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De loin, les insectes peuvent apparaitre lisses, mais de plus près, on peut discerner des centaines de minuscules poils appelés setæ sur tout leur corps, même sur leurs yeux.

Les minuscules poils contiennent des nerfs qui signalent à l’insecte quand la poussière, le pollen, les moisissures ou d’autres particules sont sur son corps. En outre, ils utilisent ces poils comme des peignes pour se nettoyer en les frottant les uns contre les autres.

Ce ne sont que deux exemples des nombreuses applications de ces poils pour les insectes et il y a encore davantage à découvrir. Une équipe de chercheurs dirigés par Guillermo Amador du Georgia Institute of Technology (Atlanta) a récemment trouvé une autre application des setæ sur les yeux de mouches des fruits.

Une drosophile et une abeille avec un zoom sur leur œil qui montre clairement les rangées de setæ. (Guillermo Amador)
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Ils ont conçu un modèle de simulation d’un œil de mouche des fruits avec 282 fibres régulièrement espacées et un film d’eau à la base, censé représenter la surface de l’œil. En plaçant le modèle en soufflerie et en mesurant le taux d’évaporation de l’eau, l’équipe a pu mesurer la quantité d’air qui a atteint la surface de l’œil et celui qui a été détourné par les poils.

L’équipe a constaté que les fibres pouvaient détourner jusqu’à 90 % du débit d’air de la surface de l’œil. Cela permet de préserver les yeux d’une mouche à fruit des poussières qu’elle rencontre lorsqu’elle vole. Donc, en plus de voir le monde au ralenti, une partie de la raison pour laquelle une mouche à fruit peut vous voir venir avec votre tapette, c’est que ses yeux sont protégés des débris aériens par ses poils. 

Pour nettoyer la petite quantité de débris que les setæ ne détournent pas, une mouche à fruit se frotte ses pattes poilues contre son œil tout aussi velu. Ce mouvement peut propulser des particules microscopiques loin de la surface de l’œil avec des accélérations de 100 g, selon les calculs de l’équipe basés sur les vidéos de caméra à grande-vitesse, comme vous pouvez le voir dans la séquence ci-dessous à partir de laquelle a été crée le GIF d’entête.

La vidéo réalisée par le principal auteur de cette nouvelle étude Guillermo Amador (Georgia Institute of Technology)

Pour l’homme, il y a beaucoup de dispositifs microélectroniques qui pourraient bénéficier de fibres ressemblant aux setæ. Par exemple, les dispositifs à transfert de charge (CCD pour Charge-Coupled Device) dans certains appareils photographiques reflex numériques et qui doivent éviter d’être pollués par des particules de poussière. Si celles-ci atterrissent sur un CCD, elles vont empêcher les particules de lumière d’atteindre le dispositif réduisant ainsi la qualité de l’image. Les panneaux solaires pourraient aussi en profiter.

En utilisant des modèles théoriques basés sur leurs données expérimentales, l’équipe espère déterminer la matrice et la longueur de poil optimale pour maximise la capacité à détourner les flux d’air. Ils ont déjà établi un partenariat avec des laboratoires de la Georgia Tech pour appliquer leurs résultats à la réalisation d’une méthode efficace pour nettoyer des microsystèmes électromécaniques (MEMS) qui ont des applications dans les biocapteurs de diagnostic médical.

L’équipe scientifique a dévoilé son travail de recherche à la 66e réunion annuelle de l’American Physical Society, division de la dynamique des fluides : How flies clean their eyes.

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