Fourmi-dables innovations !


Chasseuses, agricultrices, guerrières, bâtisseuses ou médecins, les fourmis sont de véritables couteaux suisses. Les capacités des colonies de fourmis, très analogues à celles des sociétés humaines, sont des sources d’inspiration pour des innovations biomimétiques.




Les fourmis, une civilisation proche de la nôtre


La fourmi est un insecte social de la famille des Formicidés. Tout comme l’homme, elle vit en communauté. Les 25 000 espèces différentes de fourmis qui peuplent notre monde depuis 120 millions d’années forment des colonies qui résident dans des habitats appelés fourmilières. La plupart des colonies sont dirigées par une reine qui est le seul individu capable de se reproduire. Cette unique dirigeante a pour mission de donner naissance à toutes les fourmis de sa colonie. On appelle cela l’eusocialité. Cette tâche est difficile car une fourmilière peut compter de quelques dizaines d’individus à des centaines de millions.

Avec une telle quantité d’habitants, une très grande organisation pour nourrir et loger tout le monde. Heureusement, l'organisation est une des spécialités des fourmis. Ce sont de fabuleuses architectes. Les fourmilières sont des réseaux complexes de galeries qui permettent une circulation de l’air et des individus optimales. Des salles aux fonctions spécifiques sont réparties dans ce réseau : la pouponnière avec les fourmis juvéniles, le garde-manger ou encore la chambre royale où réside la reine.

En ce qui concerne la nourriture, les fourmis ne sont pas difficiles. Elles mangent de tout. Des insectes, des œufs, des plantes, des fruits, nos restes, tout y passe pour nourrir la fourmilière toujours grandissante. Mais certaines fourmis ont trouvé des méthodes d’alimentation qui ressemblent fortement aux nôtres. Que se soit au niveau de l’organisation en société, de la communication ou bien de certaines pratiques, les fourmis nous ressemblent beaucoup.



Les fourmis ont la main verte


Les fourmis ont inventé l’agriculture bien avant l’homme. Elles ont développé plusieurs techniques :

  • Cultiver des champignons

Depuis 50 000 ans, les fourmis coupeuses de feuilles, ou champignonnistes, domestiquent des champignons. Elles entretiennent avec eux une relation dite symbiotique. C'est-à-dire que la fourmi comme le champignon ne peuvent pas survivre sans l’autre. Le champignon est nourri par les fourmis qui lui coupent des feuilles et il est logé dans la chaleur de la fourmilière. La fourmi ,en contrepartie, se nourrit des protéines que crée le champignon en dégradant les feuilles.



Fourmis coupeuses de feuilles nourrissant leurs champignons avec des feuilles

  • Élever des pucerons

Encore une relation symbiotique que les fourmis entretiennent. Il s’agit d’élever non plus des champignons mais des pucerons. Ces fourmis éleveuses récupèrent les pucerons et les protègent contre leurs prédateurs. En échange de cela, leurs protégés sécrètent un miellat riche en sucre dont les fourmis se nourrissent. Il s’agit du même principe d’élevage que l’homme a mis en place avec les abeilles.

  • Planter et cultiver des plantes

Baptisée Philidris Nagasau, cette espèce de fourmi recueille des graines de Squamellaria. Elle les dépose ensuite dans des petites fissures qu'elle trouve dans les arbres. Les plantules forment alors des espaces creux qui sont constamment visitées par les fourmis. Ces dernières défèquent dedans pour fertiliser la jeune plante et l'aider à pousser. Ces chambres creuses grandissent et fournissent espace et protection aux colonies de fourmis.



Pour guérir, rien de mieux qu’un remède de fourmi !


