La soie d’araignée est bien connue des naturalistes et des ingénieurs pour son exceptionnelle résistance. À diamètre égal, ces fibres peuvent être jusqu’à cinq fois plus résistantes que l’acier !
Forcément, ces propriétés intéressent grandement les chercheurs; en science des matériaux, la soie d’araignée est une source d’inspiration intarissable. La science a déjà fait quelques belles découvertes en essayant d’en reproduire la structure. C’est comme ça qu’en 2018, le professeur Fuzhong Zhang et son équipe de l’Université Washington de St. Louis ont réussi à faire produire à une bactérie une soie d’araignée recombinée, aux performances semblables au vrai matériau. Cela a donné une idée au chercheur : en poussant plus loin la même recette structurelle, serait-il possible de créer un matériau plus performant que la soie d’araignée ?
À en croire les derniers travaux publiés par lui et son équipe dans ACS Nano, il semblerait bien que la réponse soit un grand “oui”. Ils y présentent une fibre “polymérique amyloïde” plus résistante que le kevlar, et même plus solide que certaines soies naturelles.
Les secrets bien gardés des ingénieurs à huit pattes
Pour parvenir à ce résultat, les chercheurs ont du surpasser un grand nombre d’obstacles. En particulier, le plus difficile a été de régler le problème des nanocristaux β. Ces structures sont l’un des composants principaux de la soie d’araignée; malgré leur petite taille, ces cristaux sont directement responsables de la résistance du fil. Or, la recette de cuisine d’une toile d’araignée est extrêmement précise; si la fibre comporte trop peu de ces cristaux, elle perd ses propriétés et se désagrège.
Le souci, c’est que si nos amies à huit pattes maîtrisent bien évidemment le processus de fabrication, ce n’est pas le cas des humains. “Les araignées savent tisser des fibres avec une quantité précise de nanocristaux”, explique Zhang. “Mais quand des humains la tissent artificiellement, la quantité de nanocristaux est souvent trop faible”.
Pour résoudre ce problème, les chercheurs ont eu une idée : ils ont fait produire la fibre à une bactérie génétiquement modifiée. Pour cela, ils ont isolé la partie du génome d’araignée correspondant à formation de la soie, qu’ils ont transféré à une bactérie. Ils y ont introduit une séquence capable de générer une structure un peu particulière, appelée séquence amyloïde. Il en existe plusieurs types, mais leur point commun, c’est qu’elles permettent à certaines protéines de se replier et s’agglutiner; dans ce cas de figure, cela aboutit à la formation des nanocristaux β recherchés.
S’inspirer de la nature pour faire mieux qu’elle
Les fibres en question ne seront probablement pas d’une grande utilité en l’état. Par contre, elles représentent une preuve de concept très intéressante; en combinant ainsi un principe de bio-ingénierie à une matrice naturelle, il serait possible de produire de nombreux matériaux aux propriétés exceptionnelles. “Cela démontre que nous pouvons retravailler la biologie pour produire des matériaux qui battent les meilleurs matériaux dans la nature”, explique Zhang.
Cela ouvre donc tout un champ de possibilités encore inexplorées en termes d’ingénierie haute performance. Car parmi les milliers de séquences amyloïdes référencées par les chimistes, cette étude n’en a exploré que trois ! Il est donc tout à fait possible, et même “probable” d’après les auteurs, que d’autres combinaisons encore plus performantes se cachent dans la nature… et avec elles, autant de nouveaux matériaux révolutionnaires potentiels.
Le texte de l’étude est disponible ici.
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Ça c est une info vieille de 10 ans au moins meme telepro est au courant 🤣