Force des fourmis          

Alain Lenoir Mis à jour 10-Sep-2021

Les fourmis sont des animaux besogneux, innombrables, capables de porter sans cesse des poids très lourds et d'unir leurs forces. On sait bien sûr que le terme fourmillement vient de cette image qui est parfois utilisée à titre péjoratif, on se souvient de la comparaison de notre premier ministre E. Cresson dans l'été 1992, qui comparait les japonais à un peuple de fourmis, ce qui a créé un incident diplomatique. Cette image se retrouve dans la littérature, par exemple dans le livre de J. Lartéguy "Les Centurions" sur la guerre du Vietnam. En réalité l'image de la fourmi est totalement différente dans ces pays où l'on ne dit pas "fort comme un bœuf" mais "fort comme une fourmi"!

Au CRCA à Toulouse, Vincent Fourcassié et ses étudiants filment des fourmis avec une caméra à 250 images / seconde. " Elles ne sont pas dopées à l’EPO, n’ont pas tourné dans un épisode des X Men, mais leur puissance vaut largement celle d’un Hulk alors qu’elles ne font souvent pas plus d’un centimètre. Les fourmis sont dotées d’une force herculéenne, que des scientifiques toulousains sont en train de scruter à la loupe. Depuis quelques mois, grâce à cinq caméras hyper-puissantes capables de faire 250 images par seconde, l’équipe « Collective animal behavior » de Vincent Fourcassié, du Centre de recherches sur la cognition animale de Toulouse, scrute leurs moindres mouvements. Adieu la fourmi qui bouge dans tous les sens. Là, on les voit avancer au ralenti, en 3 D. Cette étude, menée dans le cadre de la thèse d’Hugo Merienne, a pour objectif de savoir comment chacune d’entre elles fait pour déplacer un insecte ou une feuille. Et voir comment elles gèrent leur tâche individuellement et comment elles s’organisent collectivement, des plus petites aux plus grosses. « Une fourmi peut porter de 12 à 15 fois son poids, elle peut aussi tirer jusqu’à 25 fois son poids. Grâce à ces images, il est possible de décomposer son mouvement et faire des mesures grâce auxquelles on pourra connaître l’énergie qu’elle dépense », indique Vincent Fourcassié, directeur de recherches au CNRS. Dans ce transport de fret collectif, les performances physiques ne sont pas toujours là où l’on croit selon les premières constatations réalisées par les chercheurs. « Les grosses fourmis ne sont pas le modèle agrandi des plus petites. Elles ont une tête plus importante, qui les déséquilibre. Ce qui fait qu’elles porteront moins de poids car sinon elles seront déstabilisées », livre le scientifique.
Leur exosquelette, source d’inspiration Les mastodontes seront donc plutôt aux avant-postes, à déblayer le terrain pour leurs collègues qui assurent le transport des marchandises. Les images ont permis de voir qu’elles font des micro-pauses lorsqu’elles charrient un insecte ou une feuille. Comme les humains. Au-delà de leur façon de faire, les chercheurs se penchent aussi sur leur anatomie, sur la façon dont elles placent leurs trois pattes de chaque côté en fonction de leurs cargaisons. Le font-elles mécaniquement ou s’adaptent-elles pour optimiser leur déplacement ?
" (Colin 2018).

Adam Khalife à Jussieu fait sa thèse aussi sur la force des fourmis : "La force des fourmis est légendaire. Les fourmis sont des central place foragers, c’est-à-dire que les ouvrières ramènent de la nourriture au nid où la reine, le couvain et les jeunes ouvrières restent. Une ouvrière de fourmi peut transporter quotidiennement 10 fois son poids sur plusieurs mètres et traîner au sol des objets bien plus lourds encore. L’origine d’une telle force repose dans la prognathie (les mandibules sont orientées vers l’avant, contrairement aux guêpes) et l’architecture du thorax. Le thorax est la partie centrale d’un insecte, et possède des muscles qui articulent la tête, les pattes, l’abdomen, et surtout les ailes. Or, chez les fourmis, les ouvrières ne volent pas et ont perdu leurs ailes et les muscles associés. Cependant, peu d’attention a été dédiée à l’étude des modifications musculosquelettiques des ouvrières par rapport aux reines (Keller et al. 2014). Le premier objectif de ma thèse est de caractériser ces différences reines vs. ouvrières chez deux fourmis éloignées dans la phylogénie mais avec une faible différence de taille entre reine et ouvrière."

