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Des blattes dans le viseur d’un expert du laser

Vue d'une blatte germanique
©Vani

De la lutte antiparasitaire à coups de laser ? C’est peut-être pour bientôt ! D’après une récente étude, un système laser est capable de détecter des blattes, et de les éliminer. De manière plus subtile, il est également capable de leur chauffer le corps pour les faire aller où il veut…

Par Hélène Frontier

Avec ce système de laser, se profile ici une méthode abordable pour contrôler les blattes, alternative aux produits chimiques et aux pièges à glu. Il est également possible de faire évoluer le système pour des utilisations en extérieur, et contre d’autres cibles.

Contrôler des blattes avec un laser

Ildar Rakhmatulin (Université d’Édimbourg) a testé un nouveau système pour la détection automatisée des blattes. Il est basé sur la prise d’image vidéo, l’intelligence artificielle et les lasers. Le système détecte les insectes avec précision par vision artificielle, qui en résumé donne à un ordinateur la « capacité de voir ». Deux caméras renvoient des signaux à l’ordinateur avec la position de la blatte. Cette information permet de pointer le laser vers l’insecte.

Utilisé à faible puissance, le laser modifie le comportement du cafard : l’émission de chaleur par le laser le fait changer de position ou de direction. Cela signifie qu’on peut le dissuader de se cacher dans son endroit favori à l’obscurité. Augmenter la chaleur du laser neutralise ou tue l’insecte. La vision artificielle confirme alors s’il est toujours en mouvement ou non.

Rahkmatulin a entièrement construit son système à l’aide d’équipements abordables et prêts à l’emploi. Les résultats sont à consulter dans Oriental Insects.

La rencontre de l’homme au laser et du spécialiste des blattes

Ildar Rakhmatulin est un chercheur russe arrivé depuis peu à l’Université Heriot-Watt d’Édimbourg.

Mathieu Lihoreau est directeur de recherche CNRS au Centre de Recherche sur la Cognition Animale de Toulouse où on étudie le comportement et l’intelligence des animaux. Lui est spécialisé sur les insectes. Depuis quelques années, ses travaux portent sur les abeilles. Mais il a auparavant beaucoup travaillé sur les blattes.

Pörtrait de l'éthologue Mathieu Lihoreau

©Mathieu Lihoreau

Une petite communauté de physiciens développe des systèmes de lasers pour « shooter » de petites cibles (des espèces invasives). Ildar Rakhmatulin en fait partie. Et selon lui, le laser peut fournir une approche alternative pour neutraliser de manière sélective des cibles indésirables comme des animaux nuisibles et des mauvaises herbes. Il cite d’ailleurs des travaux allant dans ce sens (effarouchement des oiseaux, désherbage).

Cependant, cette approche nécessite des équipements coûteux et complexes. Il a donc développé un prototype économique et moins énergivore pour détruire des moustiques, des mauvaises herbes, des criquets et des chenilles. Mais l’utilisation d’une puissance laser élevée comporte des risques majeurs pour la santé et la sécurité comme des lésions oculaires ou l’allumage d’un incendie.

Il a donc fait évoluer son prototype vers un laser piloté par une caméra afin de développer des approches de biocontrôle robustes et sûres. Il a ensuite voulu tester l’efficacité de son prototype sur la blatte germanique (Blattella germanica). C’est l’une des principales espèces de nuisibles urbains dans le monde. C’est là qu’il a contacté Mathieu Lihoreau.

« Je n’ai jamais rencontré Ildar », indique ce dernier, qui précise que tout s’est fait par e-mail. « Il faut dire qu’il n’y a pas grand monde dans le milieu académique qui étudie le comportement des blattes », concède-t-il. C’est donc naturellement que les deux hommes se sont retrouvés à travailler ensemble. « Il m’a envoyé une vidéo de ce qu’il faisait », raconte l’éthologue. « Il voulait savoir comment améliorer ses protocoles. »

Utiliser un laser pour neutraliser les cafards

Les deux hommes ont d’abord testé l’efficacité du laser pour neutraliser les blattes se déplaçant librement dans une boite fermée. « Nous avons utilisé deux réglages de puissance laser différents, chacun ciblant des spécimens à deux distances différentes et mesuré les mouvements des cafards, et l’efficacité de la neutralisation », peut-on lire dans l’étude.

