Pourquoi les excréments forment-ils cette spirale pointue que tout le monde connaît — et que l’emoji caca reproduit fidèlement ? En étudiant les vers marins qui défèquent vers le haut au lieu du bas, des physiciens ont découvert que deux variables suffisent à expliquer toutes les formes de déjections animales : la rigidité du matériau et la direction de la gravité. Charles Darwin avait observé ce mystère en 1881 sans jamais le résoudre.

Ce que vous allez apprendre

• Pourquoi la plupart des excréments animaux forment un monticule pointu — et ce qui crée la spirale caractéristique
• Comment des vers marins qui défèquent vers le haut produisent des formes radicalement différentes
• Quel principe physique connu gouverne ces deux formes — et comment les chercheurs l’ont testé avec des pâtes

Un mystère que Darwin n’a jamais résolu

En 1881, Charles Darwin s’émerveillait devant la forme spiralée et régulièrement structurée des excréments des vers de terre. Il les trouvait fascinantes mais n’a jamais compris pourquoi ces déjections prenaient une forme de tour. Cent quarante-cinq ans plus tard, trois physiciens viennent de publier la réponse dans Nature Communications — et elle s’applique aussi bien aux vers marins qu’à l’emoji caca.

La gravité comme architecte de la forme

La plupart des animaux défèquent vers le bas. Les excréments extrudés tombent sur eux-mêmes en s’enroulant, chaque spire successive étant légèrement plus petite que la précédente à mesure que la hauteur augmente et que la chute raccourcit. Résultat : un monticule conique, plus large à la base et pointu au sommet — exactement la forme de l’emoji caca, et de la plupart des tas d’excréments trouvés dans la nature.

Les arénicoles — des vers marins — défient cette logique. Enfouies dans le sable, elles expulsent leurs déjections vers le haut. Là, les chercheurs ont observé quelque chose de remarquable : le rayon de la spirale reste constant quelle que soit la hauteur, créant des tours uniformes plutôt que des cônes. Un régime physique jusqu’alors inconnu.

L'emoji caca traditionnel (à gauche) ne représente qu'une seule forme possible d'excréments. Certains vers excrètent leurs déjections à l'envers, ce qui donne une forme très différente (à droite). Dans un esprit ludique, les auteurs de cette recherche envisagent de concevoir un deuxième emoji caca et de le proposer officiellement au Consortium Unicode.Crédit : Lukas Kernell

L’emoji caca traditionnel (à gauche) ne représente qu’une seule forme possible d’excréments. Certains vers excrètent leurs déjections à l’envers, ce qui donne une forme très différente (à droite). Dans un esprit ludique, les auteurs de cette recherche envisagent de concevoir un deuxième emoji caca et de le proposer officiellement au Consortium Unicode.

La théorie de l’enroulement élastique des cordes

Les deux formes obéissent aux lois d’un même cadre mathématique : la théorie de l’enroulement élastique des cordes, qui décrit comment les matériaux filiformes se déroulent et s’enroulent. Seules deux variables changent entre les deux cas : la rigidité du matériau extrudé et, surtout, la direction de la gravité par rapport à la direction d’extrusion.

Vers le bas, la gravité amplifie progressivement chaque spire. Vers le haut, elle la stabilise en maintenant un rayon constant. C’est tout. La forme finale n’est pas le produit de l’évolution ou de l’anatomie spécifique de l’animal — c’est de la physique pure.

Vérification par la pâte de pois et les spaghettis

Pour valider leurs équations, les chercheurs ne se sont pas contentés d’observer des vers. Ils ont reproduit les expériences avec de la pâte de pois chiche extrudée — un mélange de consistance similaire aux déjections des arénicoles — et même avec des pâtes alimentaires, testant systématiquement différentes orientations. Dans chaque cas, les prédictions mathématiques correspondaient aux formes observées.

Darwin aurait peut-être été déçu par la conclusion : l’évolution n’a pas conçu les formes de l’élimination des déchets. La physique s’en est chargée à sa place.