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La moule, reine des pots de colle, inspire de puissants adhésifs

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Des scientifiques du MIT ont créé des adhésifs en associant des protéines de moule à une autre, extraite de la bactérie E. coli. Ces colles résistantes à l'eau pourraient trouver des applications dans l'industrie navale ou pour du matériel médical.

Dans la nature, les moules s’accrochent aux rochers grâce à des protéines adhésives très efficaces et conservant leurs propriétés dans l’eau. © Chris.urs-o, Wikimedia Commons, cc by sa 3.0

Pour s’accrocher à son rocher, la moule fabrique une substance collante composée de différentes protéines. Ces adhésifs naturels ont inspiré une équipe d'ingénieurs du MIT (Massachusetts Institute of Technology) qui cherchaient à mettre au point de nouveaux matériaux adhésifs « waterproof ». Ceux-ci pourraient trouver des applications pour réparer des bateaux ou soigner des blessures.

Dans un article paru dans Nature Nanotechnology, les chercheurs décrivent la méthode qu'ils ont employée pour fabriquer ces nouveaux adhésifs biologiques résistants à l'eau. Précédemment, les scientifiques avaient tenté de faire produire des protéines de moules à une bactérie Escherichia coli mais cela n'avait pas permis d'obtenir des matériaux ayant la complexité des adhésifs naturels.

C'est pourquoi les auteurs ont décidé de combiner les protéines de moule avec des protéines bactériennes fibreuses présentes dans les biofilms. Pour cela, ils ont utilisé deux protéines de la moule Mytilus galloprovincialis appartenant à la famille des Mfp (mussel foot proteins) : Mfp-3 et Mfp-5. La protéine bactérienne était la curline CsgA, qui est capable de former des amas et de s'assembler en un maillage complexe.

Adhésion entre la sonde de silice d’un microscope de force atomique et des fibres obtenues par la fusion de protéines de moule et de curline bactérienne. © Yan Liang, MIT

Les nanofibres forment un puissant adhésif résistant à l'eau

Après avoir purifié les protéines produites par la bactérie, les chercheurs les ont laissées incuber pour qu'elles forment un maillage par auto-assemblage. Le matériau obtenu avait une structure régulière et flexible qui s'associait à la fois aux surfaces sèches ou humides. Ces adhésifs ont ensuite été testés grâce à la microscopie de force atomique, une technique qui étudie la surface d'un échantillon avec une sonde.

Les fibres ainsi créées avaient une énergie d'adhésion sous l'eau de 20,9 mJ/m2, soit 1,5 fois plus que les adhésifs biologiques résistants à l'eau actuellement existants. Les résultats obtenus avec des quantités égales de protéines Mfp-3 et Mfp-5 formaient des adhésifs plus forts que ceux qui avaient un ratio différent ou seulement une des deux protéines.

Cependant, cette technique ne permettait de produire que de petites quantités d'adhésif, d'où le souhait des chercheurs d'améliorer le procédé pour disposer de quantités plus importantes. D'autres protéines Mfp pourraient être utilisées pour savoir s'il est possible d'augmenter la force d’adhérence et la robustesse du matériau. L'équipe envisage aussi l'élaboration de glus vivantes, formées de films bactériens capables de se réparer en cas de dommages, grâce à la sécrétion d'un adhésif.