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/scienceetonnante.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/scienceetonnante.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/scienceetonnante.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=3812"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/scienceetonnante.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/3812\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/scienceetonnante.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=3812"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/scienceetonnante.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=3812"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/scienceetonnante.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=3812"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}