Top 3 des technologies inspirées du ver à soie
Le ver à soie - Sa bave vaut de l’or, c’est sa principale raison d’être : la production de fil. Inexistant à l’état sauvage, le Bombyx du Mûrier, le nom officiel du ver à soie, dispose d’autres propriétés fascinantes dont une olfaction et un sens de l’orientation qui en laisseraient plus d’un bouche cousue !
Ver à soie, un fil à tout épreuve
Le ver à soie n’existe que dans un seul objectif pour l’homme : produire de la soie. Cet animal n’existe pas à l’état sauvage, il est uniquement élevé pour sa soie depuis des millénaires en Asie. La sélection effectuée le rend assez inapte à la vie sauvage.
Considérée comme un des matériaux les plus nobles, la soie paraît très fragile mais a des propriétés formidables ! Le Bombyx du Mûrier a été sélectionné pour la qualité exceptionnelle de son cocon (pour son usage dans le textile) : un seul fil blanc et fin. Sa longueur déroulée peut atteindre les 1 500 mètres !
Ses propriétés sont multiples : légère, absorbante et isothermique, elle permet la thermorégulation. Absorbant jusqu’à 40% de son poids en eau sans paraître humide, rafraîchissante en été et isolante en hiver : le fil du ver à soie à tout pour plaire ! Constituée majoritairement de protéines, la soie est proche de la laine, si ce n’est que sa surface lisse lui confère cette blancheur et brillance si recherchée. Dernier point positif : cette matière a des propriétés antibactériennes et hypoallergéniques !
Mais certains chercheurs cherchent à pousser encore plus loin les propriétés du ver à soie ! Si la soie du ver à soie est déjà ultra-résistante (autant que de l’acier à diamètre égal), la soie produite par sa cousine l’araignée l’est encore davantage. Une équipe de l’université de Shanghai a travaillé à la manipulation génétique de certains Bombyx du Mûrier pour leur permettre de produire un fil renforcé.
La soie d’araignée présente un fort potentiel pour le domaine médical (suture) et militaire (gilet pare-balles) et ces méthodes permettent d’envisager la production à plus grande échelle.
Ver à soie à l’état larvaire, sans leur cocon
Ver à soie adulte : un pisteur plus efficace que le fil d’Ariane
Le ver à soie ne vit que deux semaines sous sa forme adulte, trouver son partenaire sexuel est alors sa seule activité. Chez le Bombyx du Mûrier, les femelles sont incapables de voler. Pour attirer leurs partenaires, elles émettent des molécules appelées phéromones. Les mâles doivent alors être capables de localiser les femelles en remontant cette trace olfactive.
Et le système de pistage du ver à soie est ultra-performant ! Il est capable de remonter la piste d’un partenaire sur des dizaines de kilomètres ! Encore plus étonnant : contrairement aux chiens renifleurs, le Bombyx du Mûrier doit se repérer dans les 3 dimensions de l’espace.
Pour ce faire, il utilise un système appelé cône de détection : c’est l’espace devant lui dans lequel il est capable de repérer les phéromones. En vol, le ver à soie est capable d’évaluer la différence de concentration entre deux bouffées successives. Par un savant calcul prenant en compte la vitesse et la direction du vent, Monsieur ver à soie peut alors déterminer la trajectoire à suivre pour retrouver son amante.
Ces capacités surprenantes ont inspiré des chercheurs du CNRS, (de l’Institut Pasteur et de l’Université d’Aix-Marseille) accompagnés d’un collègue de l’Université de San Diego. En 2014, ils ont relevé le défi d’étudier la stratégie du Bombyx du Mûrier pour modéliser son comportement. Leur publication dans Physical Review montre les modèles réalisés et leur potentiel pour prévoir la diffusion des odeurs, et plus largement des gaz.
C’est une méthode innovante et disruptive par rapport aux modèles existants. Tandis que les modèles de diffusion des flux sont habituellement extrêmement complexes, le ver à soie et le modèle qui s’en inspire sont construits en temps réel et avec des informations partielles. De quoi révolutionner l’étude de la diffusion des gaz !
Ver à soie : le nouveau chien renifleur d’explosifs
En dehors de son système de localisation, le ver à soie dispose d’un atout majeur : une olfaction hors du commun. Elle lui permet de détecter ses partenaires sexuels jusqu’à 16 kilomètres de distance ! Et il s’agit ici de quantités de molécules émises de l’ordre du picogramme (10⁻¹²g).
Comment fait-il ? Le Bombyx du Mûrier ne dispose pas de nez mais d’antennes. Celles-ci sont couvertes de cils, qui sont poreux pour permettre aux phéromones de s’y loger. Le dépôt d’une molécule dans les zones poreuses des antennes provoque une réaction biochimique. Transformée en signal nerveux, elle sera acheminée au cerveau pour signaler au ver à soie la détection d’un potentiel partenaire !
Cette structure de détection ultra-performante a inspiré des chercheurs de l’Université de Strasbourg ! Leur but : développer de nouveaux capteurs pour détecter les explosifs ou d’autres agents chimiques à des taux extrêmement faibles. Ils ont conçu des structures appelées nanocantilevers (sorte de peigne à l’échelle nanoscopique, 10⁻⁹m) en dioxyde de titane. Lorsqu’une des substance recherchée vient s’accrocher (par un phénomène appelé adsorption) sur ces piliers en vibrations, la variation de fréquence induite permet de les détecter. Les performances déjà atteintes en laboratoire sont impressionnantes !
Si un animal aussi petit et peu valorisé que le ver à soie présente autant de propriétés et d’inspirations intéressantes, imaginez le potentiel que représentent les 1,8 millions d’espèces connues et les millions encore à découvrir ! C’est exactement ce que cherche à explorer le biomimétisme !