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L'hydrophobie des plumes

Les oiseaux sont les seuls êtres à avoir des plumes. Tout à la fois légères, souples et robustes, les plumes sont d'une conception ingénieuse. Elles sont bien sûr indispensables au vol, mais elles remplissent aussi beaucoup d’autres fonctions importantes, comme maintenir la température interne de l'oiseau, ou lui permettre de ressortir de l'eau sans être mouillé.
A partir de là, nous avons choisi de nous pencher plus en détail sur ce dernier point, et pour cela, nous avons décidé de tester la résistance des plumes face à l'eau, et de voir à quoi était due cette résistance.

Les constats

Nous avons commencé par déposer des gouttes d'eau sur une plume d'oiseau. Nous avons pu remarquer qu'elles gardaient une forme bien ronde, et qu'elles glissaient à la surface de la plume. 

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Puis, nous avons mis des plumes dans une bassine remplie d'eau, et nous avons remarqué que les plumes flottaient sans être mouillées

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Plus étonnant encore, lorsqu'on exerçait une légère pression sur la plume afin de la faire couler, on observait une résistance importante. Ensuite, quand on a appuyé avec plus de force, la plume s'est enfoncée sous l'eau, mais dès que nous l'avons relâchée, elle est immédiatement remontée à la surface. Une fois la plume sortie de la bassine, on pouvait voir les gouttes d'eau en glisser.

Grâce à ces tests, nous avons pu déterminer que les plumes sont bien hydrophobes, puisqu'elles repoussent l'eau.
Nous avons donc cherché quelles autres surfaces pouvaient avoir la même propriété hydrophobe, et de la même manière, nous avons testé leur résistance à l'eau.

Aussi, nous avons testé l'hydrophobie d'une feuille de chou, et nous avons découvert qu'elle repoussait l'eau encore mieux qu'une plume !

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Nous avons également testé l'hydrophobie de la suie, en noircissant une plaque de verre à la bougie et en déposant des gouttes d'eau sur la partie enduite de suie. Nous avons remarqué que les gouttes d'eau rebondissaient sur la surface, faisant de celle-ci la plus hydrophobe de toutes celles testées. 


Vidéo d'une goutte tombant sur une surface pleine de suie.

A partir de ces constats, nous avons décidé de nous pencher encore plus en détails sur la structure de la plume, afin de voir si elle pouvait influencer le caractère hydrophobe d'une surface.

La structure de la plume

Une plume est constituée d'une tige principale appelée rachis. A sa base se trouve le calamus, qui est fiché dans la peau et maintenu par des tissus musculaires. Les deux côtés du rachis sont pourvus de barbes, elles-mêmes garnies de barbules, qui sont reliées par des barbicelles (aussi appelées crochets). Lorsque son plumage est dérangé, l'oiseau lisse ses plumes à l'aide de son bec afin de remettre en place cet entrecroisement complexe, qui s'apparente aux tuiles d'un toit. Ce maillage très serré ne laisse pas pénétrer l'eau, et participe donc au caractère hydrophobe de la plume.

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Schéma de la structure d'une plume.

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Schéma de la structure d'une plume.

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Photo de barbes d'une plume sur une lame. 

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Photo de la structure de la plume observée au microscope.   


     Grâce à cette étude, nous avons pu déterminer que la structure de la plume participe grandement à son hydrophobie. Mais la structure ne fait pas tout ! En effet, il existe un autre élément qui permet d'expliquer l'hydrophobie d'une plume: la glande uropygienne !

La glande uropygienne

Qu'est-ce que la glande uropygienne ? Il s'agit d'un organe situé sur la face dorsale du croupion, c'est-à-dire à la base de la queue des oiseaux. Elle sécrète une substance huileuse et incolore, appelée  « sécrétion holocrine », que les oiseaux utilisent afin de lisser leurs plumes et ainsi réorganiser l’entrecroisement des barbes et barbules indispensable pour qu'ils ne soient pas mouillés. Elle permet également de repousser l’eau, en formant une couverture imperméabilisante à la surface de la plume.
La composition de cette sécrétion est très complexe et variable. Cependant,  il ressort de nos recherches qu'elle se constitue en partie des graisses ingérées par l’oiseau. On y trouve également une quantité importante d’alcool cétylique.

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Photo d'oiseaux se lissant les plumes à l'aide de la substance secrété par la glande uropygienne.

Conclusion

Grâce à nos tests et à nos recherches, nous pouvons désormais expliquer que l'hydrophobie d'une plume est due à sa structure complexe de brins entrecroisés, mais aussi à la substance imperméabilisante qui la recouvre.

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