Quiconque a déjà été piqué par une abeille sait combien cela peut être douloureux. Voici que, pour la première fois apparemment, des scientifiques ont réussi à obtenir un regard incroyablement détaillé et de près sur le fonctionnement des aiguillons qui infligent tant de malheur à nous et à d’autres animaux.
À l’aide de caméras à grande vitesse, des chercheurs en Australie ont enregistré l’action des aiguillons des abeilles injectant le venin dans un gel clair conçu pour imiter la peau humaine. Parmi d’autres découvertes, ils ont constaté que ces aiguillons pompent le venin via un mécanisme à double piston qui fonctionne indépendamment de l’abeille elle-même. Les résultats pourraient nous permettre de concevoir de nouveaux types de dispositifs médicaux ou d’autres outils, selon les chercheurs.
« Notre travail montre le comportement de pompage d’un aiguillon vivant avec un niveau de détail dont nous ne disposions pas auparavant », a déclaré Fiorella Ramirez-Esquivel, chercheuse postdoctorale à l’École des sciences naturelles de l’Université Macquarie, à Gizmodo.
Une piqûre d’abeille de près
Il existe toutes sortes d’animaux venimeux dans le monde; certains — comme les abeilles — utilisent des aiguillons spécialisés pour déployer leur charge toxique. La plupart des animaux qui piquent utilisent des muscles qui se contractent activement autour de la source du venin dans leur corps pour délivrer le coup toxique, selon les chercheurs. L’abeille domestique (Apis mellifera), toutefois, adopte une stratégie unique appelée autotomie : lorsqu’elle enfonce son aiguillon barbelé dans la peau d’une victime, il se casse et continue d’en pomper le venin tout seul (malheureusement, ce tour est fatal pour l’abeille, bien que seules quelques espèces l’utilisent).
Nous en savons déjà beaucoup sur l’aiguillon de l’abeille et sur les structures qui l’accompagnent, notamment la poche venimeuse, la chambre de pompage, les nerfs et les muscles. Nous savons qu’il possède deux lancettes pointues qui glissent d’avant en arrière comme une scie réciproque; ces lancettes permettent à l’aiguillon de s’enfoncer plus profondément dans la peau et de délivrer le venin. Les lancettes sont également reliées à des vannes qui se situent dans la chambre de pompage. Mais ce n’est que maintenant que les scientifiques ont capturé, sur pellicule à grande vitesse, l’ensemble des mécanismes en jeu lorsque l’aiguillon d’une abeille pique.
« En utilisant une lumière transmise forte, nous avons pu exploiter la nature translucide de l’aiguillon pour observer ce que font les éléments de pompage à l’intérieur de l’aiguillon », a déclaré Ramirez-Esquivel. « La vidéo que nous avons enregistrée nous a permis de réaliser un suivi image par image afin de caractériser les schémas de mouvement des valves de pompage. »
Le groupe a utilisé un gel clair comme substitut de la peau humaine, et ils ont observé des aspects jusqu’ici inconnus du fonctionnement de l’aiguillon. La découverte majeure fut que les valves fonctionnent essentiellement comme des pistons alternés, changeant dynamiquement de forme au cours du processus de pompage. L’une des valves se gonfle pendant que l’autre se replie, générant la pression de pompage tout en empêchant la perte de venin lors du rechargement des lancettes. Le résultat net permet à l’aiguillon de délivrer un flux continu de venin à sa victime.
Basés sur ces résultats, les chercheurs ont également conçu une version mécanisée — mais simplifiée — de l’aiguillon de l’abeille, leur permettant de vérifier ce qu’ils avaient vu dans les vidéos. Le travail de l’équipe, ainsi que l’intégralité de leurs séquences vidéo, a été publié lundi dans la revue PNAS.
Leçons de la piqûre
L’aiguillon de l’abeille domestique semble être encore plus remarquable qu’on ne le pensait, et les leçons que les chercheurs en tirent pourraient, selon Ramirez-Esquivel, avoir d’autres applications à l’avenir.
« L’aiguillon pompe le liquide d’une manière très inhabituelle ; avoir deux pistons de pompage déformables au sein d’une même chambre n’est pas quelque chose que nous observons couramment, ni dans la nature ni dans les dispositifs fabriqués par l’homme », a-t-elle déclaré. « Nous pensons que l’approche du pompage du liquide par l’aiguillon pourrait intéresser la conception de pompes artificielles telles que des dispositifs médicaux, des micro-pompes ou tout système nécessitant un flux continu de liquide. »
Les abeilles ne sont pas les seules insectes dont les ingénieurs ou d’autres scientifiques pourraient s’inspirer, a ajouté Ramirez-Esquivel. La cuticule d’un insecte, la couche externe de son exosquelette, est très adaptable, et différentes espèces ont évolué afin de rendre leur cuticule plus dure, plus souple ou plus élastique même sur des zones très petites. Cette malléabilité pourrait très certainement nous apprendre quelque chose. « À mesure que les plastiques et la fabrication progressent, je suis impatiente de voir si nous pouvons reproduire certaines de ces propriétés dans des dispositifs artificiels », a-t-elle déclaré.
En attendant, je suis simplement heureux(se) de continuer à admirer les abeilles domestiques de loin, avec tout le respect qui leur est dû. Aussi ingénieuses soient-elles dans leurs piqûres, je n’ai pas besoin d’une démonstration personnelle de sitôt.