« Son système est un laser assez puissant qu’il peut piloter à distance », explique Mathieu Lihoreau. « Pour cibler des insectes avec le laser, il faut connaitre leur position. »

Le chercheur russe a donc utilisé un système de vidéo caméra, qui identifie la position de l’insecte grâce à un réseau de neurones. « Quand l’intelligence artificielle identifie l’insecte, le laser reçoit l’information de l’endroit où il doit shooter, et Ildar a démontré qu’il arrivait à éliminer les blattes avec son laser », termine Mathieu Lihoreau.

Il suffit d’entraîner le réseau de neurones différemment pour utiliser le système sur d’autres insectes.

Consulter également : La lutte alternative, inefficace et trop chère, vraiment ?

L’expérience dans le détail

Vue du prototype laser pour neutraliser les blattes | ©Ildar Rakhmatulin

Pour neutraliser les insectes, le laser doit généralement tirer sur la cible en continu pendant environ 2 à 3 secondes. À une puissance inférieure, les blattes recevant des tirs de laser ne meurent pas instantanément. Mais elles se mettent à galoper en dehors du faisceau laser, en raison de l’effet thermique induit par le laser.

Les expériences ont permis de savoir quelle puissance de laser était plus efficace et plus rapide pour neutraliser les cafards (1,6 W). Sans grande surprise, plus la distance entre le laser et la boîte est élevée, plus il faut de temps aux lasers pour neutraliser les insectes. La détection et la précision des tirs sont également considérablement réduites avec la distance du laser.

D’après les essais, un laser de 1 mm est extrêmement difficile à mettre en œuvre expérimentalement.

Ildar Rakhmatulin

« Théoriquement, réduire la taille du laser à 1 mm devrait être plus efficace dans la neutralisation, surtout si le laser frappe le cafard à l’abdomen », explique Ildar Rakhmatulin dans son étude. « Mais d’après les essais, un laser de 1 mm est extrêmement difficile à mettre en œuvre expérimentalement. De plus, lorsqu’un laser touche la partie la plus distale de la patte (arolium et pulvilli) contenant des récepteurs de chaleur, la blatte s’enfuit et ne meurt donc pas. »

Il est impossible de contrôler quelle partie du corps sera touchée par le laser. De plus des lacunes techniques empêchent le scientifique de cibler le laser dans une zone spécifique. Ainsi, d’autres améliorations sont nécessaires pour une neutralisation efficace, conclut l’auteur principal.

Lire également : Blatte ou cafard : les réponses d’un expert

Les améliorations possibles du laser

J’ai proposé à Ildar de réduire la puissance de son laser pour ne pas directement tuer les insectes.

Mathieu Lihoreau

« J’ai trouvé l’approche intéressante mais son laser est très énergétique et donc dangereux », reprend Mathieu Lihoreau. Plutôt que de les tuer, le chercheur du CNRS lui a suggéré de manipuler les insectes – c’est-à-dire de jouer avec leur comportement – et de leur faire apprendre à ne pas aller à un endroit précis pourtant très attractif. « Naturellement les blattes fuient la lumière, elles se réfugient sous un abri sombre où elles s’agrègent par centaines », continue-t-il. En effet, plus actives la nuit, les blattes se reposent dans des endroits isolés pendant la journée. Ainsi, en présence de lumière, elles ont une forte tendance à se regrouper sous ces abris sombres.

« J’ai proposé à Ildar de réduire la puissance de son laser pour ne pas directement tuer les insectes », continue Mathieu Lihoreau. À chaque fois que le programme détectait des blattes sous l’abri, Rakhmatulin leur envoyait un coup de laser qui les chauffait.

