Une élève taïwanaise décroche une médaille d’or scientifique pour son étude de cafards décapités et de comportements de membres fantômes

Une expérience dans la salle de bains lui vaut une bourse de 400 000 NT$

Xu Yi-chen a élevé plus de 100 cafards chez elle et mené une grande partie de ses recherches dans la salle de bains familiale. Sa question était inhabituelle : un insecte continuerait-il à essayer de nettoyer une partie de son corps après que celle-ci a été retirée ?

Cette élève du lycée municipal pour filles Zhongshan de Taipei a constaté que les cafards privés de tête ou d’antennes continuaient à effectuer des mouvements de toilettage coordonnés vers les endroits où se trouvaient ces parties. Ses observations lui ont valu l’une des deux médailles d’or décernées lors de la 25e édition du prix scientifique Macronix, remise le 7 novembre 2026, ainsi qu’une bourse de 400 000 NT$.

L’autre médaille d’or a été attribuée à Xu Weicheng et Tu Chenghong, élèves du lycée de Chiayi, qui ont étudié la manière dont les artémies en nage modifient la forme de la surface de l’eau. Leur projet, qui a commencé avec des proies vivantes pour guppys, a évolué en une recherche susceptible de contribuer au suivi des conditions en aquaculture.

Les deux projets lauréats ont été sélectionnés parmi plus de 800 équipes représentant 168 établissements. Ensemble, ils montrent comment l’observation attentive d’animaux familiers peut mener à des questions sur deux systèmes très différents : les nerfs qui coordonnent les mouvements et les forces qui façonnent l’eau en mouvement.

Les gestes que les cafards continuaient à faire

Xu a étudié des blattes américaines. Elle s’est appuyée sur des enregistrements vidéo et une analyse quantitative de leurs mouvements pour élaborer un modèle de mouvement. Les vidéos lui ont permis d’examiner l’évolution de leurs gestes, plutôt que de se fier uniquement à ce qu’elle pouvait observer directement.

Les cafards font régulièrement leur toilette pour garder leur corps propre. Xu a observé qu’après le retrait de leur tête ou de leurs antennes, ils pouvaient encore diriger des mouvements de toilettage vers les parties manquantes. Les cafards sans tête arquaient aussi le dos et avançaient les pattes arrière vers l’emplacement qu’occupait leur tête.

Ces gestes l’ont intéressée parce qu’ils impliquaient une coordination. Plusieurs parties du corps bougeaient selon un schéma associé au nettoyage d’un endroit précis. Xu a interprété ce comportement comme faisant appel à une expérience sensorielle antérieure, le système nerveux conservant des informations sur l’emplacement passé d’une partie du corps.

Son projet, intitulé « Les cafards sans tête ont-ils encore des membres fantômes ? Étude des propriétés de la théorie de la matrice neuronale à travers le comportement de toilettage des cafards », s’est appuyé sur ce comportement pour étudier la manière dont le système nerveux d’un animal stocke et exécute des schémas de mouvement.

Comment les mouvements peuvent se poursuivre sans la tête

L’explication de Xu s’appuyait sur des structures appelées ganglions thoraciques. Un ganglion est un amas de cellules nerveuses ; les ganglions thoraciques se trouvent dans le thorax de l’insecte, la partie centrale de son corps, où s’attachent ses pattes.

Le système nerveux des insectes répartit certaines fonctions de commande entre ces amas. Les ganglions cérébraux situés dans la tête travaillent donc de concert avec des centres nerveux ailleurs dans le corps. Les observations de Xu l’ont amenée à déduire qu’une partie des mécanismes qui dirigent le toilettage se trouve dans les ganglions thoraciques.

Elle a décrit ces mécanismes comme un générateur central de motifs. En termes simples, il s’agit d’un réseau de cellules nerveuses capable d’organiser une séquence répétée de mouvements. Au lieu d’exiger une nouvelle instruction pour chaque mouvement de patte, le réseau peut contribuer à produire un schéma coordonné.

L’archement du dos et les mouvements des pattes vers l’avant chez les insectes sans tête ont conduit Xu à avancer que certains schémas de toilettage peuvent se déclencher sans les ganglions cérébraux. Sa conclusion porte sur la façon dont le contrôle de ces mouvements est réparti dans le système nerveux du cafard.

Pourquoi la recherche évoque les membres fantômes

Chez les humains, les sensations de membre fantôme correspondent à des sensations associées à un membre qui n’est plus présent. Xu a établi un parallèle avec un geste observable : un cafard qui toilette l’endroit où se trouvait une partie de son corps.

