Les crânes de pic n’absorbent pas le choc du martelage

Les forces subies par le cerveau d’un pic lorsqu’il martèle une branche d’arbre morte doivent être considérables, du moins c’est ce que nous avons toujours pensé. La sagesse conventionnelle veut que le crâne du pic doit agir comme une sorte de casque absorbant les chocs et amortir les coups. Lorsqu’un cerveau subit une décélération soudaine, il subit une compression au niveau du site d’impact et une expansion du côté opposé, ce qui peut endommager les neurones et entraîner des blessures. Et comme les pics ne semblent pas souffrir de lésions cérébrales, la conclusion logique est qu’une certaine dissipation de la force d’impact doit se produire entre le bec et le cerveau.

Nouvelle recherche publiée aujourd’hui dans la revue Biologie actuelle réfute cette idée de longue date et constate à la place que les têtes des pics agissent plus comme des marteaux rigides que comme des casques de protection. Les auteurs affirment que les hypothèses sur l’absorption des chocs par le système musculo-squelettique crânien du pic n’ont pas encore été testées dans des situations naturelles et iraient en fait à l’encontre des pressions de la sélection naturelle visant à augmenter les performances de picage.

Les chercheurs ont utilisé des séquences vidéo à grande vitesse de six individus de pics de trois espèces pour vérifier si la décélération du cerveau était significativement réduite par rapport à la décélération du bec lors de l’impact. Ils ont analysé 109 vidéos d’oiseaux alors qu’ils martelaient du bois, suivant la position de divers marqueurs sur les crânes et les becs. Les experts n’ont trouvé aucune différence significative entre la décélération du bec et celle du crâne à l’impact.

« En analysant des vidéos à grande vitesse de trois espèces de pics, nous avons constaté que les pics n’absorbent pas le choc de l’impact avec l’arbre », a déclaré Sam Van Wassenbergh de l’Université d’Anvers, en Belgique.

Les chercheurs ont ensuite utilisé les données collectées pour modéliser les implications fonctionnelles de la variation du degré de choc crânien. Leurs modèles biocinétiques comprenaient des ressorts entre le bec et le cerveau, capables d’absorber diverses quantités de chocs et d’en mesurer les implications sur les performances de martelage.

Leurs simulations ont confirmé qu’absorber une partie de l’énergie cinétique de la tête dans une structure électrique en compression lors de l’impact réduisait considérablement la pénétration du bec dans l’arbre. Cela signifie que, si le bec d’un pic absorbait l’impact de son action de picage, l’oiseau devrait en fait picorer plus fort pour pouvoir picorer avec succès. En fait, les oiseaux modèles équipés d’amortisseurs crâniens devraient dépenser plus d’énergie pour picorer jusqu’à une certaine profondeur que ceux sans amortisseurs crâniens.

Mais si leur crâne n’absorbe pas les chocs, les coups de bec furieux mettent-ils leur cerveau en danger ? Il s’avère que ce n’est pas le cas. Alors que le choc de décélération qui provoque une commotion cérébrale chez les singes et les humains est d’environ 103 kPa au site d’impact, les pics marteaux ne subissent qu’entre 40 et 60 pour cent de cette pression, selon les espèces. Cela signifie que ces espèces devraient atteindre l’endroit sélectionné deux fois plus vite que celui observé ou frapper à leur vitesse maximale sur du bois quatre fois plus rigide pour subir une commotion cérébrale, déclarent les auteurs.

« L’absence d’absorption des chocs ne signifie pas que leur cerveau est en danger lors d’impacts apparemment violents », a déclaré Van Wassenbergh. « Même les chocs les plus forts provenant des plus de 100 coups de bec analysés devraient toujours être sans danger pour le cerveau des pics, car nos calculs ont montré des charges cérébrales inférieures à celles des humains souffrant d’une commotion cérébrale. »

Van Wassenbergh dit que les pics pourraient commettre une erreur, par exemple s’ils picoraient du métal à pleine puissance. Mais leurs picotements habituels sur les troncs d’arbres sont généralement bien inférieurs au seuil provoquant une commotion cérébrale, même sans que leur crâne fasse office de casque de protection. On sait qu’ils ont un cerveau plus petit et moins de liquide céphalo-rachidien autour du cerveau, facteurs qui pourraient également protéger leur cerveau lors d’impacts.

Les résultats réfutent la théorie de longue date de l’absorption des chocs, qui a été popularisée dans les médias, les livres, les zoos et bien plus encore, a noté Van Wassenbergh. « En filmant les pics dans les zoos, j’ai vu des parents expliquer à leurs enfants que les pics n’avaient pas mal à la tête parce qu’ils avaient un amortisseur intégré dans la tête. Ce mythe de l’absorption des chocs chez les pics est désormais brisé par nos découvertes.

Van Wassenbergh et ses collègues concluent que les têtes des pics fonctionnent comme des marteaux rigides lors du picage, ce qui garantit une pénétration maximale du bois à chaque picage. Ils soulignent que, d’un point de vue évolutif, il pourrait bien y avoir des limites à la taille de la tête, à la vitesse de frappe maximale et à la dureté des arbres sélectionnés par les pics.

Les résultats ont également des implications pratiques, ajoute Van Wassenbergh, étant donné que les ingénieurs ont déjà utilisé l’anatomie du squelette crânien du pic comme source d’inspiration pour le développement de matériaux et de casques absorbant les chocs. Les nouvelles découvertes montrent que ce n’est pas une si bonne idée, étant donné que l’anatomie du pic annule en fait l’absorption des chocs.

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Par Alison Bosman, Espèces-menacées.fr Rédacteur