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Le corps de ces petits insectes est recouvert de structures nanoscopiques, des brochosomes. On s’attendrait à ce qu’ils augmentent la réflexion de la lumière, mais ils ont l’effet inverse. Ce paradoxe vient d’être compris. Biophysique Charlotte Mauger 26 avril 2024 Pour la Science N° 559 [Image] Leafhopper and its brochosomes. ( A) An optical image of a leafhopper Gyponana serpenta. ( B) A scanning electron microscopy (SEM) image of the leafhopper wing (highlighted area in panel A). ( C and D) SEM images of brochosomes on the leafhopper wing, revealing their hollow buckyball-like geometry. ( E) An SEM image showing the cross-section of a natural brochosome cleaved by the focused ion beam (FIB) technique. ( F) The relationship between the diameter of brochosome through-holes and the diameter of brochosomes across different leafhopper species. Brochosome diameter and hole diameter were determined from our experimental measurements and a literature source ( 18). The fitted dashed line indicates that the through-hole diameters are approximately 28% of the corresponding brochosome diameters
"Le phénomène d’"hygrochromie", le changement de couleur sous l’effet d’un fluide, est relativement courant chez les insectes et indique toujours la présence d’une structure photonique ouverte dans laquelle l’eau ou un fluide physiologique peut pénétrer et modifier ses propriétés optiques." Images de science : Quand les coléoptères guident la lumière Par Serge Berthier "Un autre phénomène lumineux vient d’être observé à l’Institut des NanoSciences de Paris (CNRS – Sorbonne Université), qui participe aussi à la couleur de l’insecte : la fluorescence guidée. Les écailles contiennent des fluorophores, non encore identifiés, qui sous irradiation UV, émettent dans le bleu-vert. La structure photonique interne des écailles guide cette lumière émise vers la pointe d’où elle peut s’échapper, ajoutant dans la journée, une nouvelle composante colorée à l’insecte. De telles structures pourraient avoir d’intéressantes applications pour des cellules photovoltaïques ou pour le cosmétique. Comment les organismes vivants se protègent-ils du soleil ? Comme tout organisme vivant, les insectes doivent se protéger des rayonnements ultraviolets du soleil. Il y a de nombreux moyens d’y parvenir. Beaucoup, comme la majorité des mammifères, dont nous même, mais aussi de très nombreux autres animaux, et même certaines plantes, synthétisent des mélanines, un pigment allant du jaune au noir selon la concentration, et qui a son pic d’absorption dans l’ultraviolet. Les rayonnements sont absorbés et leur énergie convertie en chaleur. D’autres organismes, comme certaines fourmis et papillons, réfléchissent les ultraviolets – un stratégie plus rare. Ils ont pour cela développé des structures photoniques particulières comme des « miroirs interférentiels » ou des structures prismatiques. La troisième façon enfin est de convertir ces rayonnements nocifs en rayonnement inoffensifs, voire bénéfiques : c’est la fluorescence. Cette transformation est opérée par des molécules appelées fluorophores. Dans le cas du coléoptère Tmesisternus rafaelae qui nous intéresse ici, les fluorophores sont dispersés à l’intérieur des écailles qui recouvrent l’insecte. En l’absence de mélanines, les rayonnements UV pénètrent aisément les écailles et y sont alors convertis en rayonnements visibles. Généralement, une grande partie de cette lumière retraverse la paroi de la structure modifiant ainsi la couleur perçue. Mais ici, une structure photonique, un empilement régulier de couches de chitine, le matériau constitutif des carapaces des insectes, de tous les arthropodes en général, alternant avec des couches composites de chitine et d’air, l’empêche de sortir latéralement et la guide vers l’extrémité de l’écaille, la pointe, par où elle peut enfin s’échapper. C’est ce que nous observons sur cette image prise au microscope optique numérique. Un tel dispositif pourrait être implanté sur des panneaux solaires photovoltaïques. Des fluorophores joueraient le rôle de « down converters » en convertissant des radiations très énergétiques (les UV) en radiations moins énergétiques (le visible) – comme dans le cas du Tmesisternus rafaelae – mieux absorbées par les cellules solaires photovoltaïques. Puis la structure photonique guiderait cette lumière vers la zone de la cellule où s’opère la transformation de la lumière en électricité." [Image] Le longicorne Tmesisternus rafaelae, de la famille des Cerambicidae (Coléoptère), en provenance de l’île indonésienne des Célèbes. Serge Berthier. Institut des NanoSciences de Paris, Author provided [énergie solaire ; animaux ; insectes ; imagerie ; lumière ; optique ; fluorescence ; microscopie ; images de science ; photonique]
