Pic et pique et pas de drame

Il était une fois un oiseau  : le pic. Son plat favori  : les insectes planqués sous l’écorce des arbres. Sa stratégie pour les atteindre : piquer. Le bois. Mais un pic qui pique ne fait pas semblant de piquer. Au moment de l’impact, son bec passe en quelques microsecondes de 25 km/h à 0 km/h, soit une décélération de 1000 g, comprendre : mille fois la force de gravité ressentie sur Terre.

A titre de comparaison...

• Une navette spatiale au décollage subit une accélération de 3 g
• Dans une Formule 1, à fond sur sa pédale de frein, on passe à 5 g
• Des humains ayant testé des accélérations de 20 g voire 40 g n’en sont pas sortis indemnes
• Rester en vie après un choc au-delà de 50 g relève du miracle

Le pic, lui, s’en fiche. Il tambourine à 1 000 g, sur une fréquence d’un «  pic  !  » toutes les 50 millisecondes, 12 000 fois par jour. Un boulot de dingue, dont il ressort sans aucun dommage  : bec et crânes impeccables, aucune lésion au cerveau. Mais comment fait-il pour rester piqueur sans devenir marteau  ?

Crâne souple, bec court et ceinture de sécurité

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Une équipe de biomécaniciens chinois semble avoir trouvé une explication. Dans une étude parue dans la revue – gratuite – Plos One, ils évoquent trois paramètres qui, d’après leurs expériences, apportent cette résistance inouïe au corps du pic. Plus précisément du pic épeiche (« Dendrocopos major »), l’espèce qu’ils ont étudiée.

Leurs outils  :

• un oiseau en cage qui tape toute la journée comme si sa vie en dépendait
• un détecteur qui mesure les forces mises en jeu au moment de l’impact du bec
• des caméras ultrarapides pour filmer la bête à 2 000 images par seconde et en 3D
• des tomographes et des microscopes électroniques pour analyser les structures osseuses

Le crâne du pic épeiche s’est ainsi révélé différent de celui de la huppe fasciée (Upupa epops), oiseau qui a servi de comparateur aux chercheurs : elle se nourrit aussi d’insectes mais elle les déloge du sol mou, et non d’une solide couche de bois. Le crâne du pic est plus compact et formé de microstructures aplaties et non cylindriques (voir photo). Il en tire un meilleur équilibre entre souplesse et résistance, ce qui lui permet d’absorber les chocs sans fatiguer.

Vue en coupe de crâne de pic épeiche (gauche) et de huppe fasciée (droite) (Lizhen Wang et al., Plos One 2011)

Autre paramètre  : l’os hyoïde, présent dans le crâne des vertébrés. Chez la huppe fasciée, il a une forme de Y et s’étend du bec jusqu’à la base des orbites oculaires.

Mais chez le pic épeiche, il est beaucoup plus grand et refermé sur lui-même, comme dans un lance-pierre : toujours un support en Y, dont cette fois les deux pointes sont reliées par un fin morceau d’os. Une vraie ceinture de sécurité pour le pic  : sans elle, son bec finirait par lui rentrer dans le crâne.

Le bec supérieur est plus court d’1,2 mm

Enfin, le bec supérieur du pic épeiche est plus court de 1,2 mm que son bec inférieur. Une différence de taille, et de taille  ! D’après les calculs des chercheurs, cette situation limite les contraintes mécaniques subies par les becs au moment de l’impact.

Le bec inférieur touche en premier et entraîne le bec supérieur dans une légère déformation élastique vers le haut (voir photo). L’énergie de l’impact est mieux absorbée par cette structure originale mêlant résistance et répartition des contraintes, souplesse et rigidité.

Déformation des becs du pic épeiche de 0,6 msec à 15 msec après l’impact (Lizhen Wang et al., Plos One 2011)

De quoi faire rêver  ! Car l’équipe de biomécaniciens le rappellent  : les chocs crâniens sont responsables de milliers de morts et de blessures graves chez les humains, notamment via les accidents de la route ou les chutes pendant la pratique d’un sport.

En découvrant les mécanismes qui permettent aux pics de résister aux contraintes énormes subies par leurs pauvres crânes, les chercheurs espèrent trouver des idées pour diminuer les risques de blessures crâniennes chez l’homme. Par exemple en concevant des systèmes de protection dont la structure ou la composition seraient en partie inspirées des oiseaux piqueurs.

Du pic épeiche au casque de moto, il fallait y penser  ! Et on y pense. En revanche, à mon avis, avant de trouver l’outil haute technologie qui nous fera atteindre le niveau de résistance du pic épeiche, les gars n’en ont pas fini de se taper la tête contre les murs.