Les nano-ventouses des calmars

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Les ventouses des calmars sont composées d’un matériau unique à la fois souple et extrêmement dur. Une étude menée par le professeur Henrik Birkedal du centre interdisciplinaire INano de l’Université d’Aahrus en collaboration avec l’Université de Californie à Riverside révèle qu’il s’agit en fait d’une nanostructure formée uniquement de protéines. Cette découverte pourrait ouvrir la voie à une nouvelle génération de matériaux commercialisables à grande échelle. Les résultats de cette étude ont fait la couverture de la prestigieuse revue Advanced Materials.

C’est au large de la Californie qu’est apparue à James Weaver (Université de Californie) l’idée d’étudier les structures architecturales et mécaniques des ventouses. Celui-ci participait à une expédition de capture de calmars lorsque les tentacules de l’un d’eux se sont enroulées autour de ses bras. Les dégâts causés par les ventouses du céphalopode fermement agrippé ont conduit le jeune chercheur à s’interroger sur les pouvoirs de cette structure si rigide.

Un nanomatériau protéinaire aux propriétés étonnantes

Chacune des ventouses des calmars se compose d’un disque rigide surmonté de dents triangulaires dont le pouvoir agrippant augmente considérablement pendant la chasse. L’étude qui a révélé leur composition a réservé aux chercheurs de nombreuses surprises. Jusqu’à présent, les biologistes pensaient en effet que les structures les plus dures du règne animal étaient soit minérales, comme nos propres dents, soit composées de chitine, que l’on retrouve notamment dans la carapace des invertébrés. Mais à la place de ce qu’ils s’attendaient à trouver, les chercheurs ont découvert un nanomatériau protéinaire aux propriétés étonnantes, maintenu grâce à des liaisons hydrogène et hydrophobes.

La structure tridimensionnelle est composée d’un réseau de nanotubes poreux qui confère aux ventouses leurs propriétés de résistance et de souplesse. Plus étonnant encore, les nanotubes situés parallèlement à l’axe principal des dents sont coniques et leur diamètre diminue de 250 à 150 nanomètres le long de la dent. Ils prennent cette forme grâce à une simple altération locale de leur porosité, sans modification du matériau qui compose le reste de la ventouse. Si les chercheurs parvenaient à reproduire industriellement ce matériau, il pourrait trouver des applications dans de nombreux secteurs.

Mais la route est encore longue car il reste aux chercheurs à identifier la composition des protéines nanoscopiques et à comprendre la manière dont les tubes deviennent poreux. Ils pourraient alors développer des matériaux beaucoup plus légers, souples et résistants, que par exemple ceux qui composent aujourd’hui les ailes des avions, les mains des premiers robots androïdes ou les carcasses de nos voitures. La découverte du premier matériau solide uniquement composé de matière organique pourrait ainsi ouvrir la voie à de nombreuses innovations.