I/ Particularités des pattes du gecko
1°) Les pattes
Déjà au 4ème siècle avant JC, Aristote avait observé la capacité de certains lézards de la famille des geckos à grimper aux parois verticales, mais c’est seulement en 2002 que les scientifiques ont compris d’où elle venait en observant la structure de leurs pattes. Les pattes des geckos sont composées de cinq doigts s’élargissant à leurs extrémités et terminés par une griffe. Sous la partie élargie, les doigts sont formés d’une dizaine de lamelles appelées lamellae. Chaque lamelle est composée de poils microscopiques, appelés setae, serrés les uns contre les autres et regroupés quatre par quatre. Les setae, composées de kératine, font 5 microns de diamètre et il y en a environ 500 000 sous chaque patte. Chaque setae se ramifie en 100 à 1000 poils d’environ 0.2 microns de diamètre ; ces poils se terminent tous par une partie évasée nommée spatulae.
Mais en quoi une telle structure de leurs pattes peut-elle permettre aux geckos de grimper à des surfaces lisses ? Il existe des forces d’attraction agissant entre molécules, appelées forces de Van der Waals. Ces forces étant très faibles, il faut les multiplier pour qu’elles soient efficaces et c’est ce que font les pattes des geckos. Si leurs pattes n’avaient pas cette structure particulière les geckos ne pourraient pas tenir aux plafonds. Mais le très grand nombre et la forme des spatulae permet d’augmenter la surface de contact et donc de multiplier les forces. Elles en deviennent si grandes qu’un gecko peut tenir accroché par un seul doigt !
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Différentes formes de pattes |
Structure des pattes
2°) Les forces de Van der Waals
C’est en 1873 que le physicien hollandais Johannes Diderik van der Waals (1837–1923) introduit les effets de ces forces dans les équations d'état des gaz. Ces forces ont trois effets : un effet d’orientation grâce aux forces de Keesom, un effet d’induction grâce aux forces de Debye et un effet de dispersion grâce aux forces de London. L’énergie des forces de Van der Waals EVdW a pour formule :
avec e0, constante diélectrique du vide ; k, constante de Boltzmann ; T, la température absolue, r la distance moyenne entre les molécules considérées, µ les moments dipolaires des molécules considérées, a les polarisabilités électriques, h constante de A Planck et ? la fréquence électronique d'absorption.
3°) Mais alors...
Si la puissance d’adhérence est si grande, comment le gecko fait-il pour détacher ses pattes et les déplacer ? Il utilise deux articulations particulières de ses pouces. En les repliant vers l’intérieur il modifie l’angle entre ses setae et la surface sur laquelle il est, et réduit ainsi la puissance d’adhésion. Lorsque cet angle atteint 30°, les forces de Van der Waals deviennent nulles. De cette façon, le gecko peut également régler sa puissance d’adhésion en fonction du relief de la paroi qu’il escalade.
Et la poussière ; ne gêne-t-elle pas l’adhérence du gecko? Non, car mystérieusement les pattes du gecko s’auto-nettoient.