En réalisant des expériences mécaniques uniques et de la microscopie en vidéo, des chercheurs de l’université de Cambridge ont montré comment les fourmis utilisent de microscopiques “poils”, “peigne” et “brosse” pour garder leurs antennes propres, ce qui pourrait avoir des applications pour le développement de produits de nettoyage dans le domaine des nanotechnologies.
Pour un insecte, le toilettage n’est pas à prendre à la légère. Si leurs poils incroyablement sensibles sur leurs antennes sont trop sales, ils sont incapables de sentir la nourriture, de suivre les traces de phéromone ou de communiquer. Donc les insectes passent une grande partie de leur temps à les maintenir propres. Cependant, jusqu’à présent, personne n’a vraiment étudié la mécanique employée par l’insecte.
Ainsi, dans leur étude, le zoologiste Alexander Hackmann et ses collègues ont entrepris la première enquête biomécanique sur la façon dont les fourmis utilisent différents types de poils pour enlever les saletés de leurs antennes.
Selon Hackmann :
Les insectes ont développé d’ingénieuses techniques pour nettoyer de très petites structures sensibles. De trouver exactement comment elles fonctionnent pourrait avoir des applications fascinantes pour les nanotechnologies, où la contamination de petites structures, en particulier les appareils électroniques, est un gros problème. Chaque insecte dispose de différents dispositifs de nettoyage, mais personne n’a vraiment regardé en détail leur fonction mécanique.
La fourmi, Camponotus rufifemur, possède une structure de nettoyage spécialisée sur ses pattes avant qui est activement utilisée pour toiletter leurs antennes. Une encoche et un éperon couvert de différents types de “poils” (setae) forment un dispositif de nettoyage ressemblant à une minuscule pince de homard. Lors d’un mouvement de nettoyage, l’antenne est tirée à travers le dispositif qui débarrasse les particules de saleté en utilisant des “poils”, un “peigne” et une “brosse”.
Pour étudier comment les différents poils agissent, Hackmann a construit un mécanisme expérimental (ci-dessous) pour imiter les mouvements de la fourmi et tirez les antennes à travers le mécanisme de nettoyage sous un puissant microscope. Cela lui a permis de filmer le processus avec une extrême proximité et de mesurer l’efficacité du nettoyage des poils en utilisant des particules fluorescentes.
A partir de l’étude (Hackmann et coll. / université de Cambridge)
Il a découvert que les trois groupes de poils remplissent une fonction différente dans le processus de nettoyage. La surface de l’antenne sale vient en premier en contact avec les “poils” (dans l’image (b) ci-dessous en rouge) qui enlèvent les plus grosses particules. Elle est alors tirée devant “le peigne” (figurant dans l’image (b) en bleu) qui élimine les petites particules qui se retrouvent piégées entre les poils du peigne. Enfin, elle est aspirée à travers la “brosse” (dans l’image (b) en vert) qui élimine les plus petites particules.
L’insert (a) présente l’encoche à travers laquelle passe l’antenne lors du nettoyage (Hackmann et coll. université de Cambridge) 
Selon Hackmann :
Alors que les poils et le peigne repoussent mécaniquement les plus grosses particules, la brosse semble attirer de plus petites particules de saleté de l’antenne par adhésion.
Les “poils” et le “peigne” sont arrondis et assez rigides, mais les poils de la “brosse » sont plats, sinueux et couverts de crêtes, ce qui augmente la surface de contact avec les particules qui collent aux poils. Les chercheurs ne savent pas encore ce qui rend les poils de la brosse si collants, si c’est dû à des forces électrostatiques, des sécrétions collantes, ou une combinaison de plusieurs facteurs.
Les explications dans cette vidéo liée à l’étude :
Hackmann de conclure :
L’arrangement de poils, d’un “peigne” et d’une “brosse” permet à la structure de nettoyage d’agir comme un filtre à particules qui peut nettoyer des particules de saleté de différentes tailles avec un trajet de nettoyage unique.
Les techniques de nanofabrication modernes sont confrontés à des problèmes similaires avec la contamination de surface et par conséquent, la fabrication de dispositifs à l’échelle du micron nécessite la technologie d’une couteuse salle blanche. Nous espérons que la compréhension de ce système biologique mènera à la construction de dispositifs bio-inspirés pour le nettoyage dans des échelles micro et nano.
L’étude publiée dans open Science : Functional morphology and efficiency of the antenna cleaner in Camponotus rufifemur ants.