Nous ne sommes pas non plus les seuls à guérir nos malades et nos blessés. Les fourmis savent le faire aussi et depuis bien longtemps. Les fourmis ont un tempérament guerrier : elles se battent lors de raids, de guerres ou de combats. Et évidemment elles peuvent se blesser. Une patte arrachée, une partie du corps écrasée, tout peut leur arriver. Certaines perdent la vie mais les blessés peuvent avoir une seconde chance. En effet, il existe une espèce de fourmis qui est capable de guérir les malades : la fourmis Matabele d'Afrique.

Lors de combat, certaines d’entre elles ramènent les blessés au nid et les lèchent. Cette action nettoie la plaie et enlève les débris. Les chercheurs supposent que la salive des fourmis infirmières possède un antibactérien qui aide à la guérison. En tout cas, le résultat est bien là. Sur la totalité des fourmis Matabele blessées, celles qui ont reçu des soins survivent à 90%. Au contraire, 80% de celles n’ayant pas reçu de soins meurent. Une grande efficacité avec des produits 100% naturels dans leur origine et leur production.




La fourmi, impressionnante, certes, mais pas sans défauts !


Les fourmis nous étonnent par leurs pratiques ingénieuses et si similaires aux nôtres. Malheureusement, comme nous, elles n'ont pas que des qualités.


L’homme a aboli l’esclavage, pas la fourmi !


Certaines fourmis, comme l'homme, pratiquent l’esclavagisme. C’est le cas par exemple des fourmis amazones. Ces dernières profitent des batailles contre d’autres colonies de fourmis pour voler des œufs (la fourmi se développe en 4 stades: l'œuf qui devient une larve puis une nymphe qui est un état intermédiaire entre la larve et l’adulte). Elles ramènent ces œufs d’autres fourmis dans leur nid. Lorsqu’elles éclosent, ces jeunes fourmis pensent être chez elles et travaillent pour leurs oppresseurs.

Mais tout ne va pas forcément bien pour les esclavagistes. Il arrive que les esclaves se rebellent. Elles s’en prennent alors à la progéniture des oppresseurs. Lors de la rébellion, plus de la moitié des larves de fourmis esclavagistes peuvent mourir.



La fourmi, belliqueuse et victorieuse


La plupart des fourmis sont des combattantes. Elles chassent, se battent pour leur territoire ou dévalisent d’autres colonies. C’est le cas des célèbres fourmis légionnaires. Ces dernières sont des fourmis nomades avec un cycle bien précis. Elles s'installent 20 jours sur un territoire en formant des bivouacs avec leurs propres corps. Puis elles migrent vers un autre territoire durant 15 jours, traversant tous les obstacles y compris les cours d’eau. Durant cette phase de déplacement, les fourmis légionnaires forment un flux inarrêtable de fourmis, dévorant tout sur leur passage. Cette migration a un nom qui reflète parfaitement la situation: Marabunta (Amérique hispanique) ou “plaie des fourmis”.

Les fourmis légionnaires aiment les combats et se nourrissent de viande. Elles n’hésitent pas à dévaliser les autres colonies, à s’en prendre à nos animaux d’élevage et même à dévorer des Hommes. Ces fourmis ne sont que des exemples du caractère belliqueux des fourmis. Ce sont des espèces qui, comme nous, se battent et pillent.



Radeau formé par les fourmis lors de leur traversée d’un cours d’eau.


Comme l’illustrent les paragraphes précédents, les parallèles entre les comportements des fourmis et des caractéristiques souvent considérées propres à la société humaine sont nombreux. Ces organismes fascinants sont donc des sources d’inspiration extraordinaires pour des applications variées.




La fourmi : autant de secrets que de sources d’innovation !


Un algorithme inspiré des fourmis ?


