Le secret le plus sombre des mutilides : comment les animaux ultra-noirs inspirent la technologie

Très peu de personnes ont accepté le défi d’étudier les mutilés. Ces insectes, communément appelés fourmis de velours, sont aussi intéressants que difficiles à étudier. Comme le dit un ouvrage classique sur elles : « Aucune [espèce d’hyménoptères] ne peut procurer plus d’heures de fascination et de frustration que les fourmis de velours. »

Bien qu'ils aient une apparence veloutée en raison de leur corps recouvert d'une épaisse couche de poils, ce ne sont pas de vraies fourmis, car elles sont plus étroitement liées aux guêpes. Actuellement, la famille Mutillidae comprend 4693 espèces, mais nous n'avons pas d'informations sur la grande majorité.

Les raisons se trouvent dans leur biologie. Les mâles et les femelles présentent un dimorphisme sexuel extrême : les femelles sont aptères et grandes, tandis que les mâles ont des ailes et sont généralement plus petits. Cela rend la taxonomie difficile car souvent la même espèce a été décrite comme des genres différents.

Les femelles recherchent des nids d’autres insectes, comme des guêpes solitaires, pour pondre leurs œufs. À l'éclosion, les larves se nourrissent de la nymphe hôte, agissant comme des parasites . Ce comportement complique également son étude, car il nécessite d’observer et de comprendre les interactions entre les espèces dans leurs milieux naturels. De plus, leur mode de vie solitaire les rend particulièrement difficiles à localiser.

Il y a cependant des gens pour qui les difficultés, au lieu d’être un découragement, sont une attraction. C'est le cas de Vinicius López, entomologiste à l'Université fédérale du Triangle minier au Brésil. Comme il le dit à EL PAÍS : « Lorsque vous étudiez les mutilés, chaque découverte semble ouvrir plus de questions que de réponses . Ce sentiment de mystère et le défi constant de les comprendre sont, pour moi, absolument charmants.

Plus précisément, il existe une espèce appelée Traumatomutilla bifurca , qui a retenu son attention en raison de sa coloration noire et blanche particulière. « Lors d’une expédition dans le parc national de Chapada dos Guimarães, j’ai vu cette espèce marcher sur du sable clair et j’ai eu l’impression que les bandes blanches flottaient, comme si les parties noires n’existaient pas », explique Vinicius López, « c’était un moment que je n’oublierai jamais ».

Des années plus tard, un spectromètre est arrivé dans son laboratoire qui pouvait mesurer la lumière réfléchie par différentes surfaces et lui et son équipe ont décidé de mesurer le noir présent dans la cuticule de T. bifurca . Dans le cadre de son étalonnage, cet instrument inclut des références spécifiques pour le blanc (représentant la réflexion maximale) et le noir (réflexion minimale). Ils ont constaté que le noir de T. bifurca réfléchissait moins de lumière que le calibrateur noir du spectromètre. « La découverte nous a confirmé que nous avions affaire à un phénomène unique, digne d'étude », explique l'entomologiste.

Ce que Vinicius et son équipe ont découvert, c'est une couleur connue sous le nom d'ultranoir, qui se caractérise par le fait qu'elle réfléchit moins de 0,5 % de la lumière incidente. Dans la nature, cette couleur est extrêmement rare, on la retrouve seulement chez quelques animaux comme l' araignée paon ( Maratus tasmanicus ), l' oiseau de paradis ( Lophorina niedda ), la vipère du Gabon ( Vipère du Gabon ) ou le sabot de Vénus ( Catonephele numilia ).

Chez chaque animal, cette couleur a évolué indépendamment et leur confère des avantages évolutifs différents. Chez les araignées paons et les oiseaux de paradis, l'ultranoir met en valeur d'autres couleurs vives, augmentant le contraste visuel et attirant les partenaires. Chez la vipère du Gabon, cela lui permet de mieux réguler sa température et de se camoufler, tandis que chez le sabot de Vénus, cela l'aide à dérouter ses prédateurs.

