Les plis cutanés donnent plus de flexibilité aux trompes des éléphants

La trompe d’un éléphant contient des dizaines de milliers de muscles différents qui travaillent ensemble pour permettre à l’animal d’effectuer une série de mouvements complexes allant de la récupération délicate d’une petite noix du sol à l’enlèvement d’un arbre géant de ses branches et de son écorce. De nouvelles recherches contribuent à la compréhension de cet appendice miraculeux en analysant la manière dont la peau pliée aide à télescoper le tronc au maximum.

Les recherches menées par des scientifiques du Georgia Institute of Technology et en collaboration avec le zoo d’Atlanta révèlent que la peau de la trompe d’un éléphant ne s’étire pas uniformément. La peau de la face dorsale est considérablement pliée et plus extensible que la peau ventrale, qui n’est que ridée. Les deux sections commencent à diverger lorsqu’un éléphant étend sa trompe sur plus de 10 % de sa longueur. Lorsqu’on s’étire pour chercher de la nourriture ou des objets, la section dorsale du tronc s’étend plus vers l’avant que la section ventrale.

Ces résultats sont publiés dans le Actes de l’Académie nationale des sciences par la même équipe de Georgia Tech qui a rédigé une étude l’été dernier sur la façon dont les éléphants utilisent les muscles de leur trompe pour inhaler de la nourriture et de l’eau.

« Lorsque les gens étendent leur langue – un tissu désossé et rempli de muscles, de composition similaire à celle d’une trompe d’éléphant – elle s’étire uniformément. Nous nous attendions à la même chose lorsque nous avons mis un éléphant au défi de chercher de la nourriture », a déclaré Andrew Schulz, auteur principal de l’étude et titulaire d’un doctorat. étudiant à l’école de génie mécanique George W. Woodruff de Georgia Tech. Lui et son équipe ont filmé deux éléphants de savane africaine cherchant des cubes de son et des pommes au zoo d’Atlanta.

« Mais lorsque nous avons regardé les images de notre caméra haute vitesse et tracé les mouvements du coffre, nous avons été surpris. Le haut et le bas n’étaient pas du tout pareils », a déclaré Schulz.

Afin de comprendre comment cela était possible, Schulz a utilisé un éléphant disséqué et a étiré sa trompe pour évaluer l’élasticité de la peau. Il a découvert que la peau du dessous du tronc est ridée, tandis que la peau dorsale présente des plis considérables, depuis la tête jusqu’à l’extrémité. Cela permet à la peau dorsale de s’étirer 15 % de plus que la peau ventrale et aide l’éléphant à atteindre le sol, où se trouve la majeure partie de sa nourriture.

Les chercheurs ont réalisé qu’ils ne voyaient pas seulement le mouvement musculaire lorsque l’éléphant du zoo étirait sa trompe sur la vidéo, mais qu’ils suivaient également le mouvement d’une épaisse couche de peau qui l’enveloppait.

« Les plis cutanés flexibles sont l’innovation de l’éléphant », a déclaré David Hu, conseiller de Schulz et professeur à la Woodruff School et à la School of Biological Sciences. « Ils protègent la partie dorsale et permettent à l’éléphant d’atteindre plus facilement le bas, le style de préhension le plus courant pour ramasser des objets. »

Les chercheurs ont également identifié une autre manière par laquelle la trompe d’un éléphant diffère des autres appendices désossés et remplis de muscles trouvés dans la nature, tels que les tentacules de calmar et de poulpe. Au lieu de s’étendre uniformément, un éléphant étend d’abord la pointe de sa trompe, suivie de la section adjacente, en remontant progressivement vers son corps.

Cela rappelle la façon dont nous étendons la poignée d’un parapluie pliable, en retirant les sections de manière télescopique après avoir commencé par la section la plus proche du parapluie lui-même. Schulz dit que le mouvement progressif de la trompe d’un éléphant de la pointe vers la base est intentionnel.

« Les éléphants sont comme les humains : ils sont paresseux », a-t-il déclaré. « La section à l’extrémité (de la pointe) du tronc représente 1 litre de muscle. La section la plus proche de sa bouche contient 11 à 15 litres de muscle. Un éléphant étirera d’abord l’extrémité (pointe) de sa trompe, puis la section adjacente, car (c’est) plus facile à déplacer. Si un éléphant n’a pas besoin de travailler très dur pour atteindre quelque chose, il ne le fera pas. »

Schulz a déclaré qu’il a dû s’appuyer sur un dessin de 1908 pour étudier l’anatomie de la trompe, car les scientifiques et les ingénieurs n’ont pas fait beaucoup de recherches sur la biomécanique des éléphants au cours du siècle dernier. En plus de mieux comprendre les éléphants, Schulz (qui est ingénieur en mécanique) voit également des applications à ses connaissances dans le domaine de la robotique douce. Les robots mous d’aujourd’hui sont généralement conçus pour la force ou la flexibilité, mais pas pour les deux. Un éléphant peut gérer ces deux fonctions avec sa trompe.

« La robotique douce créée avec une conception d’inspiration biologique est toujours basée sur le mouvement musculaire. Si elles étaient enveloppées d’une peau protectrice, comme la trompe d’un éléphant remplie de muscles, les machines pourraient appliquer des forces plus importantes », a-t-il déclaré. « L’année dernière, nous avons appris qu’un coffre est un hydrostat musculaire polyvalent. Nous savons désormais que la peau est un autre outil à sa disposition.

—

Par Alison Bosman, Espèces-menacées.fr Rédacteur