« Plus solide que l’acier, plus extensible que le caoutchouc » : la quête pour exploiter la puissance de la soie d’araignée

je Je me souviens avoir fait une présentation sur la soie d’araignée pour mon cours de sciences de neuvième année. Comme tous les bons devoirs au lycée, cela impliquait une rafale de dernière minute d’écriture de choses dont je me souvenais à moitié d’un article de journal que j’avais déjà perdu.

J’ai fait un discours sur le fait que la soie d’araignée était censée être un matériau incroyable, plus résistant que l’acier et plus extensible que le caoutchouc. Et que les scientifiques inventaient des moyens fous pour fabriquer des gilets pare-balles en soie d’araignée et des chèvres-araignées génétiquement modifiées pour produire en masse une soie ultra résistante. Je n’ai pas compris la plupart de ce que je disais et je n’étais pas sûr d’y croire en grande partie. J’ai pensé que cela devait être le résultat d’un rêve fiévreux nocturne avant une date limite.

Après avoir presque échoué en sciences au lycée, je suis finalement devenu scientifique. Et maintenant, avec le recul, je me rends compte que ce n’était pas un rêve fébrile, tout était vrai. Même un peu sur les chèvres-araignées.

À peu près à la même époque, à mon insu, le monde de la science des araignées connaissait d’énormes progrès technologiques. En 1990, des scientifiques ont séquencé le premier gène de la soie d’araignée – un code qui nous a donné des instructions pour construire les protéines qui composent la soie d’araignée. En 1997, les scientifiques avaient inséré ces gènes dans E. coli cellules et fabriquions de la soie artificielle en laboratoire. À l’aube du nouveau millénaire, les choses ont pris une tournure étrange et, en 2002, des scientifiques ont annoncé qu’ils avaient cultivé de la soie d’araignée à l’intérieur de cellules mammaires de mammifères.

Le tissage de la soie d’araignée reste extrêmement coûteux ; cette cape dorée scintillante est l’un des deux seuls vêtements tissés à partir de soie d’araignée et est, pour l’essentiel, inestimable. Photographie : David Levene/The Guardian
Bianca modèle une cape en soie Golden Spider
Un mannequin porte la cape en soie d’araignée dorée de Nicholas Godley et Simon Peers. Photographie : David Levene/The Guardian

Les propriétés de la soie d’araignée sont aussi miraculeuses qu’elles le paraissent. La soie des araignées en toile d’araignée peut absorber plus d’énergie que le Kevlar pare-balles et peut reprendre sa forme sans perdre son élasticité. Il n’existe aucun matériau plus solide fabriqué par aucun autre être vivant, et rien fabriqué par les humains ne s’en rapproche. Nous essayons d’exploiter le potentiel de la soie d’araignée depuis des siècles et cette vague de recherches au tournant du siècle n’est qu’une partie d’une histoire plus longue.

Au début des années 1700, le président de la Société royale des sciences en France a expérimenté des fils de soie filés à la main à partir de sacs d’œufs d’araignées. À la fin des années 1800, le missionnaire jésuite français Jacob Paul Camboué s’est rendu à Madagascar et a développé une méthode de récolte en masse de la soie des araignées tisserandes d’orbe de soie dorée. En utilisant les compétences et la main-d’œuvre locales, Camboué a établi une ligne de production où la soie était filée en fils et tissée en tissu à l’aide de métiers à tisser et de tables de tissage modifiés.

Au début des années 2000, les entrepreneurs Nicholas Godley et Simon Peers ont ressuscité les méthodes de Camboué et ont produit deux vêtements dorés scintillants en soie d’araignée. Ce sont les seules pièces de textiles en soie d’araignée qui existent et sont, pour l’essentiel, inestimables. Deux siècles après les travaux de Camboué, le tissage de la soie d’araignée reste extrêmement coûteux.

Les araignées ne font pas de bons animaux domestiques. Ce sont de petits animaux qui produisent de très petites quantités de soie. Même les araignées inoffensives pour les humains peuvent être territoriales et cannibales, donc les garder en captivité n’est pas aussi simple que de les mettre au pâturage.

En conséquence, les scientifiques a déplacé son attention de l’utilisation de la soie d’araignée naturelle vers la culture de la soie artificielle cultivée en laboratoire. Pour certains, cela signifiait brasser des produits génétiquement modifiés E. coli bactéries dans des cuves industrielles. D’autres ont adopté une approche plus ambitieuse et, en 1999, le monde a découvert Sugar and Spice, la première paire de chèvres-araignées génétiquement modifiées. Elles ressemblaient à n’importe quelle autre chèvre, mais le lait qu’elles produisaient était riche en protéines de soie d’araignée.

James O'Hanlon, auteur de Silk and Venom : La vie incroyable des araignées.
James O’Hanlon, auteur de Silk and Venom : La vie incroyable des araignées. Photographie : Mike Terry pour UNSW Press/Mike Terry

Les protéines de soie provenant de chèvres et de bactéries génétiquement modifiées sont dissoutes dans un liquide et doivent être traitées mécaniquement et chimiquement pour former des fibres. C’est compliqué Le processus, ainsi que la main-d’œuvre et les coûts impliqués dans l’exploitation d’une ferme laitière commerciale, signifiaient inévitablement que la soie de chèvre-araignée n’arrivait jamais sur le marché. Mais ce n’était qu’un petit pas de côté dans la mission inébranlable d’exploiter le potentiel de la soie.

Actuellement, une poignée d’entreprises de biotechnologie se concentrent sur l’utilisation de produits génétiquement modifiés. E. coli et les vers à soie. Malheureusement, cela n’a toujours pas abouti à des textiles en soie abordables. En 2019, la société de biotechnologie Spiber a collaboré avec The North Face pour lancer les premiers vêtements en soie d’araignée « disponibles dans le commerce ». Ils ont produit 50 vestes qui n’étaient disponibles que pour les quelques chanceux qui ont gagné à une loterie leur donnant le privilège d’acheter une veste de 1 400 $ US.

Malheureusement, les gilets pare-balles en soie d’araignée n’ont jamais abouti. La résistance de la soie est liée à son élasticité. Ainsi, même si les plaques de soie artificielle peuvent arrêter une balle, cette balle serait à mi-chemin de votre torse au moment où elle s’arrêterait. Les regards se tournent désormais vers des applications plus délicates de la soie d’araignée artificielle – comme échafaudage solide et flexible pour les greffes de peau, revêtements hypoallergéniques pour les implants chirurgicaux et revêtements organiques pour les aliments périssables.

Couverture Soie et Venom
Photographie : UNSW Press

Aujourd’hui, près d’un quart de siècle après ma présentation en cours de sciences, les chèvres-araignées n’existent plus et je ne peux pas me permettre une veste de ski en soie d’araignée. Au lieu de cela, nous rêvons fébrilement d’un avenir où la soie d’araignée pourrait révolutionner la médecine. Nous sommes loin d’en être une réalité, mais les premiers essais sont prometteurs et les entreprises investissent massivement pour faire de la soie d’araignée médicale issue de la bio-ingénierie une réalité.

Alors que certains peuvent se tortiller face à la toile d’araignée qui traverse leur allée de jardin, d’autres s’inspirent sans fin de ces mêmes fils de soie. Malgré quelques tentatives créatives et ambitieuses, une application pleinement réalisée de la soie d’araignée est toujours hors de notre portée, mais elle est terriblement proche.

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