Dans la BD « Sciences en bulles » il y a un article Elles portent dix fois leur masse ! (8 octobre 2019) par Hugo Merienne dans le cadre de la science en fête 2019. Il étudie les performances individuelles de Messor barbarus, qui "comporte des ouvrières de tailles très variées, entre deux et quinze millimètres ! Leur taille a-t-elle une incidence sur la masse des charges qu’elles peuvent transporter ? Ont-elles plusieurs types de stratégies ? Y a-t-il des ouvrières plus efficaces que d’autres ? Et que signifie « efficacité » dans un tel contexte ?"

De nombreuses questions sont posées dans les revues :

- Nature. D'où la fourmi tient-elle sa force ? (Le Télégramme Soir du 14 juin 2018) : Selon Christian Peeters "C'est grâce à la puissance des muscles de son cou que l'ouvrière soulève d'aussi lourdes charges."

- Comment la fourmi porte-telle autant de poids ? Science & Vie mai 2016.

- Pourquoi les fourmis sont-elles si fortes ? ça m'Intéresse juin 2008.

- Des scientifiques révèlent les secrets des dents de fourmis super puissantes (observatoire-qatar 7 septembre 2021) (Schofield et al 2021) : “Le plan était d’utiliser cette technologie pour comprendre comment le zinc est distribué à l’intérieur de ces dents de fourmis et comment cela conduit à la force que vous obtenez”, a déclaré Devaraj. La tomographie par sonde atomique fonctionne par analyse inverse. Fondamentalement, vous mettez un élément dans une chambre, puis le vaporisez lentement – atome par atome – et collectez les données de chaque ingrédient sur un détecteur. Avec ces informations, vous pouvez reconstituer l’objet sous forme de modèle 3D, sauf cette fois avec des atomes reconnaissables. Chaque fois qu’une fourmi mord quelque chose, la force est complètement répartie sur ses dents en raison de la dispersion uniforme des atomes de zinc. Cela explique pourquoi seulement environ 10 à 20 % de zinc sont réellement nécessaires pour leur matériau dentaire solide. Mieux encore, disent les chercheurs, les animaux finissent par utiliser environ 60% ou moins de force que ce dont ils auraient besoin si leurs dents correspondaient à nos blancs nacrés relativement faibles, qui ont différents types et différentes distributions d’éléments. "
Cela intéresse les dentistes : Pourquoi les dents de fourmi sont-elles si acérées ? (dentaire365.fr 9 septembre 2021). "Aujourd’hui, des ingénieurs américains s’intéressent aux dents des fourmis, plus fines qu’un cheveu humain mais suffisamment solides pour trancher une feuille. Dans leur étude parue dans la revue Scientific Reports, ils montrent comment les atomes de zinc sont disposés de manière égale, de façon à maximiser l’efficacité de la coupe et maintenir le tranchant, ce qui permet à l’insecte de croquer dans n’importe quoi, d’une feuille dure à de la peau humaine, sans jamais abîmer ses dents. Chose dont aucun humain ne pourrait se vanter."

Un proverbe Mossi au Burkina Faso dit que lorsque les fourmis coordonnent leurs mandibules elle transportent un éléphant.

 

Quelques images :

             

 

et un cahier "fourmis" en Pologne (leg Ewa Godzinka, années 1980) :

Dans Minuscule les fourmis portent des sucres

Un nouveau parc animalier près de Pau : Exotic Park où l'on apprécie la force des fourmis

Voir
- Colin, B. (2018) VIDEO. Une pour toutes, toutes pour une... Le comportement des fourmis scruté de très (très) près. 20minutes.fr, 31 mai 2018, p. https://www.20minutes.fr/sciences/2279683-20180531-video-toutes-toutes-comportement-fourmis-scrute-tres-tres-pres.
- Schofield, R. M. S., J. Bailey, J. J. Coon, A. Devaraj, R. W. Garrett, M. S. Goggans, M. G. Hebner, B. S. Lee, D. Lee, N. Lovern, S. Ober-Singleton, N. Saephan, V. R. Seagal, D. M. Silver, H. E. Som, J. Twitchell, X. Wang, J. S. Zima and M. H. Nesson (2021). The homogenous alternative to biomineralization: Zn- and Mn-rich materials enable sharp organismal “tools” that reduce force requirements. Scientific Reports 11(1): 17481. doi: 10.1038/s41598-021-91795-y.