Il fait chaud cet après-midi d'été dans le village tanzanien de Lupiro, et Mikkel Brydegaard est accroupi dans une hutte en brique pour essayer de réparer un laser cassé. À côté de lui, sur un grand trépied, trois télescopes pointent par une fenêtre un arbre au loin. Un ordinateur portable repose sur une boîte retournée, attendant de recevoir un signal.
Contenu connexe
- Musique ou abus envers les animaux? Une brève histoire du piano à chat
Avec un laser fonctionnel, ce système est appelé radar de type lidar, me dit Brydegaard, mais en utilisant un laser au lieu d’ondes radio. La configuration est supposée rassembler des données précises sur le mouvement des moustiques du paludisme. Mais comme le soleil commence à se coucher dehors, Brydegaard devient nerveux. Lui et ses collègues ont passé une semaine en Tanzanie et leur appareil n'a toujours pas commencé à collecter des données. Ils sont presque à court de temps.
Demain, une éclipse solaire effacera le soleil sur la Tanzanie - un événement qui ne se produit que toutes les quelques décennies ici, et que Brydegaard et son équipe de l'Université de Lund en Suède ont parcourue à des milliers de kilomètres. Leur objectif immédiat est de voir si l’éclipse affecte le comportement des insectes vecteurs de maladies. Leur mission plus large consiste toutefois à démontrer que les lasers peuvent révolutionner la manière dont les insectes sont étudiés.
Le lidar consiste à projeter un faisceau laser entre deux points, en l’occurrence entre la cabane et l’arbre. Lorsque les insectes traversent le faisceau, ils se dispersent et réfléchissent la lumière vers les télescopes, générant des données à partir desquelles les scientifiques espèrent identifier différentes espèces. À une époque où les parasites détruisent suffisamment de nourriture pour soutenir des pays entiers - et où les maladies transmises par les insectes tuent des centaines de milliers de personnes chaque année - cet agencement de rayons et de lentilles pourrait peut-être améliorer des millions de vies.
Mais sans un laser fonctionnel, le voyage en Tanzanie comptera pour rien.
Déjà, l'équipe a failli abandonner. Il y a quelques jours, leurs deux lasers puissants n'ont pas fonctionné. «Ma première pensée a été: OK - emballons tout, nous rentrons», me dit Brydegaard. "Il n'y a nulle part en Tanzanie où nous puissions trouver une pièce de rechange." Il pensa amèrement aux dizaines de milliers de dollars dépensés en équipement et en déplacements. Mais ensuite, il entra en ville avec Samuel Jansson, son étudiant diplômé, et sur des bouteilles de bière, ils firent défiler les contacts sur leurs téléphones. Ils ont peut-être commencé à penser qu'il était possible de sauver le voyage après tout.
*
Les lasers peuvent constituer un outil de pointe pour l'identification des insectes, mais la méthode lidar repose sur un principe d'entomologie élégant et vieux de plusieurs siècles. Presque toutes les espèces d'insectes volants, de la mite à la moucheron en passant par le moustique, ont une fréquence de battement des ailes unique. Un moustique Culex stigmatosoma femelle, par exemple, pourrait battre des ailes à une fréquence de 350 hertz, tandis qu'un Culex tarsalis mâle pourrait atteindre 550 hertz. À cause de ces différences, le battement des ailes d'un insecte est comme une empreinte digitale. Et ces dernières années, l’étude des battements d’ailes a connu une renaissance, en particulier dans le domaine de la santé humaine.
Bien avant les lasers ou les ordinateurs, le battement des ailes était pensé en termes auditifs - voire musicaux. Un auditeur attentif pourrait associer le bourdonnement d'une mouche à une touche du piano. C'est exactement ce qu'a fait Robert Hooke, philosophe de la science de la nature au XVIIe siècle: «Il est capable de dire le nombre de coups d'une mouche avec ses ailes (ces mouches qui bourdonnent en volant) par la note à laquelle elle répond dans la musique. pendant leur vol », a écrit Samuel Pepys, un fonctionnaire britannique et ami de Hooke.
