Les araignées produisent des fils incroyablement solides et légers appelés draglines, fabriqués à partir de protéines de soie. Bien qu'ils puissent être utilisés pour fabriquer un certain nombre de matériaux utiles, obtenir suffisamment de protéines est difficile car seule une petite quantité peut être produite par chaque petite araignée. Dans une nouvelle étude publiée dans Biologie des communications , une équipe de recherche dirigée par Keiji Numata au RIKEN Center for Sustainable Resource Science (CSRS) a rapporté qu'elle avait réussi à produire de la soie d'araignée à l'aide de bactéries photosynthétiques. Cette étude pourrait ouvrir une nouvelle ère dans laquelle les bio-usines photosynthétiques produisent de manière stable la majeure partie de la soie d'araignée.

En plus d'être robuste et léger, les soies dérivées d'espèces d'arthropodes sont biodégradables et biocompatibles. En particulier, La soie d'araignée est ultra-légère et aussi résistante que l'acier. "La soie d'araignée a le potentiel d'être utilisée dans la fabrication de matériaux haute performance et durables tels que des vêtements résistants à la déchirure, Pièces automobiles, et composants aérospatiaux, " explique Choon Pin Foong, qui a mené cette étude. "Sa biocompatibilité le rend sûr pour une utilisation dans des applications biomédicales telles que les systèmes d'administration de médicaments, dispositifs implantaires, et des échafaudages pour l'ingénierie tissulaire. » Parce que seule une trace peut être obtenue à partir d'une araignée, et parce qu'il est difficile d'élever un grand nombre d'araignées, des tentatives ont été faites pour produire de la soie d'araignée artificielle dans une variété d'espèces.

L'équipe du CSRS s'est concentrée sur la bactérie photosynthétique marine Rhodovulum sulfidophilum. Cette bactérie est idéale pour établir une bio-usine durable car elle pousse dans l'eau de mer, nécessite du dioxyde de carbone et de l'azote dans l'atmosphère, et utilise l'énergie solaire, qui sont tous abondants et inépuisables.

Les chercheurs ont génétiquement modifié la bactérie pour produire la protéine MaSp1, le composant principal de la dragline d'araignée Nephila qui jouerait un rôle important dans la résistance de la soie d'araignée. L'optimisation de la séquence génétique qu'ils ont insérée dans le génome de la bactérie a permis de maximiser la quantité de soie pouvant être produite. Ils ont également découvert qu'une recette simple :de l'eau de mer artificielle, sel de bicarbonate, azote gazeux, extrait de levure, et l'irradiation avec une lumière proche infrarouge - permet à R. sulfidophilum de bien se développer et de produire efficacement la protéine de soie. D'autres observations ont confirmé que la surface et les structures internes des fibres produites par les bactéries étaient très similaires à celles produites naturellement par les araignées.

"Notre étude actuelle montre la preuve de concept initiale pour la production de soie d'araignée dans des bactéries photosynthétiques. Nous travaillons maintenant à produire en masse des protéines de dragline de soie d'araignée à des poids moléculaires plus élevés dans notre système photosynthétique, " dit Numata. " Les usines de cellules microbiennes photosynthétiques, qui produisent des matériaux biosourcés et biodégradables via un bioprocédé neutre en carbone, pourrait nous aider à atteindre certains des objectifs de développement durable (ODD) adoptés par les Nations Unies tels que l'objectif n°12, Production et consommation responsables, et But n°13, Action Climat. Nos résultats aideront à fournir des solutions réalisables pour l'énergie, crises hydrique et alimentaire, problèmes de déchets solides, et le réchauffement climatique."