Les acrobaties des mantes religieuses décryptées

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Comment les jeunes mantes religieuses parviennent-elles à contrôler l’orientation de leurs corps lorsqu’elles sautent ? Une étude met en évidence le rôle clé d'une série de mouvements de rotation de leurs pattes et de leur abdomen.



Les sauts des jeunes mantes religieuses sont impressionnants. Plus brefs qu’un battement de cil – moins d’un dixième de seconde – ils sont néanmoins d’une extrême précision. La mante religieuse a le compas dans l’œil… ou dans le corps !

Contrairement aux mantes religieuses adultes, les jeunes n’ont pas d’ailes. Pour naviguer entre les branches et les feuilles, elles sont donc obligées de sauter de façon très précise. « Maintenir la stabilité du corps afin qu’il ne pivote pas de façon incontrôlable en l’air n’est pas chose aisée, précise Malcolm Burrows. Quand le mouvement est rapide et que l’insecte n’a pas d’ailes, cela rend la tâche encore plus difficile. » Pourtant, les jeunes mantes arrivent sur leur cible avec l’inclinaison parfaite.

Intrigués par ce talent acrobatique, atypique dans le monde des insectes, Malcolm Burrows, de l’Université de Cambridge, et Gregory Sutton, de l’Université de Bristol, ont étudié le phénomène et se sont aperçus que l’inclinaison du corps de l’insecte était gouvernée par une série de mouvements de rotations de leurs pattes et de leur abdomen.

Dans une première expérience, ils ont présenté à plusieurs jeunes mantes religieuses une cible – une fine tige noire – vers laquelle sauter. Après avoir analysé 381 vidéos de sauts de 58 insectes, ils ont décomposé le mouvement en trois étapes. La mante religieuse commence par balancer sa tête de gauche à droite, afin de repérer sa cible et d’évaluer la distance à laquelle elle se trouve. Elle balance ensuite son corps vers l’arrière et enroule son abdomen, la pointe dirigée vers l’avant. Enfin, en poussant sur ses pattes arrière, elle propulse son corps en l’air et exécute, avec ses membres, une chorégraphie bien définie de mouvements de rotations.

A quoi servent ces moulinets ? L’impulsion de départ engendre une certaine quantité de rotation du corps, appelée moment cinétique. Une fois en l’air, d’après le principe de conservation du moment cinétique, le moment cinétique total de la mante reste quasiment constant jusqu’à l’atterrissage. Ce moment est la somme de celui des différentes parties du corps : abdomen, pattes arrière et pattes avant. Quand une de ces parties réalise un mouvement de rotation, cela modifie son moment cinétique. En réaction, le moment cinétique d’une autre partie du corps est modifié, ce qui fait varier sa rotation. Par exemple, si le moment cinétique de l’abdomen augmente, le moment cinétique des pattes avant ou arrière diminue afin de maintenir le moment cinétique total constant. Les chercheurs ont dénombré quatre transferts de moment cinétique durant le saut, qui contribuent à maintenir le tronc de la mante religieuse à un angle d’environ 50 degrés par rapport à l’horizontale, afin qu’elle puisse arriver sur sa cible avec la bonne orientation.

Ils ont de plus constaté que si la distance entre la mante et sa cible était réduite, elle supprimait certains mouvements de l’abdomen et des pattes arrière afin d’accélérer de 66 % le pivotement de son tronc. De plus, dans une deuxième expérience, les chercheurs ont collé les deux parties de l’abdomen ensemble afin de réduire sa flexibilité. Résultat : la vitesse de rotation du tronc était plus lente de 57 % par rapport à la première expérience et la mante n’arrivait pas à attraper la cible. Ces deux observations confirment le rôle essentiel des mouvements de rotation dans la précision du saut.

« Nous avons maintenant une bonne compréhension de la physique de ces acrobaties aériennes, explique Gregory Sutton, mais comme ces mouvements sont extrêmement rapides, il nous faut à présent comprendre comment le cerveau les contrôle une fois que le saut a commencé. » La mante religieuse est-elle capable de modifier sa trajectoire après le décollage en réponse aux modifications de son environnement ?

Le principe d’échange de moment cinétique et les mécanismes de contrôle sous-jacents pourraient être appliqués à la conception de robots sauteurs, qui n’en sont pour l’instant qu’à leurs balbutiements.

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