Les fibres de moule zébrée inspirent de nouveaux matériaux pour la médecine et l’ingénierie

Les moules envahissantes constituent une menace majeure pour les écosystèmes aquatiques et les infrastructures humaines. Ils peuvent s’attacher à presque toutes les surfaces grâce à leurs fibres à base de protéines, appelées fils byssaux.

Mais comment fabriquent-ils ces fibres solides et flexibles, et où ont-ils obtenu les gènes nécessaires ?

Le mystère de la soie de moule

Une équipe de chercheurs de l’Université McGill a percé les secrets de la soie des moules.

Ils ont découvert que les moules envahissantes, comme les moules zébrées et quagga, utilisent un mécanisme unique pour transformer leurs précurseurs protéiques en fibres ressemblant à de la soie.

Ils ont également découvert que ces protéines avaient été acquises auprès d’un autre organisme par transfert horizontal de gènes, un événement évolutif rare.

Les chercheurs ont utilisé diverses techniques pour analyser la structure et la fonction des protéines du fil byssal.

Ils ont découvert que les protéines sont très volumineuses et riches en asparagine, un acide aminé qui forme des spirales, un type de structure hélicoïdale.

Les bobines enroulées sont ensuite transformées mécaniquement en cristaux en feuillets bêta, un type de structure plate, lors de la formation du fil de byssal. Ce processus donne une fibre à la fois élastique et résistante, semblable à la soie d’araignée.

Les chercheurs ont également retracé l’origine des protéines du fil byssal. Ils ont découvert que les gènes codant pour ces protéines ne sont pas présents chez d’autres bivalves, mais sont étroitement liés à un gène provenant d’une bactérie marine.

Cela suggère que les moules ont acquis le gène par transfert horizontal de gènes, un processus par lequel un organisme transfère du matériel génétique à un autre organisme qui n’est pas sa progéniture.

Les chercheurs ont estimé que cet événement s’est produit il y a au moins 12 millions d’années, avant la divergence des moules zébrées et quagga.

Les implications de la soie de moule

Les résultats de l’étude ont des implications importantes pour la compréhension et la gestion des moules envahissantes.

L’étude a révélé comment les moules se sont adaptées à un large éventail d’environnements en acquérant un nouveau gène et en développant un nouveau mécanisme de formation de fibres.

L’étude a également fourni des informations sur les bases moléculaires de l’adhésion des moules et sur l’évolution des matériaux ressemblant à de la soie dans la nature.

De plus, il suggère de nouvelles façons de contrôler les moules envahissantes et de prévenir leur propagation. Une possibilité consiste à cibler les protéines en spirale ou l’enzyme qui les convertit en cristaux en feuillet bêta et à perturber leur fonction.

Une autre possibilité consiste à concevoir des surfaces résistantes à l’adhésion des moules, en imitant les propriétés de la soie d’araignée ou d’autres matériaux naturels.

Les moules envahissantes sont originaires de la mer Caspienne et de la mer Noire, mais elles se sont propagées dans de nombreuses régions du monde, notamment en Amérique du Nord, en Europe et en Asie, par le rejet des eaux de ballast et la navigation de plaisance.

Ils peuvent se reproduire rapidement et former des colonies denses qui peuvent obstruer les conduites de prise d’eau et d’évacuation, endommager les habitats aquatiques et la biodiversité, et altérer la qualité et la chimie de l’eau. On estime qu’ils causent des milliards de dollars de dégâts chaque année.

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