Un article de « passion entomologie »
La couleur n’est pas une
caractéristique intrinsèque des objets et des organismes vivants.
Elle dépend du type de récepteurs et du processus de traitement de
l’information de celui qui regarde. En effet, un coquelicot, que nous voyons
rouge, sera perçu différemment par une abeille qui ne perçoit pas les longueurs
d’onde correspondant au rouge mais aux ultra-violet (300-400nm).
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| a) Photo d’écailles de Morpho au microscope électronique (barre horizontale : 50μm) ; b) Coupe transversale d’une écaille de Morpho au microscope électronique (barre horizontale : 1μm) (Source : Vukusic et al., 1999 – Modifié par Benoît GILLES) |
La couleur est générée à partir
de la couleur blanche, constituée de l’ensemble du spectre visible (pour les humains), où certaines longueurs d’onde sont éliminées par des pigments
(absorption optique) et les autres réfléchies, qui selon leur nature, renvoient
une couleur spécifique. Ainsi, un objet qui émet l’ensemble du spectre (aucune
absorption) apparaîtra blanc, à l’inverse, si toutes les longueurs d’onde sont
absorbées, l’objet apparaîtra noir.
Le processus à l’origine de la production de couleur peut
être de deux types : chimique (pigmentaire) ou structurel.
Chez les insectes, les couleurs
proviennent de pigments ou de structures présents sur la cuticule, l’épiderme si
celle-ci est transparente.
La coloration structurelle la
plus connue et la plus étudiée chez les insectes est celle des papillons du
genre Morpho (famille des Nymphalidae). Ce sont des papillons d’Amérique du sud
et centrale dont la coloration alaire, aux reflets métalliques, s’étend, selon
les espèces, d’un bleu pâle à un bleu profond, parfois visible à de grandes
distances.
Les ailes des papillons sont
recouvertes de toutes petites écailles disposées à la manière d’ardoises (200 à
600 par mm2). Leur configuration structurelle permet de ne réfléchir
que certaines longueurs d’onde bien spécifiques : processus d’interférence. La
surface de chaque écaille est constituée de crêtes, formées de couches successives,
séparées d’une distance correspondant à un quart d’une longueur d’onde
déterminée (ici celle du bleu : 120nm). Ce principe permet la superposition de
ces longueurs d’onde, renforçant ainsi leur réflection, les autres, s’opposant,
sont annulées et donc disparaissent.
Le nombre de couches constituant
chaque crête détermine la brillance de la lumière réfléchie. Par exemple,
l’espèce Morpho rhetenor, avec des écailles constituées de crêtes de 8 à 12
couches, émet une couleur bien plus lumineuse que l’espèce Morpho didius,
présentant 6 à 8 couches : réfléchissant respectivement 80% et 40% des
longueurs d’onde correspondant au bleu.
Chez ces papillons, cette
configuration est particulièrement précise et régulière (dite pure), limitant
le phénomène d’irisation : changement de couleur d’une surface lors du
déplacement de l’angle d’observation. La modification de l’angle d’observation
équivaut à augmenter la distance de trajet de la longueur d’onde entre les
interfaces (crêtes) et donc de la longueur d’onde réfléchie.
Les distances séparant les crêtes
et les couches déterminent les longueurs d’onde qui vont être réfléchies. Les
espèces du genre Eurema (famille des Pieridae) émettent par exemple des
longueurs d’onde d’environ 365nm, des couleurs non visibles par les humains car
faisant partie du spectre des ultra-violets.
L’iridescence se rencontre
également chez d’autres groupes d’insectes comme les Odonates (libellules) et
les Coléoptères.
Les propriétés physiques et
optiques étonnantes des ailes de Morpho font l’objet de nombreuses études
scientifiques pour reproduire artificiellement ces caractéristiques étonnantes.
De multiples applications sont envisageables dans bien des domaines. La complexité
et la difficulté résident cependant dans l’échelle de taille dans laquelle ces
processus se réalisent. Il s’agit en effet de fabriquer des surfaces dont les
structures sont de l’ordre du nanomètre (un milliardième de mètre !).
les papillons n'ont pas fini de nous surprendre !
