Les perles sont parmi les plus belles créations de la nature, et ont été chéris pendant d'innombrables siècles. Sous sa surface irisée se trouve une structure résistante et résistante faite de carreaux de carbonate de calcium finement disposés et organisés par un équipage de protéines qui guident sa formation et sa réparation.

Alors qu'il est connu que les perles sont faites de carbonate de calcium avec un noyau de matrice organique, le rôle des protéines modulant l'organisation de ces cristaux a, jusque récemment, n'a pas été clair.

Des chercheurs du New York University College of Dentistry (NYU Dentistry) ont signalé le rôle de deux de ces protéines, la première étude sur deux protéines du genre, qui régulent les processus menant à la formation de la perle. L'étude a été publiée en ligne en juillet dans la revue Biochimie , un journal de l'American Chemical Society.

Une perle est un sous-produit du mécanisme de défense d'une huître, formé en réponse à une lésion du tissu du manteau par un irritant, comme un parasite ou un grain de sable. Les cellules détachées tombent dans le tissu interne où elles se multiplient et forment une structure fermée en forme de sac pour sceller les restes blessés. Cette cavité est ensuite remplie de protéines matricielles suivies de minéraux.

Le minéral se compose de deux composants de carbonate de calcium :une couche prismatique interne connue sous le nom de calcite et une couche la plus externe connue sous le nom d'aragonite ou couche lustrée. Les deux couches sont chimiquement similaires à la coquille d'huître elle-même.

« Dans le cas de Pinctada fucata, une huître perlière japonaise qui crée des perles précieuses pour l'industrie perlière, le processus de formation des perles est médié par une famille de protéines à 12 membres connue sous le nom de Pinctada Fucata Mantle Gene, ou PFMG. PFMG1 et PFMG2 font partie de ce protéome PFMG qui forme non seulement la perle, mais agit également comme « équipe de maintenance » participant à la formation et à la réparation de la coque, " a expliqué John S. Evans, DMD, Doctorat, professeur de sciences fondamentales et de biologie craniofaciale à la NYU Dentistry et auteur correspondant de l'étude.

On sait peu de choses sur ces protéines si ce n'est qu'elles sont exprimées dans le tissu du manteau de l'huître. Utilisation des versions recombinantes de PFGM1 et PFMG2, les auteurs ont utilisé plusieurs techniques de caractérisation pour étudier le comportement des protéines et des cristaux dans diverses conditions qui imitent l'eau de l'océan.

"Ce que nous avons découvert, c'est que PFMG1 et PFMG2 se combinent pour former un hydrogel, et au sein de cet hydrogel, chaque protéine joue un rôle spécifique. PFMG2 détermine la taille des assemblages d'hydrogels et régule la structure interne des films protéiques, considérant que PFMG1 améliore la stabilité de minuscules amas ioniques qui se combinent pour former des couches de carbonate de calcium de perle, " dit Gaurav Jain, Doctorat, un associé postdoctoral dans le laboratoire du Dr Evans et l'auteur principal de l'étude.

"Toutefois, une fois les cristaux minéraux formés, PFMG1 et PFMG2 travaillent ensemble et apportent la touche finale à la perle en modifiant en synergie les surfaces des cristaux minéraux et en créant des porosités internes. Les interactions entre les deux protéines sont renforcées par les ions calcium, probablement en raison d'interactions entre différents domaines de PFMG1 et PFMG2, " a déclaré Martin Pendola, Doctorat, également associé postdoctoral dans le laboratoire du Dr Evans, co-auteur de l'étude.

"La perle - qui est essentiellement une version à l'envers de la coquille de mollusque - se compose de 95 pour cent de carbonate de calcium et de 5 pour cent de matrice organique. Cette composition fait de la perle environ 1, 000 fois plus résistant que le carbonate de calcium pur - et l'un des matériaux les plus résistants et légers trouvés dans un organisme vivant, " dit Jaïn.

Cette recherche fait non seulement progresser la compréhension des mécanismes moléculaires sous-jacents de la formation des perles, ce qui pourrait avoir des implications sur la qualité et la productivité de l'industrie perlière, mais pourrait également aider au développement de matériaux résistants à la rupture. Ces matériaux résilients pourraient avoir une variété d'applications, y compris dans la fabrication d'implants dentaires améliorés, matériaux pour applications aérospatiales, ou la transmission d'énergie.