Les fils de byssal des moules se fixent aux roches humides à l'aide de protéines adhésives qui amorcent d'abord leurs surfaces, puis se lient chimiquement à elles.

Introduction

Alors que les humains ont passé des décennies à essayer de fabriquer des adhésifs qui collent sous l'eau, les moules le font depuis des centaines de millions d'années. Ils s'attachent aux rochers ou les uns aux autres avec des fibres filandreuses appelées fils de byssal. Chaque fil a une "plaque" adhésive mousseuse à l'extrémité contenant un mélange de protéines qui confèrent aux moules leurs étonnantes qualités adhésives.

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De longs fils de byssal filandreux et riches en protéines attachent les moules aux rochers.

La stratégie

Avant qu'il ne fasse des fils de byssal, le pied d'une moule sort de sa coquille, cherchant un endroit approprié pour se coller. Lorsque le pied est prêt à s'attacher, il sécrète une série de liquides s dans une séquence spécifique, qui se solidifient rapidement. Certains, principalement du collagène (la même protéine qui rend la peau élastique), deviennent le fil fin mais solide lui-même. D'autres forment une couche protectrice dure autour de la plaque et du fil. Et seules quelques-unes des protéines sont adhésives et forment la plaque d'ancrage.

Ce qui rend ces protéines si collantes, c'est qu'elles contiennent de fortes concentrations d'une molécule spéciale appelée L-3,4-dihydroxyphénylalanine, ou dopa. Dopa adhère très facilement à de nombreuses surfaces, y compris celles qui sont réputées antiadhésives comme le téflon, en raison de la façon dont il se lie chimiquement à elles. Chaque molécule contient des chaînes latérales qui partagent des électrons avec des surfaces rocheuses, formant des liaisons incroyablement fortes.

Mais tout comme l'apprêt que vous devez appliquer sur le bois avant de le peindre, les scientifiques ont récemment découvert qu'une autre protéine, la lysine (lys), aide à préparer les surfaces humides à la dopa.

 

 

 

Lorsque la lysine s'approche des ions chargés positivement sur les surfaces rocheuses, elle les repousse, comme un aimant tourné dans le mauvais sens, ouvrant la voie à la dopa collante.

La surface de la plupart des roches a une charge négative. Comme avec les aimants, les contraires s'attirent et les ions chargés positivement des sels dissous dans l'eau de mer se lient et recouvrent les surfaces rocheuses chargées négativement, les rendant insensibles à la plupart des types d'adhésifs. La lysine, cependant, est chargée positivement. Lorsqu'il s'approche d'ions chargés positivement sur des surfaces rocheuses, il les repousse, comme un aimant tourné dans le mauvais sens, ouvrant la voie à la dopa collante.

L'interaction lysine-dopa en elle-même ne produit pas toujours une adhérence aussi forte que prévu. Les chercheurs ont découvert que la proximité des molécules de dopa, de lysine et d'eau à l'intérieur des plaques adhésives affecte la force des liaisons chimiques entre les différentes parties de la molécule de dopa. Lorsque la dopa et la lysine sont proches l'une de l'autre, la concentration de molécules d'eau autour de la dopa diminue, ce qui diminue la stabilité structurelle du complexe adhésif. Une légère séparation de la lysine et de la dopa aide en fait à équilibrer les forces et à maximiser la liaison.

Comment les moules ont inspiré la colle chirurgicale

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Le potentiel

Le développement d'adhésifs sous-marins a bien sûr de nombreuses applications maritimes. Mais les colles artificielles de moules pourraient aussi sauver des vies. Étant donné que les fluides corporels contiennent également des sels, des adhésifs similaires pourraient donner lieu à de nouvelles méthodes de fermeture des plaies et des incisions. Les adhésifs de moules pourraient également transformer la chirurgie des bébés dans l'utérus, permettant aux chirurgiens de refermer les incisions pratiquées dans le sac amniotique, qui est trop fragile pour la suture traditionnelle ou d'autres techniques.

Les adhésifs à base de moules pourraient également aider à préserver nos océans. Les récifs coralliens fournissent nourriture et abri à 25 % des espèces océaniques, mais ils sont confrontés à de graves risques d'extinction mondiale. La restauration des récifs peut impliquer la transplantation de sections prospères dans des zones moins saines, mais elles ont besoin d'une colle biocompatible pour les fixer en place. Les protéines de moule pourraient bien être le chaînon manquant.

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Dernière mise à jour le 14 juin 2021