Ces petits plots (image ci-dessous), disposés en grilles et en nids d’abeilles, ont l’air complètement artificiel. Ils ont été intensément magnifiés ; un millier d’entre eux pourraient tenir dans un cheveu humain. Ils font partie de la peau d’une petite créature appelée collembole (un spécimen ci-dessus). Ils sont le secret de son incroyable coquille imperméable à l’eau.

Il y a plus de 7000 espèces de collemboles et ils sont parmi les insectes aptérygotes les plus abondants, que vous pouvez encore voir à l’œil nu (d’abord classés chez les insectes, ils sont désormais dans un groupe distinct, mais très proche, les aptérygotes). La plupart, ne sont pas plus grands qu’une tête d’épingle. Ils vivent sur six pattes, sur le sol, les litières de feuilles et ils sautent en utilisant d’une queue placée sous leur corps (vidéo plus bas).

Contrairement aux insectes qui respirent à l’aide de tubes appelés trachée, les collemboles respirent directement à travers leur peau. Et cela signifie que s’ils sont mouillés, ils suffoquent. Cela pourrait être un problème pour les reptiles qui rampent sur le sol de la forêt humide, mais les collemboles ont fait évoluer une peau extraordinaire, qui repousse l’eau et une variété d’autres liquides. Helbig Ralf, de l’Institut Leibniz de recherche sur les polymères de Dresde, a examiné les peaux de 37 collemboles différents et ont découvert qu’ils ont trois astuces pour rester au sec.

Des poils forment la première couche de défense, on peut les observer sur la photo d’entête, mais ils peuvent être beaucoup plus petits. Ils emprisonnent une fine couche d’air qui empêche l’eau de pénétrer. Les grosses gouttelettes siègent sur le dessus des poils sans toucher la peau en dessous. Entre les poils, la plupart des collemboles ont de petits clous appelés “granules secondaires”. Lorsque Helbig zoom encore plus près, il vit de plus petits plots appelés "granules primaires", chacun ne faisant qu’une centaine de nanomètres de large. Ils sont en forme de carrés ou de triangles et ils sont reliés par des fines barres, soit dans une grille ou en nid d’abeille hexagonale. Ces grilles se trouvent sur des parties de la peau qui ont besoin d’être plus élastiques, tandis que les rayons sont plus robustes…

Les granules primaires et secondaires offrent la seconde couche de défense. Ils travaillent de la même manière que les poils, mais sur une échelle beaucoup plus petite, à la création d’un réseau de cavités remplies d’air sur tout le corps du collembole, qui garde l’eau à distance.

La troisième, caractéristique de protection, est unique pour les collemboles. Les granules primaires ont un surplomb tout autour de leur rebord ; en coupe, elles ressemblent à des champignons atomiques. Le surplomb courbe vers le bas, capturant ainsi, une bulle d’air entre les granules. Un peu comme un verre à l’envers, plongé dans une bassine d’eau : vous piéger une bulle d’air à l’intérieur. Ces surplombs font la même chose (ci-dessous).

Ces structures microscopiques sont si efficaces, que les collemboles restent au sec même s’ils sont complètement plongés dans l’eau, sous haute pression, pendant plusieurs jours. L’eau ne peut pas forcer les bulles d’air entre les granules primaires. Même les liquides organiques, comme l’alcool ou l’hexane, ne peuvent pas les percer.

La peau cloutée, du collembole, empêche les liquides de former un film continu sur leur peau, qui pourrait les étouffer à mort. Au lieu de cela, les liquides se posent sur le dessus des granules, en sphères presque parfaites. Au lieu de s’aplatir, ces minuscules gouttelettes fusionnent lentement avec d’autre pour former des sphères de plus en plus grosses, jusqu’à ce qu’elles finissent par glisser (exemples ci-dessous).

Les liquides ne sont pas les seules choses qui ne peuvent pas mettre la main sur la peau d’un collembole. Helbig a constaté qu’il est extraordinairement difficile de contaminer un collembole avec de la saleté, des champignons ou des bactéries. En fait, tous les échantillons qu’il regardait au microscope étaient impeccablement propres. Même lorsque les collemboles ont été exposés, par Helbig, à des doses massives d’E. coli, de staphylocoque et de Candida (champignon / levure), les microbes n’avaient aucune emprise.

Une présentation du collembole et notamment de son saut, selon BBC Nature :

Helbig pense que la peau du collembole et en particulier les surplombs des granules primaires, pourrait inspirer une nouvelle génération d’hydrofuge, un matériau auto-nettoyants. De nombreux scientifiques ont déjà développé de tels matériaux après avoir trouvé l’inspiration dans la nature. Pendant ce temps, d’autres groupes ont arraché le lotus, une plante qui repousse l’eau en utilisant des boucliers d’air piégé par des plots microscopiques, un peu comme la peau du collembole. Mais les matériaux inspirés par le lotus, sont facilement endommagés, ce qui dégrade lentement la capacité à la surface de rester au sec.

La peau du collembole est plus complexe que n’importe quelle surface de la plante et les structures sont au moins dix fois plus petites. Elles sont également plus solides. Les poils peuvent plier et fléchir et les granules secondaires protègent les plus petites, primaires, de l’humidité. Helbig pense qu’ils ont évolué de cette façon parce que les collemboles, contrairement au lotus, se déplacer beaucoup. Ils ont besoin que leur peau reste imperméable à l’eau, même s’il est bousculé par des débris ou ébranlé par des vibrations. Maintenant, Helbig et Werner essayent de concevoir des matériaux synthétiques qui exploitent les mêmes formes et les mêmes propriétés.

L’étude et certaines images magnifiés présentent ici, publiées sur  PlosOne : Smart Skin Patterns Protect Springtails.