Son interprétation faisait également intervenir la proprioception, le sens qui aide un animal à repérer la position des différentes parties de son corps. Une personne y fait appel lorsqu’elle bouge un bras sans le regarder. Chez le cafard, les informations sur la position des pattes et du corps contribuent à coordonner le toilettage.

Xu a déduit que les ganglions thoraciques conservaient les relations spatiales associées à ce sens. En termes simples, le réseau nerveux semblait garder une carte fonctionnelle du corps, y compris les endroits vers lesquels les mouvements de toilettage pouvaient encore être dirigés.

Elle a rapproché cette interprétation de la théorie de la matrice neuronale, qui décrit la contribution des réseaux de cellules nerveuses à une représentation interne du corps. Le compte rendu disponible faisait état d’enregistrements vidéo et d’une analyse quantitative, mais ne précisait pas le détail des méthodes expérimentales, la taille totale de l’échantillon, le nombre d’insectes dans chaque groupe expérimental, les groupes témoins ni les résultats statistiques.

L’élève à l’origine de cette expérience inhabituelle

Xu a mené la plupart des expériences dans la salle de bains de sa maison, où l’élevage et l’observation d’un si grand nombre de cafards ont fini par faire partie du quotidien. Elle a décrit cette période de recherche comme un bon souvenir et dit espérer poursuivre des recherches plus fondamentales.

Xu, lauréate de la médaille d’or pour le lycée Zhongshan, a exprimé son affection pour ses animaux d’étude en quelques mots, traduits du chinois :

Très mignons.

Elle était moins enthousiaste au sujet de leur odeur. Ses commentaires ont apporté une touche personnelle à un travail fondé sur l’observation minutieuse d’animaux que beaucoup préfèrent éviter.

Le travail scientifique consistait à transformer ces observations en éléments pouvant être étudiés de manière systématique. Les enregistrements vidéo et la mesure des mouvements ont fait le lien entre la détection d’un geste inattendu et la formulation d’une explication sur les circuits nerveux qui le sous-tendent.

Les artémies révèlent les changements à la surface de l’eau

Pour Xu Weicheng et Tu Chenghong, élèves de Chiayi, tout a commencé par l’alimentation de jeunes guppys. Des artémies utilisées comme nourriture vivante se sont rassemblées sous une source lumineuse après avoir été versées dans un aquarium, ce qui a incité les élèves à étudier leur déplacement vers la lumière.

Cette réaction s’appelle le phototactisme, c’est-à-dire un déplacement vers la lumière ou à l’opposé de celle-ci. L’équipe a étudié comment des groupes d’artémies nageant vers une source lumineuse déplaçaient l’eau environnante et modifiaient sa surface.

À l’aide d’un microscope, les élèves ont observé les flux d’eau et la déformation du ménisque. Le ménisque est la surface courbe d’un liquide, comme la légère bosse ou le creux visible à l’endroit où l’eau rencontre la paroi d’un récipient.

Les élèves ont constaté un lien entre l’activité des animaux et la forme de la surface. Ils ont également indiqué qu’une lumière plus vive et un plus grand nombre d’artémies étaient associés à une pression moins forte vers le bas sur la surface de l’eau.

Tu a expliqué que des températures plus basses réduisaient l’activité des artémies, ce qui modifiait à son tour le ménisque. Le projet a mis en relation trois éléments observables simultanément : les conditions environnementales, les mouvements des animaux et la forme de la surface de l’eau au-dessus d’eux.

L’étude des artémies pourrait-elle aider les pisciculteurs ?

L’équipe de Chiayi espère que ses résultats pourront contribuer au suivi des élevages aquacoles. L’approche proposée consisterait à utiliser les changements à la surface de l’eau comme signal indiquant que l’environnement des animaux nécessite une attention particulière.

Pour un pisciculteur, l’intérêt pratique serait de recevoir plus tôt un avertissement en cas de conditions d’élevage défavorables. Le projet évoque le suivi de changements dans la qualité de l’eau ou de niveaux inhabituels d’oxygène dissous, l’oxygène présent dans l’eau que les animaux aquatiques utilisent pour respirer.

L’expérience sur la température fournit un exemple concret de la chaîne d’événements envisagée : le froid réduit l’activité des artémies, la modification de leur nage change les mouvements de l’eau et la surface prend une forme différente. Un système de suivi fondé sur cette relation viserait à rendre plus visible une faible réaction biologique.

