Propriétés et composition de la soie d’araignée.
Cependant, la séricine n’est pas à l’origine des qualités textiles de la soie ; elle ne lui donne que sa coloration. Ainsi les propriétés de la soie reposent sur la fibroïne.La fibroïne est une protéine fibreuse dont la composition et la structure confèrent au fil de soie ses qualités. Elle est composée de chaînes polypeptidiques
La séquence répétitive d’acides aminés donne lieu à une structure fortement cohérente qui procure au fil de soie ses propriétés uniques. Il existe deux régions qui présentent des séquences répétitives d’acides aminés : une séquence riche en alanine et une séquence riche en glycine.
La forme d’une structure repliée appelée feuillet bêta prise par la protéine est due à la séquence riche en alanine. Elle s’apparente à un feuillet de papier en accordéon. Lorsque la protéine de soie se replie, les feuillets bêta se juxtaposent pour produire une protéine densément constituée (comme le montre la figure ci-dessous). Les feuillets bêta, de plusieurs molécules de protéines, sont maintenu entre eux par plusieurs liaisons hydrogènes pour former des cristallites bêta, qui donnent à la soie sa force et sa résistance.
Pour sa part, la séquence riche en glycine forme des spirales. Ces spirales ne sont modifiées qu’au moment où la soie est sécrétée ou étirée. Au moment de leur sécrétion, les spirales forment un type d’hélice particulier. Ce type d’hélice augmente davantage la résistance mécanique de la soie d’araignée, elle est appelée hélice 31. Ces hélices confèrent à la soie d’araignée son élasticité qui peut être comparée à un ressort.
Le poids moléculaire de la fibroïne de l’araignée augmente de manière spectaculaire selon l’état de la soie : liquide à l’intérieur des glandes séricigènes ou solide à la sortie des filières (ceci est particulièrement remarquable chez l’araignée néphile où l’augmentation du poids moléculaire est de plus de dix fois selon l’état de cette soie). Le problème est de découvrir comment un produit biologique soluble peut se transformer, en une distance si infime, en une fibre imputrescible , hyper résistante, même aux acides les plus forts.
On connaît les araignées pour leur soie, plus résistante que l’acier et à haut coefficient d’absorption des oscillations.
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.
Le fil de l’araignée, lui, possède un haut coefficient d’absorption des oscillations, indépendant de la résistance de l’air, et garde ses propriétés de torsion au fur et à mesure des répétitions (voir expérience). Encore plus surprenant : il revient complètement à sa position originelle. Certains alliages, tels le Nitinol, possèdent des propriétés similaires, mais il faut que ce dernier soit chauffé à 90° pour retrouver sa forme.
On connaissait depuis de nombreuses années les caractéristiques étonnantes du fil d’araignée : sa ductilité, sa force et sa dureté dépassent en effet celles des fibres synthétiques les plus élaborées. Il semblerait maintenant que la sélection naturelle, face aux torsions et aux oscillations répétées qu’il subit, ait permis son évolution en un matériau 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 protéines du fil d’araignée.
