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Les écailles du Morpho [Pint of Science 2017]

Les écailles du Morpho
En début d'année, Eléa Heberle, de l'équipe d'organisation de Pint of Science, me contactait pour me proposer de participer à la réalisation d'un chouette projet collectif: une visite virtuelle et augmentée du bar strasbourgeois "La Mandragore" qui va héberger une conférence Pint of Science. Projet collectif puisqu'ont été également sollicités Tania Louis, Helixis Felis de Macroscopie, Prof Lablouse, Elodie Chabrol, Marie-Charlotte Morin et Astropierre pour concevoir des vidéos associées à des objets curieux qui parsèment la Mandragore, un véritable cabinet des curiosités où on peut picoler. Voici d'ailleurs cette visite virtuelle: trouverez-vous la vidéo que j'ai réalisée pour l'occasion?


Bon allez, je suis chic, cliquez sur l'image ci-dessous pour y avoir directement accès:

Les écailles du Morpho
Je vous conseille fortement de visionner les autres contributions de cet ambitieux projet, c'est que du bon!

Mais profitons également de ce billet pour aller un peu plus loin dans notre découverte des écailles de papillons Morpho. Les assidus du blog se rappelleront ainsi que nous avions déjà évoqué le fait que les papillons sont recouverts d'écailles, grâce aux sublimes clichés réalisés par Linden Gledhill. Voici comment il photographie ces écailles:

Morpho-Linden-Gledhill
Dans ma vidéo, j'évoque les propriétés particulières qu'ont ses écailles vis à vis de la lumière: alors qu'elles sont par essence brunes voire totalement transparentes en terme de pigmentation, elles apparaissent bleues grâce au phénomène de coloration structurelle, conféré par la striature minuscule qu'elles possèdent. Un nouveau voyage dans le microscopique s'impose:


Nanostructure des écailles de Morpho
C'est donc par un jeu d'interférence constructive et destructive que la couleur bleue nous apparait:

Couleur structurelle, dessin Emily Harrington
Un phénomène qui fait l'objet d'ailleurs de recherches en biomimetisme pour réaliser des matériaux colorés mais sans pigments, comme l'explique Derek Muller de la chaine Veritasium:


Les papillons Morpho ne sont pas les seuls animaux arborant ces couleurs structurelles, et l'exemple qui me fascine le plus est probablement le copépode sapphirina, le saphir des mers:

 

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Encore une fois, ce n'est pas la présence de pigments mais celle de nanostructures qui expliquent les reflets azurés de ce petit crustacé. En même temps, vu que la plupart du temps il semble totalement transparent, on pouvait se douter que l'animal n'était pas pigmenté! Le voici illuminé de dessus, révélant le pouvoir de son iridescence:

Sapphirina, photo Stefan Siebert
Ici ce ne sont pas des écailles, mais l'épiderme lui-même de l'animal qui possède ces nanostructures, de jolies piles de pièces hexagonales:

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L'arrangement de ces piles confèrerait à l'animal la possibilité de refléter de la lumière polarisée circulaire, un type de lumière que nous ne percevons pas nous-même. Cela pourrait rendre ces animaux encore plus chatoyants, pratique pour la parade sexuelle (seuls les mâles saphirs arborent ces couleurs).

Comme décrit dans ma vidéo, les écailles du Morpho confèrent aux ailes des papillons des propriétés hydrophobiques, ce qui leur permet en somme d'être imperméables! Pour les besoins de la vidéo, j'ai testé la manip sur des ailes de Morpho naturalisés, mais aussi sur d'autres ailes de papillons et j'ai été surpris de constater que ça fonctionne chez la plupart d'entre eux!

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Mais je n'ai pas pu obtenir directement de belles images de papillons vivant arrosés, comme celles que j'ai piquées dans cette vidéo:


Quand on est biologiste du développement comme moi, il y a une question qui peut nous tarauder: comment diable ces nanostructures peuvent-elles se former? C'est au détour de cette vidéo KQED Science que j'ai découvert que des collègues de Berkeley se penchent depuis plusieurs années sur la question:


Et j'ai particulièrement été impressionné par leur protocole permettant de prolonger le développement d'une aile dans une boite de pétri!

WWW
wings
Protocole qui permet d'étudier finement la mise en place des écailles striées, notamment grâce à des observation au microscope confocal:


La procédure de développement de l'aile ex vivo est détaillée dans cette vidéo Lens of Time:


Ca vous intéresse le développement et son interaction avec l'évolution des espèces? Ben figurez vous que j'en parle pour Pint of Science! Et oui, je participe aussi à l'évènement, le 16 mai à partir de 19h30 à Bières Cultes (44 rue des Boulangers, PARIS 75005). Avec mon collègue Patrick Laurenti, nous vous proposerons une présentation de notre discipline de recherche: l'Evo-Devo. En voici le teaser:
Qu’est-ce que la biologie évolutive du développement (Evo-Devo) ? Comment un organisme passe-t-il d’une seule cellule à un être complexe ? En explorant différents organismes modèles, avec ou sans vertèbres, deux chercheurs du domaine vous dévoileront quelques facettes de cette discipline fondamentale.
N'oubliez pas de vous inscrire si vous voulez nous y voir!

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Liens:
Articles Ask Nature (2ème sur l'hydrophobicité des ailes de papillons)
Article KQED Science
Article Deep Sea News
Article Passion Entomologie

Références:
Vukusic, P., Sambles, J. R., Lawrence, C. R., & Wootton, R. J. (1999). Quantified interference and diffraction in single Morpho butterfly scales. Proceedings of the Royal Society of London. Series B: Biological Sciences, 266(1427), 1403-1411. doi: 10.1098/rspb.1999.0794
Yoshioka, S., & Kinoshita, S. (2004). Wavelength–selective and anisotropic light–diffusing scale on the wing of the Morpho butterfly. Proceedings of the Royal Society of London. Series B: Biological Sciences, 271(1539), 581-587. doi: 10.1098/rspb.2003.2618
Prum, R. O., Quinn, T., & Torres, R. H. (2006). Anatomically diverse butterfly scales all produce structural colours by coherent scattering. Journal of Experimental Biology, 209(4), 748-765. doi: 10.1242/jeb.02051
Vukusic, P. (2006). Structural colour in Lepidoptera. Curr Biol, 16(16), R621-623. doi: 10.1016/j.cub.2006.07.040
Kinoshita, S., Yoshioka, S., & Kawagoe, K. (2002). Mechanisms of structural colour in the Morpho butterfly: cooperation of regularity and irregularity in an iridescent scale. Proceedings of the Royal Society of London. Series B: Biological Sciences, 269(1499), 1417-1421. doi: 10.1098/rspb.2002.2019
Baar, Y., Rosen, J., & Shashar, N. (2014). Circular polarization of transmitted light by sapphirinidae copepods. PLoS ONE, 9(1), e86131. doi: 10.1371/journal.pone.0086131

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