Articles du CER - De nouveaux polymères…aussi solides que la soie
Les vers à soie, qui ont été domestiqués pour la première fois en Chine en 3500 av. J.C. ont joué un rôle important dans l'histoire; ils sont à l'origine des tissus prestigieux créés à partir de la soie ainsi que de l'explosion des échanges commerciaux et culturels se produisant le long de la route de la soie. Aujourd'hui, le marché mondial des produits en soie équivaut à plus de 100 milliards d'euros. Le projet SABIP («Silks as Biomimetic Ideals for Polymers») s'est penché sur ce fil naturel. L'objectif de la recherche est d'améliorer la production de soie et d'élargir nos connaissances quant aux propriétés de la soie de manière à ce que nous puissions développer des polymères industriels plus performants. «Il existe différentes sortes de soies, qui sont produites par plusieurs espèces animales telles que les vers à soie, les phalènes et les araignées», explique le professeur Vollrath de l'université d'Oxford, qui dirige le projet. «Les fils de soie collants sécrétés par les araignées ont la capacité d'absorber l'énergie de l'impact, et les fils de soie générés par les cocons de vers se développent pour pouvoir être intégrés dans un composite». Le projet étudie la composition chimique et la base génétique des différentes soies par le biais de la «bioextraction» et l'étude des corrélations avec leurs propriétés mécaniques. «La bioextraction nous aidera à découvrir des soies nouvelles présentant des propriétés de matériau ainsi que des séquences génétiques intéressantes, et leur étude nous permettra de découvrir des principes novateurs de conception de biopolymères», déclare le professeur Vollrath. «Nous commençons déjà à mieux comprendre ce qui contribue à une soie de bonne qualité, et les signaux chimiques qui correspondent à la qualité de la soie», poursuit-il. «La soie est un type de protéine appelée fibrille amyloïde. Dans l'animal, l'eau aide à conserver la molécule dans un état temporairement stable, ce qui empêche les protéines de réticuler. Lorsque la soie liquide est expulsée, l'eau est éliminée et les molécules mobiles de protéines se lient et se replient de manière plus ou moins serrée, ce qui rend les fils de soie plus résistants et impossibles à digérer par les champignons et les bactéries. La soie requiert la bonne combinaison d'ordre et de désordre. Trop d'ordre et elle devient fragile; trop de désordre et elle sera peu résistante. Les araignées utilisent le processus d'extrusion pour contrôler les propriétés mécaniques de la soie, qui ensuite leur permet d'adapter leurs toiles aux conditions ambiantes et aux types de proies à leur portée. Ces mécanismes ont évolué indépendamment chez différents animaux: certaines phalènes fabriquant de la soie ont même des séquences d'ADN de la soie comparables à celles des araignées. Mieux comprendre ces processus permettrait le développement de polymères artificiels qui répliquent les propriétés de grande force et durabilité de la soie. «Il semblerait que la production de la soie ait un rendement énergétique des milliers de fois plus efficace que la production de plastiques synthétiques», explique le professeur Vollrath, «et nous commençons à comprendre comment mettre à profit le fonctionnement de la soie pour créer de nouveaux polymères artificiels plus efficaces». Le projet utilise aussi des modèles moléculaires dans un effort d'aider les chercheurs à mieux comprendre les données collectées. «Nous modélisons à partir des premiers principes», explique le professeur David Porter qui participe également à SABIP. Cette approche permet à l'équipe d'optimiser les conditions d'essais pour générer des informations plus poussées. Les chercheurs s'étaient jusqu'ici penchés sur les vers à soie, mais les vers tissent leur soie, ce qui rend le processus encore plus difficile à étudier. Les araignées, d'un autre côté, produisent de la soie qui peut être tissée dans des conditions contrôlées, puis collectée et étudiée. Le professeur Vollrath reconnaît que «la subvention avancée du CER permet de relier différents éléments du projet, et ce financement généreux nous a permis de créer cette équipe». L'équipe travaille aussi à la commercialisation de ses technologies et résultats. «Nous sommes en pourparler avec des sociétés européennes utilisant la soie dans des textiles, la biotechnologie et des implants médicaux, étant donné que la soie est biocompatible et peut même être biodégradable». Parmi les autres applications potentielles figurent la création d'industries de fabrication de soie dans de nouvelles régions telles que l'Afrique, adaptées aux espèces locales de phalènes et aux arbres indigènes. - Source: Professeur Fritz Vollrath - Coordinateur du projet: Université d'Oxford, Royaume-Uni - Titre du projet: Silks as Biomimetic Ideals for Polymers - Acronyme du projet: SABIP - Site web du professeur Fritz Vollrath - Programme de financement au titre du 7e PC (Appel du CER): Subvention avancée 2008 - Financement de la CE: 2,3 millions d'euros – Durée du projet: cinq ans