Le sperme de raie à l’origine de la création d’un robot nageur

Auriez-vous pu penser que du sperme de raie puisse inspirer un créateur de robot ? Et bien c’est le cas !

Comme si les raies n’étaient pas déjà assez inhabituelles, il s’avère que leur sperme est également unique dans le règne animal. Les scientifiques ont créé un robot inspiré de ces spermatozoïdes. Il pourrait un jour donner naissance à des descendants plus petits qui nagent dans le corps humain.

Le sperme de raie inspire les scientifiques

La plupart des spermatozoïdes se composent essentiellement d’une tête ronde ressemblant à un têtard et d’une queue souple. Cette tête reste dans une orientation fixe tandis que la queue se déplace d’avant en arrière ou tourne en cercle par rapport à elle. Ce n’est toutefois pas le cas des spermatozoïdes présent dans le sperme de raie.

Sous la direction des docteurs Shen Yajing et Shi Jiahai, des chercheurs de la City University de Hong Kong ont récemment découvert que ces spermatozoïdes se propulsent en faisant tourner leur tête rigide en même temps que leur queue souple.

Aussi, cette tête est longue et de structure hélicoïdale ; en forme de tire-bouchon, en d’autres termes. Cela lui permet de se frayer un chemin dans les milieux liquides.

Cela signifie que non seulement les spermatozoïdes peuvent se déplacer plus rapidement et plus efficacement que les autres. Ainsi, cela signifie aussi qu’ils peuvent également s’adapter aux déplacements dans des liquides de différentes viscosités ; en ajustant indépendamment les contributions propulsives de la tête et de la queue.

L’analyse a permis de déterminer que la tête contribue habituellement à environ 31 % de la force de propulsion totale.

Comme c’est le cas pour les autres spermatozoïdes, le matériel génétique qui est transmis à l’ovule est contenu dans la tête. La tête et la queue sont reliées par une section médiane flexible. Cela fournit l’énergie nécessaire au mouvement de rotation. Cette section médiane permet également d’améliorer la manœuvrabilité. Elle permet au spermatozoïde de se plier comme un accordéon, la tête et la queue tournant pour le faire tourner.

En outre, si le spermatozoïde rencontre un obstacle insurmontable, il peut s’en éloigner en faisant simplement tourner sa tête dans la direction opposée. En revanche, les spermatozoïdes d’autres animaux sont incapables de faire marche arrière.

« Ce mode de propulsion non traditionnel confère aux spermatozoïdes du sperme de raie une grande adaptabilité à un large éventail d’environnements visqueux ; ainsi qu’une capacité de mouvement et une efficacité supérieures », explique le Dr Yajing.

Reproduction du mouvement propulsion à double hélice hétérogène

Les scientifiques ont baptisé ce système de mouvement « propulsion à double hélice hétérogène » (HDH). Ils l’ont intégré à un robot inspiré des spermatozoïdes, suffisamment petit pour tenir dans la paume d’une main. Il se compose d’une tête rigide en spirale de fil de fer, d’une queue souple en fil de coton et de deux moteurs électriques entre les deux.

Et pour une puissance donnée, il est plus adaptable et plus économe en énergie que d’autres robots nageurs, lorsqu’il s’agit de se déplacer dans différents liquides de diverses viscosités.

On espère que des versions beaucoup plus petites du robot HDH pourront un jour être capables de nager dans le corps des patients ; en se frayant peut-être un chemin dans les vaisseaux sanguins pour administrer des médicaments à des endroits spécifiques.

Ces recherches sont décrites dans un article récemment publié dans la revue PNAS. Vous pouvez voir le robot en action dans la vidéo ci-dessous.