Pour s’organiser lors de leur recherche de nourriture, ou bien la découverte de leur environnement, les fourmis utilisent un moyen de communication extrêmement performant. Il s’agit des phéromones. Lors de leur déplacement les fourmis sécrètent les substances olfactives que leurs congénères peuvent capter. En fonction de ce qui se trouve sur le chemin (nourriture, danger), la substance n’est pas la même. De cette manière, en revenant au nid, la fourmis à tracé un chemin olfactif qui mène directement à la nourriture, à un danger ou autre. En empruntant ce chemin, les autres fourmis sécrètent elles aussi la substance, ce qui renforce la trace. Cette méthode de communication est si efficace qu’elle a inspiré un algorithme de gestion du trafic ferroviaire. Cet algorithme génère des solutions du problème qui sont symbolisées par des trajets de fourmi donc des pistes de phéromones. À chaque itération de l’algorithme, une fourmi change son trajet. Pour cela, elle utilise les pistes de phéromone des autres fourmis. Plus la piste de phéromone est puissante (plus il y a de fourmis qui empruntent ce trajet) plus il y a de chance que cette portion du trajet soit la plus rapide possible. La fourmi préférera passer par là.

Si la solution trouvée par cette fourmi est plus pertinente que la précédente, elle est retenue et son trajet devient une piste de phéromone pour les suivantes. Sinon elle n’est pas retenue et une autre fourmi change de trajet. À la fin, l'algorithme renvoie le trajet optimal, c'est-à-dire la solution la plus pertinente. Cet algorithme est 10 à 15% plus efficace qu’un algorithme classique de recherche de trajet le plus court.



La fourmi, plus efficace qu'un GPS


Dans le désert, les phéromones s’évaporent trop vite. Les fourmis doivent donc trouver un autre moyen pour se déplacer. Lévolution a fourni aux fourmis du Sahara un moyen de se déplacer et se repérer dans le désert. Premièrement elles s'orientent grâce à la polarisation de la lumière dans le ciel. Cela agit de la même manière que le suivi des étoiles dans le ciel la nuit. Elles suivent cette carte du ciel invisible pour nos yeux. Deuxièmement, elles observent le paysage. En fonction de la vitesse à laquelle se déplacent les objets dans leur champ de vision lorsqu’elles avancent, elles sont capables de déduire la distance qu’elles ont parcourue. Troisièmement, elles comptent leurs pas. Cela leur donne une information plus précise sur la distance parcourue.

Cette technique d’orientation a été utilisée pour créer des systèmes de GPS bio inspirés pour les robots. Équipé de caméras et capteurs détectant la polarisation de la lumière, un robot est capable de s’orienter dans l’espace et de mesurer la distance parcourue. L’AntBot, un robot qui a été mis au point sur le modèle d’une fourmi, mesure son cap avec une précision de 0,4° par temps clair ou nuageux grâce à ce système.



Pour la fourmi, le Soleil ne lui fait ni chaud ni froid


Les fourmis argentées du Sahara nous réservent une petite surprise. Vivant dans le désert, elles doivent être capables de réguler leur température pour ne pas brûler sous le soleil. Pour se faire, l’évolution leur a fourni une incroyable protection : des poils. De forme triangulaire, ils tapissent leur dos et reflètent la lumière du soleil, qui ne les réchauffe donc pas. En plus de cela, ces poils permettent de refroidir la fourmi en diffusant sa chaleur sous forme de rayonnements thermiques.

Cette adaptation a donné des idées à des chercheurs. Ils ont reproduit ces poils sur des tissus de protection thermique solaire. Ces tissus sont donc capables de refléter la lumière du soleil à hauteur de 97% et de diffuser la chaleur en rayonnant. Il en résulte une diminution de la chaleur du tissu de 18% par rapport à un tissu non traité. Une avancée pour la protection des satellites par exemple.





Des millions d'années avant nous, les fourmis ont inventé ce que nous pensons être propre à l’espèce humaine: agriculture, médecine, élevage. Ce sont des insectes extrêmement ingénieux, innovants et pleins de ressources qui ont colonisé de nombreux espaces de notre planète. Il reste sans aucun doute de nombreuses choses à découvrir sur les fourmis. Une source d’innovation biomimétique énorme.