Dans le cas de Traumatomutilla bifurca , la fonction de l’ultranoir n’est pas entièrement claire. Le comportement sexuel des mutilidés est encore mal connu, mais il ne semble pas que la coloration des femelles serve à attirer les mâles. Au contraire, cela pourrait les aider à échapper aux prédateurs.

Les mutilidés sont connus pour leursstratégies anti-prédateurs . Les femelles ressemblent à de petits chars blindés : elles ont un exosquelette incroyablement résistant et un dard venimeux très puissant. De plus, ils partagent des motifs de couleur avec d'autres espèces de leur environnement qui sont également toxiques, ce qui est connu sous le nom de mimétisme müllérien. Curieusement, pratiquement aucune interaction n’a été observée entre ces fourmis et les prédateurs insectivores. Comme l’explique Vinicius López, « l’identité de leurs prédateurs naturels reste un mystère, ce qui rend leur étude encore plus intrigante ».

Cependant, avec les mutilides, tout n’est pas un mystère non résolu. Grâce à des techniques avancées telles que la microscopie électronique à balayage (MEB) et la microscopie électronique à transmission (MET), Vinicius López et son équipe ont découvert comment ces insectes parviennent à produire une couleur aussi sombre. Ils ont récemment publié leurs résultats dans le Belstein Journal of Nanotechnology .

La surface de la cuticule de T. bifurca est recouverte d’une couche dense d’épines qui agissent comme des pièges à lumière, dirigeant la lumière dans la cuticule. Sous cette couche superficielle, il y a une série de feuilles superposées qui forment un réseau tridimensionnel. Cette disposition augmente encore l'absorption de la lumière car la lumière rebondit plusieurs fois dans les lamelles jusqu'à ce qu'elle soit finalement absorbée par les pigments, probablement la mélanine. C'est une combinaison parfaite de nano-ingénierie et de biochimie.

Des études comme celle-ci ouvrent des possibilités d’applications pratiques dans le domaine technologique. La science a déjà réussi à reproduire ces mécanismes en laboratoire en utilisant des nanotubes de carbone et des structures similaires à celles de ces animaux. Selon Stanislav Gorb, professeur à l'Institut zoologique de l'Université de Kiel et l'un des plus grands experts en matériaux biomimétiques, l'une de leurs applications les plus réussies se trouve dans les dispositifs optiques tels que les microscopes et les télescopes, où les surfaces ultra-noires réduisent les réflexions internes, améliorant ainsi la qualité des images obtenues.

Par exemple, Vantablack , l’un des matériaux ultra-noirs les plus connus, a fait ses débuts dans l’espace en 2015, recouvrant le capteur d’étoiles du microsatellite Kent Ridge 1. Bien qu’il semble s’agir d’un environnement sombre, l’espace est très lumineux. Le Ventablack absorbe la lumière pénétrant dans les capteurs du tracker, améliorant ainsi sa capacité à surveiller la position par rapport aux étoiles.

Stanislav Gorb estime que l’un des développements les plus prometteurs de l’ultranoir est son application dans les panneaux solaires. Comparé aux revêtements actuels, qui peuvent réfléchir une partie de la lumière incidente, l’ultrablack garantira que pratiquement toute l’énergie lumineuse disponible sera captée par les cellules photovoltaïques. À long terme, cette technologie pourrait jouer un rôle clé dans l’amélioration des performances des énergies renouvelables, favorisant le développement de solutions plus durables et plus compétitives.

Lorsque Vinicius López a rencontré pour la première fois T. bifurca sur le sable blanc, il n'a probablement pas pensé aux télescopes ou aux panneaux solaires. Son intérêt pour les mutilés n’était autre que de parvenir à comprendre les animaux qui refusent de révéler leurs secrets. Mais dans la nature, tout est lié et le secret le plus sombre d’un insecte peut être une source d’inspiration pour un primate curieux parti dans l’espace.