Mais le fait que Hooke se soit fié à ses oreilles a rendu ses conclusions difficiles à communiquer. Les connaissances étaient traditionnellement partagées à travers des articles scientifiques, des lettres et des dessins sur spécimens. Les entomologistes avaient donc tendance à s'appuyer sur la vision plutôt que sur l'audition. "Le domaine a été très, très étroit depuis longtemps", explique Laura Harrington, entomologiste et épidémiologiste basée à l'Université Cornell, dans l'État de New York.
Au 20ème siècle, cependant, les chercheurs ont commencé à casser le moule. La principale méthode de détection du battement d'aile était visuelle: la méthode chronophotographique, qui consistait à prendre des photographies en succession rapide. Cela avait ses limites et quelques chercheurs enthousiastes ont estimé que l'approche auditive de Robert Hooke présentait un avantage, en particulier Olavi Sotavalta, un entomologiste finlandais qui possédait le rare don de la hauteur absolue. Tout comme un compositeur à la sonorité absolue pouvait transcrire un passage musical à l'oreille, Sotavalta pouvait identifier le ton précis des ailes d'un moustique sans l'aide d'un piano.
(© Matthieu le cheval) "La méthode acoustique permet d'observer les insectes en vol libre", écrit Sotavalta dans un article de 1952 dans Nature . En d’autres termes, grâce à sa hauteur tonale absolue, Sotavalta était capable de faire des observations de battements d’ailes non seulement avec des caméras de laboratoire, mais également dans la nature, avec ses oreilles. Les scientifiques sont informés et limités par les sens qu’ils choisissent d’utiliser.
L'approche particulière de Sotavalta en matière de recherche suggère que certaines découvertes scientifiques émergent lorsque différentes disciplines se rencontrent: il a utilisé son oreille avisée non seulement pour identifier les espèces au cours de ses recherches, mais aussi pour la musique. «Il avait une belle voix chantante», déclare Petter Portin, professeur émérite de génétique qui avait été élève de Sotavalta. Portin se souvient de lui comme d'un homme grand et élancé qui portait toujours une blouse de laboratoire bleue.
Les articles de Sotavalta à la Bibliothèque nationale de Finlande sont une curieuse combinaison de lettres, de monographies sur le comportement des insectes et de piles de partitions. Certaines de ses compositions portent les noms d'oiseaux et d'insectes.
L'un des plus étranges articles de Sotavalta, publié dans les Annals de la Société finlandaise de zoologie, documente de manière étonnante les chansons de deux rossignols en particulier. Sotavalta les a entendus au cours des étés successifs, alors qu'il séjournait dans sa résidence d'été à Lempäälä. Le papier lui-même semble sec, jusqu'à ce qu'il apparaisse clairement qu'il tente d'appliquer la théorie musicale au chant des oiseaux.
«La chanson des deux rossignols Sprosser ( Luscinia luscinia L. ) apparaissant deux années de suite a été enregistrée acoustiquement et présentée avec la notation conventionnelle de la portée», a-t-il écrit.
Il en résulte près de 30 pages de notes, de graphiques et d’analyses du rythme et de la tonalité des oiseaux. Après avoir souligné la similitude entre les deux chansons, il déclare: "En raison de la courte distance qui sépare les lieux où ils chantaient, il a été conclu qu'ils étaient peut-être père et fils." C'est comme si son travail était une recherche de quelque sorte de motif, une idée musicale partagée par les membres de la même espèce.
Cependant, son article dans Nature était plutôt plus conséquent. Là, Sotavalta décrit les utilisations de sa "méthode acoustique" d'identification des insectes à l'aide de son ton absolu, et théorise sur les subtilités du battement des ailes d'insecte: combien d'énergie il consomme et comment il varie en fonction de la pression atmosphérique et de la taille de son corps. Malgré cela, des scientifiques tels que Brydegaard ont réaffirmé la pertinence du battement des ailes dans l'étude des insectes, par exemple les moustiques porteurs du paludisme.
