Étudier les moules pour créer des matériaux de haute technologie élastiques et résistants
En étudiant la couche protectrice du byssus, les fibres par lesquelles les moules s'attachent à un support, une équipe de chercheurs a découvert que la résistance et la souplesse de ces filaments résultaient d'un complexe associant leur protéine F et des ions métalliques. Publiés par la revue Science, ces résultats pourraient être très utiles pour fabriquer des matériaux à usage industriel. Pour cuisiner des moules à la marinière, on préfère généralement retirer la touffe de byssus. Mais pour les chercheurs, c'est le morceau de choix. Ils ont constaté que ces filaments sont recouverts d'une couche de protéines et d'ions métalliques qui est extrêmement résistante à l'usure. Cette caractéristique est vitale pour les moules, qui vivent en bord de mer sur des rochers battus par les vagues et tout ce qu'elles peuvent transporter. En dépit de leur nom, les mollusques sont des créatures résistantes et adaptées aux difficultés de la vie marine. L'équipe de chercheurs allemands et américains a utilisé la spectroscopie Raman (une technique qui permet de visualiser des particules d'un micromètre) pour étudier les filaments de byssus et identifier leur composition. La cuticule des filaments de byssus est riche en un acide aminé particulier appelé tyrosine (ou dopa), qui est très adhésif. Et la cuticule est particulièrement très chargée en ions ferriques. L'association entre ces ions et la dopa crée un complexe particulièrement résistant à l'usure et aux fissures, même dans des conditions extrêmes. Le Dr Admir Masic de l'institut Max Planck des colloïdes et interfaces déclare: «Lorsque deux ou trois résidus dopa s'associent à un ion ferrique, ils créent un complexe incroyablement stable, qui peut former des liaisons réticulaires entre des protéines de structure.» Les filaments de byssus sont une remarquable création de la nature: ils sont tout à la fois élastiques, solides, souples et résistants à l'abrasion. Leur cuticule a un aspect bosselé en raison de l'inclusion de granules d'une taille inférieure au micron dans une matrice apparemment continue. L'équipe de chercheurs considère que la formation de fissures micrométriques dans la matrice lors de l'étirement de la cuticule empêche l'apparition de déchirures à plus grande échelle. Les avantages de cette structure seraient très intéressants pour fabriquer des matériaux plus solides, plus souples et plus durables. «Les revêtements protecteurs sont importants pour prolonger la durée de vie des matériaux et des appareils», déclare le Dr Matthew Harrington, chercheur à l'institut Max Planck. «Mais les composites ou les polymères techniques associent rarement résistance et extensibilité. Il est donc important de comprendre comment protéger un substrat souple.» Le Dr Peter Fratzl, directeur du département des biomatériaux à l'institut Max Planck, déclarait que «l'évolution naturelle a apporté une solution élégante à un problème encore sans solution pour les ingénieurs: associer dans le même matériau la résistance à l'usure et une très grande capacité d'extension.» Apparemment, la cuticule dispose de ces deux propriétés grâce à l'association très particulière de la chimie métal-protéine et de l'organisation sous-micrométrique de la densité des liaisons réticulaires. «Cette même stratégie pourrait être utilisée dans les polymères et composites que nous fabriquons», conclut le Dr Peter Fratzl.
Pays
Allemagne, États-Unis