Comment les chenilles peuvent-elles entendre... sans oreilles ?

Peu d'insectes entendent de la même façon que les humains. Certains, tels que le criquet et la sauterelle, ont des structures similaires au tympan qui détectent les sons qui circulent dans l'air à peu près de la même manière que nous. Cependant, pour la plupart des insectes, entendre se résume à détecter les vibrations mécaniques qui circulent à travers les feuilles, les branches ou le sol. 

Mais depuis l'année dernière, à chaque fois que Carol Miles, biologiste à l'université de Binghamton (BU), parlait avec ses collègues près des sphinx du tabac de son laboratoire, les insectes bondissaient dans les airs comme s'ils sursautaient. « Mes [collègues] me disaient, "Carol, tu devrais te taire, tu effraies les chenilles" » se souvient-elle.

Elle s'est alors demandé comment c'était possible. Ces chenilles de couleur jade, que l'on trouve dans les fermes et les jardins d'Amérique du Nord et du Sud, finissent par se transformer en papillon sphinx de Caroline qui possède des structures semblables à un tympan près de la bouche. Lorsqu'ils sont encore au stade de chenilles, ces mêmes insectes ne possèdent pas de telles structures mais répondent tout de même aux sons. 

Pour comprendre pourquoi, Carol Miles et ses collègues ont passé des années à mener des recherches complètes impliquant des épilations à une échelle microscopique et un accès à l'une des pièces les plus silencieuses du monde. 

Les résultats, présentés lors de la réunion conjointe de l'Acoustical Society of America et de l'Acoustical Society of Japan en décembre, suggèrent que le sphinx du tabac détecte les sons aériens en utilisant des poils microscopiques présents sur son corps. Bien que cette recherche doive être examinée par des pairs, les experts affirment que les résultats donnent un nouvel aperçu de l'évolution de l'ouïe et pourraient même inspirer les prochaines générations de microphones. 

« TEST, TEST »

Pour savoir si les sphinx du tabac pouvaient détecter les sons aériens, et pas seulement les vibrations qui y sont associées, Carol Miles et ses collègues ont mené une série de tests dans la salle anéchoïde de Binghamton, un lieu ultra-silencieux construit pour les recherches acoustiques de haute précision. Cette salle est si silencieuse qu'on peut y entendre son cœur battre.

Les chercheurs ont exposé les chenilles à des sons de basses et de hautes fréquences, à la fois dans l'air et par vibration sur différentes surfaces, et ont enregistré leurs réactions. Après avoir effectué des calculs, ils ont découvert que les chenilles réagissaient dix à cent fois plus aux sons aériens qu'aux vibrations des surfaces, une différence rarement observée chez les insectes. 

Après avoir démontré que les chenilles pouvaient entendre les sons aériens, les chercheurs ont voulu comprendre comment. Ils soupçonnaient l'implication des petits poils recouvrant le corps des chenilles mais afin d'en être sûrs, ils ont arraché quelques-uns de ces poils de l'abdomen et du thorax de plusieurs chenilles et recommencé leur expérience. Les chenilles dont les poils avaient été arrachés ont à peine réagi aux sons. 

« Nous savions tous que le corps des chenilles était recouvert de poils sensibles au toucher. Ce que nous ignorions, c'est que ces poils étaient aussi sensibles au bruit » indique Martin Göpfert, professeur en neurobiologie cellulaire à l'université de Göttingen en Allemagne qui n'a pas pris part à l'étude en question.

Le système auditif de ces chenilles a probablement évolué, affirme Martin Göpfert, pour qu'elles puissent échapper à leurs prédateurs. Selon les chercheurs, les chenilles ne sont pas seulement capables d'entendre les battements d'ailes des guêpes connues pour les chasser mais elles y réagissent également de façon spectaculaire. Carol Miles explique que lorsqu'elles sont provoquées, les chenilles sautent ou se dressent pour se défendre, prêtes à mordre tout ce qui pourrait trop s'approcher.

DE LA NATURE À LA TECHNOLOGIE

Les insectes ont fait évoluer leur système auditif de manière indépendante au moins vingt fois, engendrant une diversité remarquable de systèmes auditifs très différents du nôtre. C'est la raison pour laquelle les ingénieurs observent souvent l'anatomie des insectes pour s'inspirer lorsqu'ils conçoivent de nouveaux dispositifs de capture du son. 

« Les microphones actuels sont conçus ainsi (c'est-à-dire avec des membranes qui captent la pression acoustique) car nous sommes des animaux particulièrement arrogants, uniquement focalisés sur leurs propres oreilles, et qui ont prêté peu d'attention aux oreilles des autres animaux » souligne Ronald Miles, professeur en ingénierie mécanique à l'université de Binghamton et coauteur de la nouvelle étude. 

Ronald Miles, qui a breveté des microphones inspirés par des insectes dans le passé, explique que le sphinx du tabac pourrait aider à « inspirer un type de microphones entièrement nouveau » plus petits et moins coûteux que les conceptions actuelles. 

Et même si ces chenilles sont celles qui grignottent vos plants de tomates, comprendre comment elles entendent est sans aucun doute bénéfique pour les humains. 

« Parmi les animaux, ce sont les insectes qui présentent les oreilles les plus diversifiées et les plus riches » affirme Martin Göpfert. Et ces « oreilles d'insectes » sont souvent capables de faire des choses que nos oreilles ne peuvent pas faire. « Par exemple, la fausse teigne de cire peut entendre des sons très aigus qu'aucun autre animal ne peut entendre et certaines mouches peuvent identifier les sources de sons avec une précision qui semble physiquement inatteignable » précise Martin Göpfert. « À travers les insectes, la nature nous montre que les limites physiques de la détection des sons peuvent être repoussées. »