Le tranchant permanent des dents d’oursin
Les quenottes de l’animal poussent et s’aiguisent en permanence. Une source potentielle d’inspiration pour les outils de demain.
Un oursin rouge « Strongylocentrotus franciscanus » dans les eaux canadiennes du Pacifique. FRANCO BANFI / BIOSPHOTO Zoologie. En février 2018, nous écrivions dans une précédente chronique que, « de lui, on ne connaît souvent pas grand-chose », hormis peut-être ses redoutables piquants et son délicieux goût marin, cible favorite des homards, loutres et autres gourmets des bords de mer. Au menu ce jour-là, nous ne suivions pas les pas des généticiens, toxicologues, écologues ou embryologistes pour qui l’oursin – car c’est de lui qu’il s’agit – constitue une source permanente de connaissance. Plutôt ceux d’un groupe de biologistes américains qui venaient de découvrir comment les « hérissons des mers » grattaient les roches les plus dures afin de faire leur trou. Le premier niveau d’ignorance passé, imitons l’animal et creusons un peu plus loin. Un article publié mercredi 18 septembre, dans la revue Matter, en fournit une parfaite occasion. Ses rédacteurs sont également américains, essentiellement issus de l’université Northwestern, à Evanston (Illinois), près de Chicago. Mais, ingénieurs ou physiciens eux, consacrent leur vie à étudier les matériaux. Par une série d’observations et d’expériences, ils sont parvenus à montrer que les oursins conservaient des dents acérées non pas grâce à l’extrême résistance de leur émail, comme chez l’humain et la plupart des mammifères, ou par le remplacement des dents usées, comme chez certains poissons, mais par un processus d’ébréchage régulier qui leur tient lieu d’aiguisage. Adepte de la symétrie d’ordre cinq Des dents, donc. Pour être plus précis cinq dents, installées dans cinq mâchoires. C’est que, comme l’étoile de mer, le concombre de mer et quelques autres espèces rassemblées dans la famille des échinodermes, l’oursin est un adepte de la symétrie d’ordre cinq. Son squelette, son appareil digestif, son système nerveux ou encore ses redoutables pointes respectent scrupuleusement cette propriété. Sa bouche, tout autant. Une véritable mécanique de précision baptisée « lanterne d’Aristote » par les naturalistes du XVIIIe siècle, en hommage à leur illustre prédécesseur grec, le premier à avoir décrit l’animal. Vingt-quatre siècles plus tard, les chercheurs de Northwestern ont utilisé des technologies un peu plus poussées pour expliquer comment l’animal conservait ses crocs acérés. En couplant des tests mécaniques in situ et de la microscopie électronique, ils ont décrit l’ensemble du système masticatoire de l’oursin. « D’abord, ses dents ne cessent jamais de pousser, explique Horacio Espinosa, qui a coordonné l’étude. C’est ce qui lui permet de les user tout en en conservant le tranchant. Pour cela, il utilise une stratégie de fracture contrôlée, qui fait une synergie entre l’architecture de la dent, sa composition chimique et ses diverses propriétés mécaniques. » Dans la bouche de l’oursin, cinq machoires et cinq dents HORACIO ESPINOSA Un mystère, au demeurant. La plupart des matériaux, notamment les céramiques, s’ébrèchent de façon incontrôlée. Il fallait ainsi toute la science des hommes préhistoriques pour tailler dans les silex des outils tranchants. Chez les oursins, l’évolution a réglé le problème en dotant ses dents de deux faces de nature différente, mais qui se complètent parfaitement. Du côté concave, la « pierre » est formée d’une structure fibreuse protégée par une gaine ultrarésistante, mais qui pèle lorsqu’elle est endommagée. Côté convexe, la couche extérieure est composée de cristaux de calcite, qui s’écaillent dès qu’ils sont directement au contact des éléments extérieurs, autrement dit à mesure que l’autre face s’use. « Ça ressemble un peu à l’aiguisage d’un couteau : on obtient le tranchant par retrait de matière », conclut le chercheur. Article réservé à nos abonnés Lire aussi Comment l’oursin, ce rongeur marin, fait-il pour creuser son trou ? Des couteaux high-tech, justement, ou encore de nouveaux dispositifs de forage ou d’extraction, qui s’aiguisent quand on s’en sert : là réside le but ultime d’Horacio Espinosa. « Mais, malgré toutes les avancées de la science des matériaux, nous ne pouvons pas rivaliser avec la nature et ses millions d’années d’évolution », admet le scientifique américain. Ni même, pour l’heure, avec l’oursin.