Le secret des propriétés exceptionnelles du fil d'araignée

Les propriétés exceptionnelles du fil d'araignée en font une sorte de pain béni pour la recherche sur les polymères. Cependant, ses étonnantes capacités de torsion demeurent méconnues. Comment expliquer le fait qu'une araignée suspendue à un fil reste parfaitement immobile, au lieu de tourner sur elle-même comme un alpiniste au bout d'une corde ? Des chercheurs du laboratoire de physique des lasers (CNRS – Université de Rennes) détaillent les exceptionnelles propriétés de ce matériau qui n'a pas fini de nous surprendre.

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Arrimez un objet au bout d'un fil vertical. Imprimez-lui une légère torsiontorsion et lâchez-le. Vous constaterez qu'il tourne sur lui-même, plus ou moins longtemps et avec une plus ou moins grande amplitude selon la nature du fil. Observez maintenant une araignéearaignée suspendue. Elle est stable, fixe, tisse son fil selon une parfaite ligne droite, et retrouve son équilibre quelles que soient les perturbations ambiantes.

A l'aide d'un pendule de torsion auquel est fixé un fil relié à une massemasse de poids équivalent à celui d'une araignée, des chercheurs du laboratoire de physiquephysique des laserslasers ont comparé les réponses dynamiques de différents types de fils à une rotation de 90°. Les résultats sont édifiants : un filament de Kevlar™ (donc synthétique) se comporte de manière élastique, avec des oscillations atténuées. Un fil de cuivrecuivre présente de faibles oscillations mais revient difficilement à sa forme initiale, et au prix d'un accroissement de sa fragilité. Le fil de l'araignée, lui, possède un haut coefficient d'absorptionabsorption des oscillations, indépendant de la résistancerésistance de l'airair, et garde ses propriétés de torsion au fur et à mesure des répétitions. Encore plus surprenant : il revient complètement à sa position originelle. Certains alliagesalliages, tels le Nitinol, possèdent des propriétés similaires, mais il faut que ce dernier soit chauffé à 90°C pour retrouver sa forme.

On connaissait depuis de nombreuses années les caractéristiques étonnantes du fil d'araignée : sa ductilitéductilité, sa force et sa duretédureté dépassent en effet celles des fibres synthétiques les plus élaborées. Il semblerait maintenant que la sélection naturellesélection naturelle, face aux torsions et aux oscillations répétées qu'il subit, ait permis son évolution en un matériaumatériau dit "à auto-mémoire de forme", c'est-à-dire ne nécessitant aucun stimulus extérieur pour retrouver sa configuration initiale. Cette dynamique complexe a été récemment décrite par un modèle "emboîté" que les auteurs proposent pour décrire la relaxation des différentes protéinesprotéines du fil d'araignée.