La bave de ver de velours pour la conception de matériaux durables

Le ver de velours est un animal des forêts humides de l’hémisphère Sud qui ressemble à une chenille. Pour capturer ses proies, il projette une bave collante qui lui permet de les piéger et de les neutraliser. Une équipe de scientifiques de l’Université McGill et de la Nanyang Technological University de Singapore a fait une découverte sur la bave projetée par ces vers qui pourrait révolutionner la conception de matériaux durables. L’équipe a constaté qu’une structure protéique présente dans la bave ‒ conservée par des espèces d’Australie, de Singapour et de la Barbade sur près de 400 millions d’années d’évolution ‒ permettrait à la bave de passer de l’état liquide à l’état fibreux, et vice-versa. La découverte de cette caractéristique pourrait ouvrir la voie à la prochaine génération de bioplastiques recyclables.

« La nature fabrique déjà des matériaux à la fois solides et biodégradables », affirme Matthew Harrington, professeur de chimie à l’Université McGill et titulaire de la Chaire de recherche du Canada en chimie verte, qui a dirigé l’étude. « En décodant la structure moléculaire de la bave du ver de velours, nous nous rapprochons du moment où nous pourrons reproduire cette caractéristique de la bave dans les matériaux que nous utilisons couramment. »

Lorsqu’elle est projetée par le ver de velours, la bave forme rapidement des fibres aussi solides que le nylon. Ces fibres peuvent toutefois se dissoudre dans l’eau et se reconstituer par la suite en de nouvelles fibres. Jusqu’à la réalisation de cette étude, le mécanisme moléculaire expliquant cette réversibilité était un mystère.

L’équipe du professeur Harrington a eu recours au séquençage de protéines et à l’outil AlphaFold (dont la conception a été récompensée par un prix Nobel en 2024) qui permet de prévoir la structure des protéines en se fondant sur l’intelligence artificielle. L’équipe a ainsi pu découvrir dans la bave des protéines jusqu’alors inconnues, qui agissent un peu comme les récepteurs cellulaires du système immunitaire chez les humains. L’équipe estime que les protéines réceptrices servent à relier entre elles les grandes protéines structurelles lors de la formation des fibres. En comparant deux sous-groupes de vers de velours qui ont évolué séparément depuis près de 380 millions d’années, l’équipe de recherche a montré l’importance de ces protéines sur le plan de l’évolution ainsi que leur pertinence fonctionnelle.

Les fibres synthétiques et les plastiques sont habituellement fabriqués à partir de précurseurs à base de pétrole. Leur fabrication et leur recyclage nécessitent des processus énergivores et, souvent, des traitements thermiques ou chimiques. Le ver de velours n’utilise quant à lui que des forces mécaniques simples, la traction et l’étirage, pour produire des fibres solides et durables à partir de précurseurs biorenouvelables. Ces fibres peuvent ensuite être dissoutes et réutilisées sans qu’il y ait formation de sous-produits nocifs.

« Une bouteille de plastique qui se dissout dans l’eau ne serait évidemment pas très utile, mais nous pouvons résoudre ce problème en modifiant les propriétés chimiques de ce mécanisme de liaison », indique M. Harrington.

Le prochain défi de l’équipe sera de réaliser des expériences pour étudier les interactions de liaison et de déterminer si le mécanisme observé chez le ver de velours peut être appliqué à la conception de matériaux d’ingénierie.

Le présent article a été adapté et publié avec l’autorisation de l’Université McGill.

Source : https://www.nserc-crsng.gc.ca/