Les deux projets récompensés par une médaille d’or ont donc utilisé le mouvement comme source d’information. Xu a étudié les mouvements des pattes pour examiner le contrôle nerveux, tandis que les élèves de Chiayi ont étudié les mouvements des artémies et de l’eau pour analyser l’environnement des animaux. Chaque projet lauréat a reçu une bourse de 400 000 NT$, soit 800 000 NT$ au total pour les deux médailles d’or.

D’autres élèves ont étudié le vent dans les tunnels ferroviaires et la collecte du brouillard

Li Meng-che, élève du lycée rattaché à l’Université normale nationale de Taïwan, s’est inspiré du vent qu’il ressentait en prenant le métro. Son projet portait sur l’effet de piston dans les tunnels, par lequel un train en mouvement pousse l’air dans un tunnel confiné.

Avec l’aide de son professeur Li Po-han, il a obtenu l’autorisation des autorités du métro de Taipei et mesuré le flux d’air ainsi que sa vitesse. Il a proposé d’utiliser une éolienne verticale pour capter une partie de cette énergie. Selon son estimation préliminaire, le potentiel de production d’une station serait suffisant pour recharger complètement 300 batteries externes par jour. Son projet a reçu un prix d’excellence.

Une médaille d’argent a été décernée à une équipe du lycée de Hualien, qui a combiné des idées inspirées des aspérités sur le dos d’un insecte collecteur de brouillard et des rainures des fougères. Les élèves ont utilisé l’impression 3D pour fabriquer un panneau collecteur conçu pour capter les gouttelettes de brouillard.

L’équipe a indiqué que ses expériences avaient permis de recueillir davantage d’eau qu’avec un filet commercial de collecte du brouillard. Comme le projet sur le vent dans les tunnels, cette recherche est partie d’un phénomène physique observable pour en explorer une application pratique.

Les enseignants et les établissements également récompensés

Quatre établissements ont reçu un prix scolaire : le lycée de Hualien, le lycée rattaché à l’Université normale nationale de Taïwan, le lycée de Lishan et le lycée de Chiayi. Leurs trophées ont été créés par l’artiste Hu Tung-min.

Les prix de contribution exceptionnelle décernés aux enseignants ont été attribués à Wu Shu-hsu, Yang Chen-tse et Li Po-han. Ce dernier avait accompagné 122 équipes d’élèves dans le concours. Il a reçu cette distinction pour la deuxième fois, ce qui illustre le travail pédagogique de longue haleine qui se cache derrière les projets individuels des élèves.

Le vice-ministre de l’Éducation Liu Guowei a déclaré que la participation, cette année, ne s’était pas limitée aux lycées généraux, mais avait aussi concerné des lycées professionnels et des établissements taïwanais à l’étranger. Il a présenté le concours comme un lieu où les élèves peuvent démontrer leurs capacités de recherche et où les universités peuvent repérer des talents.

Liu a également fait le lien entre l’enseignement des sciences et les efforts de Taïwan pour retenir ses jeunes talents. Il a appelé le gouvernement, les universités et l’industrie à coopérer afin d’améliorer les perspectives des jeunes, des études et de la recherche à l’emploi et à la création d’entreprise.

Wu Cheng-wen, ministre du Conseil national des sciences et des technologies, a encouragé l’expérimentation pratique et la créativité dans un message enregistré. Wu Minqiu, président de la Fondation éducative Macronix, a déclaré que la fondation continuerait à soutenir les talents scientifiques et exprimé l’espoir que les technologies des semi-conducteurs puissent contribuer à des produits médicaux conçus pour protéger et aider les personnes.

Points clés

• Xu Yi-chen a remporté une médaille d’or lors de la 25e édition du prix scientifique Macronix pour son étude des mouvements de toilettage de cafards après le retrait de leur tête ou de leurs antennes.
• Ses observations l’ont amenée à avancer que les réseaux nerveux thoraciques conservent des informations spatiales et contribuent à coordonner le toilettage sans les ganglions cérébraux.
• Les élèves de Chiayi Xu Weicheng et Tu Chenghong ont partagé l’autre médaille d’or pour une recherche établissant un lien entre la nage des artémies et les changements à la surface de l’eau.
• Chaque projet lauréat a reçu 400 000 NT$ lors de la cérémonie du 7 novembre 2026.
• Plus de 800 équipes de 168 établissements ont participé. D’autres projets récompensés portaient sur la production d’électricité à partir des flux d’air dans le métro et la collecte d’eau à partir du brouillard.