Une crevette tenue à l'oeil
Renaud CONFAVREUX – Monica CHHOR – Manal LAMMARI Promotion 2013
A l’heure de la modélisation informatique, il est de plus en plus rare de voir des scientifiques utiliser l’animal pour sujet d’étude afin d’améliorer les technologies de demain.
C’est pourtant ce qu’ont décidé de faire N. Robert de l’Université de Bristol et son équipe de chercheurs qui, en octobre 2009, ont publié dans la revue Nature Photonics le compte rendu de leur étude sur les yeux de la crevette-mante multicolore ou squille (Odontodactylus scyllarus) qui, contrairement à d’autres animaux, détecte la lumière polarisée dans tout le spectre lumineux, de l’ultraviolet à l’infrarouge.
Cette propriété biophysique pourrait représenter un intérêt majeur quant à la mise au point de nouveaux appareils optiques plus performants car en effet, le traitement de la lumière polarisée constitue un paramètre clef dans la réalisation, entre autre, de disques optiques.
C’est dans ce but que ces scientifiques ont cherché à savoir comment les yeux de ce crustacé arrivaient à présenter de telles performances meilleures.
Afin d’explorer les différentes possibilités offertes par les yeux de cette squille, N. Robert et son équipe ont mesuré la manière dont la lumière polarisée se comportait à travers les ommatidies. Les ommatidies sont les unités réceptrices de l’œil composé du crustacé. Celles-ci sont organisées en différentes zones à l’intérieur de l’œil : la bande médiane, et de part et d’autre les hémisphères dorsal et ventral. La plupart des fonctions spécialisées se situent au niveau de la bande médiane composée de six rangées d’ommatidies.
Il est alors avéré durant l’étude, que deux de ces rangées se comportaient comme une lame quart d’onde, c’est-à-dire que la vitesse de propagation de la lumière dépend de la direction de polarisation d’après le principe de biréfringence, et déphaser de 90° (ou d’un quart de cycle ondulatoire) une onde polarisée selon une certaine direction par rapport à une onde polarisée dans la direction perpendiculaire. En résumé, la squille peut percevoir et analyser la lumière polarisée circulaire, elle est ainsi capable de distinguer une vibration circulaire droite d’une gauche. La lame quart d’onde va donc avoir pour effet de transformer cette onde de polarisation circulaire en une onde polarisée linéaire.
Par des observations et également par des simulations numériques, l’équipe a découvert que la structure des cellules photoréceptrices contenaient en réalité un faisceau de microtubes lipidiques longs et larges composés de photopigments montrant qu’elles agissaient effectivement comme une lame quart d’onde mais aussi que cette propriété était achromatique, c’est-à-dire que la propriété de ses yeux ne dépend pas de la longueur d’onde de la lumière, au contraire ils sont efficients sur tout le spectre lumineux.
Ainsi, l’achromaticité des lames quart d’onde qui caractérise la vue exceptionnelle de la squille lui permet probablement de posséder l'une des visions les plus sophistiquées du monde animal.
Cette capacité de traitement de la lumière polarisée est vitale pour les animaux vivants dans les profondeurs car sous l’eau, la lumière n’est pas la même qu’en surface et pour voir de manière efficace, il est donc nécessaire d’avoir des yeux adaptés. Mais l’intérêt ne se trouve pas dans la vision sous-marine de ce crustacé mais plutôt dans celui du traitement de la lumière polarisée, qui est pour les scientifiques un enjeu majeur dans les technologies optiques de demain, que ce soit pour des microscopes photoniques, des fibres optiques ou d’autres produits. Actuellement, l’application la plus évidente serait celle des disques optiques numériques.
En effet, la lame quart d’onde qui caractérise l’œil de la squille est un système optique que l’on utilise par exemple dans les lecteurs de CD ou de DVD pour mieux distinguer la lumière laser réfléchie par la surface du disque. Mais les ingénieurs ne savent fabriquer que des lames quart d’onde utilisables dans une étroite bande de longueurs d’onde, c’est-à-dire dans une seule couleur : le rouge pour les CD/DVD et le bleu pour le Blue-Ray.
En plus de la couleur, la polarisation peut constituer un moyen supplémentaire de coder de l’information dans un disque optique, ce qui ouvre la possibilité d’en augmenter considérablement la capacité de stockage.
Les animaux se servent d’une abondance de physique optique pour contrôler et manipuler la lumière qui surpasse souvent les équivalents des appareils optiques artificiels autant au niveau de la sophistication que de l’efficacité.
C’est ainsi que la nature demeure une source inégalée d’inspiration pour la technologie qui souvent n’arrive pas à rivaliser même avec des millions d’années d’évolution.
