En science, il n’y a pas de tabou : vous avez tout à fait le droit de vous demander, en regardant un animal se soulager, pourquoi ses excréments s’enroulent-ils en spirale sur eux-même. Toutes les espèces ne sont pas concernés : le wombat pond des crottes cubiques, les lapins ou les chèvres déposent des petites billes sèches, ou les chevaux des amas fécaux de gros calibre, mais ces exceptions ne font pas la norme. Pour le reste du règne animal, l’immense majorité des espèces livre le même style d’étron : un boudin pâteux, qui sous son propre poids, fini au sol en colimaçon.
Le grand Charles Darwin, connu pour avoir formulé sa théorie en 1859 dans l’Origine des espèces, a passé les dernières années de sa vie, obsédé par les déjections de lombrics. En 1880, il a même écrit à un ami : « Actuellement, j’ai l’esprit complètement accaparé par les vers ! » Il n’exagérait pas : pour étudier leur comportement, il a passé des mois à jouer du basson et du piano devant des pots remplis de vers de terre pour voir s’ils réagissaient aux vibrations de la musique. Son objectif était de décrire précisément comment ces petites créatures se soulageaient et de percer le mystère de leurs excréments, des petits cylindres de terre digérée qui s’empilaient en colonnes hélicoïdales à la surface du sol.
Mort deux ans plus tard, il n’a pas réussi à obtenir la réponse à ses questions. Mais le 28 avril 2026, Mehdi Habibi, Neil M. Ribe et Daniel Bonn, trois physiciens, publièrent un article dans la revue Nature Communications, et prouvèrent qu’il avait raison : la physique des déjections est universelle.
Pourquoi la spirale est le destin de (presque) tous les étrons
Avant de plonger dans les entrailles du problème, il faut poser les bases : pourquoi la matière molle forme-t-elle des spirales lorsqu’elle tombe ? Que ce soit un fil de pâte à modeler, du miel, du fromage fondu, ou, ce qui nous intéresse ici, des excréments.
Un comportement que les physiciens désignent sous le terme de « coiling » : lorsqu’un matériau mou et continu rencontre une surface, il ne peut ni s’écraser à plat ni continuer tout droit. Sa rigidité interne le force à se plier sur le côté et à tourner sur lui-même. La taille de cette spirale (son rayon) est entièrement déterminée par trois facteur : la rigidité du matériau (que les physiciens expriment par le module de Young E), son diamètre, et la gravité.
Ce régime dit « gravitationnel » est celui dans lequel la pesanteur écrase toutes les autres variables : peu importe la hauteur de chute, peu importe la vitesse d’extrusion, le rayon de la spire reste identique. Seuls comptent la ntaure du matériau (rigidité, épaisseur, densité). C’est en ce sens que la loi est universelle : elle ne dépend d’aucune circonstance extérieure, seulement des propriétés du matériau lui-même.
La grande majorité des espèces animales déféquant vers le bas, leurs déjections obéissent, de fait, aux lois de la gravité. Dans ce cas, la forme finale du tas dépend aussi de la hauteur de chute : plus l’animal est haut, plus la spirale est large à la base, et plus elle se resserre à mesure que le tas monte et que la distance entre l’anus et le sommet du tas diminue.
Voilà pourquoi on représente le caca, de manière générale, sous cette forme conique que tout le monde connaît (💩). Large en bas, pointue en haut et même si elle est simplifiée, elle est finalement l’illustration parfaite du principe d’enroulement : plus la distance de chute diminue, plus le fil de matière devient rigide, ce qui force la spirale à se resserrer d’elle-même. Mais Dame Nature aime les exceptions, puisqu’il existe des animaux qui défèquent… à l’envers, et ce sont eux qui ont hanté les dernières années de la vie de Darwin.
