De nombreux chercheurs rêvent de percer le secret de la capacité incroyable des araignées à créer des fils de soie extrêmement résistants, légers et flexibles. Si un jour il devenait possible de produire un matériau synthétique aux mêmes propriétés, un tout nouveau monde de possibilités pourrait s’ouvrir : la soie d’araignée artificielle pourrait remplacer des matériaux tels que le Kevlar, le polyester et la fibre de carbone dans diverses industries et être utilisée, par exemple, pour fabriquer des gilets pare-balles légers et flexibles.
Une collaboration fructueuse entre chercheurs
Dans le cadre de ses recherches, une scientifique collabore avec le professeur associé et biophysicien Jonathan Brewer à l’Université du Danemark du Sud (SDU), expert en utilisation de divers types de microscopes pour observer les structures biologiques.
Ensemble, ils ont étudié pour la première fois les parties internes de la soie d’araignée à l’aide d’un microscope optique sans couper ni ouvrir la soie de quelque manière que ce soit. Ce travail a été publié dans les revues Scientific Reports et Scanning.
Des techniques d’analyse moins invasives
Jusqu’à présent, la soie d’araignée a été analysée à l’aide de diverses techniques, qui ont toutes apporté de nouvelles informations. Cependant, ces techniques présentent également des inconvénients, comme le souligne Jonathan Brewer, car elles nécessitent souvent de couper le fil de soie pour obtenir une coupe transversale à examiner au microscope ou de congeler les échantillons, ce qui peut altérer la structure des fibres de soie.
Pour étudier des fibres pures et non manipulées, le duo de chercheurs a utilisé des techniques moins invasives telles que la diffusion anti-Stokes cohérente Raman, la microscopie confocale, la microscopie de déplétion en fluorescence par réflexion confocale ultra-résolution, la microscopie à ions hélium en balayage et la pulvérisation d’ions hélium.
La structure interne de la soie d’araignée
Les différentes études ont révélé que la fibre de soie d’araignée est constituée d’au moins deux couches externes de lipides, c’est-à-dire de graisses. Derrière celles-ci, à l’intérieur de la fibre, se trouvent de nombreuses fibrilles disposées en rangées droites et serrées (voir illustration).
Les fibrilles ont un diamètre compris entre 100 et 150 nanomètres, ce qui est en dessous de la limite de ce qui peut être mesuré avec un microscope optique classique.
« Elles ne sont pas torsadées, ce que l’on aurait pu imaginer, donc maintenant nous savons qu’il n’est pas nécessaire de les tordre lorsqu’on tente de créer de la soie d’araignée synthétique », explique la chercheuse.
Deux types de soie d’araignée étudiés
Les chercheurs travaillent avec des fibres de soie de l’araignée Nephila Madagascariensis, qui produit deux types de soie différents : la soie MAS (fibres de soie ampullaire majeure), utilisée pour construire la toile de l’araignée et sur laquelle elle se suspend, et la soie MiS (fibres de soie ampullaire mineure), qui sert de matériau auxiliaire pour la construction et est plus élastique.
Selon l’analyse du duo, la soie MAS contient des fibrilles d’un diamètre d’environ 145 nanomètres, tandis que pour la soie MiS, il est d’environ 116 nanomètres.
En synthèse
Chaque fibrille est composée de protéines, et plusieurs protéines différentes sont impliquées. Ces protéines sont produites par l’araignée lorsqu’elle crée ses fibres de soie. Comprendre comment elles peuvent créer des fibres aussi résistantes est important, mais les fibres sont également difficiles à produire. Les chercheurs dans ce domaine comptent souvent sur les araignées pour produire la soie à leur place. La chercheuse travaille actuellement sur des simulations informatiques pour étudier comment les protéines se transforment en soie.
L’objectif est bien sûr d’apprendre à produire de la soie d’araignée artificielle, mais elle souhaite également contribuer à une meilleure compréhension du monde qui nous entoure.
Article adapté du contenu de l’auteure : Birgitte Svennevig
Légende illustration principale : La postdoc Irina Iachina, du département de biochimie et de biologie moléculaire, est impliquée dans cette course à la découverte de la recette de la super soie. Fascinée par la soie d’araignée depuis qu’elle est étudiante en master à SDU, elle mène actuellement des recherches sur le sujet au Massachusetts Institute of Technology de Boston, avec le soutien de la Fondation Villum.
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