Publié le 5 octobre 2025 23:04:00. Des chercheurs de l’Université Heriot-Watt ont percé le secret d’une technique de coupe incroyablement précise utilisée par les scies à queue, une découverte qui pourrait révolutionner la chirurgie en réduisant les dommages aux tissus sains lors des opérations.
- L’étude révèle que les scies à queue utilisent un système de coupe passif capable de distinguer les matériaux à couper de ceux à préserver, sans recourir à des capteurs ou à un contrôle informatique.
- L’organe de ponte des œufs de scie à queue, appelé ovipositeur, agit comme une scie alternative biologique qui sait instinctivement quand couper et quand s’arrêter.
- Les chercheurs ont testé un modèle agrandi de ce mécanisme sur des matériaux simulant des tissus humains, avec des résultats prometteurs pour de futures applications chirurgicales.
Une équipe de scientifiques de l’Université Heriot-Watt, en collaboration avec des experts des musées nationaux écossais et de l’Institut entomologique allemand de Senckenberg, a mis en lumière un mécanisme de coupe exceptionnellement sophistiqué présent chez les scies à queue. Publiée dans la revue Bionspiration et biomimétique, cette recherche ouvre des perspectives inédites dans le domaine de la chirurgie de précision.
Les scies à queue, de minuscules insectes, sont capables de réaliser des incisions précises dans les plantes pour y pondre leurs œufs, sans pour autant endommager les structures vitales de l’hôte végétal qui servira de nourriture à leurs larves. Leur secret réside dans un système de coupe passif, basé sur la résistance des matériaux. Les deux lames dentées de l’ovipositeur glissent l’une contre l’autre, mais ne coupent que les tissus dont la résistance est inférieure à un certain seuil. Ce mécanisme naturel permet d’éviter les dommages collatéraux tout en assurant une ponte efficace.
Le Dr Martí Verdaguer Mallorquí, qui a dirigé l’étude à l’Université Heriot-Watt, explique :
« Nous avons découvert quelque chose de remarquable : un mécanisme de coupe qui, en quelque sorte, pense par lui-même. L’organe de ponte des œufs de scie à queue peut couper les tissus végétaux tendres, mais évite automatiquement la “plomberie” interne de la plante, en interagissant avec les différentes propriétés des matériaux végétaux. »
Dr Martí Verdaguer Mallorquí, Université Heriot-Watt
Pour comprendre ce fonctionnement précis, l’équipe de recherche a étudié deux espèces de scies à queue, Rhogogaster scalaris et Hoplocampa brevis, en utilisant la microscopie électronique avancée et l’imagerie 3D. Ils ont ainsi révélé que les petites dentelures de l’ovipositeur fonctionnent en synergie avec des protubérances plus importantes pour créer une action de coupe sélective. Chaque espèce présente des conceptions dentaires optimisées pour couper différentes couches de tissus végétaux.
Les chercheurs ont ensuite agrandi le mécanisme de coupe de la scie à queue 400 fois et l’ont testé sur des substrats de laboratoire imitant les propriétés des tissus humains. Les résultats ont confirmé que le système fonctionne sur un principe de seuil de contrainte : en dessous de ce seuil, les matériaux sont coupés proprement, tandis qu’au-dessus, ils sont déplacés sans dommage.
Selon le professeur Marc Desmulliez, de l’ École d’ingénierie et de sciences physiques de l’Université Heriot-Watt :
« Cette découverte a des implications potentielles considérables pour la pratique chirurgicale. Les outils chirurgicaux actuels rencontrent souvent des difficultés lors d’opérations complexes, et cette technologie pourrait réduire considérablement le risque d’erreurs. »
Professeur Marc Desmulliez, Université Heriot-Watt
Une enquête menée auprès de chirurgiens a révélé que 86 % d’entre eux considèrent que l’accumulation de sang altère la visibilité et augmente le risque d’erreur, tandis que près de 80 % s’inquiètent des lésions tissulaires accidentelles et 57 % souhaitent de meilleures conceptions d’outils capables de différencier les tissus cibles des structures environnantes.
L’aspect passif du mécanisme de coupe de la scie à queue est particulièrement intéressant pour les applications chirurgicales. Contrairement aux systèmes robotiques complexes qui nécessitent des capteurs et un contrôle informatique, cette approche bio-inspirée réalise la sélectivité grâce à une conception mécanique pure. Les chercheurs envisagent des scies et des scalpels chirurgicaux basés sur ce principe, combinant la précision des ciseaux avec les avantages de sécurité des outils électrochirurgicaux, sans les risques de dommages thermiques.
L’étude n’a porté que sur deux espèces de scies à queue, alors qu’il en existe plus de 8 000. Ce vaste réservoir de solutions d’ingénierie potentielles représente un champ d’exploration considérable. Chaque espèce a évolué des géométries dentaires distinctes, optimisées pour ses hôtes végétaux spécifiques, ce qui suggère que de nombreuses applications chirurgicales pourraient bénéficier de cette approche.
Le Dr Vladimir Blagoderov, conservateur principal des invertébrés aux Musées nationaux d’Écosse, souligne l’importance des collections d’histoire naturelle :
« En tant que taxinomiste de musée, il est extrêmement gratifiant de voir que ces collections ne sont pas de simples armoires de curiosités poussiéreuses, mais qu’elles peuvent directement bénéficier à la société en inspirant de nouvelles technologies et de nouveaux matériaux. L’ingénierie de la nature, affinée pendant des millions d’années, a encore beaucoup à nous apprendre. »
Dr Vladimir Blagoderov, Musées nationaux d’Écosse
L’équipe de Heriot-Watt travaille désormais à obtenir un financement supplémentaire pour traduire ces résultats en prototypes d’instruments chirurgicaux. Cette technologie pourrait être particulièrement précieuse en neurochirurgie, où la précision est primordiale, et dans les procédures où les chirurgiens opèrent dans des conditions de visibilité difficiles.
Ce travail représente une avancée significative dans le domaine de la biomimétique, qui vise à développer de nouvelles technologies en s’inspirant des systèmes naturels. Alors que les procédures chirurgicales deviennent de plus en plus complexes et que les patients exigent de meilleurs résultats avec un minimum de complications, les solutions proposées par la nature pourraient bien être la clé des dispositifs médicaux de nouvelle génération.
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