Des vêtements créés avec ces fibres musculaires synthétiques seraient plus résistants que le Kevlar

Une équipe de chercheurs de l’université de Washington a utilisé des bactéries afin de produire des protéines musculaires synthétiques, pouvant ensuite être filées en fibres pour fabriquer des vêtements.

Imiter la nature

L’Homme est capable de fabriquer des matériaux artificiels pour n’importe quel usage, mais généralement, la nature ayant plusieurs milliards d’années d’avance, le travail a déjà été fait, et avec un meilleur résultat. Les muscles en sont un exemple : les muscles artificiels fabriqués à partir de matériaux tels que les polymères, le caoutchouc et la fibre de carbone se sont avérés solides, mais peuvent être compliqués à produire et sont de toute façon bien souvent surpassés par leurs équivalents naturels.

Pour ces nouveaux travaux publiées dans la revue Nature Communications, les chercheurs ont donc décidé d’utiliser une approche sensiblement différente. « Nous nous sommes demandé pourquoi nous ne fabriquions pas directement des muscles synthétiques », explique Fuzhong Zhang, auteur principal de l’étude. « Bien évidemment, nous n’allions pas les récolter sur des animaux et nous sommes donc tournés vers des bactéries. »

Les muscles naturels sont composés de trois protéines principales. L’équipe s’est concentrée sur l’une d’entre elles, connue sous le nom de titine, agissant comme un ressort et donnant au muscle son élasticité.

Image au microscope électronique à balayage d’une fibre musculaire synthétique assemblée par des bactéries génétiquement modifiées — © Fuzhong Zhang Lab / Nature Communications

Plus grande protéine connue, celle-ci se révèle cependant difficile à assembler artificiellement. Afin de surmonter cet obstacle, l’équipe a mis au point des bactéries capables de produire de grandes protéines à partir de petits segments. Grâce à une technique de filage humide, les chercheurs ont obtenu des fibres de titine de 10 micromètres de large.

Des propriétés impressionnantes

Les fibres obtenues se sont révélées résistantes et solides, mais toujours flexibles, et capables de dissiper l’énergie mécanique sous forme de chaleur. Selon l’équipe, de telles propriétés permettent d’envisager l’utilisation du matériau, qui se révèlerait à cet égard plus résistant que le Kevlar, pour fabriquer des équipements de protection tels que les gilets pare-balles. Étant composé de la même protéine que les fibres musculaires naturelles, celui-ci devrait également être biocompatible, ce qui permet d’envisager différentes applications dans le domaine médical (sutures, implants, prothèses).

« Les fibres musculaires naturelles, dont la production se révèle bon marché et évolutive, pourraient permettre de répondre plus efficacement à de nombreuses problématiques existantes », souligne Zhang.

Dans le cadre de travaux futurs, l’équipe affirme que la bactérie assembleuse de protéines pourrait être mise à contribution pour fabriquer d’autres types de polymères pour toute une série d’applications.

Par Yann Contegat, le 11 septembre 2021