A25 Vieillissement des champignons

Topique

Les soies adhésives des insectes ne restent pas intactes indéfiniment : elles vieillissent au fil du temps selon trois mécanismes distincts agissant simultanément : l’oxydation de la cuticule protéique qui les recouvre, la contamination qui s’accumule à leur surface lors de leur utilisation et la fatigue mécanique qui use leur structure à chaque contact.

L’oxydation de la cuticule protéique accroît la réticulation entre les protéines qui la composent, créant ainsi davantage de liaisons. Cette réticulation accrue augmente le module de Young de la cuticule, la durcissant. Cette réaction de durcissement suit une cinétique d’Arrhenius, la rendant très sensible à la température : par temps chaud, le vieillissement de la cuticule s’accélère tellement qu’il peut réduire la durée de vie des soies adhésives de plusieurs ordres de grandeur par rapport à des conditions plus fraîches.

La cuticule durcie par cette réticulation rend le champignon collant plus rigide. Or, un champignon plus rigide épouse moins bien la rugosité de la surface sur laquelle se déplace l'insecte, réduisant ainsi la surface de contact effective et l'adhérence qui en dépend.

La contamination accumulée à la surface du champignon collant suit une cinétique de saturation du premier ordre. Autrement dit, elle n'altère pas l'adhérence à la même vitesse : les premières heures d'utilisation sont les plus néfastes, tandis que la contamination supplémentaire qui s'accumule ensuite cause progressivement moins de dommages. Le durcissement oxydatif et la contamination accumulée n'altèrent pas l'adhérence du champignon indépendamment l'un de l'autre ; en réalité, l'adhérence globale du champignon résulte de la combinaison multiplicative et non additive de ces deux effets : lorsque la cuticule est déjà durcie et contaminée simultanément, l'adhérence se dégrade plus rapidement que si chacun de ces mécanismes agissait seul.

Face à ce vieillissement combiné, l'insecte ne compte pas sur la réparation de ses soies adhésives déjà endommagées : il résout le problème biologiquement par des mues périodiques, qui renouvellent complètement son système adhésif et redonnent aux soies adhésives leur état initial, sans les réticulations dues à l'oxydation ni les contaminations liées à l'usage. La fréquence des mues dépend du nombre de stades de développement et de la durée de chacun, et cette fréquence de renouvellement est inversement proportionnelle à la dégradation cumulée que l'insecte peut tolérer : moins il peut tolérer de dégradation avant de perdre l'adhérence nécessaire, plus il doit muer fréquemment pour maintenir ses soies adhésives en parfait état.

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