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Bientôt des vêtements en fibres musculaires plus résistants que le Kevlar ?

Crédits : Laboratoire Fuzhong Zhang

Porter des vêtements en fibres musculaires peut sembler un peu étrange, mais si ces fibres peuvent supporter plus d’énergie avant de se briser que le coton, le nylon ou même le Kevlar, alors pourquoi pas ? Ne vous inquiétez pas, ces “muscles” pourraient être produits sans nuire à un seul animal.

La biologie est source d’inspiration pour la conception de matériaux. La nature est en effet capable de proposer de nombreux matériaux biodégradables haute performance à partir de matières premières renouvelables par le biais de processus aqueux à faible énergie. Citons en exemples les soies d’araignées exceptionnellement résistantes ou encore la résine d’insecte hautement élastique. Les fibres musculaires en sont un autre. Les chercheurs ont en effet essayé de concevoir des matériaux ayant des propriétés similaires à celles des muscles pour diverses applications, telles que la robotique douce.

Malheureusement, la plupart de ces matériaux naturels ne peuvent pas être facilement exploitables, ces derniers étant produits en quantité limitée par des organismes à croissance lente. Pour faciliter l’utilisation pratique et le développement de ces matériaux renouvelables à hautes performances, des chercheurs se tournent alors vers des stratégies de production microbienne.

Production microbienne de titine

Dans le cadre d’une étude, une équipe de l’Université de Washington (St. Louis) a trouvé un moyen d’utiliser des bactéries Escherichia coli pour produire des protéines musculaires synthétiques. Plus concrètement, les chercheurs ont développé une approche de chimie synthétique pour polymériser des protéines à l’intérieur de microbes modifiés. Cela a permis aux bactéries de produire la protéine musculaire de haut poids moléculaire, la titine (l’un des trois principaux composants protéiques du tissu musculaire), qui a ensuite été filée en fibres.

Pour permettre à ces microbes de produire de telles protéines (les plus grandes de la nature, environ cinquante fois la taille d’une bactérie moyenne), les chercheurs ont génétiquement modifié les micro-organismes de manière à ce qu’ils puissent reconstituer des segments plus petits de ces molécules. Ils ont ensuite utilisé un processus de filage humide pour les convertir en fibres d’environ dix microns de diamètre (un dixième de l’épaisseur d’un cheveu humain).

E coli bactéries fibres musculaires
Des bactéries de l’espèce Escherichia coli Crédits : Wikipedia

L’équipe a ensuite analysé la structure de ces fibres pour identifier les mécanismes moléculaires permettant leur combinaison unique de ténacité, de résistance et de capacité d’amortissement exceptionnelles. Ce n’est qu’un début, mais à terme, ces fibres pourraient permettre de fabriquer des vêtements ou des équipements de protection plus résistants que le kevlar d’après les chercheurs.

Étant donné que ce matériau est quasi identique aux protéines présentes dans le tissu musculaire, il pourrait également être biocompatible et donc avoir de nombreuses applications biomédicales potentielles (sutures, ingénierie tissulaire, implants biomédicaux ou encore prothèses).