20.03.2026 à 15:15
Derrière chaque piqûre se cache une mécanique précise : en suivant des moustiques à la trace, une équipe de chercheurs a mis au jour les lois qui gouvernent leur comportement.
« Quatre minutes, c’est trop long ».
Voici le message que m’a envoyé Chris Zuo, étudiant de premier cycle, accompagné de photos montrant d’innombrables piqûres de moustiques sur sa peau nue. Ce massacre sur l’ensemble du corps n’était pas le résultat d’un camping qui aurait mal tourné. Il avait passé ce laps de temps limité dans une pièce contenant 100 moustiques affamés, vêtu uniquement d’une combinaison en mesh que nous pensions capable de le protéger.
C’est ainsi qu’a débuté notre enquête de trois ans pour comprendre le comportement d’un insecte d’une simplicité trompeuse : le moustique. Cela peut ressembler au plan sadique d’un professeur, mais en réalité, nous avons respecté toutes les procédures. Le comité d’éthique de notre université a approuvé le protocole, en s’assurant que Chris était en sécurité et qu’il n’était soumis à aucune pression. Les moustiques étaient exempts de maladies et provenaient de notre État, la Géorgie. Et cette séance a donné lieu aux premières — et dernières — piqûres reçues par qui que ce soit dans le cadre de l’étude.
En plus de mon rôle de tortionnaire pour étudiants, je suis auteur et professeur à Georgia Tech, avec plus de 20 ans d’expérience dans l’étude des déplacements des animaux.
Les moustiques sont l’animal le plus dangereux au monde. Les maladies qu’ils transmettent, du paludisme à la dengue, provoquent plus de 700 000 décès par an. Les moustiques ont causé plus de morts que les guerres.
Le monde dépense 19 milliards d’euros par an en milliards de litres d’insecticides, en millions de kilos de larvicides et en millions de moustiquaires imprégnées d’insecticide – le tout pour lutter contre un insecte minuscule qui pèse dix fois moins qu’un grain de riz et ne possède que 200 000 neurones.
Et pourtant, les humains sont en train de perdre la guerre contre les moustiques. Ces insectes évoluent pour prospérer en milieu urbain et propagent les maladies plus rapidement avec le changement climatique. Comment des animaux aussi simples peuvent-ils nous repérer avec une telle facilité ?
Les scientifiques savent que les moustiques ont une très mauvaise vue et qu’ils dépendent de signaux chimiques pour compenser. Mais savoir ce qui attire un moustique ne suffit pas à prédire son comportement. On peut savoir qu’un missile à guidage thermique est attiré par la chaleur sans pour autant comprendre comment il fonctionne.
C’est là qu’intervient Chris et son sacrifice dans la pièce infestée de moustiques. En suivant les trajectoires de nombreux moustiques autour de lui, nous espérions déterminer comment ils adaptent leurs décisions à sa présence. Comprendre la manière dont les moustiques réagissent aux humains constitue une première étape pour mieux les contrôler.
Sur les 3 500 espèces de moustiques, plus de 100 sont dites anthropophiles, c’est-à-dire qu’elles préfèrent les humains comme source de nourriture. Certaines espèces sont capables de repérer une seule personne au milieu d’un troupeau entier de bovins pour aller lui sucer le sang.
C’est une prouesse, étant donné que les moustiques ne volent pas bien. Ils cessent de voler dès qu’il y a une légère brise de 3 à 5 km/h, soit une vitesse d’air comparable à celle générée par le balancement de la queue d’un cheval. Dans des conditions plus calmes, les moustiques utilisent leur cerveau minuscule pour suivre la chaleur, l’humidité et les odeurs humaines transportées par le vent.
Le dioxyde de carbone, sous-produit de la respiration de tous les êtres vivants, est particulièrement attractif. Les moustiques le détectent aussi facilement que vous percevez l’odeur d’une benne à ordures pleine, jusqu’à environ 9 mètres de leur hôte, là où les concentrations chutent à quelques parties par million, soit l’équivalent de quelques tasses de colorant dans une piscine olympique.
