Le panier fleuri de Vénus (Euplectella aspergillum) est un animal marin qui vit ancré dans les fonds marins profonds près des Philippines. Ressemblant plus à de délicates sculptures qu’à des animaux, ces éponges de mer en forme de tube mesurent généralement de 10 à 30 cm de haut et filtrent les minuscules particules alimentaires de l’eau de mer lorsqu’elle traverse leur corps. Également appelées éponges de verre, leur squelette cylindrique est constitué de silice, le principal composant du verre. Alors que le verre est normalement un matériau cassant et fragile, le squelette du panier de fleurs de Vénus est résistant et stable grâce à sa composition et à son organisation. Il y a au moins six niveaux d’organisation dans le squelette qui s’étendent du nanomètre au centimètre.
Le squelette de verre de l’éponge est constitué de spicules, des structures tubulaires de couches concentriques de silice hydratée amorphe séparées par de fines couches organiques, comme une pâtisserie parisienne avec juste un soupçon de crème sucrée entre des croûtes feuilletées. Mais ces fines couches organiques contribuent largement à conférer aux spicules une résistance considérable. Même le couple de crevettes symbiotiques qui vit sa vie piégé dans le panier de verre tissé de Vénus ne peut s’échapper. Contrairement à la biominéralisation dans d’autres organismes comme l’ormeau, la partie minérale ne semble pas avoir un schéma cristallin régulier. Les expériences suggèrent que les couches de silice sont constituées de sphères colloïdales de silice d’environ 50 à 200 nm de diamètre, qui sont elles-mêmes constituées de sphères plus petites d’environ 2,8 nanomètres de diamètre. Par comparaison, les plus petits grains de sable d’une plage (également généralement de la silice) ont un diamètre d’environ 60 nm.
Chaque spicule est constitué de couches alternées de silice inorganique et de composés organiques, le tout autour d’un filament protéique central. Les couches inorganiques sont constituées de nanoparticules de silice hydratée et sont relativement rigides. Les couches organiques, en revanche, semblent plus faibles et capables d’absorber l’énergie. Cette organisation stratifiée d’une alternance de couches rigides et faibles peut empêcher les fissures à la surface d’un spicule de se propager profondément dans le noyau.
À un niveau d’organisation plus élevé, les spicules sont disposés en un réseau carré enroulé en tube. C’est la forme principale de l’éponge de verre. Deux treillis séparés mais qui se chevauchent constituent le cadre principal, et comme ces treillis peuvent encore bouger l’un par rapport à l’autre, le squelette peut être flexible pendant sa croissance. Les carrés du treillis sont renforcés par des entretoises verticales, horizontales et diagonales. Ces entretoises sont constituées de faisceaux de spicules et soutiennent les treillis contre les forces de flexion, de glissement et de torsion. Des crêtes hélicoïdales constituées de spicules se forment à la surface de la structure tubulaire et s’enroulent en spirale dans des directions opposées. Ces crêtes aident également le squelette à résister aux forces d’écrasement ou de torsion.
Un capuchon au sommet du cylindre l’empêche de s’effondrer, tandis qu’un faisceau flexible de spicules d’ancrage maintient l’ensemble du squelette fixé au fond de l’océan et capable de résister aux forces venant du côté. Enfin, une matrice de silice dans laquelle sont incrustées de petites spicules cimente l’ensemble de la structure et augmente encore la résistance.
Chaque niveau hiérarchique d’organisation du squelette du panier de fleurs de Vénus contribue à sa performance mécanique globale. Le résultat est une structure complexe qui est résistante et stable même si son principal ingrédient est un matériau naturellement fragile.
Pour en savoir plus sur les structures hiérarchiques dans divers systèmes vivants, consultez l’étude de cas, « Little Things Multiply Up : Hierarchical Structures » dans Zygote Quarterly 9:
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