Humans have taken spiders into space more than once to study the importance of gravity to their web-building. What originally began as a somewhat unsuccessful PR experiment for high school students has yielded the surprising insight that light plays a larger role in arachnid orientation than previously thought. Spiders in space: without gravity, light becomes key to orientation | University of Basel, 09.12.2020 Traduction : Les humains ont emmené des araignées dans l'espace plus d'une fois pour étudier l'importance de la gravité dans la construction de leur toile. Ce qui a commencé comme une expérience de relations publiques quelque peu infructueuse pour les lycéens a permis de découvrir de façon surprenante que la lumière joue un rôle plus important qu'on ne le pensait dans l'orientation des arachnides. Traduit avec www.DeepL.com/Translator (version gratuite) [Image] Un spécimen de l'espèce d'araignée Trichonephila clavipes à bord de la station spatiale internationale ISS. (Photo : BioServe Space Technologies, Université du Colorado Boulder) _____________________________________________ Sur le même sujet (en français) → Une étude révèle comment les araignées s'orientent en apesanteur - NetCost & Security, 13.12.2020 https://www.netcost-security.fr/science/2067/une-etude-revele-comment-les-araignees-sorientent-en-apesanteur/
Inspirée de la fourmi du désert, AntBot peut se promener et rentrer seul à la maison automatiquement, sans GPS, ni cartographie. Pour les chercheurs du CNRS, sa « boussole céleste » pourrait équiper à l'avenir des véhicules autonomes, des drones et d'autres robots explorateurs. Par Fabrice Auclert, 16.02.2019 "Dans un article publié dans la revue Science Robotics, des chercheurs du CNRS et d'Aix-Marseille Université ont présenté un robot d'un nouveau genre. Baptisé AntBot, il ressemble à une araignée à six pattes mais il est inspiré de la fourmi du désert, Cataglyphis, et utilise la lumière plutôt qu'une puce GPS pour naviguer et se déplacer. Contrairement à ses cousines qui habitent dans des climats plus cléments, la fourmi du désert ne peut pas utiliser de phéromones comme aide à la navigation à cause de la chaleur. Elle dépend donc entièrement de ses autres sens pour pouvoir retrouver son nid après avoir parcouru plusieurs centaines de mètres. Les fourmis sont capables de voir la lumière polarisée et les rayons ultraviolets, invisibles à l'œil humain. Grâce à la lumière polarisée du ciel, elle est capable de mesurer précisément son cap pour savoir à tout moment dans quelle direction se trouve le nid. Elle mesure la distance en comptant ses pas, et sait exactement où elle se trouve par rapport à son point de départ. D'autres insectes utilisent également ce système, comme les drosophiles qui sont ainsi capables de voler en ligne droite." (...)
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Les tournesols ont des motifs cachés de couleurs ultraviolettes. Visibles par les pollinisateurs, ces couleurs sont dues à la présence de pigments qui aident également les plantes à retenir l’humidité. Marco Todesco, 14.06.2022 (...) Une affaire de perception Ce que nous considérons généralement comme un seul tournesol est en fait une grappe de fleurs, appelée inflorescence. Tous les tournesols sauvages, dont il existe environ 50 espèces en Amérique du Nord, ont des inflorescences très similaires. À nos yeux, leurs ligules (les pétales agrandis et soudés au pourtour de l’inflorescence du tournesol) sont toutes du même jaune vif uniforme que nous connaissons bien. Cependant, lorsqu’on l’examine dans le spectre UV (c’est-à-dire au-delà du type de lumière que nos yeux peuvent voir), ce qu’on voit est très différent. Les tournesols accumulent des pigments absorbant les UV à la base des ligules. Sur l’ensemble de l’inflorescence, il en résulte un motif qui forme comme un centre de cible. Dans une étude récente, nous avons comparé près de 2 000 tournesols sauvages. Nous avons constaté que la taille de ces taches UV varie considérablement, tant entre les espèces qu’au sein d’une même espèce. Le tournesol présentant la plus grande diversité dans la taille des cercles UV est Helianthus annuus, le tournesol commun. H. annuus est le parent sauvage le plus proche du tournesol cultivé et est le plus répandu des tournesols sauvages, poussant presque partout du sud du Canada jusqu’au nord du Mexique. Alors que certaines populations de H. annuus possèdent de très petites taches UV, chez d’autres, la région absorbant les ultraviolets couvre toute l’inflorescence. Attirer