Les maths, la géométrie et la mécanique expliquent la fermeture des bivalves

Les bivalves et brachiopodes ont une coquille à deux valves s’emboitant étroitement l’une dans l’autre, et assurant sa fermeture hermétique lorsque l’animal est rétracté à l’intérieur. Des chercheurs impliquant  Régis CHIRAT du LGL-TPE et Derek E. MOULTON, Alain GORIELY de l’Institut de mathématiques de l’Université d’Oxford (UK), ont développé un modèle mathématique expliquant les bases physiques de formation de cette caractéristique remarquable. Ces travaux sont publiés dans les Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) :

https://www.pnas.org/content/early/2019/12/10/1916520116


Emboîtement parfait des deux valves du fossile brachiopode Kutchirhynchia obsoleta. Crédit: Régis CHIRAT


Une coquille bivalve simulée suivant la formulation du modèle présente un verrouillage parfait. Crédits: Derek E. MOULTON.


Bivalves et brachiopodes appartiennent à deux groupes d’invertébrés ayant acquis indépendamment au cours de l’évolution une coquille à deux valves se fermant hermétiquement quand l’animal est rétracté à l’intérieur. Il est tentant de penser que la fonction protectrice de la coquille explique sa capacité à se fermer hermétiquement. Il n’en est rien, pas plus que la fonction de nos organes n’explique leur développement. Cette caractéristique soulève en fait de passionnantes questions de biologie du développement et d’évolution qui n’avaient pas été posées.

Bivalves et brachiopodes appartiennent à deux groupes (phyla) différents ayant acquis indépendamment au cours de l’évolution une coquille à deux valves se fermant hermétiquement quand l’animal est rétracté à l’intérieur.


Bivalves et brachiopodes possèdent un manteau, organe membraneux élastique sécrétant la coquille par accrétion au niveau du bord lorsqu’elle est ouverte, et rétracté à l’intérieur quand elle est fermée. Comment se développent les bords des deux valves s’emboitant très étroitement l’un dans l’autre quelle que soit leur forme, sachant qu’ils sont sécrétés à distance l’un de l’autre par deux lobes du manteau débordant légèrement du bord de la coquille lorsqu’elle est ouverte ? Question d’autant plus difficile pour les coquilles à bords ondulés, parfois en forme de zigzags, dont le bord des valves est le parfait antisymétrique l’un de l’autre, comme le bord des pièces d’un puzzle. Invoquer uniquement la génétique n’expliquerait pas les mécanismes de déformation des deux lobes du manteau, et soulèverait la question de la nature des signaux transmis entre eux pour une remarquable coordination de la croissance des valves et leur parfait emboitement. Vu sous cet angle, ce puzzle parait insoluble.