En absence de laser, le groupe de blattes a passé plus de temps sous l’abri sombre que dans d’autres zones de la boîte. Le groupe expérimental avait tendance à se regrouper sous l’abri au début de l’expérience. Mais après quelques heures d’exposition au laser, les blattes s’agrégeaient dans des zones lumineuses, initialement évitées.

On n’en est pas du tout à l’application mais ces résultats sont encourageants.

Mathieu Lihoreau

Ainsi, l’utilisation du laser peut changer le comportement naturel des blattes et les amener à se regrouper à la lumière. Cette approche pourrait donc, selon les scientifiques, être mise en œuvre pour conditionner les comportements des insectes nuisibles et ravageurs et améliorer le contrôle des populations.

« On n’en est pas du tout à l’application mais ces résultats sont encourageants », précise Mathieu Lihoreau. « C’est une preuve de concept qui démontre que l’on peut manipuler le comportement des blattes pour les amener un peu où on veut. »

Potentiellement, on peut les attirer dans un piège…

Système laser et intelligence artificielle pour contrôler les nuisibles

Des méthodes diverses et imparfaites sont utilisées pour essayer de contrôler les cafards :

  • les méthodes mécaniques comme les pièges collants ont une portée limitée ;
  • et l’utilisation à long terme des méthodes chimiques comme les gels et les pâtes rendre les cafards résistants aux insecticides.

Ce système laser est une méthode de lutte antiparasitaire sélective et respectueuse de l’environnement.

Ildar Rakhmatulin

En utilisant B. germanica comme modèle de nuisibles, ces travaux montrent que le laser peut neutraliser sélectivement les cafards se déplaçant librement à une distance supérieure à 1 m. À plus faible puissance, non dangereuse pour l’homme, le dispositif peut déployer de la chaleur avec précision et de manière persistante à une distance de 30 cm, induisant une fuite des blattes et influençant ainsi leur comportement.

« Malgré ces découvertes, notre programme qui numérotait périodiquement les cafards échouait et ne nous permettait pas de calculer combien de fois le laser devait frapper individuellement chaque cafard pour qu’il évite de se cacher », indique Ildar Rakhmatulin dans son article. Un problème qui peut se résoudre, selon lui.

Ainsi, cette approche fournit une solution alternative « plausible » aux pièges mécaniques et aux produits chimiques pour la neutralisation sélective et la dissuasion des populations de blattes.

« Ce système laser est une méthode de lutte antiparasitaire sélective et respectueuse de l’environnement. C’est extrêmement prometteur », déclare Ildar Rakhmatulin dans un communiqué.

Le système est facilement réglable. Il pourrait donc être utilisé pour se protéger contre les moustiques, éloigner les frelons prédateurs des abeilles ou des ravageurs des cultures.

Le scientifique russe a publié ses méthodes, données et équipements sur internet. Mais il avertit cependant que ce système n’est « pas adapté à un usage domestique ».

En effet, plusieurs facteurs doivent être pris en compte avant d’explorer le déploiement à grande échelle de cette technologie. L’un des principaux facteurs limitants est le danger que le faisceau laser frappe les yeux. Et c’est la voie vers une perte complète et irréversible de la vision. C’est pour cela que travailler avec des lasers à faible puissance est particulièrement intéressant.

L’un des avantages du prototype laser est le coût d’installation. Il ne dépasse pas plusieurs centaines de dollars, et peut même être encore réduit. D’après Rakhmatulin et Lihoreau, on peut facilement créer des « versions de poche » de l’appareil.

Enfin, la recherche indique que les lasers peuvent fonctionner à l’extérieur même dans des conditions environnementales difficiles. Et les auteurs de l’étude indiquent qu’il est possible d’adapter leur prototype pour le fonctionnement en extérieur.

Source : Oriental Insects | Heriot-Watt University (communiqué)

 

Consulter également :

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