*
En Tanzanie, Brydegaard, Jansson et l’ingénieur Flemming Rasmussen n’ont pas le ton absolu - et même s’ils le faisaient, cela n’aiderait pas beaucoup. Il y a des millions d'insectes dans et autour du village, et ils bourdonnent dans une symphonie qui ne finit jamais.
Ce que ces scientifiques ont à la place d'une oreille attentive, c'est un gadget de haute technologie et deux lasers cassés. Et leurs téléphones.
Lorsque les lasers ont échoué, il a fallu quelques faux départs pour trouver une solution. Un chercheur en Côte d'Ivoire avait un laser fonctionnel, mais il était parti aux États-Unis. Brydegaard a envisagé d'envoyer un remplaçant par courrier, mais il savait que, grâce aux formalités douanières et au trajet d'une journée depuis l'aéroport de Dar es Salaam, il n'arriverait probablement pas à temps pour l'éclipse.
Enfin, ils ont envoyé un message texte à Frederik Taarnhøj, PDG de FaunaPhotonics, leur partenaire commercial, et lui ont demandé s’il envisageait d’envoyer un scientifique suédois muni de lasers de rechange. Taarnhøj a dit oui.
Le trio fit donc quelques appels frénétiques et finit par convaincre une autre étudiante diplômée, Elin Malmqvist, de monter à bord d'un avion le lendemain. Elle portait alors trois petites boîtes en métal dans sa valise.
La saga n'était pas encore terminée, cependant. Même après l’énorme dépense du vol de dernière minute, le premier remplacement a échoué: Brydegaard a rapidement confondu l’anode avec la cathode, qui a court-circuité la diode laser. Le second laser a donné un faisceau, mais, inexplicablement, il était si faible qu’il était inutilisable.
C'est le dernier laser que Brydegaard déballe maintenant, en espérant qu'au moins celui-ci fonctionnera comme prévu. Au moment où il le visse sur le trépied, il est presque couché et son agitation est palpable. Dans l’heure, il fera trop sombre pour calibrer même un laser en marche. Tout repose sur cette pièce d'équipement.
*
Le laboratoire de Laura Harrington à Cornell ressemble un peu à la cuisine d'un restaurant. Ce qui ressemble à la porte d’un congélateur-chambre mène en fait à une salle d’incubation. Il est humide et éclairé par des lampes fluorescentes. Les étagères sont recouvertes de boîtes soigneusement étiquetées. Harrington me montre des œufs de moustiques dans les types de contenants jetables dans lesquels vous emporteriez de la soupe. Sur le dessus des contenants, pour empêcher les moustiques de s'échapper, il y a une sorte de filet - un voile de mariée, me dit-elle. La méthode n'est pas tout à fait infaillible. Quelques moustiques se sont échappés et ils bourdonnent autour de nos oreilles et de nos chevilles pendant que nous bavardons.
Lorsque nous parlons de l'approche de Sotavalta, Harrington dit qu'il était «définitivement en avance sur son temps». Même au cours des dernières années, les chercheurs qui pensaient écouter les moustiques n’avaient pas non plus conscience du nombre d’insectes capables d’écouter. «Pendant longtemps, les scientifiques ont pensé que les moustiques femelles étaient sourdes - qu’elles n’étaient pas du tout attentives au son», explique Harrington.
Mais en 2009, Harrington a mis à l'épreuve cette hypothèse de longue date. Dans une expérience inhabituelle et complexe, elle et ses collègues ont attaché une chevelure à un cheveu, un moustique Aedes aegypti, ont installé un microphone à proximité et les ont placés à l'intérieur d'un aquarium à l'envers. Ensuite, ils ont libéré des moustiques mâles à l'intérieur du réservoir et ont enregistré les résultats.
