Le papillon de nuit va éclairer votre lanterne !

Les papillons de nuit, en plus de représenter une richesse biologique impressionnante, peuvent à la fois être utiles aux écosystèmes et à l’économie ! Leurs morphologies comme leurs comportements sont déjà à l’origine d’innovations biomimétiques multiples, avec des applications dans la santé, les télécoms et bien plus !



Papillons de nuit vous dites ?


L’incroyable biodiversité des papillons de nuit


La nomenclature “papillons de nuit” englobe un nombre d’espèces bien plus conséquent que les papillons diurnes : on compte près de 160 000 espèces de papillons de nuit. Cela représente près de 10% des espèces d’insectes connues, et il en reste encore beaucoup à découvrir… Toutefois, il est important de préciser que le terme “papillon de nuit” n’a pas de sens scientifique. En effet, si l’on considère la classification phylogénétique, qui prend en compte les liens de parenté entre les espèces, les papillons de nuit sont en fait répartis dans plusieurs familles.

Attention, vous allez encore être surpris, mais certains “papillons de nuit” ne vivent pas exclusivement la nuit : leurs modes de vie sont très variés ! Par ailleurs, les papillons de nuit sont une source de biodiversité extrêmement intéressante. Un exemple parlant pour illustrer leur diversité est leur taille. Certaines phalènes mesurent à peine 3 mm tandis que d’autres espèces, comme Thysania agrippina, font jusqu’à 30 cm d’envergure !

Les papillons de nuit sont bien moins connus que leurs cousins diurnes et ont d’ailleurs longtemps été considérés comme des nuisances à cause des dégâts que leurs chenilles peuvent causer aux cultures ou à nos vêtements… Et pourtant ils sont très utiles pour l’homme et les écosystèmes. Les papillons de nuit font un travail de l’ombre en matière de pollinisation des fleurs sauvages comme le montre cette étude parue en 2020 dans la revue Royal Society. Dans un autre registre, le Bombyx Mori, par exemple, est élevé pour la soie avec laquelle il tisse son cocon. Cette dernière représente 250 millions de dollars par an ! Enfin, en matière de biomimétisme, les papillons de nuit sont une source d’inspiration extrêmement riche et ils gagneraient à être plus connus.


La nuit, tous les papillons sont gris… Et pourtant !


Lorsque l’on pense à un papillon de nuit, les couleurs qui nous viennent à l'esprit sont loin d’être vives : dans l’imaginaire collectif les couleurs des papillons de nuit sont comprises entre le marron et le grisâtre… Et pourtant c’est loin d’être la réalité !

Dotés d’une durée de vie limitée, ils ont tout intérêt à trouver rapidement un partenaire pour la reproduction. Pour ce faire, il faut identifier le bon partenaire, ce qui n’est pas une mince affaire au vu de l'importante diversité d'espèces existantes. Ils disposent donc de nombreux outils pour identifier les partenaires potentiels, dont leurs couleurs et motifs ! Bien qu’en termes d’esthétique les papillons de nuit n’ont à priori pas le beau rôle, ils peuvent concurrencer leurs cousins diurnes avec leurs parures impressionnantes.


Le papillon Actis Luna n’a rien à envier aux papillons diurnes.


Papillons de nuit et lumière : une romance qui dure


Lorsque l’on pense aux papillons de nuit, on visualise des insectes volants autour de lumières artificielles… L’attraction des papillons par les sources de lumières n’est pas un secret.

Comme vous le savez, les papillons de nuit sont principalement des insectes nocturnes. Ils se repèrent donc grâce à la lumière de la lune. Ils utilisent une méthode appelée “orientation transversale”. Les papillons de nuit font en sorte de garder la lune dans une certaine position par rapport à leur organisme, ce qui leur permet de s’orienter. C’est le même principe que les hommes qui se repèrent grâce aux étoiles, les astres servant à garder un cap pour se déplacer sur de longues distances. Le système nerveux des papillons de nuit a été adapté au cours de l’évolution pour répondre à des stimuli lumineux de faible intensité pour se guider. Les éclairages artificiels étant constamment allumés et beaucoup plus intenses que le rayonnement lunaire, ils sont quasiment irrésistibles pour les papillons de nuit. Cela les empêche de trouver des partenaires ou de la nourriture et les piège dans une zone où ils sont très visibles et donc très vulnérables face à leurs prédateurs.

Bien que les papillons de nuit montrent des comportements très évolués (ils sont par exemple capables d’esquiver les émetteurs d’ultrasons des chauves souris), l’évolution n’a pas encore sélectionné d’espèces insensibles à la pollution lumineuse humaine.



Papillons de nuit et biomimétisme : une association lumineuse !


Des surfaces anti-reflets et auto-nettoyantes inspirées des papillons de nuit


La nuit, le moindre reflet lumineux, aussi petit soit-il, est extrêmement visible. Les papillons de nuit n’ont que peu de moyens de défenses actifs contre leurs prédateurs : leur meilleure arme est donc le camouflage. Les yeux des papillons de nuit absorbent la lumière : garantie zéro reflet ! De cette manière les papillons de nuit sont biens moins visibles la nuit, même lorsque la lumière de la lune arrive dans leurs yeux. Mais comment est-ce possible ? Leurs yeux sont en fait recouverts de micro-structures.


