Les scientifiques ont réussi à synthétiser la soie d’araignée à l’aide de vers à soie génétiquement modifiés, créant ainsi des fibres d’une ténacité six fois supérieure à celle du Kevlar, un matériau largement utilisé dans les gilets pare-balles.
Ce travail révolutionnaire est le premier à fabriquer des protéines de soie d’araignée sur toute la longueur à partir de vers à soie, présentant une méthodologie qui pourrait donner naissance à un substitut écologique aux fibres commerciales synthétiques courantes telles que le nylon.
Résoudre les problèmes des fibres synthétiques
Les fibres synthétiques comme le nylon ont été largement utilisées, mais elles posent des problèmes environnementaux en raison de leur capacité à libérer des microplastiques nocifs et de leur production à partir de combustibles fossiles entraînant des émissions de gaz à effet de serre.
Les scientifiques explorent donc la soie d’araignée comme alternative durable, compte tenu de ses propriétés mécaniques exceptionnelles et de ses applications potentielles dans divers domaines tels que les sutures médicales, les textiles, l’armée, la technologie aérospatiale et le génie biomédical.
Production innovante de soie d’araignée
La soie du ver à soie est la seule fibre de soie animale commercialisée à grande échelle, avec des techniques d’élevage éprouvées. Junpeng Mi, doctorant au Collège des sciences biologiques et de génie médical de l’Université de Donghua, révèle que l’utilisation de vers à soie génétiquement modifiés ouvre la voie à la commercialisation massive et à faible coût des fibres de soie d’araignée.
Cette alternative n’est pas seulement innovante, mais résout des problèmes persistants dans la synthèse de la soie d’araignée, comme l’application d’une « couche cutanée » protectrice sur la soie, lui permettant de supporter l’humidité et l’exposition au soleil. Les vers à soie génétiquement modifiés, grâce à la couche protectrice similaire sur leurs fibres, surmontent ce problème, ce qui en fait le conduit idéal pour la production de soie d’araignée.
Étape évolutive dans la synthèse de la soie
Pour réaliser la synthèse, Mi et son équipe ont intégré les gènes de la protéine de soie d’araignée dans l’ADN du ver à soie, assurant ainsi leur expression dans leurs glandes. Ce processus complexe impliquait la technologie d’édition génétique CRISPR-Cas9 et d’innombrables microinjections dans des œufs de vers à soie fécondés, une étape que Mi a décrite comme l’un des défis les plus importants de l’étude.
L’observation de la lueur rouge dans les yeux des vers à soie sous un microscope à fluorescence a indiqué le succès de l’édition génétique, un moment de triomphe et d’enthousiasme pour l’équipe. De plus, des modifications de « localisation » étaient cruciales pour aligner les protéines transgéniques de la soie d’araignée avec les protéines des glandes du ver à soie, garantissant ainsi le bon filage de la fibre.
L’équipe a également proposé un « modèle de structure de base minimale » de la soie du ver à soie pour guider ces modifications, un concept que Mi souligne comme un changement crucial par rapport aux recherches précédentes.
L’avenir avec la soie d’araignée technique
Junpeng Mi prévoit l’application des connaissances acquises lors de cette étude pour améliorer davantage la ténacité et la résistance des fibres de soie d’araignée en développant des vers à soie génétiquement modifiés capables de produire des fibres de soie d’araignée à partir d’acides aminés naturels et artificiels.
Cela introduit la possibilité de plus d’une centaine d’acides aminés modifiés, dévoilant un immense potentiel pour le développement de fibres de soie d’araignée modifiées.
Mi est confiant dans le potentiel de commercialisation à grande échelle de cette innovation, promettant un matériau durable et polyvalent qui pourrait révolutionner les industries, offrant des solutions allant des vêtements plus confortables et des gilets pare-balles avancés aux sutures médicales répondant à une demande mondiale dépassant 300 millions de procédures par an.
En résumé, cette recherche pionnière marque un pas significatif vers une production de matériaux respectueuse de l’environnement et durable, confrontée aux inconvénients écologiques des fibres synthétiques. Il ouvre la voie à des applications étendues, impactant de nombreux domaines, renforçant le potentiel des produits issus de la bio-ingénierie pour relever les défis d’aujourd’hui.
Alors que les scientifiques s’aventurent plus profondément dans le domaine de la synthèse de la soie d’araignée, l’anticipation de nouvelles découvertes et innovations dans ce domaine est prometteuse pour un avenir où la durabilité et la technologie convergeront.
En savoir plus sur la soie d’araignée
L’étude complète est disponible dans la revue Matter.
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