La vision des moustiques ne leur est pas très utile pour partir à la recherche de leur prochain repas. Leurs deux yeux comptent plusieurs centaines de petites lentilles individuelles appelées ommatidies, chacune large comme un cheveu humain. Elles produisent une image en mosaïque, légèrement floue, comme pixelisée. En raison des lois de l’optique, les moustiques ne peuvent distinguer un humain adulte qu’à quelques mètres de distance. Avec la seule vue, ils sont incapables de différencier un humain d’un petit arbre. Ils examinent donc chaque objet sombre.
La difficulté lorsqu’on étudie le vol des moustiques, c’est que, comme des enfants surexcités, la plupart de leurs mouvements n'ont pas vraiment de sens. Dans une pièce vide, les moustiques modifient très souvent leur vitesse et leur direction de façon complètement aléatoire. Il nous fallait donc de nombreuses trajectoires de vol pour faire émerger un signal au milieu de ce bruit.
L’un de nos collaborateurs, le biologiste de l’université de Californie à Riverside Ring Cardé, nous a expliqué que dans les années 1980, les scientifiques menaient des « études de piqûres » en se mettant en sous-vêtements et en écrasant les moustiques qui se posaient sur leur peau nue. Selon lui, la nudité permettait d’éviter des variables parasites, comme la couleur du tissu d’une chemise.
Chris et moi nous sommes regardés. S’asseoir nu et attendre de servir de proie aux moustiques ? Non… Nous avons plutôt conçu la combinaison en mesh que Chris portait initialement dans la pièce infestée. Mais après avoir vu ses piqûres, il nous fallait une meilleure solution.
À la place, Chris a choisi des vêtements à manches longues, qu'il a lavés avec une lessive sans parfum, et a enfilé gants et masque. Entièrement protégé, il n’avait plus qu’à rester debout et attendre, tandis qu’un nuage de moustiques tourbillonnait autour de lui.
Les Centers for Disease Control and Prevention (CDC) des États-Unis nous ont fait découvrir le Photonic Sentry, une caméra capable de suivre simultanément des centaines d’insectes en vol dans une pièce. Elle enregistre 100 images par seconde avec une résolution de 5 mm, dans un espace de la taille d’un grand studio. En seulement quelques heures, Chris et un autre doctorant, Soohwan Kim, ont produit plus de données sur le vol des moustiques que tout ce qui avait été mesuré auparavant dans l’histoire humaine.
Pour les mathématiciens, comme nos collaborateurs Jörn Dunkel, Chenyi Fei et Alex Cohen du MIT, la géométrie du corps de Chris reste trop complexe pour étudier les réactions des moustiques. Les mathématiciens excellent dans l’art de ramener les problèmes complexes à leur essence. Chenyi a donc suggéré d’épargner Chris : pourquoi ne pas le remplacer par un simple mannequin, une boule noire en polystyrène fixée sur un support, associée à une source de dioxyde de carbone ?
Au cours des deux années suivantes, Chris a filmé sans relâche les moustiques tournoyant autour de ces mannequins en polystyrène. Puis il les aspirait à l’aide d’un aspirateur, en essayant de ne pas se faire piquer.
Un moustique vole comme on pilote un avion : il tourne à gauche ou à droite, accélère ou freine. Nous avons d’abord caractérisé son comportement de vol en fonction de sa vitesse, de sa position et de sa direction par rapport à la cible, première étape pour construire notre modèle.
Notre confiance dans ces règles de comportement s’est renforcée à mesure que nous analysions davantage de trajectoires, jusqu’à exploiter 20 millions de données concernant les positions et les vitesses des moustiques. Cette idée consistant à intégrer des observations pour étayer une hypothèse mathématique remonte à 200 ans et porte le nom d’inférence bayésienne. Nous avons ensuite illustré le comportement des moustiques observé à l’aide d’une application web.
Grâce à notre modèle, nous avons montré que différents types de cibles modifient le vol des moustiques. Les cibles visuelles provoquent des survols, où les moustiques passent à proximité avant de continuer leur route. Le dioxyde de carbone entraîne des hésitations, les moustiques ralentissant à proximité de la cible. La combinaison d’un signal visuel et de dioxyde de carbone génère des trajectoires orbitales à grande vitesse.
