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Un beau gecko de Tokay. Photo: Ethan Knapp et Alyssa Stark
Quiconque vit ou a visité un pays tropical est probablement familier avec le chant du déchiqueteur du gecko. Ces sympathiques petits lézards habitent des maisons et des jungles s'étendant de l'Indonésie à la Tanzanie en passant par la République dominicaine. Ils émergent après le coucher du soleil, profitant de leur vision nocturne - 350 fois plus puissante que celle d'un être humain - et sont les bienvenus dans les maisons et les hôtels, car ils dévorent les moustiques et autres insectes nuisibles.
En plus de la population locale, les scientifiques adorent également ces lézards colorés. Les geckos possèdent la capacité unique parmi les lézards de courir sur des murs plats et de franchir des plafonds, même si la surface est très lisse. Les chercheurs sont perplexes sur cette capacité depuis des années et des dizaines de laboratoires ont testé l'adhésion du gecko dans l'espoir d'exploiter cette superpuissance pour une utilisation potentielle dans tous les domaines, de la robotique à la technologie spatiale, en passant par la médecine et le «ruban adhésif».
Il se trouve que les orteils en gecko contiennent des structures ressemblant à des cheveux qui forment une interface multicontact, ce qui signifie que les geckos adhèrent à des milliers de minuscules structures adhésives plutôt que ce qui semble être un pied uniforme.
Les chercheurs ont toutefois encore du mal à comprendre comment les pieds gecko interagissent avec les surfaces dans leur environnement naturel, en particulier par temps sec ou humide. Les scientifiques savent que les coussinets d'orteils en gecko sont superhydrophobes ou hydrofuges, mais que les geckos perdent leur capacité à s'accrocher au verre lorsqu'il devient humide. Pourquoi ne repoussent-ils pas simplement l'eau et ne collent-ils pas à la surface du verre en dessous? De même, les scientifiques se demandent comment les geckos gèrent les feuilles humides de la forêt pendant les tempêtes de pluie.
Un nouvel article publié dans les Actes de la National Academy of Sciences étudie ces mystères. Les auteurs ont décidé de tester l'adhérence du gecko sur une gamme de matériaux secs et humides qui attirent et repoussent l'eau. Pour effectuer leurs expériences, ils ont équipé six geckos tokay de harnais de la taille d'un gecko. Ils ont placé les geckos sur quatre types de matériaux différents, tels que le verre, le plastique et une substance conçue pour imiter les feuilles tropicales cireuses. Après avoir laissé aux lézards le temps de s’adapter à leur nouvel environnement, les chercheurs ont appliqué une pression uniforme sur les harnais des geckos, tirant dans la direction opposée à celle où les animaux marchaient. Finalement, les geckos ne pourraient plus s'accrocher et perdraient leur emprise. Cela a permis à l'équipe de mesurer la force d'adhérence nécessaire pour déplacer les animaux. Ils ont également répété les mêmes expériences dans des conditions très humides.
Les auteurs ont découvert que les matériaux les plus «mouillables» - une indication du degré d'attraction des molécules d'eau par une surface - étaient les moins contraignants pour perturber les griffes des geckos. Le verre avait la plus grande mouillabilité des surfaces testées par les chercheurs, et les geckos glissaient facilement du verre humide par rapport au verre sec. Lorsque ce matériau est mouillé, l'eau forme un film fin et attrayant qui empêche les minuscules poils du gecko d'entrer en contact avec la surface.
Par ailleurs, les propriétés de faible mouillabilité des feuilles cireuses permettent aux geckos d’établir une bonne adhérence, même lors de tempêtes de pluie, car les feuilles repoussent activement l’eau. Les chercheurs ont découvert que les geckos étaient tout aussi performants dans les conditions sèches et humides sur la surface imitant les feuilles.
Les auteurs concluent que la manière dont les geckos interagissent avec les surfaces dépend d'une théorie thermodynamique de l'adhésion. Ces caractéristiques sont dictées par la force de Van der Waals ou par la somme des interactions attractives et répulsives entre les orteils de gecko et les caractéristiques des surfaces avec lesquelles ils entrent en contact. Tant que ces forces attractives résistent, les geckos ont de la chance de saisir toute surface avec laquelle ils entrent en contact, qu’elle soit sèche ou mouillée.
En utilisant nos résultats d’adhérence sur l’animal entier, nous avons constaté que les surfaces mouillées, même faibles, permettaient au système adhésif Gecko de rester fonctionnel pour l’accrochage et la locomotion probable.
Nos résultats suggèrent un niveau de polyvalence dans le système adhésif gecko qui n’était auparavant pas pris en compte et remettent en question d’intéressantes prédictions évolutives, écologiques et comportementales.
En plus de montrer comment les adaptations de geckos aident les lézards à faire face à leur environnement naturel, les auteurs pensent que leurs découvertes pourraient contribuer à la conception de nouveaux robots synthétiques capables de surmonter le talon d'Achille en verre humide des geckos réels, utiles peut-être pour nettoyer les gratte-ciel. fenêtres, espionner des terroristes présumés ou simplement changer une ampoule difficile à atteindre.
