Les animaux, également connus sous le nom d'orques, ont été observés en train de détacher des longueurs d'algues et de se masser les uns les autres avec.
Les orques mordent l'extrémité d'une tige de varech, la positionnent entre elles et un partenaire, et font rouler le varech entre leurs corps pendant des périodes prolongées, ont expliqué les chercheurs.
L'étude a été menée par le Centre for Whale Research (CWR), en collaboration avec l'université d'Exeter.
L'article, publié dans la revue Current Biology, est intitulé "Wild killer whales manufacture and use allogrooming tools" (les orques sauvages fabriquent et utilisent des outils de toilettage).
Les scientifiques ont repéré ce comportement sur des images de drone d'orques résidentes du sud dans la mer de Salish, dans les eaux intérieures de l'État américain de Washington.
Des baleines de tous âges ont été vues en train de fabriquer des outils, peut-être pour renforcer les liens sociaux et promouvoir la santé de la peau, ont suggéré les chercheurs.
Michael Weiss, directeur de recherche au CWR, a déclaré que les chercheurs ont été "stupéfaits" lorsqu'ils ont remarqué ce comportement pour la première fois.
Plusieurs espèces de baleines sont connues pour pratiquer le "kelping", c'est-à-dire déplacer le varech avec leur tête, leurs nageoires et leur corps, probablement pour jouer, ou peut-être pour éliminer les parasites et maintenir la peau en bonne santé.
La nouvelle découverte, baptisée "allokelping", est différente car le varech est sélectionné, taillé et manipulé par deux baleines travaillant ensemble.
Le Dr Weiss a ajouté : "La tige de varech est ferme mais flexible, comme un tuyau d'arrosage rempli, avec une surface extérieure glissante. Je pense que ces caractéristiques en font un outil de toilettage idéal.
"Ce que je trouve remarquable à propos de ce comportement, c'est à quel point il est répandu dans la population.
"Des mâles et des femelles de tous les stades de la vie et des trois groupes de résidents du sud ont été vus en train d'utiliser le varech de cette manière. Tout porte à croire qu'il s'agit d'un élément important de leur vie sociale".
L'équipe a observé la pêche à l'allochtone pendant huit des douze jours de l'étude et, sur la base de ses observations, soupçonne que ce comportement est universel au sein de cette population.
Les baleines étaient plus susceptibles de s'accoupler à des parents maternels proches et à des personnes d'âge similaire pour se nourrir d'allochtones.
Rachel John, étudiante en master de comportement animal à l'université d'Exeter, a déclaré : "Cette population de baleines fait l'objet d'études formelles depuis 50 ans - ce sont les orques les mieux étudiées de la planète - et pourtant de nouvelles découvertes majeures peuvent encore être faites.
Nous n'avions pas remarqué l'"allokelping" auparavant parce que les vidéos recueillies par nos avions précédents n'étaient pas d'une qualité suffisante, mais les images que nous obtenons maintenant montrent ce comportement dans les moindres détails.
Le professeur Darren Croft, de l'université d'Exeter et directeur exécutif du CWR, a commenté les raisons possibles de l'allokelping : "Nous savons que le toucher est très important.
"Chez les primates, y compris les humains, le toucher atténue le stress et aide à nouer des relations.
"Nous savons que les orques entrent souvent en contact avec les autres membres de leur groupe - en les touchant avec leur corps et leurs nageoires - mais l'utilisation de varech comme celui-ci pourrait améliorer cette expérience.
"Cela pourrait également être important pour la santé de la peau. Les baleines et les dauphins disposent d'une variété de stratégies pour les aider à se débarrasser des peaux mortes, et il pourrait s'agir d'une autre adaptation à cette fin.
"Les algues brunes comme le varech ont également des propriétés antibactériennes et anti-inflammatoires qui peuvent être bénéfiques pour les baleines.
Le professeur Croft a déclaré que les chercheurs s'efforçaient de confirmer les résultats initiaux et "d'étudier les avantages de ce comportement pour la santé sociale et cutanée".
D'autres orques sont connues pour frotter leur corps sur des plages de pierres lisses, peut-être pour éliminer les peaux mortes et les parasites, mais les baleines résidentes du sud n'ont pas été vues en train de le faire.
L'étude a été financée par le Natural Environment Research Council du Royaume-Uni et l'Orca Fund, un fonds de subvention créé par Wild Fish Conservancy et administré par la Rose Foundation for Communities and the Environment.