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Le biomatériau s'étire comme le muscle
De nombreux groupes de recherche tentent de développer des matériaux ayant des propriétés similaires à celles des muscles. L'une des grandes difficultés est de créer n'importe quoi avec juste la bonne élasticité musculaire - sa capacité à changer de forme tout en résistant à une grande tension. Aujourd'hui, des chercheurs de l'Université de la Colombie-Britannique (UBC) à Vancouver, au Canada, ont synthétisé un matériau à base de protéines qui s'étire exactement comme la vraie chose.
Musclé : Les anneaux fabriqués à partir d'hydrogels à base de protéines sont montrés en lumière ultraviolette (en haut) et en lumière normale (en bas).
Le nouveau matériau atteint l'élasticité du muscle en imitant la structure microscopique d'une protéine musculaire géante appelée titine. La structure de la titine ressemble à une chaîne avec des billes–globules de séquences de protéines repliées sont reliés par des séquences souples et non structurées. Hongbin Li, chimiste à l'UBC, et ses collègues ont construit le nouveau matériau qui imite cette structure. Ils ont choisi une séquence protéique mécaniquement stable qui se replie sur elle-même pour former des globules, et une autre protéine appelée résiline pour servir de connecteurs de disquette.
Le résultat était une mini-titine, une protéine qui ressemblait structurellement à la titine mais qui est beaucoup plus petite, dit Li. Les chercheurs ont lié chimiquement les brins de protéines individuels pour former un hydrogel - un matériau solide et léger composé principalement d'eau - puis ont testé les propriétés mécaniques du matériau. L'équipe décrit le travail dans un numéro récent de la revue La nature .
Lorsqu'ils ont testé le matériau, Li et ses collègues ont découvert qu'il se comportait un peu comme un vrai tissu musculaire. Lorsqu'il est étiré un peu, il rebondit comme un élastique en caoutchouc. S'ils sont étirés plus vigoureusement, les domaines protéiques en forme de billes se déplient et il dissipe de l'énergie avant de revenir à son état d'origine.
C'est une belle progression dans le sens de la construction d'un muscle artificiel, explique le physicien David Weitz de l'Université Harvard, dont le groupe étudie la structure des réseaux de protéines musculaires. D'autres groupes travaillent à la création de polymères électroactifs, qui se contractent lorsqu'ils sont stimulés par un signal électrique, afin que le muscle puisse être contrôlé. Le matériel actuel n'a pas cette fonctionnalité, mais l'ajouter serait la prochaine étape, dit Weitz.
Les muscles artificiels pourraient un jour être utilisés comme échafaudages pour la croissance musculaire afin de réparer les dommages chez les patients ; dans des dispositifs biologiquement compatibles pour des applications médicales ; même pour contrôler des robots sans utiliser de moteurs. Cependant, étant donné que les protéines ont tendance à se défaire à des températures élevées et dans des conditions environnementales difficiles, cela ne les rend pas idéales pour les applications industrielles.