Les micro-structures sur les yeux des papillons de nuit

À partir de l’étude de ces structures, des surfaces biomimétiques anti-reflets ont été développées. En 2012, l’université Centrale de Floride a créé un revêtement anti-reflets pour écran de smartphone qui s’inspire des yeux des papillons de nuit. Cette solution a donné d’excellents résultats : 0.23% seulement de lumière est réfléchie par l’écran et aucune perte d’intensité lumineuse de l’écran n’est observée. Ces micro-structures rendent aussi les écrans hydrophobes, c’est-à-dire qu’ils repoussent l’eau ! Les écrans sont ainsi protégés des reflets et ont également une capacité d’auto-nettoyage.


La stratégie de reproduction des papillons de nuit en tant qu’inspiration pour des algorithmes performants


Il n’y a pas que les yeux des papillons de nuit qui nous intéressent dans le biomimétisme : leurs comportements lorsqu’ils sont à la recherche de partenaires sexuels peuvent aussi être étudiés, et ce dans le domaine de l'algorithmie.

Pour chercher un partenaire sexuel, les papillons de nuit mâles adoptent généralement une stratégie de perchage ou de patrouille. Le perchage consiste à choisir un perchoir dont l’emplacement est optimisé à la fois en termes de position et de point de vue. Une fois perchés sur leur mirador, ils regardent les femelles passer jusqu'à ce qu’ils identifient une femelle de leur espèce. La patrouille, elle, consiste à se déplacer entre différentes zones bien choisies pour identifier une partenaire potentielle. En s’inspirant de ces deux stratégies, un protocole de routage a été conçu. Le routage consiste à choisir un chemin optimal pour transférer des données dans un réseau informatique (depuis l’expéditeur jusqu’aux destinataires). Le protocole en question a été appliqué au design de smart grid. Cela a permis de créer des réseaux plus performants et moins coûteux en énergie, tout en réduisant les pertes de données : seulement 4% de données perdues contre 9% pour une solution n’utilisant pas d’algorithme bio-inspiré. Cet algorithme biomimétique pourrait aussi être utilisé pour la gestion intelligente de chaînes de production et ainsi avoir de forts impacts dans le développement de l’industrie 4.0 et de l’IoT.


Les écailles des ailes de papillons de nuit : des capteurs bio-inspirés et bio-sourcés


Après les surfaces anti-reflets et les algorithmes, c'est le domaine médical qui profite de l’ingéniosité des papillons de nuit. Cette fois, ce ne sont pas les yeux des papillons de nuit ou leur stratégie reproductive qui nous intéressent mais les écailles sur leurs ailes.


Les écailles sur les ailes de papillon ont des propriétés optiques impressionnantes

Le pH d’une solution est une mesure qui permet d’évaluer son acidité, elle est utilisée dans de nombreux domaines : de l’agriculture à la médecine en passant par la cosmétique ! Dans le domaine médical, le pH sanguin est mesuré principalement via l’utilisation de fluor ce qui pose beaucoup de problématiques d’écotoxicité. Une solution de mesure du pH non toxique pourrait être développée à partir d’un papillon de nuit nommé Chrysiridia rhipheus. Sur les ailes de ce dernier se trouvent des écailles qui sont jalonnées de nanostructures. L’agencement de ces nanostructures : leur taille, leur espacement et leur forme joue sur la réflexion de la lumière et produit les fabuleuses couleurs irisées sur ses ailes.


Chrysiridia rhipheus en habit de lumières

À partir de ce constat, des chercheurs d’une université chinoise ont réfléchi à un moyen d’utiliser ces nanostructures et leurs interactions avec la lumière pour développer un capteur optique. Ils utilisent donc des écailles du Chrysiridia ripheus et un gel qui change de volume en fonction de l’acidité de la solution pour mettre au point un appareil de mesure du pH : biocompatible et non écotoxique.



Mal aimés car peu connus, les papillons de nuit sont pourtant des mines d’or d’innovations biomimétiques. Ils sont présents sur presque tous les continents et chacune de ces 160 000 espèces est équipée de solutions adaptées à son environnement. Leur rôle dans les chaînes alimentaires ou la pollinisation commence à peine à être élucidée par les entomologistes. Cependant, il reste encore du pain sur la planche pour découvrir toutes les innovations que ces papillons pourraient inspirer. Malheureusement, les populations de papillons de nuit décroissent, certaines espèces ont perdu 99% de leur population en 50 ans et sont en danger d’extinction. Ce déclin est principalement dû aux activités humaines, notamment aux pesticides et à la pollution lumineuse des grandes villes. Maintenant que vous êtes convaincus de leur richesse tant au niveau environnemental que pour l’innovation, vous les regarderez sûrement avec un regard neuf lorsqu’ils tourneront autour de vos lampes cet été !