La façon dont les larves de libellules contrôlent les jets d'eau qu'elles utilisent pour se déplacer et respirer pourrait avoir une gamme d'applications techniques et médicales, selon de nouvelles recherches.

Publié aujourd'hui dans Bioinspiration et Biomimétique , l'étude du California Institute of Technology (Caltech), ont examiné comment les larves de libellules anisoptères contrôlent et ajustent les jets d'eau répétitifs circulant à travers leurs ouvertures postérieures.

Les larves ont des valves actives à trois feuillets, avec un contrôle indépendant sur chaque feuillet. Les chercheurs ont découvert que cette caractéristique permet aux larves de modifier à la fois la taille et l'asymétrie de la sortie du jet.

L'auteur principal, le professeur Morteza Gharib, a déclaré:"La façon dont les larves de libellules utilisent leur adaptation unique pour contrôler la direction du jet a déjà été négligée.

"Le contrôle de l'asymétrie par les larves est un intrigant mécanisme de vectorisation du jet, différent de ceux des calmars ou des salpes qui pointent simplement leurs entonnoirs ou siphons dans la direction souhaitée. Les directions des jets, distingué pour la respiration et la propulsion, ont des implications pour leurs objectifs biologiques.

"Avec le changement de taille de la vanne, le jet respiratoire diagonal des larves semble faciliter le processus d'inhalation et empêcher de réinhaler le liquide expiré. Le jet propulsif rectiligne, pendant ce temps, semble aider à la production et à l'utilisation de la poussée."

L'auteur principal, le Dr Chris Roh, a déclaré :« En plus de fournir un meilleur aperçu des larves de libellule, nos conclusions ont des implications plus larges, dans les domaines de l'ingénierie et du biomédical. Les mécanismes que nous avons identifiés peuvent être appliqués à divers domaines d'ingénierie qui utilisent le contrôle des jets.

"Par exemple, les jets synthétiques gagnent en popularité dans des domaines tels que le contrôle du débit, propulsion et transfert de chaleur. Le contrôle dynamique de l'asymétrie de la libellule au niveau de l'orifice pourrait inspirer une nouvelle façon d'ajuster la directionnalité du jet dans les systèmes à jet synthétique. Si la commande d'orifice asymétrique est intégrée aux jets synthétiques, les systèmes peuvent être en mesure d'obtenir un profil d'écoulement plus diversifié."

Les valves à feuillets des larves pourraient également avoir des applications importantes dans les dispositifs médicaux où le contrôle du débit est un élément crucial.

Le professeur Gharib a expliqué :« La vectorisation par jet que nous avons observée pourrait également être appliquée au développement de prothèses valvulaires cardiaques. Les prothèses valvulaires cardiaques actuelles à trois volets souffrent d'une inadéquation prothèse-patient, qui est causée par le flux sanguin non naturel qui, au fil du temps, peut provoquer des caillots sanguins ou une infection dans les parois du tronc aortique.

"À cet égard, une asymétrie de valve pourrait s'avérer utile comme paramètre ajustable, qui peut diriger le flux sanguin de la prothèse pour qu'il corresponde au flux sanguin naturel de chaque patient."