Comment les moules fabriquent-elles de la colle sous-marine ?

Moules bleues (Mytilus edulis) habitent les zones intertidales et passent leur vie accrochés aux rochers pour leur vie. Face à la force considérable des vagues et à l’alternance de submersion et d’exposition, ces mollusques parviennent à fabriquer un adhésif qui réussit à les coller aux roches.

Les scientifiques s’intéressent depuis longtemps à la composition et aux propriétés de cette colle. Il existe de nombreux cas où des adhésifs efficaces sont nécessaires pour une utilisation dans des environnements humides, tels que les procédures chirurgicales et dentaires. Après dix années de recherche sur le sujet, une équipe de recherche internationale dirigée par l’Université McGill a identifié les mécanismes cellulaires par lesquels les moules fabriquent leur adhésif sous-marin.

Le premier auteur de l’étude, Tobias Priemel, doctorant au Harrington Lab, travaille sur cette recherche depuis sept ans, initialement en tant qu’étudiant à la maîtrise en Allemagne.

« Le mécanisme spécifique par lequel les moules produisent leur adhésif est resté jusqu’à présent entouré de mystère car tout se passe à l’intérieur du pied de la moule », a déclaré Priemel. « Pour comprendre les mécanismes impliqués, nous avons appliqué des techniques spectroscopiques et microscopiques avancées et développé une approche expérimentale combinant plusieurs méthodologies avancées et fondamentales issues de la biochimie, de la chimie et de la science des matériaux. »

Les scientifiques ont découvert qu’il existe des canaux de la taille d’un micron dans le pied musculaire de la moule. Ces canaux, dont le diamètre varie de 1/10 à la largeur d’un cheveu humain, véhiculent de petits paquets (vésicules) de principes actifs libérés par les cellules de la moule. Les ingrédients actifs sont distribués jusqu’aux zones distales des fils byssaux, les structures ressemblant à des poils qui relient le corps de la moule au substrat.

Alors que certaines vésicules contiennent des protéines fluides condensées, d’autres stockent des ions métalliques de fer et de vanadium, absorbés par l’eau de mer. Tout comme dans les adhésifs modernes, ces deux composants ne doivent se mélanger que juste avant l’utilisation. Dans les moules, les ions métalliques sont lentement libérés et entrent en contact avec les protéines fluides, selon un processus soigneusement chronométré qui aboutit au durcissement éventuel des protéines en une colle solide.

Les chercheurs se sont particulièrement intéressés à la manière dont le vanadium métallique est utilisé dans ce processus. L’accumulation et l’utilisation du vanadium sont rares dans les organismes vivants et il est important de déterminer le rôle exact que joue cet élément chimique dans le durcissement de la colle. Ce sera un domaine d’investigation futur pour l’équipe de chercheurs.

« Les moules peuvent fabriquer leur adhésif sous-marin en 2 à 3 minutes en mélangeant des ions métalliques avec les protéines fluides », a expliqué le professeur Matthew Harrington, auteur principal de l’étude. « Il s’agit de réunir les bons ingrédients, dans les bonnes conditions et au bon timing. Plus nous comprendrons le processus, plus les ingénieurs seront en mesure d’adapter ces concepts pour fabriquer des matériaux bio-inspirés.

L’étude est publiée dans la revue Science.

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Par Alison Bosman, Espèces-menacées.fr Rédacteur