Les Raies à Queue Ruban Produisent Leurs Taches Bleues Sans Pigments

Imaginez que vous faites de la plongée en apnée dans les eaux peu profondes de la région Indo-Pacifique Ouest. Parmi les choses les plus frappantes que vous risquez de voir, il y a les raies à queue ruban à pois bleus. Ces raies plutôt rondes ne mesurent que 30 à 35 cm de diamètre, mais leurs taches bleu vif font une grande impression. Des chercheurs de la City University de Hong Kong (CityU) affirment que l'origine de ces taches est longtemps restée un mystère marin, d'autant plus que leur couleur bleue reste la même quel que soit l'angle sous lequel on les regarde.

Un casse-tête coloré

Les scientifiques avaient tout de même une intuition que ces taches auraient une composante structurelle. Comme l'explique Mason Dean, co-auteur de l'étude :

Si vous voyez du bleu dans la nature, vous pouvez presque être sûr qu'il est produit par des nanostructures dans les tissus, et non par un pigment.

– Mason Dean, co-auteur de l'étude

Pour comprendre la coloration structurelle chez les animaux, il faut non seulement considérer la physique optique, mais aussi les matériaux impliqués, leur organisation fine dans les tissus et l'apparence de la couleur dans l'environnement de l'animal. L'équipe a donc rassemblé des experts de différentes disciplines et pays pour résoudre cette énigme colorée de manière surprenante et amusante.

Des nanostructures uniques dans la peau

Grâce à une analyse détaillée, l'équipe a pu résoudre le puzzle. Il s'avère que la coloration est bien due à l'arrangement de minuscules sphères dans la structure de la peau des raies, plutôt qu'à une pigmentation. Amar Surapaneni, auteur principal de l'étude, explique :

Nous avons découvert que la couleur bleue est produite par des cellules cutanées uniques, avec un arrangement 3D stable de sphères à l'échelle nanométrique contenant des nanocristaux réfléchissants (comme des perles en suspension dans un bubble tea).

– Amar Surapaneni, auteur principal

La taille des nanostructures et leur espacement correspondent à un multiple utile de la longueur d'onde de la lumière bleue, ce qui fait qu'elles réfléchissent spécifiquement les longueurs d'onde bleues.

Un camouflage bleu

L'analyse a aussi révélé qu'une couche de mélanine sous les taches absorbait les autres couleurs de la lumière, faisant ressortir encore plus le bleu. Les chercheurs pensent que ces taches pourraient aider au camouflage des raies. Dean explique :

Dans l'eau, le bleu pénètre plus profondément que toute autre couleur, aidant les animaux à se fondre dans leur environnement. Les taches bleues vives sur la peau des raies ne changent pas avec l'angle de vue ; elles pourraient donc avoir des avantages spécifiques en termes de camouflage lorsque l'animal nage ou manœuvre rapidement avec ses ailes ondulantes.

– Mason Dean

Vers des techniques de coloration sans produits chimiques

Comme les taches des raies sont produites par un processus mécanique plutôt que chimique, l'équipe de recherche pense que ces découvertes pourraient contribuer à développer des techniques de coloration sans produits chimiques à l'avenir. L'équipe poursuit des collaborations pour mettre au point des systèmes de coloration structurelle biomimétiques flexibles, inspirés de la nature souple de la peau des raies, pour des couleurs sûres et sans produits chimiques dans les textiles, les écrans flexibles et les capteurs.

Vers d'autres colorations bleues marines

Les chercheurs s'intéressent maintenant à d'autres colorations bleues chez les animaux marins, notamment le requin bleu. Viktoriia Kamska, une post-doctorante qui étudie les mécanismes de coloration naturels à CityU, souligne que malgré le nom de "requin bleu" et le fait que ses aspects écologiques soient bien étudiés, personne ne sait encore comment la couleur bleue est produite sur sa peau. Les résultats préliminaires montrent que ce mécanisme de coloration est différent de celui de la raie, mais tout comme pour celle-ci, il faut combiner différents outils d'imagerie fine et faire appel à plusieurs disciplines liées à l'optique, aux matériaux et aux sciences biologiques.

Cette étude fascinante, publiée dans la revue Advanced Optical Materials, ouvre de nouvelles perspectives sur les mécanismes de coloration dans la nature et leurs applications potentielles. En explorant les secrets des nuances électriques des raies à queue ruban et d'autres animaux marins, les scientifiques pourraient bien inspirer de futures innovations colorées respectueuses de l'environnement.