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Science décalée : pourquoi les piverts n’ont pas mal au crâne ?

Les piverts se cognent la tête contre les arbres plus de 10.000 fois par jour et pourtant, ils n’ont pas besoin d’aspirine pour faire passer la migraine. Comment font ces oiseaux pour supporter tant de chocs répétés et surtout comment nous en inspirer pour récupérer leur superpouvoir ?

Les piverts et autres membres de la famille frappent leur bec solide contre le bois pour trois raisons : pour se nourrir et attraper les insectes xylophages et leurs larves, communiquer durant la saison des amours et pour prévenir les rivaux des limites de son territoire, ou creuser un nid. Ils doivent avoir la tête dure. © Hans-Jörg Hellwig, Wikipédia, cc by sa 3.0 Les piverts et autres membres de la famille frappent leur bec solide contre le bois pour trois raisons : pour se nourrir et attraper les insectes xylophages et leurs larves, communiquer durant la saison des amours et pour prévenir les rivaux des limites de son territoire, ou creuser un nid. Ils doivent avoir la tête dure. © Hans-Jörg Hellwig, Wikipédia, cc by sa 3.0

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Pour résoudre un problème, il faut d'abord regarder si la réponse n'est pas sous nos yeux. Car on trouve presque tout dans la nature. Besoin d’un gilet pare-balles ? La soie des araignées est ultrarésistante ! Un médicament contre le cancer ? Une éponge marine contient une molécule idéale. Comment limiter les traumatismes crâniens ? Le pivert détient la réponse !

Le contexte : des piverts sans traumatisme crânien

La boîte crânienne a une fonction : protéger le cerveau des chocs avec l’extérieur. Elle se doit donc d’être solide. Pourtant, les traumatismes crâniens sont fréquents, et pas uniquement dans les albums d’Astérix. Première cause de mortalité chez le jeune adulte, ils apparaissent le plus souvent suite à un accident de voiture ou à une chute sur la tête lors de la pratique sportive. Ils entraînent parfois des conséquences neurologiques lourdes et ne doivent pas être négligés.

Mais comment limiter leur occurrence ? La science s’est tournée vers le pivert, un oiseau de nos contrées, qui a la particularité de frapper son crâne sur les troncs d’arbres 12.000 fois par jour pour se nourrir ou communiquer. Il n’y va pas de main morte puisqu’il élance sa tête à la vitesse de 25 km/h, enchaînant dix à vingt rafales, chaque salve étant séparée de 50 ms. Au moment du choc sur le bois, le crâne de l’oiseau subit une décélération de 1.000 g. C’est énorme ! Pourtant, il ne garde aucune séquelle et son cerveau se porte bien.

Plusieurs équipes de chercheurs s’étaient déjà intéressés à cette faculté, une étude qui avait même valu un prix IgNobel d’ornithologie à Ivan Schwab, un ophtalmologiste spécialiste des oiseaux, en 2006. Ils avaient particulièrement insisté sur la petite taille du cerveau, enfermé dans une boîte crânienne épaisse avec des régions plus souples.

Des scientifiques chinois de la Beihang University ont quant à eux voulu suivre la tendance cinématographique et observer le choc en 3D. Comment le bec et le crâne protègent-ils l’encéphale du pivert de dégâts irréversibles ? L’intégralité de leur travail est en libre accès dans Plos One.

Ce schéma montre l'évolution des forces de pression exercées au cours du temps après l'impact dans le crâne de pivert. On constate que celles-ci s'exercent principalement sur le bec et au niveau de sa base. L'échelle de couleurs en haut à gauche indique l'intensité des pressions. © Wang et al., Plos One
Ce schéma montre l'évolution des forces de pression exercées au cours du temps après l'impact dans le crâne de pivert. On constate que celles-ci s'exercent principalement sur le bec et au niveau de sa base. L'échelle de couleurs en haut à gauche indique l'intensité des pressions. © Wang et al., Plos One

L’étude : bec plus long et os spongieux, la solution

À l’aide de caméras synchronisées capables d’enregistrer 2.000 images par seconde (ils font plus fort que les blockbusters qui sur les écrans sont eux diffusés à 24 images/s), les mouvements des piverts en train de frapper une cible ont pu être détaillés. D’autres paramètres, comme la force et la direction des coups de becs ont été enregistrés.

Le crâne des oiseaux a ensuite été passé au scanner pour observer de plus près les paramètres microstructurels des os qui le composent. On parle là de leur volume, de leur épaisseur, de leur densité, de leur structure, etc.

De ces manipulations en est ressortie une modélisation tridimensionnelle de manière à mieux se représenter et mieux éprouver les forces engagées. 

Qu’en ont-ils conclu ? L’impact se propage principalement le long de la partie inférieure du bec et le choc se trouve finalement absorbé à la base de l’organe de la prise alimentaire. La différence de longueur entre la partie supérieure et inférieure du bec est donc un facteur déterminant qui se cumule à une autre propriété du crâne de l’oiseau : des os spongieux qui vont absorber les vibrations. Ceux-ci sont particulièrement retrouvés en arrière de la boîte crânienne et au niveau frontal. Le cerveau, quant à lui, s’en sort indemne. Sinon, comme ils l’expliquent simplement, les oiseaux arrêteraient de se frapper la tête contre les troncs...

L’œil extérieur : après le casque à cornes, le casque à bec ?

Ce travail reste encore très théorique, mais les auteurs espèrent que cela débouchera à terme sur la conception de casques intelligents, de manière à prévenir des traumatismes crâniens. Motards, ouvriers de chantiers ou joueurs de football américain pourraient bénéficier de protections plus efficaces et évidemment bienvenues.

Mais concrètement, le pivert n'est peut-être pas le modèle animal le plus pertinent. Car un casque à bec ne paraît pas le plus adapté à notre mode de vie... Pour mieux limiter les traumatismes crâniens, peut-être devraient-ils se tourner vers la structure du crâne des buffles ou vers les taureaux, qui n’hésitent pas à s’affronter en se donnant de violents coups de têtes.


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