On a vu récemment fleurir des parasols végétaux sur les parvis de gare de la capitale (et ailleurs). Une structure
ressemblant à un parapluie a été conçue pour soutenir et guider la croissance de la plante, de manière à ce qu’elle
puisse pousser afin de créer un îlot de fraîcheur. Dans ce contexte de végétalisation des villes, la compréhension
des mécanismes associés à la croissance et à la capacité des plantes à grimper efficacement est importante. Nos
travaux s’intéressent à ces systèmes, et tout particulièrement aux cucurbitacées (comme le concombre), mais aussi
à la vigne, ou encore à la brione dioïque, ayant tous des organes spécialisés pour grimper : les vrilles.
La vrille par le biais d’une croissance inhomogène génère de la courbure et est capable de former des connexions
hélicoïdales avec son support. L’attache au support impose que le nombre de tours dans la vrille doit être nul.
Ainsi, deux hélices de chiralités opposées se forment reliées par une connexion : la perversion. Le comportement
mécanique de ces systèmes demeure à ce jour un sujet ouvert. Dans une perpective de compréhension de tels
objets, notre lettre présente une expérience bioinspirée de formation de perversions dans des tiges hélicoïdales en
élastomère. Nous établissons un diagramme de phase expérimental et théorique d’existence de perversion en
fonction de l’élongation de la tige et de la rotation à ses extrémités. Nous reproduisons de manière satisfaisante les
profils de forces et de moments appliqués à la tige. Nous montrons que la migration de la perversion le long de la
tige se fait à couple constant. Enfin, nous retrouvons et généralisons les résultats concernant l’instabilité de
vrillage, cette dernière étant donnée comme rationalisation de l’apparition de ces motifs caractéristiques dans les
vrilles des plantes. La compréhension mécanique des tiges présentant une perversion ouvre également la voie à
l’exploration de la dynamique temporelle du vrillage dans les plantes sous contrainte mécanique, répondant ainsi à
de multiples questions sur la manière dont les plantes à vrille se hissent.
ressemblant à un parapluie a été conçue pour soutenir et guider la croissance de la plante, de manière à ce qu’elle
puisse pousser afin de créer un îlot de fraîcheur. Dans ce contexte de végétalisation des villes, la compréhension
des mécanismes associés à la croissance et à la capacité des plantes à grimper efficacement est importante. Nos
travaux s’intéressent à ces systèmes, et tout particulièrement aux cucurbitacées (comme le concombre), mais aussi
à la vigne, ou encore à la brione dioïque, ayant tous des organes spécialisés pour grimper : les vrilles.
La vrille par le biais d’une croissance inhomogène génère de la courbure et est capable de former des connexions
hélicoïdales avec son support. L’attache au support impose que le nombre de tours dans la vrille doit être nul.
Ainsi, deux hélices de chiralités opposées se forment reliées par une connexion : la perversion. Le comportement
mécanique de ces systèmes demeure à ce jour un sujet ouvert. Dans une perpective de compréhension de tels
objets, notre lettre présente une expérience bioinspirée de formation de perversions dans des tiges hélicoïdales en
élastomère. Nous établissons un diagramme de phase expérimental et théorique d’existence de perversion en
fonction de l’élongation de la tige et de la rotation à ses extrémités. Nous reproduisons de manière satisfaisante les
profils de forces et de moments appliqués à la tige. Nous montrons que la migration de la perversion le long de la
tige se fait à couple constant. Enfin, nous retrouvons et généralisons les résultats concernant l’instabilité de
vrillage, cette dernière étant donnée comme rationalisation de l’apparition de ces motifs caractéristiques dans les
vrilles des plantes. La compréhension mécanique des tiges présentant une perversion ouvre également la voie à
l’exploration de la dynamique temporelle du vrillage dans les plantes sous contrainte mécanique, répondant ainsi à
de multiples questions sur la manière dont les plantes à vrille se hissent.
Vrille de concombre présentant deux hélices de chiralités opposées reliées par une perversion
Système synthétique au cours du retournement d’hélice présentant les deux hélices de chiralités opposées
Publication:
Traveling Perversion as Constant Torque Actuator
Émilien Dilly† , Sébastien Neukirch‡, Julien Derr* and Dražen Zanchi†
Phys. Rev. Lett. 131, 177201 – Published 24 October 2023
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.131.177201
Vidéo de l’expérience de retournement d’hélice:
https://journals.aps.org/prl/supplemental/10.1103/PhysRevLett.131.177201/supplemental_video1.mp4
† Laboratoire Matière et Systèmes Complexes, UMR 7057, Université Paris Cité, CNRS, F-75205 Paris Cedex 13, France
‡Institut Jean Le Rond d’Alembert, CNRS (UMR 7190), Sorbonne Université, 75005 Paris, France
*Laboratoire Reproduction et Développement des Plantes, École Normale Supérieure de Lyon, CNRS, INRAE, Inria, 69364 Lyon Cedex 07, France