Pour la première fois, des scientifiques ont réussi à produire des fibres de soie d’araignée sur toute la longueur à l’aide de vers à soie génétiquement modifiés. La haute résistance et la ténacité de la soie promettent d'être une alternative évolutive, durable et meilleure aux fibres synthétiques existantes telles que le nylon. Le premier auteur, Mi Junpeng, chercheur à l'École de biosciences et d'ingénierie médicale de l'Université de Donghua en Chine, a déclaré : « La soie de soie est actuellement la seule fibre de soie animale commercialisée à grande échelle et dotée d'une technologie de sélection parfaite. Par conséquent, l'utilisation de vers à soie génétiquement modifiés pour produire de la fibre de soie d'araignée peut permettre une commercialisation à grande échelle et à faible coût. »
La fibre que les vers à soie utilisent pour filer leurs cocons est cultivée depuis des milliers d’années, mais bien que cette fibre soit abondante, elle a la réputation d’être cassante. Les araignées, quant à elles, produisent une soie d’une résistance enviable, mais sa culture à grande échelle a toujours été hors de portée. Les chercheurs ont souligné que "la nature carnivore des araignées rend impossible la vie ensemble des araignées, sinon presque tous les individus se battront jusqu'à la mort".
Cette dernière recherche offre le meilleur des deux mondes, changeant la manière dont ce matériau naturel insaisissable est produit de manière durable. Les scientifiques tentent de perfectionner cette « recette » bionique depuis plus d’une décennie.
Pour concevoir des vers à soie dotés de sens d'araignée uniques, Mi et ses collègues se sont concentrés sur une petite protéine de soie provenant de l'araignée en orbite d'Asie de l'Est, Araneus ventricosus. Grâce à la technologie CRISPR-Cas9, la protéine MiSp a été insérée dans l’ADN des vers à soie, remplaçant ainsi le gène codant pour la principale protéine de soie des vers à soie.
Les scientifiques ont également réussi à « cibler » et à activer avec succès des gènes dans l’ADN du ver à soie sans interférer avec aucun autre aspect de la production naturelle de soie du ver à soie.
"Le concept de 'positionnement' proposé dans cet article, ainsi que le modèle structurel minimal proposé, constituent une avancée majeure par rapport aux recherches précédentes", a déclaré Mi. "Nous pensons que la commercialisation à grande échelle approche à grands pas."
Les fibres résultantes ont dépassé les attentes des chercheurs, présentant une résistance à la traction (1 299 MPa) et une ténacité élevées (319 MJ/m3). Non seulement cela, mais la fibre était bien plus flexible que prévu ; La protéine MiSp est connue pour produire une soie solide mais non extensible.
"La soie d'araignée est une ressource stratégique qui doit être développée de toute urgence. La fibre produite dans cette étude possède des propriétés mécaniques extrêmement élevées et présente un grand potentiel dans ce domaine. Cette fibre peut être utilisée comme sutures chirurgicales pour répondre aux besoins de plus de 300 millions d'interventions chirurgicales dans le monde chaque année."
Les nouvelles fibres ont un large potentiel commercial, notamment des matériaux intelligents pour l’armée, la technologie aérospatiale, l’ingénierie biomédicale et l’habillement. La soie obtenue est six fois plus résistante que le Kevlar utilisé dans les gilets pare-balles.
Les chercheurs envisagent désormais de développer des vers à soie génétiquement modifiés qui utilisent des acides aminés naturels et modifiés pour produire des fibres de soie d'araignée. Mi a déclaré : « L'introduction de plus d'une centaine d'acides aminés modifiés a apporté un potentiel illimité aux fibres de soie d'araignée modifiées. »
La recherche a été publiée dans la revue Matter.