Les conclusions de l'équipe ont étonné Harrington et ont conduit à une avancée dans l'étude du son et de l'entomologie. Aedes aegypti a dirigé une sorte de danse de croisement en plein air qui avait tout à voir avec le son. Les moustiques femelles réagissaient non seulement aux sons des hommes, mais semblaient également communiquer avec leurs propres sons. «Nous avons découvert que les hommes et les femmes se chantaient réellement», explique Harrington. "Ils s'harmonisent juste avant l'accouplement."
Cette «chanson d'accouplement» n'est pas produite par des cordes vocales. Il est produit en battant des ailes. Pendant le vol normal, les moustiques mâles et femelles ont des battements d'ailes légèrement différents. Mais Harrington a constaté que pendant le processus d'accouplement, les mâles alignaient leur fréquence de battement des ailes sur celle des femelles.
«Nous pensons que la femelle teste le mâle», explique Harrington. "À quelle vitesse il peut converger harmonieusement." Si c'est le cas, les chants de moustiques peuvent fonctionner comme des traits auditifs de paon. Ils semblent aider les femmes à identifier les meilleurs compagnons.
(© Matthieu le cheval) Fort de ces résultats et grâce à une subvention récente de la Fondation Bill & Melinda Gates, le laboratoire de Harrington a commencé à mettre au point un nouveau piège à moustiques pour la recherche sur le terrain. Des projets similaires ont été entrepris par des équipes de l’Université James Cook en Australie et de l’Université Columbia à New York, entre autres.
Pour un chercheur, les pièges à moustiques existants présentent des inconvénients. Les pièges à produits chimiques doivent être remplis à nouveau, tandis que les pièges électriques ont tendance à tuer les moustiques; Harrington souhaite que son nouveau piège exploite la puissance du son pour capturer des spécimens vivants à des fins de surveillance et d'étude. Il combinerait des méthodes établies pour attirer les moustiques, comme les produits chimiques et le sang, avec des sons de moustiques enregistrés pour imiter le chant d'accouplement. Fait important, il pourrait être utilisé pour capturer des moustiques des deux sexes.
Historiquement, les scientifiques se sont concentrés sur la capture de moustiques femelles, qui mordent deux fois par jour à la chasse des mammifères, et qui peuvent être porteurs du parasite du paludisme (pas les hommes). Mais les scientifiques ont récemment commencé à considérer les moustiques mâles comme un élément important de la lutte antipaludique. Par exemple, une proposition actuelle visant à lutter contre la maladie consiste à libérer des mâles génétiquement modifiés qui produisent une progéniture stérile, afin de réduire la population de moustiques vecteurs de maladies dans une zone donnée.
Harrington espère qu'un piège acoustique (en utilisant le chant d'accouplement qui attire les mâles) contribuerait à rendre possibles de nouvelles stratégies telles que celle-ci. «Ce que nous essayons de faire, c'est de sortir des sentiers battus et d'identifier de nouvelles façons novatrices de contrôler ces moustiques», dit-elle.
*
Avec le dernier laser enfin en place, Brydegaard actionne un commutateur. Soudain, sur l’écran de l’ordinateur portable à côté du trépied, un petit point blanc apparaît. Tout le monde pousse un soupir de soulagement: le laser fonctionne.
L'équipe, composée de Brydegaard, Jansson, Malmqvist et Rasmussen, passe les 15 dernières minutes de la journée à éclairer le faisceau. Hormis quelques enfants de la région qui crient « mzungu » - Swahili, un étranger à la peau claire - personne ne semble particulièrement dérangé par le bricolage des télescopes par les Européens.
Le coucher de soleil jette une belle lumière douce sur le paysage marécageux qui entoure Lupiro, mais marque également le début de la transmission du paludisme. Alors que la nuit commence à tomber sur la hutte où est installé le système lidar, les villageois arrivent des champs; des colonnes de fumée naissent des feux de cuisson. Les habitants de la région dépendent du riz pour leur subsistance: l’aliment de base est servi avec deux repas par jour, et le long de la route poussiéreuse, la balle de riz s’empile comme des feuilles en automne. Mais les rizières ont besoin d'eau stagnante, et l'eau stagnante favorise le développement des moustiques responsables du paludisme. Les insectes ont déjà commencé à bourdonner autour de nos jambes.
