Le cas curieux de la magnétisation des cafards

Les oiseaux sont l'exemple le plus connu de créatures capables de détecter les champs magnétiques et de les utiliser pour l'orientation et la navigation. Moins connues sont les capacités de magnétodétection des blattes américaines, qui deviennent rapidement magnétisées lorsqu'elles sont placées dans un champ magnétique.

La façon dont ces créatures utilisent cette capacité fait l'objet de nombreuses spéculations. Mais il est généralement admis qu'une meilleure compréhension de la détection biomagnétique pourrait aider les ingénieurs à concevoir de meilleurs capteurs pour d'autres applications, telles que la navigation des microrobots.

Mais avant que cela ne puisse se produire, les ingénieurs devront mieux comprendre comment les cafards détectent les champs magnétiques et comment ils deviennent eux-mêmes magnétisés.

Entrez Ling-Jun Kong à l'Université technologique de Nanyang à Singapour et quelques copains qui ont mesuré la façon dont les cafards américains deviennent magnétisés. Dans le processus, ils ont fait une découverte remarquable : il s'avère que les propriétés magnétiques des cafards vivants sont étonnamment différentes de celles des cafards morts. Et ils pensent savoir pourquoi.

Les expériences sont simples. Kong et co ont placé une série de cafards vivants et morts dans un champ magnétique de 1,5 kiloGauss ; c'est environ 100 fois plus fort qu'un aimant de réfrigérateur. L'équipe a laissé les créatures sur le terrain pendant 20 minutes, puis a mesuré la force de leur magnétisation et le temps qu'il a fallu pour que cette magnétisation se désintègre.

Les résultats rendent la lecture intéressante. L'équipe pouvait facilement mesurer le champ magnétique associé à tous les cafards, vivants ou morts, dès qu'ils sortaient du champ extérieur. Le champ associé aux cafards vivants s'est alors décomposé en 50 minutes environ. En revanche, il a fallu près de 50 heures pour que le champ se décompose en cafards morts.

Cela soulève une question évidente : pourquoi la différence ? Kong et co ont créé un modèle mathématique de magnétisation pour trouver la réponse. Ils supposent que la magnétisation est le résultat de particules magnétiques à l'intérieur des cafards s'alignant avec le champ magnétique externe. Lorsqu'elle est retirée du champ externe, l'aimantation décroît parce que le mouvement brownien provoque le réalignement aléatoire des particules magnétiques.

Mais ils étudient également comment le temps que cela prend varie en fonction de la viscosité du milieu dans lequel les particules sont piégées. Ils montrent que le temps de décroissance augmente à mesure que la viscosité de ce milieu augmente et devient plus vitreuse.

Cela suggère une réponse à l'énigme. Les cafards deviennent magnétisés parce qu'ils contiennent des particules magnétiques qui s'alignent avec un champ magnétique externe. Ces particules sont piégées dans un milieu liquide qui a une faible viscosité chez les cafards vivants. Mais dès que les créatures meurent, le milieu commence à durcir et sa viscosité augmente. C'est ce qui fait augmenter le temps de décroissance.

C'est un travail intéressant qui aide à répondre à certaines questions importantes sur la façon dont les cafards interagissent avec les champs magnétiques externes. Mais cela laisse beaucoup de mystères.

La première est la question de la nature des particules magnétiques - quelles sont-elles ? Les biologistes ont trouvé de minuscules particules de greigite minérale magnétique (un type de sulfure de fer) dans les fourmis, les abeilles et les termites.

Il se peut donc que les cafards contiennent également des particules de greigite. En effet, les résultats de Kong and co sont compatibles avec la présence de particules de greigite d'un rayon d'environ 50 nanomètres mais les résultats excluent la présence de minéraux magnétiques apparentés tels que la magnétite.

Une autre question est de savoir d'où ces particules pourraient provenir. Sont-ils des contaminants prélevés par les cafards dans leur environnement ou sont-ils biogéniques, formés par un processus biologique à l'intérieur des cafards eux-mêmes ? Kong et co sont incapables de répondre à cela.

Cependant, ils peuvent éclairer la façon dont les cafards pourraient utiliser ce type de magnétisation. Ils disent que le temps de décomposition de 50 minutes chez les cafards vivants est trop lent pour être d'une quelconque utilité biologique. Nos données et notre modèle montrent que ces particules magnétiques ne peuvent pas être responsables de la détection magnétique, disent-ils.

Donc, si les cafards exploitent la détection magnétique, ils doivent utiliser un autre mécanisme. Le principal concurrent ici est le mécanisme de paire radicalaire dans lequel un champ magnétique influence le résultat d'une réaction chimique.

De nombreux biophysiciens considèrent qu'il s'agit du seul mécanisme capable d'influencer de manière réaliste les êtres vivants à une échelle de temps pouvant être biologiquement utile. Peut-être que les cafards l'utilisent aussi. Notre expérience fournit un support pour d'autres formes de magnéto-réception, par ex. le mécanisme radical-paire, disent Kong et co.

C'est un travail intéressant qui sera un tremplin pour mieux comprendre la biodétection des champs magnétiques et exploiter cette capacité dans les futures générations de capteurs.

Réf : arxiv.org/abs/1702.00538 : Caractérisation Biomagnétique In-Vivo de la Blatte Américaine

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