Les formes et les motifs des êtres vivants et plus particulièrement des animaux sont un phénomène que de nombreux scientifiques ont cherché à expliquer. Qui n'a jamais voulu savoir pourquoi les zèbres ont des rayures ou pourquoi les taches de girafes sont aussi régulières? Et surtout comment se forment ces rayures?

La formation de ces motifs, appelée morphogenèse, a ainsi donné lieu à de nombreuses théories. La plus connue datant de 1952, du mathématicien Alan Turing (récemment interprété par Benedict Cumberbatch dans The Imitation Game) explique la diversité et la régularité des motifs du vivants par des phénomènes physico-chimiques. Selon cette théorie, la variation régulière des concentrations de certaines espèces chimiques au cours du développement d'un être vivant amène à la formation de motifs eux-mêmes réguliers. Ainsi, ces motifs couramment nommés "motifs de Turing" sont aussi parfois appelés "motifs de réaction-diffusion".

L'attrait de cette théorie est bien sûr sa simplicité, mais selon les mots de Turing lui-même, il est probable que les phénomènes physico-chimiques ne soient pas les seuls responsables de l'apparition desdits motifs. La théorie de Turing répond à la question "comment?" mais ne dit rien du "pourquoi?". Pourquoi les zèbres ont-ils des rayures et pourquoi les motifs des girafes sont-ils aussi réguliers? Dans cette question, les contraintes évolutives jouent probablement un rôle important.

Cependant, une fois qu'une théorie mathématique a été développée, il devient clair que les motifs de Turing n'apparaissent pas seulement dans le règne du vivant mais peuvent aussi se retrouver dans des contextes bien différents. Ainsi, la formation de ridules sur le sable à la surface de Mars ou sur Terre, ou encore l'aspect si particulier des bras de notre galaxie peuvent être expliqués par les mathématiques sous-jacentes aux motifs de Turing!

Sable à la surface de Mars (fausses couleurs) | Empreintes digitales humaines | Zèbre

Motifs de jeunes poissons zèbres | Galaxie du Tourbillon | Coquillages dont les motifs sont crées par une simulation de motif de Turing

Photos copyrights

Mars: NASA

Doigt: Creative Commons - Joaquim Alves Gaspar

Zèbre: Wikimedia Commons

Poissons: Kondo and Nakamasu/Proceedings of the National Academy of Sciences

Galaxie: Galaxy N51, the Whirlpool Galaxy. (European Space Agency)

Coquillages: Bishougai-HP