Les moules utilisent un impressionnant mécanisme adhésif sous-marin pour s’ancrer fermement à diverses surfaces, défiant même les courants et les vagues les plus forts. Cette remarquable adaptation leur permet d’habiter un large éventail d’environnements, des rivages rocheux aux structures sous-marines. La clé de leur adhésion réside dans la structure complexe de leurs protéines adhésives et dans la manière unique dont elles interagissent avec l’eau. Voici un aperçu plus approfondi de la science derrière l’adhésion des moules :

1. Fils byssaux :Les moules sécrètent des filaments protéiques spécialisés appelés fils byssaux, qui leur servent d'ancrage. Ces fils sont composés principalement de deux protéines :la protéine pré-pro-pied 1 (fp-1) et la protéine pré-pro-pied 3 (fp-3).

2. Structure des protéines Les protéines :Fp-1 et fp-3 ont une architecture moléculaire unique constituée d'une séquence d'acides aminés répétitive connue sous le nom de domaine de « cohésion » ou de « collagène ». Ce domaine est caractérisé par la présence des acides aminés glycine, alanine et sérine. L'arrangement répétitif de ces acides aminés confère une stabilité structurelle et une flexibilité aux fils byssaux.

3. Couche d'hydratation :Lorsque les moules sécrètent les fils de byssal, ceux-ci sont dans un premier temps hydratés, c'est-à-dire qu'ils contiennent une quantité d'eau importante. Cette couche d'hydratation joue un rôle crucial dans l'adhésion. Les molécules d'eau forment des liaisons hydrogène avec les groupes polaires présents dans les acides aminés des protéines. Ces liaisons hydrogène créent une forte force d’adhérence entre les fils et la surface à laquelle ils sont attachés.

4. Réticulation :La force d'adhésion des fils byssal est encore renforcée par la réticulation. Cela se produit lorsque les acides aminés cystéine et dihydroxyphénylalanine (DOPA) forment des liaisons covalentes entre des chaînes protéiques adjacentes. Ces liaisons croisées créent un réseau robuste qui renforce les propriétés adhésives des fils.

5. Chimie des surfaces :Les surfaces sur lesquelles les moules s'attachent jouent également un rôle dans le processus d'adhésion. Les moules préfèrent les surfaces chargées négativement, comme les minéraux comme le carbonate de calcium (présent dans les roches) ou les oxydes métalliques. Les charges positives des acides aminés des fils byssaux interagissent électrostatiquement avec les surfaces chargées négativement, renforçant ainsi la liaison.

6. Mécanisme d'auto-guérison :Les moules ont une capacité remarquable à réparer les fils de byssal endommagés. Si un fil est cassé, ils peuvent rapidement sécréter de nouvelles protéines et rétablir l'adhésion, assurant ainsi leur attachement continu au substrat.

En résumé, les moules parviennent à adhérer sous l’eau grâce aux effets synergiques de fils de byssal hautement hydratés, à la réticulation des protéines, à une chimie de surface favorable et à un mécanisme d’auto-guérison. Inspirés par ce système adhésif naturel, les scientifiques explorent diverses applications des adhésifs inspirés des moules dans des domaines tels que la médecine, la construction et l'ingénierie maritime.