Maintenant que la soirée s'est installée autour de nous, le système lidar a enfin commencé à enregistrer un torrent de données. L'équipe s'assied autour de la hutte dans le noir; un générateur d'essence ronronne à l'extérieur, alimentant le laser et l'ordinateur. Sur l’écran de l’ordinateur portable, une ligne rouge irrégulière indique les pics et les vallées. Brydegaard me dit que chacun d'eux représente un écho du faisceau. Au crépuscule, des dizaines ou des centaines d'insectes peuvent traverser le faisceau toutes les minutes. Nous observons la période que les entomologistes appellent «l'heure de pointe» - la vague d'activité qui commence lorsque les moustiques femelles envahissent le village et commencent à chercher de la nourriture.
Nicodemus Govella, entomologiste médical au prestigieux institut de santé Ifakara en Tanzanie - partenaire local de FaunaPhotonics - a assisté à la poussée de moustiques du soir des centaines, voire des milliers de fois. Il sait ressentir des frissons et des vomissements lorsque le parasite du paludisme s'installe. il a éprouvé les symptômes à maintes reprises. «Pendant mon enfance, je ne compte pas le nombre de fois», me dit-il.
Si les épidémiologistes tanzaniens mènent une guerre contre le paludisme, l’Institut de la santé d’Ifakara fonctionne comme un ministère de l’Intelligence - il suit la densité, la distribution et le moment des piqûres de moustiques responsables du paludisme. Selon M. Govella, l’étalon-or de la surveillance des moustiques était une méthode appelée capture humaine. C’est une technologie de pointe, mais fiable: un volontaire reçoit des médicaments pour prévenir la transmission du paludisme puis s’assoit à l’extérieur, les jambes nues, laissant les moustiques se poser et mordre.
Le problème est que la protection contre le paludisme ne suffit plus. Trop de maladies, de la dengue à Zika, sont également transmises par les moustiques. En conséquence, les captures lors des débarquements humains sont maintenant largement considérées comme contraires à l'éthique. «Cela vous donne des informations, mais c'est très risqué», dit Govella. «D'autres pays l'ont déjà interdit.» Alors que les autorités sanitaires abandonnent leurs anciennes stratégies de surveillance et de contrôle du paludisme, les travaux sur les techniques expérimentales revêtent une nouvelle urgence - c'est là que les lasers entreront en scène.
Dans certaines régions de la Tanzanie, en partie grâce aux moustiquaires et aux pesticides, le paludisme a «considérablement diminué», me dit Govella. Mais l'éradication de la maladie s'est révélée difficile à atteindre. Certains moustiques ont développé une résistance aux pesticides. De même, les moustiquaires ont permis de contrôler la transmission nocturne - mais les moustiques ont adapté leur comportement en commençant à mordre au crépuscule et à l'aube, lorsque les personnes ne sont pas protégées.
En 2008, la fille de Govella a contracté le paludisme. En y repensant, la manière de Govella change; son langage médical précis cède le pas à une passion tranquille. «Je ne veux même pas me souvenir», dit-il. "Quand j'arrive à cette mémoire, cela me fait vraiment beaucoup souffrir."
À ses débuts, le paludisme peut ressembler à un rhume - c'est pourquoi il est si important que les scientifiques disposent des outils nécessaires pour suivre la propagation du parasite et des moustiques qui le transmettent: pour éviter tout diagnostic erroné. Dans le cas de sa fille, le manque d'informations s'est avéré tragique. "Parce qu'il n'a pas été détecté rapidement, il a atteint le niveau de convulsions", explique Govella. Sa fille est finalement décédée des suites du paludisme. Presque chaque jour depuis lors, il a pensé à l'éradication.
