Lors de sa transformation finale, la Drosophile émerge de la case pupale et déploie ses ailes en quelques minutes. À partir d’une structure pliée comme un origami, les ailes s’ouvrent pour former une surface plane et fonctionnelle permettant le vol.
Pendant sa thèse et dans le cadre d’une collaboration entre l’IUSTI (Joël Marthelot), l’IRPHE (Marie-Julie Dalbe) et l’IBDM (Raphaël Clément), Simon Hadjaje a pu proposer une première description morphométrique et mécanique de cette transformation spectaculaire. L’aile, constituée de deux monocouches épithéliales apposées par des piliers de microtubules et d’actine, se pressurise comme un matelas gonflable sous l’action du flux d’hémolymphe causé par l’augmentation de pression. En plus du dépliement des plis macroscopique, la surface de l’aile s’étire considérablement pendant le déploiement.
A l’échelle cellulaire, l’aile est pourtant recouverte d’une cuticule très rigide. Nous avons observé que cette cuticule est en fait plissée à l’échelle microscopique, ce qui permet d’augmenter sa surface apparente sans l’étirer. L’expansion repose donc sur l’étirement des cellules et le déplissement de la cuticule qui les recouvre, fixant ainsi la taille finale de l’aile. Nous avons également découvert que l’insecte utilise un point de fonctionnement pour obtenir une grande expansion avec une variation de pression relativement faible, à la fois grâce à la structure de l’aile et à ses caractéristiques mécaniques non-linéaires.
Nous avons enfin pu montrer que la dynamique est limitée par les propriétés viscoélastiques du tissu, qui fixe l’échelle de temps sur lequel s’opère le déploiement. Contrairement aux processus de morphogenèse classiques reposant sur l’activité cellulaire (croissance, apoptose, contractilité, …), le déploiement des ailes est une transformation très rapide d’un organe entier, du à une augmentation de pression causé par un comportement actif de l’animal (ingestion d’air et contractions musculaires). L’actionnement hydraulique, bien qu’essentiel pour les changements de forme chez les végétaux, reste encore très peu étudié lors de la morphogenèse animale.
Hadjaje S, Andrade-Silva I, Dalbe MJ, Clément R, Marthelot J. Mechanics of Drosophila wing deployment. Nat Commun. 2024 Dec 11;15(1):10577.