Jusqu’à présent, nous avions uniquement utilisé des expériences avec des sphères en polystyrène pour entraîner notre modèle. Le véritable test consistait à voir s’il pouvait prédire le vol des moustiques autour d’un humain. Chris est retourné dans la chambre, cette fois vêtu de blanc et coiffé d’un chapeau noir, se transformant en véritable cible. Notre modèle a correctement prédit la répartition des moustiques autour de lui. Nous avons ainsi identifié des zones à risque, où la probabilité de voir des moustiques tournoyer autour de lui était élevée.
Prédire le comportement des moustiques constitue une première étape pour les déjouer. Dans les zones infestées, on conçoit par exemple des maisons dotées de dispositifs empêchant les moustiques de suivre les signaux humains et d’entrer. De même, les pièges à moustiques aspirent les insectes lorsqu’ils s’approchent trop près, mais laissent encore s’échapper entre 50 % et 90 % d’entre eux. Beaucoup de ces dispositifs reposent encore sur des essais empiriques. Nous espérons que notre étude fournira un outil plus précis pour concevoir des méthodes de capture ou de dissuasion.
Lorsque la mère de Chris a assisté à sa soutenance de master, je lui ai demandé ce qu’elle pensait du fait que son fils se soit proposé comme appât pour les moustiques. Elle m’a répondu qu’elle en était très fière. Moi aussi — et pas seulement parce que je suis soulagé que Chris ne m’ait jamais demandé de prendre sa place dans la chambre infestée de moustiques.
David Hu ne travaille pas, ne conseille pas, ne possède pas de parts, ne reçoit pas de fonds d'une organisation qui pourrait tirer profit de cet article, et n'a déclaré aucune autre affiliation que son organisme de recherche.
18.03.2026 à 11:32
Pêche récréative et pollution plastique : créer des leurres souples qui disparaissent vraiment
Chaque année, des millions de pêcheurs perdent (sans le vouloir) une partie de leur matériel dans l’eau. Parmi les objets les plus souvent « abandonnés » : les leurres souples, petits bouts de plastique très efficaces… mais très persistants.
Mon travail de thèse, mené en collaboration avec l’entreprise FiiiSH, a consisté à développer des formulations à base de PHA capables de réduire la persistance des leurres souples dans l’environnement. La solution la plus prometteuse identifiée à ce jour n’est pas encore assez souple pour un usage pleinement satisfaisant, mais elle montre déjà de forts signes de biodégradation et de non-toxicité. Il reste donc du travail pour atteindre le bon compromis mécanique, mais la piste est sérieuse.
La pêche de loisir est un loisir très répandu en France, en mer comme en eau douce. Les estimations institutionnelles évoquent environ 3,8 millions de pratiquants en mer en 2024, et plusieurs millions de cartes de pêche sont délivrées chaque année en eau douce. À cette échelle, même si la grande majorité des pêcheurs adopte de bonnes pratiques, une part de pertes reste inévitable : accrochage sur roches, branches, épaves, casse de ligne, courant, houle… À force de répétitions, un « petit » objet perdu involontairement devient un flux collectif.
Un leurre souple doit « vivre » dans l’eau. Sa nage dépend de sa forme, mais aussi de sa viscoélasticité : trop rigide, il nage mal ; trop mou, il se déchire ; instable, il durcit ou devient poisseux avec le temps. En bref, le matériau doit être à la fois flexible, résistant, stable au stockage et transformable industriellement. C’est un cahier des charges très strict et complexe pour un matériau.
La pollution liée à la pêche est multiple : emballages, fils, plombs, mais aussi fragments de leurres. Un leurre souple ne pèse que quelques grammes : pris isolément, l’impact paraît négligeable. Mais dans des zones très fréquentées (digues, estuaires, embouchures, postes en rivière…), les pertes se concentrent et s’additionnent. On estime qu’un pêcheur perd en moyenne 10 leurres par an, pour environ 15 g par leurre, ce qui donne un ordre de grandeur de cette pollution plastique. Ces chiffres restent toutefois à prendre avec précaution, car ils sont difficiles à mesurer précisément. Avec le temps, les plastiques conventionnels peuvent s’abîmer sous l’effet des UV, de l’abrasion et des contraintes mécaniques, et générer des fragments plus petits : les microplastiques. Dans certains cas, des composés peuvent aussi migrer depuis l’objet en plastique vers l’eau. L’enjeu n’est donc pas seulement esthétique : il touche à la persistance des débris et à leur interaction avec les écosystèmes.
