Les fleurs ont un signal secret spécialement conçu pour les abeilles afin qu'elles sachent où récolter le nectar. Et de nouvelles recherches viennent de nous donner une meilleure idée du fonctionnement de ce signal. Les motifs à l'échelle nanométrique sur les pétales reflètent la lumière d'une manière qui crée efficacement un « halo bleu » autour de la fleur qui aide à attirer les abeilles et encourage la pollinisation.

Ce phénomène fascinant ne devrait pas trop surprendre les scientifiques. Les plantes regorgent en fait de ce genre de "nanotechnologie", qui leur permet de faire toutes sortes de choses étonnantes, du nettoyage à la production d'énergie. Et, quoi de plus, en étudiant ces systèmes, nous pourrions peut-être les utiliser dans nos propres technologies.

La plupart des fleurs semblent colorées car elles contiennent des pigments absorbant la lumière qui ne reflètent que certaines longueurs d'onde de la lumière. Mais certaines fleurs utilisent aussi l'irisation, un type de couleur différent produit lorsque la lumière se réfléchit à partir de structures ou de surfaces microscopiquement espacées.

Les couleurs changeantes de l'arc-en-ciel que vous pouvez voir sur un CD sont un exemple d'irisation. Elle est causée par les interactions entre les ondes lumineuses rebondissant sur les indentations microscopiques rapprochées de sa surface, ce qui signifie que certaines couleurs deviennent plus intenses au détriment des autres. Au fur et à mesure que votre angle de vue change, les couleurs amplifiées changent pour donner le chatoiement, effet de couleur de morphing que vous voyez.

De nombreuses fleurs utilisent des rainures espacées d'un à deux millièmes de millimètre dans le revêtement de cire à leur surface pour produire une irisation de la même manière. Mais les chercheurs qui étudient la façon dont certaines fleurs utilisent l'irisation pour attirer les abeilles à polliniser ont remarqué quelque chose d'étrange. L'espacement et l'alignement des rainures n'étaient pas aussi parfaits que prévu. Et ils n'étaient pas tout à fait parfaits de manière très similaire dans tous les types de fleurs qu'ils regardaient.

Ces imperfections signifiaient qu'au lieu de donner un arc-en-ciel comme le fait un CD, les motifs fonctionnaient beaucoup mieux pour la lumière bleue et ultra-violette que les autres couleurs, créant ce que les chercheurs ont appelé un « halo bleu ». Il y avait de bonnes raisons de soupçonner que ce n'était pas une coïncidence.

La perception des couleurs des abeilles est décalée vers l'extrémité bleue du spectre par rapport à la nôtre. La question était de savoir si les défauts des modèles de cire étaient « conçus » pour générer les bleus intenses, violettes et ultra-violets que les abeilles voient le plus fortement. Les humains peuvent parfois voir ces motifs, mais ils nous sont généralement invisibles sur des arrière-plans pigmentés de rouge ou de jaune qui semblent beaucoup plus sombres pour les abeilles.

Les chercheurs ont testé cela en entraînant les abeilles à associer le sucre à deux types de fleurs artificielles. L'un avait des pétales réalisés à l'aide de grilles parfaitement alignées qui donnaient une irisation normale. L'autre avait des arrangements imparfaits reproduisant les halos bleus de différentes vraies fleurs.

Ils ont découvert que bien que les abeilles aient appris à associer les fausses fleurs irisées au sucre, ils ont appris mieux et plus vite avec les halos bleus. Fascinant, il semble que de nombreux types de plantes à fleurs aient pu développer cette structure séparément, chacun utilisant des nanostructures qui donnent une irisation légèrement décalée pour renforcer leurs signaux aux abeilles.

L'effet lotus

Les plantes ont évolué de nombreuses façons pour utiliser ce type de structures, faisant d'eux les premiers nanotechnologues de la nature. Par exemple, les cires qui protègent les pétales et les feuilles de toutes les plantes repoussent l'eau, une propriété connue sous le nom d'« hydrophobie ». Mais dans certaines plantes, comme le lotus, cette propriété est renforcée par la forme du revêtement de cire d'une manière qui le rend efficacement autonettoyant.

La cire est disposée en un ensemble de structures en forme de cône d'environ cinq millièmes de millimètre de hauteur. Ceux-ci sont à leur tour recouverts de motifs fractals de cire à des échelles encore plus petites. Lorsque l'eau atterrit sur cette surface, il ne peut pas du tout y adhérer et il forme donc des gouttes sphériques qui roulent sur la feuille en ramassant la saleté en cours de route jusqu'à ce qu'elles tombent du bord. C'est ce qu'on appelle la "superhydrophobie" ou "l'effet lotus".

Plantes intelligentes

À l'intérieur des plantes, il existe un autre type de nanostructure. Comme les plantes absorbent l'eau de leurs racines dans leurs cellules, la pression monte à l'intérieur des cellules jusqu'à ce que l'on se retrouve entre 50 mètres et 100 mètres sous la mer. Afin de contenir ces pressions, les cellules sont entourées d'une paroi à base de faisceaux de chaînes cellulosiques entre cinq et 50 millionièmes de millimètre de diamètre appelés microfibrilles.

Les chaînes individuelles ne sont pas si solides, mais une fois formées en microfibrilles, elles deviennent aussi solides que l'acier. Les microfibrilles sont ensuite noyées dans une matrice d'autres sucres pour former un « polymère intelligent » naturel, une substance spéciale qui peut altérer ses propriétés afin de faire pousser la plante.

L'homme a toujours utilisé la cellulose comme polymère naturel, par exemple en papier ou en coton, mais les scientifiques développent maintenant des moyens de libérer des microfibrilles individuelles pour créer de nouvelles technologies. En raison de sa force et de sa légèreté, cette « nanocellulose » pourrait avoir une vaste gamme d'applications. Il s'agit notamment de pièces automobiles plus légères, additifs alimentaires hypocaloriques, échafaudages pour l'ingénierie tissulaire, et peut-être même des appareils électroniques qui pourraient être aussi minces qu'une feuille de papier.

Les nanostructures végétales les plus étonnantes sont peut-être les systèmes de récolte de lumière qui capturent l'énergie lumineuse pour la photosynthèse et la transfèrent vers les sites où elle peut être utilisée. Les plantes sont capables de déplacer cette énergie avec une efficacité incroyable de 90 %.

Nous avons maintenant la preuve que cela est dû au fait que la disposition exacte des composants des systèmes de récolte de lumière leur permet d'utiliser la physique quantique pour tester de nombreuses façons différentes de déplacer l'énergie simultanément et de trouver la plus efficace. Cela ajoute du poids à l'idée que la technologie quantique pourrait aider à fournir des cellules solaires plus efficaces. Ainsi, lorsqu'il s'agit de développer de nouvelles nanotechnologies, il vaut la peine de se rappeler que les plantes sont peut-être arrivées en premier.

Cet article a été initialement publié sur The Conversation. Lire l'article original.