Des découvertes sur les filaments byssus de la moule zébrée pourraient ouvrir la voie à des solutions pour combattre les espèces envahissantes et concevoir des matériaux durables

Une récente étude menée en collaboration par des scientifiques au Canada et en Allemagne révèle qu’un événement peu probable s’étant produit il y a plus de 12 millions d’années aurait joué un rôle important dans l’évolution de l’une des espèces les plus envahissantes au Canada.

Appartenant à la famille des dreissénidés, les moules zébrée et quagga sont des espèces envahissantes largement répandues dans les écosystèmes d’eau douce d’Amérique du Nord. Elles présentent un danger considérable pour les écosystèmes indigènes en raison de la concurrence qu’elles suscitent à l’égard des ressources. À l’aide d’une ancre fibreuse, le byssus, ces moules causent un encrassement biologique et obstruent les prises d’eau des centrales électriques et des usines de traitement.

« Cette nouvelle étude sur les moyens qu’emploient ces espèces de moules pour adhérer aux surfaces pourrait aider à perfectionner les stratégies de lutte contre l’encrassement biologique, un problème qui cause des millions de dollars en dommages, et ce, au Canada seulement », explique Matthew Harrington, co-auteur principal de l’étude, professeur et codirecteur de l’Institut des matériaux avancés de l’Université McGill.

L’équipe de recherche a fait une étonnante découverte : c’est un événement non répertorié qui aurait participé à la résilience des espèces de la famille des dreissénidés. Daniel J. Jackson, co-auteur et professeur à l’Université de Göttingen, explique : « Il est probable qu’un unique transfert génétique se soit produit d’une bactérie à une moule il y a plus de 12 millions d’années et que, à la suite de ce transfert, la moule en question, au moment de la reproduction, ait transmis la capacité de fabriquer ces fibres. Ainsi, les fibres jouent un rôle essentiel dans la faculté des moules à se fixer à leur habitat en eau douce, et c’est ce transfert génétique horizontal qui aurait permis l’expansion invasive de ces espèces à l’échelle mondiale ».

Cette recherche donne lieu à une avancée importante de nos connaissances des moules envahissantes et de leur mécanisme de fixation, et pourrait fournir des solutions pour en atténuer les effets délétères sur l’économie et l’environnement canadiens.

La recherche vient également jeter un éclairage sur la production de fibres par les moules, un procédé duquel nous pourrions nous inspirer dans la mise au point de matériaux durables.

Des matériaux durables inspirés de la biologie des moules

« En plus de nous permettre d’approfondir notre connaissance de l’évolution de la moule et de l’encrassement biologique, cette étude est l’occasion de concevoir de tout nouveaux matériaux, précise le P^r Harrington. Présentant une structure semblable à celle de la soie d’araignée, les données entourant la fibre de byssus produite par les espèces de la famille des dreissénidés pourraient servir à la création de nouvelles fibres polymères résistantes qui entrent dans la composition de matériaux utilisés dans la fabrication de plastiques et de textiles techniques. »

« Nous avons découvert que les éléments constitutifs de ces fibres sont les plus grosses superhélices observées à ce jour », ajoute le P^r Harrington. Ces protéines, dont la structure ressemble à celles que l’on trouve dans les cheveux humains, lorsqu’elles sont soumises à des forces de tension pendant la formation des fibres, se transforment en cristallites bêta semblables à la soie. Cette méthode de fabrication, beaucoup plus simple que celle de la soie d’araignée, pourrait ouvrir la voie à la production biotechnologique de fibres durables, un secteur présentement dominé par la soie d’araignée artificielle.

L’étude

L’étude « Invasive mussels fashion silk-like byssus via mechanical processing of massive horizontally acquired coiled coils », par Matthew Harrington et coll., a été publiée dans la revue Proceedings of the National Academy of Sciences.
https://www.pnas.org/doi/full/10.1073/pnas.2311901120