Qui ne s’est jamais attarder sur l’éclat d’un papillon ? Les couleurs splendides et les motifs presque symétriques de leurs ailes semblent parfois même refléter la lumière du soleil. Les couleurs de ces petits insectes sont en réalité bien plus qu’un attrait esthétique, il s’agit de tout un mode de vie, représentant l’évolution d’une population. En effet, le papillon, petit animal qui se situe en bas de la chaîne alimentaire, est la proie de nombreuses espèces. La couleur de ses ailes devient alors son plus grand mécanisme de défense pour survivre dans son environnement. Elles lui permettent de se camoufler ou d’effrayer ses prédateurs. Par exemple, le papillon peut faire croire qu’il est dangereux en adaptant des couleurs caractéristiques d’autres espèces plus toxiques. Cet insecte délicat est aussi soumis à une sélection sexuelle non négligeable, cherchant à assurer la survie de l’espèce en choisissant le partenaire idéal pour subsister dans son écosystème. Notamment chez les Morphos (papillons d’un bleu ardent), les femelles choisiront comme partenaire les mâles donc la couleur ressort le plus, car cela implique une bonne santé de l’insecte.
Ces couleurs très variées proviennent à la fois d’un jeu de lumière et de la composition interne des ailes. Intéressons-nous-y :
La couleur, sous toutes ses formes, constitue un phénomène universel présent dans la nature. En effet, on la retrouve dans la plupart des êtres vivants, de la couleur des fleurs qui attire les pollinisateurs, aux nuances des plumages d'oiseaux. D’abord, on pourrait différencier la couleur comme capacité à produire des couleurs et les couleurs caractérisant une espèce. La capacité à produire des couleurs est universelle et a donc une origine commune pour toutes les espèces. Parler d’une origine commune, c’est parler de ce qui constitue tous les êtres vivants : le code génétique. Les couleurs produites résultent de l'expression de ce code, une expression qui résulte en la synthèse de pigments. La lumière est une onde, les pigments sont des éléments qui absorbent certaines longueurs d'onde de la lumière et en réfléchissent d'autres : alors la couleur résulte de la capacité des objets à absorber certaines longueurs d’ondes.
Alors d'où vient la biodiversité de couleurs ? Elle peut alors trouver son origine dans la structure même des pigments. Des structures différentes de pigments induisent une capacité d’absorption différentes. Par exemple, Un pigment a cycle aromatique aura une absorbance différente d’un pigment avec cycle et un hétéroatome (atome n’étant pas un hydrogène ou un carbone). En effet, pour un cycle qui est un agencement de liaison simple avec présence de liaison multiple, un pigment avec cycle aromatique aura une absorbance spécifique due à la délocalisation des électrons des liaisons π. Avec un hétéroatome, le nuage électronique est modifié changeant la géométrie de la molécule et donc changeant son absorbance. Alors à la manière de la mélanine chez les humains ou de la chlorophylle chez les végétaux, ces mêmes pigments déterminent la couleur des êtres vivants.
D’un point de vue entomologique, soit dans l’étude des insectes, caractériser la couleur comme capacité commune de produire de la couleur, c’est souligner son importance dans la survie des espèces. Étudier la couleur des papillons revient à se questionner sur l’application de la couleur comme facteur de survie d’espèce et de biodiversité. En effet, affirmer l’origine commune de la couleur c’est se questionner sur l’origine de la biodiversité des couleurs des ailes des papillons. Les ailes de papillons sont recouvertes d'écailles. Leur couleur se résume en l’expression de différents pigments, à différentes intensités. Sachant que chacune des écailles représente un pigment d’une intensité unique, la couleur des ailes est la juxtaposition de ces écailles, à la manière d’une mosaïque. On parle alors de mélanine (brun), de caroténoïde (rouge, orange) ou encore de ptérines ( jaune pâle) comme pigments. Dans l’exemple de la thermorégulation : les couleurs sombres absorbent plus la chaleur, indiquant que la couleur joue un rôle dans la vie et la survie de l’espèce. De même que la couleur joue un rôle stratégique dans la prédation, la couleur reste avant tout une question de point de vue.
La couleur structurelle, notamment l'iridescence, représente un phénomène particulièrement intrigant. Ce phénomène nous montre que la couleur que l’on perçoit dépend du point de vue, littéralement. C’est lié aux interactions entre les ondes lumineuses, comme l’interférence et la diffraction. En effet, la diffraction est la déviation des ondes, comme la lumière, lorsqu'elles rencontrent un obstacle ou traversent une ouverture, créant des motifs d'interférence caractéristiques. Par ailleurs, l’interférence est le croisement de deux vagues de lumière: certaines longueurs d'onde vont alors s’additionner (et donner une couleur), tandis que d'autres vont s’annuler, créant des changements de couleurs selon l'angle. On voit ça dans des phénomènes tout simples, comme les bulles de savon ! Quand la lumière se reflète sur leur surface et traverse la membrane, elle crée toute une palette de couleurs qui change selon le regard.
C'est pareil pour les ailes de papillons. Leurs ailes ayant une structure microscopique parfaitement bien organisée, assurent des effets d’interférence. Elles sont composées de plusieurs couches d’écailles disposées à des hauteurs et orientations précises, qui réfléchissent certaines longueurs d'onde et bloquent d'autres, ce qui donne des couleurs éclatantes et changeantes selon l'angle sous lequel on les regarde.
De plus, l'angle de la lumière et celui de l’observateur jouent un rôle essentiel dans ce qu’on perçoit. Et oui, les ailes de papillons sont souvent hydrophobes (elles repoussent l'eau). Cela permet aux ailes de garder leur structure intacte, permettant de mieux réfléchir la lumière pour intensifier l’effet iridescent.
Par ailleurs, l’humidité et la température influencent aussi l'apparence des couleurs. Les couleurs claires, qui reflètent plus la lumière, sont associées à des températures plus basses, alors que les couleurs sombres absorbent plus de lumière et retiennent mieux la chaleur : un atout précieux pour que les papillons s'adaptent à leur environnement.
Enfin, certaines écailles des papillons fonctionnent comme des cristaux photoniques. Ces structures complexes manipulent la lumière en bloquant certaines longueurs d’onde tout en laissant passer d’autres. Cela crée des couleurs éclatantes et des reflets particuliers qui ne proviennent pas de pigments, mais directement de la façon dont la lumière interagit avec ces structures. En bref, ces écailles donnent aux papillons des couleurs vives et changeantes selon l’angle de vue.
La couleur des ailes ne vient donc pas uniquement des pigments, elle résulte également de phénomènes physiques qui modifient la façon dont la lumière se reflète, offrant un panel de couleurs.
Ainsi, le papillon est un parfait exemple d’application de la couleur, acteur majeur de son mécanisme de défense assurant sa survie, tant d’un point de vue biologique que physique. Cet insecte délicat, symbole de la magnificence que procure la symbiose de la physique et de la chimie, est également une source de technologies époustouflantes à l’origine de nombreuses découvertes et innovations technologiques développées par biomimétisme.
Blog écrit par :
https://www.saint-quentin.fr/108-musee-papillons.htm
https://blog.jove.com/video/natures-most-beautiful-optical-illusion-butterfly-wings
https://blog.3bee.com/fr/parce-que-les-papillons-sont-colores/
https://www.bioxegy.com/post/papillon-morpho-et-biomimétisme
