Le chiton broie les roches océaniques avec ses dents magnétiques incroyablement résistantes. © Jerry Kirkhart, Wikimedia Commons, CC by-sa 2.0
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Les dents de ce mollusque sont faites du biominéral le plus dur au monde

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Le Chiton géant du Pacifique possède un minéral très rare dans ses dents. Il inspire les scientifiques afin de créer de nouveaux matériaux pour le  développement de futurs robots.

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[EN VIDÉO] Un étrange mollusque géant qui se passe de manger  Ce ver n'en est pas un : c'est un mollusque, cousin des tarets, mangeurs de bois pourri. Découvert aux Philippines au fond d'un lagon boueux, l'animal (Kuphus polythalamia) vit dans un tube planté verticalement. Des bactéries vivant sur ses branchies récupèrent l'énergie chimique du sulfure d'hydrogène, avant d'être assimilées par le mollusque. C'est ainsi qu'il se nourrit, sans avoir besoin de chercher autour de lui de la matière organique à manger. Vidéo de Marvin Altamia, University of Utah 

Les chitons, ou polyplacophores, sont des mollusques marins brouteurs dont la coquille se compose de sept ou huit plaques. L’étude a été menée sur l'espèce Cryptochiton stelleri, surnommée « pain de viande errant », qui est la plus grande de son genre, mesurant environ 35 cm de long. 

Le mollusque se nourrit grâce à sa radula, une sorte de langue râpeuse qui racle les roches pour récupérer des algues, et à laquelle sont rattachées des rangées de petites dents couvertes de magnétite. Ce biominéral magnétique est extrêmement dur, trois fois plus solide que notre émail

 Cryptochiton stelleri, surnommé le « pain de viande errant ». © naturediver, Adobe Stock

L’utilisation du minéral en robotique

Les chercheurs ont trouvé de la santabarbaraite dans la structure qui relie la dent à la langue du mollusque, équivalente aux racines dentaires chez les humains. Ce minéral riche en fer n'a été trouvé jusqu'à présent que dans des roches, mais jamais dans un contexte biologique. Sa teneur importante en eau le durcit sans l'alourdir, et il permet de relier les parties dures et molles du corps du chiton.

Une section d'une radula de Crytochiton stelleri, montrant ses dents. © Derk Joester et Linus Stegbauer, McCormick School of Engineering, Northwestern

Le mariage de pièces souples et rigides reste un problème d'ingénierie de taille dans la manufacture d'aujourd'hui. On peut s'inspirer d'organismes comme les chitons pour voir comment cette difficulté est surmontée dans la nature, sachant qu'ils ont eu des millions d'années pour se développer. 

Les scientifiques ont essayé d'imiter la santabarbaraite et ont pu, grâce à l’impression 3D, recréer des matériaux similaires. Ces composites pourraient être utilisés en robotique, permettant aux appareils de se tortiller à travers des obstacles qu'ils ne pourraient normalement pas franchir à cause de leur rigidité. La nature ne cesse d'inspirer les humains !

Pour en savoir plus

Ce mollusque avec des dents magnétiques donne des idées aux scientifiques

Article de Nathalie Mayer, publié le 5 février 2019

Le chiton, un mollusque dont les dents magnétiques sont capables de broyer la roche, pourrait aider les chercheurs à fabriquer de matériaux plus résistants à l'abrasion. Mais aussi d'imaginer la prochaine génération de nanomatériaux pour l'énergie.

Le Cryptochiton stelleri est le plus grand des chitons. Il mesure jusqu'à 36 centimètres de long et vit sur les côtes du Pacifique Nord. C'est une sorte de mollusque brouteur. Mais sa vraie particularité est que ses dents sont constituées de magnétite. Ce minéral magnétique composé notamment d'oxyde de fer est répandu dans la croûte terrestre. Mais peu d'animaux en produisent. Il procure aux dents du chiton une dureté et une rigidité sans équivalence.

Depuis longtemps, les spécialistes tentent de comprendre le processus de biominéralisation qui offre de tels outils au chiton. Aujourd'hui, des chercheurs de l'université de Californie (États-Unis) avancent enfin une hypothèse qui pourrait améliorer les revêtements devant résister à l’usure, mais aussi certaines applications dans le secteur de l'énergie.

Une dent de chiton avec ses cuspides en magnétite. © David Kisailus, université de Californie

De la magnétite produite en deux temps

Précisons avant tout que les chitons présentent plusieurs dizaines de rangées de dents. Chaque dent est composée d'une cuspide -- une zone pointue -- minéralisée et d'une base. La magnétite se trouve uniquement sur la cuspide. Et au fur et à mesure, les dents usées sont remplacées par de nouvelles.

Du côté des dents en développement, les chercheurs ont découvert de la ferritine, une protéine qui stocke et libère le fer de manière contrôlée. Là où les cuspides sont entièrement minéralisées, ils ont identifié des protéines de mitochondries qui pourraient fournir l'énergie nécessaire à la formation de magnétite à partir du fer. Ils y ont aussi trouvé une nouvelle protéine qui pourrait interagir avec d'autres substances pour produire de l'oxyde de fer.

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