L’arénicole : le ver qui pousse à l’envers
L’Arenicola marina, souvent baptisé « ver de vase » ou « ver noir » est un petit ver cylindrique très commun sur les plages françaises et vit enfouie à 20 ou 30 centimètres sous le sable, dans des terriers en forme de U. Il partage un point commun avec les lombrics terrestres de Darwin. Dès que la marée descend, ce petit habitant de la zone intertidale trahit sa présence en laissant derrière lui de curieux petits entortillements de sable à la surface de la plage , que vous avez certainement déjà croisés au gré d’une de vos promenades (voir ci-dessous). Ce sont ses excréments, qu’il expulse en direction du ciel.
Pour vérifier que ces formes obéissent bien aux mêmes lois physiques que les autres excréments, les auteurs de cette étude ont mené une campagne d’observation sur le terrain à la Station Biologique de Roscoff. Ils ont mesuré les déjections fraîches de quarante spécimens d’arénicoles, pièce de deux centimes à la main comme étalon de référence, avant de ramener des échantillons en laboratoire pour en tester les propriétés mécaniques : jusqu’à quel point le matériau résiste-t-il à la déformation avant de céder ? À quelle vitesse reprend-il sa forme ?
Des mesures dites rhéologiques qui ont révélé que les excréments frais d’arénicole se comportent comme un solide élastique mou, avec un module d’élasticité d’environ 27 000 pascals, une valeur comparable à celle de la gélatine ou des tissus biologiques mous.
Armés de cette valeur, ils ont fabriqué une pâte de pois chiches aux propriétés mécaniques identiques, qu’ils ont extrudée à la seringue vers le haut pour reproduire le geste de l’arénicole en laboratoire. Ils ont fait de même avec des spaghettis ramollis et des vermicelles de riz, plus rigides et de diamètres variés. L’objectif était de vérifier que l’équation donnait le bon rayon de spire (tour complet d’une spirale) quel que soit le matériau.
Dans tous les cas, le rayon de la spire suit la même relation mathématique : R ~ (Ed²/ρg)^(1/3). E est le module de Young (la rigidité du matériau) : plus il est élevé, plus le matériau résiste à la déformation, plus la spire est large. d est le diamètre du boudin extrudé : plus il est épais, plus la spire s’élargit. ρ est la densité du matériau, et g l’accélération gravitationnelle : ces deux derniers travaillent en sens inverse, en tirant la matière vers le bas et en resserrant la spire.
L’exposant 1/3 (mesuré expérimentalement à 0,31) signifie que le rayon ne varie pas proportionnellement à ces paramètres, mais de façon atténuée : doubler la rigidité ne double pas le rayon, mais il l’augmente d’environ 26 %. Ce qui explique enfin la constance du rayon dans le cas de l’arénicole : contrairement à un animal qui défèque vers le bas, où la distance entre l’anus et le sommet du tas diminue à mesure que le tas monte (ce qui resserre progressivement la spire et crée le cône caractéristique des crottes « basiques », l’arénicole refoule ses excréments sans jamais modifier cette distance. La forme de spirale est également un avantage évolutif : sa rigidité lui permet de résister aux courants de marée sans s’effondrer ni obstruer l’entrée de son terrier.
Que faire de ces informations pourriez-vous dire ? Dans votre vie quotidienne, pas grand-chose, c’est vrai : sauf peut-être regarder votre chien d’un air légèrement différent lorsqu’il s’accroupira lors de votre prochaine sortie avec son air coupable. Mais en réalité, le principe du « coiling » s’applique à tout matériau mou extrudé en continu : câbles sous-marins posés au fond des océans, polymères industriels formés par impression 3D, coulées de lave lors d’éruption volcanique, forage pétrolier, fabrication de la fibre de verre ou du textile… Bien que l’étude du caca ne soit pas la plus glamour qui soit pour faire progresser la physique fondamentale, il n’existe pas de « petite science » : seulement des lois qui attendent d’être découvertes, même si cela demande parfois de chercher à des endroits incongrus.
🟣 Pour ne manquer aucune news sur le Journal du Geek, suivez-nous sur Google et sur notre canal WhatsApp. Et si vous nous adorez, on a une newsletter tous les matins.