les pollinisateurs Pourquoi y a-t-il d’aussi grandes différences ? Les scientifiques connaissent depuis longtemps les motifs UV des fleurs. Parmi les nombreuses approches utilisées pour étudier le rôle de ces motifs dans l’attraction des pollinisateurs, certaines ont été très inventives, comme couper et coller des pétales ou les enduire de crème solaire. Lorsque nous avons comparé des tournesols avec différents cercles UV, nous avons constaté que les pollinisateurs étaient capables de les distinguer et préféraient les plantes avec des taches de taille moyenne." (...) [Image] Comment les insectes voient-ils le monde ? / Ultraviolet Light Explained: See the world through the eyes of insects - YouTube, 10.10.2020 https://www.youtube.com/watch?v=2gduA3EM26M
A team of researchers from the University of Oklahoma, and one from the University of Notre Dame, has found that on July 27, 2019, approximately 46 million pallid-winged grasshoppers hovered over Las Vegas, Nevada—one of the brightest-lit cities in the United States. In their paper published in the journal Biology Letters, the group describes using radar data to study the grasshoppers. Radar study shows 46 million grasshoppers descended on Las Vegas [Image] Picture of a female pallid-winged grasshopper (Trimerotropis Pallidipennis) - Crédit : Sanjay Acharya ____________________________________________________ Un article en français : La ville américaine de Las Vegas a déjà fait face à des invasions de criquets à cause de sa trop grande luminosité la nuit. Pourquoi les criquets sont attirés par Las Vegas Par Anne-Sophie Tassart le 02.04.2021 à 18h07 Durant l'été 2019, Las Vegas a fait face à une invasion de criquets. Des chercheurs de l'Université d'Oklahoma ont analysé ce déroutant phénomène.
Par Alain Fraval. OPIE-Insectes. Les Épingles entomologiques - Les Épingles du n° 191 d'Insectes (4e tr. 2018) "Les drosophiles ne passent pas pour de grands voiliers et pourtant sont capables d’accomplir des trajets en ligne droite sur une distance considérable pour leur petite taille, à la recherche de nourriture et d’un site de ponte. Des individus marqués ont été recapturés 15 km plus loin, parcours effectué en une soirée, dans le désert chaud (Vallée de la mort, États-Unis).
La course n’a pu se faire qu’en ligne droite, une trajectoire non ou mal contrôlée aurait conduit l’insecte à tourner en rond, ce qui est tout à fait inefficace. La Mouche du vinaigre possède donc un pilote interne.
Michael Dickinson et ses collaborateurs (Caltech à Pasadena, Californie) ont trouvé ce pilote. Fixée sur un pivot (un fil de tungstène collé sur son dos) au centre d’une chambre de vol (cylindre basculant éclairé en lumière rouge sur la paroi interne duquel s’allument des leds en guise de stimuli mobiles), la droso ne pivote pas, c’est-à-dire qu’elle adopte une trajectoire rectiligne, qui fait un angle quelconque avec ce « soleil » (ménotaxie). Retirée du dispositif et replacée à son poste, elle vole dans la même direction, même après une absence de plusieurs heures. Ceci suggère qu’en nature, les individus d’une petite population
se disperseront dans toutes les directions.
Au niveau du système nerveux, on avait découvert récemment des neurones spécialisés, dits E-PG. En les inactivant par une manipulation génétique, l’équipe a créé des mouches incapables de s’orienter par rapport au soleil. Elles vont « bêtement » vers la source de lumière (phototaxie).
Au travers d’une fenêtre découpée dans la capsule céphalique de la droso fixée dans le simulateur, et au prix d’une autre modification génétique, il a été possible de voir fluorescer ces neurones en fonction de la présence du « soleil ».
On a là un mécanisme sans doute très ancien et fondamental chez les insectes. Avec la Mouche du vinaigre, insecte hautement bidouillable, on dispose d’un outil pour l’examiner plus avant."
Article source
[Image] A fruit fly is fixed in place in a 'flight simulator' where it can still move its wings in response to stimuli. The fly will keep a bright light -- a simulated sun -- in one part of its vision, enabling it to fly straight with respect to the light. Credit: Dickinson laboratory [via] Guiding flight: The fruit fly's celestial compass | EurekAlert!, 30.08.2018 https://www.eurekalert.org/pub_releases/2018-08/ciot-gft083018.php
La technique utilisée par la crevette-mante pour polariser la lumière pourrait fournir des solutions performantes à l'électronique de demain [L'étude] A shape-anisotropic reflective polarizer in a stomatopod crustacean : Scientific Reports, 17.02.2016
http://www.nature.com/articles/srep21744#references
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