Les polyhydroxyalcanoates (PHA) sont une famille de polyesters que certaines bactéries fabriquent naturellement comme réserve de carbone et d’énergie. Industriellement, on retrouve une logique de fermentation : on nourrit des microorganismes avec une source de carbone (par exemple, sucres, huiles), on pilote les conditions pour favoriser l’accumulation de PHA dans les cellules, puis on récupère la biomasse et on extrait/purifie le polymère. On obtient alors une « résine » utilisable en plasturgie, sous forme de granulés. Les PHA sont donc bien des plastiques à part entière. En revanche, dans leur état initial, leurs propriétés sont souvent trop rigides pour des applications comme les leurres souples de pêche, ce qui impose d’ajouter des additifs, notamment des plastifiants, afin d’assouplir la matière.
L’intérêt des PHA est double. D’une part, ils peuvent être biosourcés (selon le procédé et les substrats). D’autre part, leur structure de polyester est favorable à la biodégradation dans certains milieux. Mais ce « peut être biodégradable » est important : tout dépend des conditions et de la formulation finale.
Un plastique biodégradable ne disparaît pas comme un comprimé effervescent. Il ne fond pas au contact de l’eau. La biodégradation est un processus biologique : des microorganismes, via des enzymes, transforment progressivement le matériau en produits simples (CO2, eau, sels minéraux et biomasse en conditions aérobies).
La clé, c’est la conversion finale : un matériau qui ne fait que se fragmenter plus vite peut produire des microplastiques sans réellement être biodégradé. Autre point essentiel : « biodégradable » n’est pas synonyme de « biosourcé ». Un matériau peut être biosourcé sans être biodégradable, et l’inverse. Pour éviter le greenwashing, il faut toujours préciser le milieu (sol, compost, eau douce, mer), la méthode de mesure et l’ordre de grandeur du temps de l’essai dans lequel l’échantillon se dégrade.
Le défi est d’obtenir une matière suffisamment souple. Beaucoup de PHA sont naturellement plutôt rigides. Pour approcher la sensation d’un leurre conventionnel, on peut jouer sur la chimie du copolymère, mais aussi sur la formulation : plastifiants compatibles, mélanges, ou architectures internes qui stabilisent la souplesse.
C’est ici que mon travail de recherche s’inscrit, dans le cadre d’une collaboration avec l’entreprise FiiiSH : développer des formulations PHA adaptées à la pêche au leurre souple, en intégrant dès le départ les contraintes industrielles (mise en forme, reproductibilité, stabilité au stockage) et les exigences environnementales. Aujourd’hui, ces travaux ont déjà permis d’identifier plusieurs formulations prometteuses et de les évaluer à l’échelle laboratoire à travers des essais de caractérisation thermique, mécanique et rhéologique (la rhéologie est l’étude de la déformation et de l’écoulement de la matière sous l’effet d’une contrainte appliquée). L’enjeu est désormais de confirmer leur robustesse, leur stabilité dans le temps et leur pertinence pour un usage réaliste en leurre souple.
Même avec un PHA prometteur, tout se joue souvent dans sa plastification. Obtenir un matériau souple ne suffit pas : il faut une souplesse stable et une bonne tenue mécanique. Or la compatibilité entre un PHA et un plastifiant est délicate : un plastifiant non miscible peut provoquer des hétérogénéités qui induisent une déchirure plus facile et une tenue mécanique qui chute. À l’inverse, un plastifiant trop compatible avec la résine peut « trop bien » s’y intégrer : il assouplit tellement le polymère qu’il relâche une partie du réseau d’enchevêtrements, et on obtient alors un matériau certes mou, mais très sensible à la déchirure. Pour se représenter la structure d’un plastique, on peut imaginer un plat de spaghettis bien emmêlés : les « nœuds » formés par les fils de pâte correspondent aux enchevêtrements, ces points d’accroche qui donnent au matériau sa cohésion.
Rendre un leurre souple biodégradable ne consiste pas à « changer de plastique » dans une fiche technique. C’est un compromis délicat entre performance, stabilité et preuve environnementale. Les PHA offrent une piste crédible, à condition de rester rigoureux sur les mots (« biodégradable » n’est ni « soluble » ni « effervescent ») et sur les mesures. La suite se joue autant en laboratoire qu’en industrie : formulation, mise à l’échelle, transparence sur les compositions et validation dans des scénarios réalistes.