«Je déteste cette maladie», déclare Govella.
*
La persistance du paludisme a frustré des générations de scientifiques. Plus d'un siècle après la découverte du parasite, il touche encore des centaines de millions de personnes chaque année, dont un demi-million meurent. Harrington a ses propres souvenirs des ravages causés par la maladie: en 1998, elle s'est rendue en Thaïlande pour une série d'expériences et a elle-même contracté le paludisme. «J'étais la seule étrangère à faire des kilomètres et des kilomètres à la ronde», dit-elle. À mesure que la fièvre s'installait, Harrington commença à comprendre le fardeau réel de la maladie qu'elle avait étudiée.
«Je pouvais m'imaginer comme une villageoise thaïlandaise atteinte de ces maladies», me dit-elle. Elle était loin de l'hôpital le plus proche et se sentait seule. «J'avais l'impression que si je mourais, peut-être que les gens ne le découvriraient pas.» Finalement, quelqu'un l'a trouvée et l'a mise à l'arrière d'une camionnette. Elle se souvient avoir sombré dans le délire, regardant fixement un ventilateur qui tournait sans cesse au plafond. «J'ai vu une infirmière avec une seringue remplie de liquide violet», se souvient-elle. Cela lui rappelait le moment où elle travaillait, des années auparavant, dans une clinique vétérinaire qui utilisait des injections de pourpre pour euthanasier des animaux malades. "Je pensais que c'était la fin."
Finalement, la fièvre a éclaté et Harrington savait qu'elle allait survivre. «Je me suis sentie incroyablement reconnaissante pour ma vie», dit-elle. L'expérience l'a rendue encore plus engagée dans ses recherches. "Je sentais que j'avais la capacité d'essayer de consacrer ma carrière à quelque chose qui pourrait éventuellement aider d'autres personnes."
Le paludisme offre un exemple frappant de la manière dont les insectes menacent la santé humaine - mais ils peuvent également être nocifs de nombreuses autres manières. Les insectes propagent également d'autres maladies microbiennes. Ensuite, il y a l'effet qu'ils ont sur l'agriculture. Selon l'Organisation des Nations Unies pour l'alimentation et l'agriculture, les insectes nuisibles détruisent un cinquième des rendements agricoles mondiaux. En d'autres termes, si les agriculteurs du monde avaient de meilleurs moyens de contrôler des espèces telles que les criquets et les dendroctones, ils pourraient nourrir des millions de personnes supplémentaires.
Les pesticides réduisent les dégâts causés par les insectes, mais utilisés sans discernement, ils peuvent également nuire aux personnes ou tuer les insectes sur lesquels nous comptons. Nous restons profondément dépendants de pollinisateurs tels que les abeilles, les papillons de nuit et les papillons, mais un rapport de 2016 a montré que 40% des espèces de pollinisateurs d'invertébrés sont en voie de disparition. C'est à cause de cette relation amour-haine avec les insectes que nous avons besoin de toute urgence de meilleures méthodes pour suivre différentes espèces - de meilleures façons de différencier les insectes qui nous aident et les insectes qui nous font mal.
(© Matthieu le cheval) *
Le jour de l'éclipse, peu avant midi, dans le ciel bleu au-dessus de Lupiro, le disque noir de la lune passe devant le soleil. Un groupe d'enfants s'est rassemblé; ils tiennent dans leurs mains de petites plaques de verre de soudure que les scientifiques scandinaves ont apportées. En regardant à travers le verre teinté de vert, les enfants peuvent voir le croissant de soleil qui se rétrécit.
Le village autour de nous est devenu sombre; nos ombres sont devenues moins distinctes. À en juger par la lumière, on dirait qu’une tempête soudaine s’est installée ou que l’on a assombri un dimmer qui a rendu le soleil plus faible. Les scientifiques suédois, ainsi que leurs partenaires de l'Institut de santé d'Ifakara et de FaunaPhotonics, veulent savoir si, à la tombée de la nuit, les insectes deviennent plus actifs, tout comme au crépuscule.
