Des chercheurs du Yale-NUS College et de l'Université de Fribourg en Suisse ont découvert un nouveau mécanisme de génération de couleurs dans la nature, qui s'il est attelé, a le potentiel de créer des cosmétiques et des peintures aux teintes plus pures et plus vives, des affichages à l'écran qui projettent la même image réelle lorsqu'ils sont vus sous n'importe quel angle, et même réduire la perte de signal dans les fibres optiques.

Le professeur adjoint de sciences (sciences de la vie) du Yale-NUS College, Vinodkumar Saranathan, a dirigé l'étude avec le Dr Bodo D Wilts de l'Institut Adolphe Merkle de l'Université de Fribourg. Le Dr Saranathan a examiné les motifs aux couleurs de l'arc-en-ciel dans les élytres (enveloppes des ailes) d'un charançon du museau des Philippines, Pachyrrhynchus congestus pavonius, utilisant des rayons X à haute énergie, tandis que le Dr Wilts a effectué une microscopie électronique à balayage détaillée et une modélisation optique. Ils ont découvert que pour produire la palette de couleurs arc-en-ciel, le charançon a utilisé un mécanisme de génération de couleur qui se trouve jusqu'à présent uniquement dans le calmar, seiche, et poulpes, qui sont réputés pour leur camouflage aux couleurs changeantes. L'étude a été publiée dans la revue à comité de lecture Petit .

P. c. Pavonius, ou le charançon "arc-en-ciel", se distingue par ses taches de couleur arc-en-ciel sur son thorax et ses élytres (voir image ci-jointe). Ces taches sont constituées d'écailles presque circulaires disposées en anneaux concentriques de différentes teintes, allant du bleu au centre au rouge à l'extérieur, tout comme un arc-en-ciel. Alors que de nombreux insectes ont la capacité de produire une ou deux couleurs, il est rare qu'un seul insecte puisse produire un si vaste spectre de couleurs. Les chercheurs sont intéressés à comprendre le mécanisme derrière la formation naturelle de ces structures génératrices de couleurs, car la technologie actuelle est incapable de synthétiser des structures de cette taille.

"Le but ultime de la recherche dans ce domaine est de comprendre comment le charançon s'auto-assemble ces structures, car avec notre technologie actuelle, nous ne pouvons pas le faire, " a déclaré le Dr Saranathan. " La capacité de produire ces structures, qui sont capables de fournir une haute fidélité des couleurs quel que soit l'angle sous lequel vous le regardez, aura des applications dans n'importe quelle industrie qui traite de la production de couleur. Nous pouvons utiliser ces structures dans les cosmétiques et autres pigmentations pour assurer des teintes de haute fidélité, ou sur les écrans numériques de votre téléphone ou de votre tablette, ce qui vous permettra de la visualiser sous n'importe quel angle et de voir la même image réelle sans aucune distorsion de couleur. Nous pouvons même les utiliser pour fabriquer des gaines réfléchissantes pour les fibres optiques afin de minimiser la perte de signal pendant la transmission. »

Le Dr Saranathan et le Dr Wilts ont examiné ces écailles pour déterminer qu'elles étaient composées d'une structure cristalline tridimensionnelle faite de chitine (le principal ingrédient des exosquelettes d'insectes). Ils ont découvert que les couleurs vibrantes de l'arc-en-ciel sur les écailles de ce charançon sont déterminées par deux facteurs :la taille de la structure cristalline qui compose chaque écaille, ainsi que le volume de chitine utilisé pour constituer la structure cristalline. Les écailles plus grandes ont une structure cristalline plus grande et utilisent un plus grand volume de chitine pour refléter la lumière rouge; les écailles plus petites ont une structure cristalline plus petite et utilisent un plus petit volume de chitine pour réfléchir la lumière bleue. Selon le Dr Saranathan, qui a précédemment examiné plus de 100 espèces d'insectes et d'araignées et catalogué leurs mécanismes de génération de couleurs, cette capacité à contrôler simultanément les facteurs de taille et de volume pour affiner la couleur produite n'a jamais été démontrée auparavant chez les insectes, et compte tenu de sa complexité, est assez remarquable. "C'est différent de la stratégie habituelle employée par la nature pour produire différentes teintes sur le même animal, où les structures de chitine sont de taille et de volume fixes, et différentes couleurs sont générées en orientant la structure sous différents angles, qui réfléchit différentes longueurs d'onde de la lumière, " expliqua le Dr Saranathan.