Les ailes des insectes sont aussi des gyroscopes!

Les insectes possèdent des capacités de vol allant bien au-delà de ce que peuvent produire les ingénieurs en robotique. Toutefois, le contrôle des manoeuvres et de la posture durant le vol reste à ce jour lacunaire.

Chez les mouches (Diptères), des organes spécialisés : les haltères (ailes postérieures modifiées), apportent des renseignements sur la position du corps (rotation) dans l’espace en jouant un rôle de gyroscope (force de Coriolis) (lire les articles sur le vol des insectes : anatomie et aérodynamique).

Les forces de torsion s’exerçant sur les haltères sont détectées par des mécanorécepteurs : les sensilles campaniformes (pour en savoir cet l’article).

Ne possédant pas d’haltères, les autres familles d’insectes utilisent d’autres structures pour prendre en compte de paramètre : c’est ce qu’a souhaité découvrir l’équipe mené par A.L. Eberle de l’Université de Washington (Etats-Unis).

Pour cela, les scientifiques ont reproduit une aile artificielle en plastique de papillon : celle de Manduca sexta, qu’ils ont fixé à un axe et fait battre à une fréquence de 25Hz.

Schéma de l'aile artificielle et les différents axes de rotation (source :

Schéma de l’aile artificielle et les différents axes de rotation (Source : Eberle et al. – Journal of the Royal Society (2015))

A l’aide de modèles informatiques et de robotique, ils ont observé et comparé les dynamiques structurelles tridimensionnelles : les déformations et les forces de torsion, subies par l’aile pour différentes orientations de son axe (voir schéma ci-contre).

L’équipe a mis en évidence l’existence de forces de torsion et de flexion s’exprimant à la base de l’aile lors de modifications de son axe. Les nombreuses sensilles campaniformes de la base de l’aile apportent ainsi des informations gyroscopiques à l’insecte, comme le font les haltères des mouches.  Ces mécanorécepteurs détectent les modifications structurelles de l’aile durant le vol (pression à la surface de la cuticule), renseignent l’insecte sur sa position dans l’espace et lui permettent de contrôler sa stabilité.

La découverte de cette nouvelle fonction des ailes d’insectes permet d’en apprendre davantage sur les mécanismes mis en jeu dans le vol. Cependant, les relations entre la flexibilité de l’aile et le système de contrôle ne sont pas encore bien établies.

Cette étude, soutenue par l’Air Force Office, a pour objectif de transférer ces connaissances à l’élaboration de robots volant miniatures basés sur le vol des insectes (biomimétisme).

Source :

– Eberle A.L. ; Dickerson B.H. ; Reinhall P.G. & Daniel T.L. (2015) : A new twist on gyroscopic sensing : body rotations lead to torsion in flapping, flexing insect wings. Journal of the Royal Society Interface. 12:104 (lien ici)

Benoît GILLES
Chargé de recherche – Entomologiste chez Cycle Farms


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