Sur l’écran, nous regardons les pics rouges qui se sont redressés - pas autant que nous en avons vu au coucher et au lever du soleil, mais plus que d’habitude. C’est une raison simple pour laquelle ces données sont importantes: si les moustiques sont plus actifs pendant une éclipse, cela suggère qu’ils utilisent la lumière comme signal, sachant à quel moment essaimer matin et soir à cause de la pénombre du soleil levant et couchant.
À mesure que les données affluent, les scientifiques me parlent de ce que nous examinons. Le lidar a été développé à l'origine pour étudier des phénomènes beaucoup plus vastes, tels que les modifications de la chimie atmosphérique. Ce système a été simplifié au strict minimum.
Chacun des trois télescopes sur le trépied a une fonction distincte. Le premier dirige le laser sortant vers un arbre situé à environ un demi-kilomètre. Un tableau noir où se termine le faisceau est cloué sur le tronc de l'arbre. (Pour dégager un chemin pour le laser, Jansson, l’étudiant en doctorat, a dû découper un chemin à travers le sous-bois avec une machette.)
Lorsque des insectes traversent le faisceau laser, les réflexions de l’aile battante retentissent sur l’appareil et sont captées par le second télescope. Le troisième télescope permet à l’équipe de viser et d’étalonner le système; tout l'appareil est connecté à un ordinateur portable qui regroupe les données. Les pics rouges dansant sur l'écran représentent des insectes traversant le faisceau laser.
Pour enregistrer les réflexions, que Brydegaard appelle «l'écho atmosphérique», le système lidar enregistre 4 000 instantanés par seconde. Plus tard, l’équipe utilisera un algorithme pour analyser les instantanés de la fréquence des battements d’aile - l’empreinte digitale de chaque espèce.
En d’autres termes, cet appareil permet d’obtenir avec une optique ce que Olavi Sotavalta a réalisé avec ses oreilles et ce que Harrington a réalisé à l’aide d’un microphone.
Mais il y a quelques détails dans les données lidar que l'oreille humaine ne pourrait jamais discerner. Par exemple, la fréquence des battements d'ailes d'un insecte est accompagnée d'harmoniques plus aiguës. (Les harmoniques sont ce qui donne de la richesse au son d'un violon; ils sont responsables de la résonance produite par une corde de guitare assourdie.) Le système lidar peut capturer des fréquences harmoniques trop élevées pour être entendues par l'oreille humaine. De plus, les rayons laser sont polarisés et, lorsqu'ils se réfléchissent sur différentes surfaces, leur polarisation change. La quantité de changement peut indiquer à Brydegaard et à ses collègues si l'aile d'un insecte est brillante ou mate, ce qui est également utile lorsque vous essayez de distinguer différentes espèces.
Alors que le disque noir du soleil commence à s'illuminer à nouveau, les scientifiques prennent des photos et tentent, sans grand succès, d'expliquer le fonctionnement des lasers aux enfants de la région. Maintenant que les données circulent, la tension qui accompagnait la mise en place du système lidar a tout simplement disparu.
Il semble enfin clair que le prix élevé de l'expérience ne sera pas vain. L’équipe a dépensé environ 12 000 dollars pour le système lidar, sans compter les coûts tout aussi lourds de transport et de main-d’œuvre. «Cela semble beaucoup dans un village africain», admet Brydegaard. Par ailleurs, les formes anciennes de lidar, utilisées pour étudier l'atmosphère, peuvent coûter des centaines de milliers de dollars. Le fardeau du paludisme, quant à lui, serait calculé en milliards de dollars - s’il pouvait être calculé.
En quelques heures, le cercle rond du soleil brûle à nouveau. Quelques heures plus tard, le réglage a commencé.
