Comment les ailes de cigales tuent les bactéries pathogènes

Publié le 14 Mars 2026

La "Cigale à ailes transparentes » ou Clanger (Psaltoda claripennis)

Chaque été, les cigales annuelles émergent du sol partout dans le monde, emplissant l'air de leur cliquetis caractéristique.
paru sur biophysical J. Lien transmis par Sylvie. merci Sylvie

Certaines cigales, endémiques d'Amérique du Nord, se nourrissent de la sève des racines des plantes et restent pendant près de vingt ans dans le sol avant de remonter à la surface et de muer pour devenir des adultes reproducteurs. La nation indienne Onondaga commémore l'apparition d'une génération de cigales de dix-sept ans après la campagne de la terre brûlée menée par George Washington en 1779, qui priva la population de toute récolte. L’émergence des cigales constitua une source de nourriture d'urgence lui permettant de survivre.

Aujourd'hui, les cigales pourraient constituer une autre ressource pour la survie de l'humanité. Des études scientifiques récentes montrent que de minuscules structures présentes sur les ailes des cigales tuent les bactéries, ce qui pourrait nous offrir un nouveau moyen de lutter contre les germes responsables de la mort de millions de personnes chaque année.

Mécanisme d'action
En 2012, des scientifiques ont observé que les ailes de cigales tuent plusieurs types de bactéries nocives, mais le mécanisme restait obscur. Les ailes étaient-elles recouvertes d'un antibiotique ? Y avait-il une réaction immunitaire rapide ?
Grâce à des microscopes puissants permettant d'observer les ailes de très près, les scientifiques ont découvert de minuscules protubérances coniques, appelées nanopiliers, disposées en hexagones continus sur les deux faces. Ils ont émis l'hypothèse que ce sont les cônes eux-mêmes qui tuaient les bactéries et ils ont utilisé une méthode infaillible pour le prouver. Ils ont recouvert les ailes de cigales d'une couche d'or extrêmement fine afin d'inhiber toute réaction biochimique.

Au contact de ces ailes dorées, les bactéries mouraient, prouvant ainsi l'absence d'agent chimique : ce sont les nanopiliers qui étaient directement responsables. Pour comprendre comment les cônes tuent les bactéries, imaginez une cellule bactérienne comme un ballon d'eau. Son diamètre étant plusieurs fois supérieur à la distance entre les cônes, une cellule repose sur de nombreux nanopiliers. On pourrait être tenté de se représenter ces nanopiliers comme un lit de clous qui éclatent le ballon d'eau. Cependant, en 2013, le même groupe de scientifiques a élaboré un modèle qui racontait une histoire différente.
Examinons ce qui se passe entre deux cônes. Un ballon rempli d'eau s'affaisserait autour des deux cônes, tandis que la membrane qui les sépare s'étendrait au-dessus de l'espace, tel un pont. Cependant, à l'échelle nanométrique, la membrane cellulaire ne se contente pas de s'affaisser : elle est physiquement attirée par la surface des nanopiliers, s'y collant littéralement.

À mesure que la membrane adhère plus profondément aux deux cônes, la membrane qui les relie s'étire, finissant par se rompre comme un élastique.
Imaginons maintenant des ruptures se produisant entre chaque paire de cônes que la cellule touche : le cytoplasme qui s'échappe d'une membrane déchirée entraîne la mort de la bactérie. Ce mécanisme n'est efficace que sur les bactéries pathogènes. Il est inefficace sur les bactéries bénéfiques, généralement des bactéries « probiotiques ». Contrairement à des ballons d'eau souples, les bactéries bénéfiques ressemblent davantage à des œufs à coquille dure, dotés de membranes rigides. Elles sont protégées de l'effet de rupture des nanopiliers car les forces physiques qui attirent leurs membranes à la surface des cônes ne sont pas suffisamment fortes pour vaincre leur rigidité.

Utilisations possibles
Pendant des siècles, le concept d'infection bactérienne est resté inconnu, retardant la lutte que nous allions finalement mener contre elle. Dans les années 1860, le microbiologiste français Louis Pasteur a lancé ce combat en prouvant enfin que les germes sont responsables des infections. Peu après, il a inventé la pasteurisation pour rendre certaines boissons plus sûres. Le chirurgien Joseph Lister a rapidement appliqué les travaux de Pasteur aux hôpitaux, développant la première technique de stérilisation pour désinfecter les instruments, les mains et les plaies à l'aide d'acide phénique. Puis, en 1928, le chercheur Alexander Fleming a découvert accidentellement la pénicilline, donnant naissance à des décennies de recherche sur les antibiotiques. Aujourd'hui, face à la résistance croissante des bactéries aux antibiotiques, nous devons nous tourner vers la nature pour découvrir de nouvelles façons de combattre les infections. Les nanopiliers des ailes de cigale pourraient bien être la prochaine arme de notre arsenal antimicrobien. Instruments chirurgicaux, implants biomédicaux, poignées de porte et surfaces de préparation des aliments pourraient un jour être recouverts de cônes microscopiques capables d'éliminer les bactéries avant même qu'elles n'envahissent l'organisme.

« Les nanostructures présentes à la surface des ailes de la « Cigale à ailes transparentes » ou Clanger (Psaltoda claripennis) constituent le premier exemple d’une nouvelle classe de biomatériaux capables d’éliminer les bactéries par simple contact, grâce à leur structure de surface. Ces ailes offrent un modèle pour le développement de nouvelles surfaces fonctionnelles présentant une résistance accrue à la contamination et à l’infection bactériennes. Nous proposons un modèle biophysique des interactions entre les cellules bactériennes et les structures de surface des ailes de cigale, et montrons que les propriétés mécaniques, en particulier la rigidité cellulaire, sont des facteurs clés déterminant la résistance/sensibilité des bactéries à l’action bactéricide de la surface alaire. Nous avons confirmé ce résultat expérimentalement en diminuant la rigidité de souches résistantes à la surface par irradiation micro-ondes, ce qui les rend sensibles aux effets des ailes. Nos travaux démontrent les avantages potentiels de l’intégration des nanostructures d’ailes de cigale dans la conception de nanomatériaux antibactériens.» (Pogodin et al. 2013 : 835)

Biophysical Model of Bacterial Cell Interactions with Nanopatterned Cicada Wing Surfaces