Une plante carnivore aquatique aux pièges ultra-rapides

Les utriculaires sont des plantes carnivores qui capturent de petites proies au moyen de remarquables pièges à aspiration. Ne possédant pas de racines, elles sont constituées de feuilles filiformes et fourchues sur lesquelles sont fixés les pièges en forme d'outre, de quelques millimètres seulement. Seules les fleurs sortent de l'eau, montées sur de longues tiges. Les pièges sont sous la surface. Lorsqu'un animal (Un animal (du latin animus, souffle, ou principe vital) est un être vivant capable de mouvement et de perception. On utilise parfois ce terme pour opposer les animaux aux humains (bien que ces derniers fassent partie du règne animal)....) aquatique (puce d'eau, cyclopes, daphnies, ou petites larves de moustique) touche ses poils sensitifs, le piège l'aspire en une fraction de seconde ( Seconde est le féminin de l'adjectif second, qui vient immédiatement après le premier ou qui s'ajoute à quelque chose de nature identique. La seconde est une unité de mesure du temps. La seconde d'arc est une mesure d'angle plan. La seconde d'ascension droite est une autre unité de...) ainsi que l'eau qui sera ensuite évacuée par les parois.

Pour comprendre le processus mécanique impliqué, les chercheurs ont observé et enregistré avec une caméra (Le terme caméra est issu du latin : chambre, pour chambre photographique. Il désigne un appareil de prise de vues animées, pour le cinéma, la télévision ou la vidéo.) haute cadence les mouvements extrêmement rapides de la phase (Le mot phase peut avoir plusieurs significations, il employé dans plusieurs domaines et principalement en physique  de capture (Une capture, dans le domaine de l'astronautique, est un processus par lequel un objet céleste, qui passe au voisinage d'un astre, est retenu dans la gravisphère de ce dernier. La capture de l'objet céleste aboutit à sa satellisation ou à sa chute.). Les chercheurs montrent qu'il existe une phase de "flambage (Le flambage est la tendance qu'a un matériau soumis à une force de compression longitudinale à fléchir, et donc à se déformer dans une direction perpendiculaire à la force appliquée.)" de la porte du piège qui inverse sa courbure et lui permet de s'ouvrir et de se refermer très rapidement, emprisonnant ainsi sa proie. Le temps (Le temps est un concept développé pour représenter la variation du monde : l'Univers n'est jamais figé, les éléments qui le composent bougent, se transforment et évoluent pour l'observateur qu'est l'homme. Si on considère l'Univers comme un système dans son ensemble, l'observateur trouve qu'il a plusieurs états. Ces états, passés, présents et futurs, et leur mesure,...) d'aspiration (moins d'une milliseconde) est bien plus court que ce qui était supposé auparavant.



LégendCoupe longitudinale d'un piège (appelé utricule) de l'utriculaire (Utricularia vulgaris) vue ici au microscope électronique
à balayage (MEB). Les utriculaires carnivores aquatiques utilisent ces pièges à aspiration pour la capture d'animaux aquatiques.

Quel est précisément le fonctionnement mécanique de ce piège implacable ? Tout d'abord le piège se prépare: en quelques heures, la plante pompe (Une pompe est un dispositif permettant d'aspirer et de refouler un fluide.) lentement le liquide (La phase liquide est un état de la matière.) intérieur vers l'extérieur, ce qui met le piège en sous-pression. Pendant cette phase d'armement, de l'énergie élastique est stockée dans les parois du piège. Celui-ci est alors tendu, prêt à se refermer sur sa proie. Le moindre toucher d'un poil sensitif situé sur la porte déclenche son ouverture. L'ouverture commence par le "flambage" de la porte, c'est à dire un changement soudain de forme. La porte agit donc comme une valve élastique: initialement bombée vers l'extérieur, elle se retourne brutalement vers l'intérieur, inversant sa courbure. La libération de l'énergie élastique stockée dans les parois du piège crée alors un tourbillon d'aspiration, avec des accélérations allant jusqu'à 600 g, laissant peu de chances d'évasion à la proie qui a déclenché le mécanisme. Puis, très vite, la porte s'inverse à nouveau et reprend sa forme initiale. Le piège est alors hermétiquement refermé sur sa proie qui sera dissoute par les enzymes digestives de la plante, lui apportant de précieux nutriments. Jusqu'à sa prochaine capture... Ces résultats observés par caméra haut cadence ont par ailleurs été confirmés par les simulations numériques des chercheurs, faisant l'objet d'une secondepublication dans Physical Review E.



Simulation numérique de la porte élastique du piège lors de l'ouverture.

Comme le piège est sous dépression, il suffit d'une petite perturbation pour inverser brutalement la courbure
de la porte vers l'intérieur.
Ce phénomène appelé instabilité de flambage, se produit dans la vie courante lorsque l'on met sous dépression
une paroi bombée (par exemple un ballon, ou une bouteille en plastique).L'inversion de courbure a pour effet d'ouvrir la porte,
dès que le bord libre n'est plus appuyé sur le seuil (en bleu).



SOURCE   CNRS