Le dard de l’abeille continue d’injecter du venin après s’être détaché du corps : comment fonctionne son double piston

Une nouvelle étude a démontré que l’aiguillon de l’abeille continue d’injecter du venin après s’être séparé du corps. Pour l’étude, les chercheurs ont utilisé des exemplaires d’abeille mellifère, dont l’aiguillon agit comme une micro-bombe à double piston.

Pour ce travail, ils ont utilisé des enregistrements au ralenti des piqûres d’abeilles sur un gel transparent qui leur ont permis d’observer comment deux lancettes s’enfonçaient et pompaient le venin de manière alternée.

A continuación, exploraremos les applications médicales potentielles que pourrait avoir cette étude et comment les chercheurs en sont arrivés à ces conclusions après des heures d’expérimentation et d’hypothèses infructueuses.

L’aiguillon de l’abeille continue d’injecter du venin après s’être détaché du corps

Une vidéo au ralenti révèle comment l’aiguillon d’une abeille mellifère utilise un mécanisme à double piston pour injecter du venin à ses adversaires après s’être séparé de son corps. Ces découvertes ont été publiées cette semaine dans la revue Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

L’équipe d’experts a découvert que ces petits aiguillons – mesurant environ deux millimètres – fonctionnaient comme des microbombes à double piston sophistiquées, capables de s’introduire dans la peau de la victime de manière autonome.

Selon la responsable de l’étude et chercheuse à l’Université Macquarie (Australie), Fiorella Ramírez-Esquivel, les abeilles possèdent une série de structures dans leurs aiguillons qui leur permettent de s’introduire de manière indépendante. Parmi elles figurent le sac de venin, les glandes qui sécrètent des phéromones d’alarme, les muscles qui pompent le toxique et même un tissu neural qui coordonne la séquence d’activation musculaire nécessaire à ce processus.

« L’aiguillon peut piquer de manière autonome pendant une courte période après s’être séparé du corps de l’abeille », déclare l’auteure. « Plus précisément, il bombe le venin pendant environ trente secondes à deux minutes. Puis il se retrouve sans énergie et cesse de bouger », explique.

A ralenti

On savait déjà depuis plus d’un siècle que les sacs à venin des abeilles mellifères se vident dans une chambre où coexistent de petits éléments appelés valves, mais jusqu’à présent on ne connaissait pas leur fonctionnement exact. Désormais, les experts savent que, après avoir enfoncé leur aiguillon et laissé derrière eux une partie de leur corps, cet outil d’attaque minuscule continue de perforer la peau de leurs victimes.

Pour cela, les chercheurs ont encouragé les abeilles à piquer un gel transparent imitant la peau humaine. Puis, ils ont filmé le processus au ralenti et ont vu l’action automatique des aiguillons.

Ils ont observé que cette petite ‘arme’ était équipée de deux lames affûtées et pointues qui se déplaçaient d’avant en arrière sur un système de rails, dans un mouvement similaire à celui d’une scie à mouvement alternatif. Ce mouvement permettait au dard de s’enfoncer plus profondément dans la peau.

De plus, chacune était équipée d’une valve dans la chambre de pompage, ce qui suggérait qu’elles adaptaient dynamiquement leur forme. Le dard se scellait pendant la phase descendante du piston pour générer la pression nécessaire au pompage et, ensuite, il s’affaissait lors du mouvement ascendant afin de faciliter son remplissage et de minimiser le reflux.

Microbombes

« Alors qu’une soupape pompe le venin lors de son mouvement descendant, l’autre est prête à l’expulser lorsque vient son tour », explique Ramírez-Esquivel. « Il s’agit d’une manière peu commune de construire une pompe, car elle suppose que les pistons doivent être très flexibles et capables de se croiser et de passer l’un à côté de l’autre au centre de la chambre. »

Les chercheurs ont examiné plus en profondeur la mécanique et l’écoulement du dard à l’aide de scanners de microtomographie pour imprimer en 3D un modèle fonctionnel à une échelle plus grande — ou un petit robot — de la chambre bulbeuse et des lancettes, ce qui a confirmé les caractéristiques de ce cycle de pompage.

« Le design à double piston est assez complexe, mais c’est la clé pour que l’aiguillon puisse injecter le venin de manière automatique », affirme la co-directrice de l’étude.

Les auteurs concluent que la conception de ces aiguillons pourrait inspirer le développement de microbombes avec des applications potentielles dans les technologies médicales peu invasives et la microfluidique.

« Le design de la pompe est assez inhabituel, car il compte deux pistons dans une unique chambre de pompage. Nous pensons que cela contribue à générer un flux continu de liquide, ce qui pourrait s’avérer avantageux dans diverses applications », déclare Ramírez-Esquivel. « À mesure que les études progresseront, le design de l’aiguillon pourrait se diversifier en des applications telles que des pompes médicales pour l’administration de médicaments », conclut l’experte.