Si cette transition réussit sur un objet aussi exigeant qu’un leurre souple, elle pourrait inspirer d’autres produits exposés à la nature, où l’on ne peut pas éliminer totalement les pertes mais où l’on peut réduire, concrètement, la persistance.
À ce stade, un premier prototype de leurre a déjà vu le jour. Il reste désormais à l’éprouver en conditions réelles de pêche pour juger de sa performance sur le terrain. La solution n’est pas encore totalement aboutie, notamment parce qu’elle doit encore gagner en souplesse, mais elle n’est plus seulement une idée de laboratoire : elle commence déjà à prendre la forme d’un leurre.
Erwan Vasseur a reçu des financements de l'entreprise Fiiish et IRDL (Institut de Recherche Dupuy De Lôme).
18.03.2026 à 09:58
La théorie des cordes a-t-elle été découverte par accident ?
Une plongée dans l’histoire de la théorie des cordes, ou quand une solution suggérée pour un problème donné éclaira en réalité un domaine bien plus vaste.
La physique théorique a connu trois grandes révolutions au tournant du XXᵉ siècle : la mécanique quantique et les deux théories de la relativité, restreinte et généralisée. La mécanique quantique décrit l’infiniment petit. La relativité restreinte et sa célèbre formule E = mc² décrivent la physique des objets se déplaçant aux vitesses proches de la lumière. La relativité générale décrit la force de gravité comme provenant de la courbure de l’espace-temps.
Prises ensemble, elles ont bouleversé notre compréhension de l’espace-temps, de la matière, et des interactions fondamentales. Les implications de ce bouleversement ne sont encore aujourd’hui pas totalement comprises.
En effet, on ne sait pas utiliser ce cadre pour décrire certaines situations extrêmes, comme l’espace-temps à l’intérieur des trous noirs, ou au moment du Big Bang – deux situations où les effets quantiques et gravitationnels sont simultanément importants. C’est dans cet entrelacs que réside le mystère central de la « gravité quantique », que la physique moderne cherche à élucider, et pour lequel la théorie des cordes propose un cadre qui unifie relativité générale et physique quantique.
Du point de vue de l’histoire des sciences, un élément remarquable de cette théorie sophistiquée est qu’elle a, en fait, été découverte par hasard, au sein d’un domaine bien différent de la gravité quantique : celui de la physique des particules subatomiques !
Genève, fin des années 1960. Gabriele Veneziano a 26 ans, il vient de finir son doctorat de physique nucléaire en Israël et se trouve en visite au CERN. À l’époque, les physiciens théoriciens du monde entier se heurtaient à un problème coriace : la méthode qui avait permis de comprendre les interactions entre électrons et lumière (qu’on appelle aujourd’hui la théorie quantique des champs) semblait ne pas fonctionner pour décrire les interactions entre les autres particules subatomiques.
En particulier, on ne comprenait pas l’interaction nucléaire forte, qui régit les interactions entre les briques élémentaires de la matière : protons, neutrons, etc. Celles-ci forment un véritable zoo de particules qu’on nomme les hadrons.
Une nouvelle approche est alors explorée : le « bootstrap ». Ne pouvant trouver la bonne théorie pour décrire les hadrons individuellement, les physiciens se posèrent la question dans l’autre sens : quelles sont les propriétés générales que doit satisfaire n’importe quelle théorie ? La réponse : au minimum, elle doit satisfaire simultanément aux exigences de la mécanique quantique et de la relativité restreinte.
Cette approche par exemple permet de montrer qu’une interaction fondamentale ne peut excéder une certaine intensité sans briser les lois de la mécanique quantique (un peu comme il existe une vitesse maximale en relativité). En clair : si l’on mélange les lois de la mécanique quantique et celles de la relativité restreinte, tout n’est pas permis, et les lois physiques possibles deviennent fortement contraintes.
C’est dans ce cadre que Gabriele Veneziano proposa en 1968 une fonction mathématique très particulière – la fonction bêta d’Euler – pour modéliser les hadrons et leurs interactions. À ce moment, on ne connaissait pas la théorie qui permettrait d’expliquer d’où sort cette formule : on savait seulement qu’elle satisfaisait, pour la première fois, toutes les propriétés mathématiques recherchées. Son papier eut un succès immédiat, car la formule répondait à de nombreuses questions en même temps.
