D'où vient la forme hexagonale des alvéoles des abeilles ?

De tous les temps, les hommes ont été intrigués par les abeilles, non seulement pour leur fameux miel, mais aussi pour leurs particularités. Elles continuent à nous fasciner avec leur pouvoir à s’orienter, à retrouver leurs ruches au milieu de bien d’autres, à communiquer entre elles, à la façon avec laquelle elles construisent les ruches, les rayons de cire, les alvéoles, etc.

Et quand on parle d’alvéoles, on pense à leur forme hexagonale. Comment les abeilles réussissent-elles de telles prouesses ? Comment font-elles pour obtenir des formes géométriques complexes aussi régulières ?

Qu'est-ce que les alvéoles ?

Pour commencer, les alvéoles sont des cellules construites par les abeilles cirières, de la moitié du mois de mars à la mi-juillet. Elles sont composées de cire (90%), de propolis et de pollen (10%). C’est là que les abeilles stockent le miel, le couvain et le pollen. C’est une forme géométrique hexagonale qui constitue les rayons de la ruche. Les parois sont extrêmement fines. Mais pour éviter que la cire ne s’effrite, le bord supérieur est plus épais.

Une forme énigmatique

L’alvéole a la forme d’un hexagone, c’est-à-dire le polygone régulier dont le périmètre est le plus petit. Aristote (IVe siècle av. J.-C.) a été le premier à avoir remarqué la forme hexagonale des alvéoles.

En fait, l’autre extrémité des alvéoles ne constitue pas un hexagone régulier. Il s’agit plutôt de 3 losanges qui s’emboitent les uns dans les autres pour former ce qu’on appelle les rhombes. Et c’est par ces losanges que les prismes s’accordent et non pas par la surface hexagonale. Certains ont même pensé que les abeilles étaient des mathématiciennes pour avoir réussi un tel ouvrage !

Quelques hypothèses

• Rasmus Bartholin (1660), mathématicien danois, avait émis l’hypothèse que la forme hexagonale des alvéoles n’a rien d’extraordinaire et qu’elle serait simplement due à la pression qu’exerce chaque abeille sur les parois du cadre.
• Johannes Kepler (1661), astronome allemand, compare les alvéoles aux cristaux et postule l’idée que les abeilles auraient un esprit mathématique.  
• Réaumur (1719), physicien français, pense que la forme hexagonale des alvéoles est motivée par un souci d’économie, de la part des abeilles.
• Charles Darwin (1859) rejette toutes ces hypothèses et pense qu’au début de sa construction l’alvéole a une forme circulaire qui à la fin du processus finit par devenir hexagonale.

La solution à l’énigme des hexagones

Il a fallu attendre 2013 pour avoir une réponse exhaustive et convaincante expliquant la forme hexagonale des alvéoles. Le professeur indien, Bhushan Lal Karihaloo, et son équipe de l’Université de Cardiff confirment l’hypothèse de Darwin. Les alvéoles ont à l’origine une forme circulaire et ensuite sous l’effet de la chaleur de la ruche qui peut aller jusqu’à 45°C (vu le nombre énorme d’abeilles et leur activité frénétique), conformément au principe de la viscoélasticité, les alvéoles se compriment entre elles, la cire fond et s’écoule lentement, tel un caramel. Des angles commencent alors à se former mécaniquement et la forme circulaire devient hexagonale.