Le gecko

      Nous allons à présent voir à l'aide de quels mécanismes le gecko parvient à grimper sur n'importe quelles surfaces et comment celui-ci fonctionne.

En effet, le gecko est capable de courir , tête en bas, sur les murs et même les plafonds avec une facilité très surprenante. Non seulement il est capable de se coller aux parois les plus lisses, mais il est aussi capable de s'en décoller.

      Cet animal a longtemps posé problèmes aux chercheurs qui ne parvenaient pas à déterminer l'origine de ce mécanisme lui permettant une adhérence défiant la gravité. De ce fait, différentes hypothèses ont été formulées afin de justifier cette incroyable adhérence et d'en expliquer le mécanisme.

1ère hypothèse:

      La première hypothèse évoquée a été celle de la succion (effet de ventouse). Les chercheurs auraient déterminé que les geckos se servaient de leurs sétules comme ventouses ce qui leur permettrait de s'accrocher à des surfaces verticales.

Cette hypothèse sera très rapidement rejetée due à son incohérence. En effet, les sétules du gecko lui permettent d'adhérer sous vide. En revanche, l'effet de ventouse ne le permet en aucun cas car la présence d'air sous la ventouse est nécessaire.

2ème hypothèse:

      La seconde hypothèse paraîtrait plus pertinente : elle suggérerait que les micro-poils que possèdent les geckos auraient une fonction de "crochets"qui leur permettraient donc de s'accrocher à des surfaces verticales.

Elle est cependant également rejetée. Effectivement, ces micro-crochets seraient incapables d'adhérer à des surfaces exclusivement lisses comme en est capable le squamate.

3ème hypothèse:

Cette hypothèse suggérerait quant à elle que le reptile ait recours à une sorte de colle sous ses pattes lui permettant son adhésion.

Mais l'hypothèse est à son tour rejetée, le gecko ne laissant derrière lui aucune trace semblable à de la colle et ne possédant pas de glandes secrétant de tel substance.

4ème hypothèse:

      Cette dernière hypothèse, elle aussi rejetée par la suite, suggérerait que cette adhérence proviendrait de forces capillaires déclenchées par la création d'une fine pellicule d'eau entre la surface adhérée et les sétules .

Cette hypothèse n'a pas été conservée car le gecko peut adhérer à des surfaces hydrophobes comme la cire ou le téflon.

Hypothès e retenue:

      L'hypothèse ayant été retenue est celle de la liaison inter-moléculaires.

Elle évoque la création de micro-liaisons grâce aux protéines fibreuses que sont les molécules de kératine. Elle forment donc des filaments qui attirent les molécules dans la surface.

En effet, les doigts d'un gecko sont tapissés de sétules, chacune contenant à son extrémité plusieurs centaines de fibres de kératine encore plus petites, les spatules. Ces spatules possèdent un diamètre qui n'excède pas les 200 nanomètres.

        Ces liaisons inter-moléculaires seraient dues aux forces de Van Der Waals qui sont des forces d'interactions moléculaires. Cependant l'application de cette force nécessite une très faible distance entre la patte de l'animal et la surface sur laquelle il se tient. Cette condition est respectée grâce à la présence des spatules sur les sétules, ce qui permet de diminuer cette distance.

      C'est donc après de longues recherches que les chercheurs ont trouvé la réponse à la force d'adhésion phénoménale du gecko : les "forces de Van der Waals".

LES FORCES DE VAN DER WAALS :

      On retrouve les forces de Van der Waals dans la vie de tout les jours parmi les jouets pour enfants.

En effet on observe l'application de ces forces lorsque l'on lance un jouet "colle-vitre" contre un mur; alors celui-ci restera fixé à la paroi quelques secondes jusqu'à ce que l'application de ces forces ne soit plus présente et que donc le jouet se décolle.

               On retrouve également ces forces dans notre corps puisque celles-ci permettent de stabiliser la molécule de l'ADN par l'empilement des bases le long de l'axe de la molécule.

        Les forces de Van der Waals sont des énergies électromagnétiques faibles. Elles tirent leur nom du physicien les ayant découvertes, Johannes Diderik Van der Waals.

Ces forces sont dues aux mouvements des électrons dans les atomes qui les composent. On a d'ailleurs pu constater que celles-ci sont plus faibles que les liaisons chimiques que observées à l'intérieur des molécules.

Lorsque les forces de Van der Waals sont appliquées, les molécules de deux surfaces différentes s'attirent comme de minuscules aimants. Cette attractivité nécessite alors une distance entre elles très faible (≤1nm).

Ces forces sont de nature électrostatiques et sont donc responsables de liaisons intermoléculaires de faible intensités. Ce sont justement ces très faibles liaisons qui permettent au gecko d'adhérer de la sorte : les charges électriques interagissent les unes avec les autres et les charges opposées s'attirent.

        Chaque atome à tendance à attirer ou retenir les électrons. Ce phénomène s'appelle "l'électronégativité". Dans le cas des forces de Van der Waals cela concerne les molécules polaires comme apolaires. Donc lorsque deux atomes viennent à être liés le nuage électronique formant cette liaison est déformable : une polarisation temporaire peut apparaître sous l'influence d'une entité polaire. Il s'agit alors de la polarisation par influence.

On peut illustrer cette polarisation par influence par l'expérience suivante :

    On a un morceau d'aluminium suspendu (chargé positivement et négativement) et on approche alors une règle neutre de l'aluminium. Cela ne produit aucun phénomène.

     On frotte ensuite la règle avec de la laine et on réitère l'opération précédente. Cette fois-ci, le morceau d'aluminium est attiré par la règle.

     Ce phénomène est due à l'ajout d'électrons, ayant été arraché à la laine, sur la règle lorsqu'elle a été frottée. La règle est donc chargée négativement. Elle a alors fait migrer les électrons de l'aluminium vers la face lui étant opposée, ce qui a permit l'interaction entre les protons de l'aluminium et les électrons de la règle et par conséquent l'interaction attractive entre les deux éléments.

      C'est le phénomène de polarisation par influence.

   Techniquement, les forces de Van der Waals représentent la combinaison de trois forces qui ont chacune un but bien précis :

• L'effet d'orientation de Keesom. On observe cet effet à travers l'interaction entre les molécules polaires. Les dipôles s'orientent alors les uns par rapport aux autres afin d'aligner leurs dipôles électriquement opposés.

• L'effet d'induction de Debye. Il se caractérise par une intervention entre une molécule polaire et une molécule non polaire, qui alors se polarise sous l'effet de la molécule polaire.

• L'effet de dispersion de London, qui intervient entre des molécules non polaires. En raison des déplacement continuelle des électrons dans la molécule, celle-ci présente à chaque instant un moment dipolaire instantanée non nul.

Voici la formule qui associe ces trois forces:

 On a la notation suivante :

- r la distance moyenne entre les molécules considérées