La sérendipité est souvent idéalisée comme un heureux hasard. Mais, en science, elle prend une forme plus subtile : elle naît de l’interaction entre un contexte de recherche fertile et une capacité à reconnaître qu’une solution trouvée pour un problème donné éclaire en réalité un domaine bien plus vaste.
Le cas de la formule de Veneziano est emblématique. Quelques années après l’article de Veneziano, les physiciens Leonard Susskind, Yoichiro Nambu et Holger Bech Nielsen comprirent (indépendamment) que cette formule décrivait en fait non pas des hadrons mais des « cordes quantiques », c’est-à-dire des objets microscopiques filiformes, qui vibrent à la manière de minuscules cordes de violon.
Et c’est là que ça devient vraiment intéressant.
Depuis les années 1970, à mesure que l’on explore cette interprétation, d’autres indices troublants apparaissent. La théorie semble invariablement contenir une particule particulière : le graviton, censé véhiculer la force de gravitation quantique. De plus, elle exige l’existence de dimensions d’espace supplémentaires – un prix qui semble alors trop élevé pour une théorie censée décrire les hadrons !
Et surtout, comment une théorie inventée pour décrire les interactions de la matière à l’intérieur du noyau atomique pouvait-elle contenir une théorie qui décrit tout autre chose – la gravité quantique ?
Comme, à la même époque (autour de 1973), la théorie quantique des champs finit par expliquer les interactions fortes grâce à la découverte de la chromodynamique quantique, et notamment de la liberté asymptotique, le modèle de Veneziano est laissé de côté dans ce contexte.
Mais quelques physiciens visionnaires, comme Joël Scherk et John Schwarz, pressentirent que cette théorie, à cause de son mystérieux graviton, possédait un potentiel unique pour s’attaquer à la gravité quantique.
Dix ans plus tard, en 1984, Michael Green et John Schwarz confirmèrent cette intuition et démontrèrent que la théorie des cordes est bel et bien une véritable théorie de gravité quantique.
On voit donc que la découverte de la théorie des cordes est l’illustration même de la sérendipité : une théorie née d’un certain questionnement éclaire le cœur d’un aspect tout autre de la science.
Gabriele Veneziano lui aussi contribuera notablement au développement de la théorie des cordes, notamment en étudiant les liens entre celle-ci et la structure microscopique de l’espace-temps.
Aujourd’hui, la théorie des cordes est bien plus qu’une simple théorie candidate de la gravité quantique. Aux côtés de la théorie quantique des champs, elle constitue un cadre conceptuel et mathématique d’une richesse inégalée, capable d’unifier des idées venues de la physique des particules, de la relativité, de la théorie des champs, du chaos et des mathématiques pures et produire des avancées conceptuelles et techniques dans ces domaines.
Par exemple, le modèle de Veneziano et ses généralisations, dont on sait aujourd’hui qu’ils proviennent de la théorie des cordes, exhibent des propriétés mathématiques remarquables liées à la fonction zêta de Riemann. Ces propriétés s’expliquent physiquement par la façon dont deux cordes ouvertes s’attachent pour former une corde fermée.
Plus encore, le programme du « bootstrap », qui avait donné naissance à la théorie des cordes, connaît aujourd’hui une nouvelle vie : grâce à la puissance des ordinateurs modernes et à des idées venues de la théorie des cordes et de la théorie des champs, les physiciens appliquent ces idées pour décrire des phénomènes très divers, allant des transitions de phase à la physique hadronique et même à la gravité quantique.
Mais il reste un mystère fondamental : pourquoi cette théorie, née « par hasard », semble-t-elle si naturellement adaptée à décrire la gravité quantique ? Était-ce vraiment un hasard… ou un indice que la seule façon d’unifier les trois théories qui forment le socle de la physique du XXᵉ siècle est la théorie des cordes ? On pourrait bien avoir une réponse à cette question mathématique dans les années qui viennent.
Piotr Tourkine a reçu des financements de l'Agence Nationale de la Recherche (ANR-22-CE31-0017).