Nous réappliquons un insectifuge pour éloigner les moustiques qui, encore une fois, arriveront des champs marécageux autour de Lupiro. Ensuite, nous marchons en ville pour le dîner, qui, comme d'habitude, comprend du riz.
*
Trois mois après l'expérience, j'ai appelé FaunaPhotonics pour apprendre comment leur analyse progressait. Après que tant de lasers aient échoué, je voulais savoir si le dernier leur avait donné les résultats dont ils avaient besoin.
Les données étaient en désordre, ils ont dit. «Aux alentours du temps de cuisson, il y a beaucoup de fumée et de poussière dans l'air», a déclaré Jord Prangsma, un ingénieur chargé d'analyser les données rapportées par l'équipe. Il a ajouté que les données semblaient montrer des battements distincts. Mais c’est une chose de repérer ces temps sur un graphique. "Dire à un ordinateur, 'S'il vous plaît, trouvez-moi la fréquence correcte', est une autre chose", a-t-il déclaré. Contrairement à Sotavalta, qui avait étudié des individus, l’équipe en Tanzanie avait recueilli des données sur plusieurs milliers d’insectes. Ils essayaient d'analyser toutes ces ailes battantes à la fois.
Mais les obstacles n'étaient pas insurmontables. «Nous constatons une activité plus intense aux environs de midi», a déclaré Samuel Jansson à propos des données de l'éclipse. Cela suggère que les moustiques utilisaient effectivement la lumière pour commencer à chercher de la nourriture pendant les heures de pointe. Prangsma a ajouté qu'un algorithme qu'il avait développé commençait à séparer les données cruciales. «D'un point de vue scientifique, il s'agit d'un ensemble de données très riche», a-t-il déclaré.
Au cours des mois qui ont suivi, FaunaPhotonics a continué à progresser. "Malgré les problèmes initiaux liés au laser", a écrit Brydegaard dans un courriel récent, "les systèmes ont fonctionné à la satisfaction de toutes nos attentes."
Chaque jour que le système fonctionnait, a-t-il déclaré, ils avaient enregistré environ 100 000 observations d'insectes. "Les indications sont que nous pouvons discriminer plusieurs espèces et classes d'insectes de genre", a poursuivi Brydegaard.
Brydegaard publiera les résultats avec ses collègues de l'université de Lund. En tant que partenaire commercial, FaunaPhotonics offrira son appareil lidar, ainsi que son expertise analytique, aux entreprises et aux organismes de recherche qui cherchent à suivre les insectes sur le terrain. «Si un client est intéressé par une espèce en particulier, nous adapterons un peu l'algorithme pour cibler l'espèce», a expliqué Prangsma. «Chaque jeu de données est unique et doit être traité à sa manière.» Récemment, FaunaPhotonics a entamé une collaboration de trois ans avec Bayer pour poursuivre le développement de sa technologie.
L'étude des battements d'ailes a parcouru un long chemin depuis qu'Olavi Sotavalta s'est servi de son argumentaire absolu pour identifier les insectes. Pourtant, à certains égards, le travail des scientifiques scandinaves diffère très peu de celui de l'entomologiste finlandais. Tout comme Sotavalta, ils réunissent des disciplines distinctes - dans ce cas-ci, la physique et la biologie, le lidar et l'entomologie - pour découvrir des modèles naturels. Mais ils ont encore beaucoup de travail à faire. Dans un prochain article, FaunaPhotonics et ses partenaires commenceront par essayer de relier les points entre la lumière, les lasers et les moustiques. Ils tenteront ensuite de démontrer que l'étude de la fréquence des battements des ailes pourrait aider les humains à lutter contre d'autres maladies que le paludisme, ainsi que les insectes qui détruisent les cultures.
«C’est un voyage qui ne dure pas quelques mois», a déclaré Rasmussen, l’ingénieur. "C'est un voyage qui durera des années."
Cet article a d'abord été publié par Wellcome on Mosaic et est republié ici sous une licence Creative Commons.
