Lundi 14 octobre 2019
  Ne manquez plus les
dernières nouvelles
S'abonner

SCIENTIF’HIC – Effrayante et fascinante nature (2/2)

Par Elèves des SERIES SCIENTIFIQUES | Publié le 06/03/2018 à 21:00 | Mis à jour le 06/03/2018 à 21:00

La nature exotique fascine et effraie. De toutes les espèces animales, l’araignée est sans aucun doute emblématique de cette peur teintée d’admiration. L’araignée, cette bête noire productrice d’or blanc. Deuxième étape d’un voyage au cœur d’une toile…

 

La fabrique de la soie

 

La fabrication de la soie a lieu au niveau des glandes séricigènes se trouvant dans l’abdomen de l’araignée.

 

Prenons l’exemple de l’épeire. Elle dispose de 4 glandes séricigènes différentes :

  • les glandes ampullacées qui fournissent les fils de soutien de la toile ;       
  • les glandes aciniformes qui fournissent la soie pour capturer les proies ;
  • les glandes puriformes qui permettent la sécrétion adhésive de la spirale de la toile ;
  • les glandes tubiliformes qui servent à construire le coton.

 

araignéeLe fluide de base pour la fabrication du fil est donc sécrété dans les glandes. Il s’agit d’une solution aqueuse très concentrée en protéines nommée fibroïne : on parle de liquide cristallin. A ce stade, la toile d’araignée est encore liquide et va ensuite se mettre en forme par des filières (organes se trouvant à l’extrémité de l’abdomen, en avant du tubercule anal). Ainsi les caractéristiques de cette toile, c’est-à-dire la finesse, l’élasticité et la résistance, peuvent être changées au cours de la production. Lors de la dernière étape, la soie se solidifie en passant dans un dernier canal avant son éjection. A l’intérieur de celui-ci, l’eau contenue dans ses protéines est extraite et la soie traverse ensuite un bain d’acide. La soie sort sous forme de minuscules gouttelettes qui « perle » à l’extrémité des fusules. Ces gouttelettes sont alors étirées et transformées en un fil élastique grâce à une technique spécifique de filage : l’araignée se sert de ses pattes postérieures pour exercer une pression sur les gouttelettes, provoquant leur changement d'état, c’est-à-dire leur solidification.

 

Pour approfondir

 

araignée 2Le fil de soie de l’araignée est une substance dite « fluide non newtonien ». Les fluides « non newtoniens » sont des fluides aux propriétés physiques et chimiques étonnantes : ils apparaissent comme de fluides liquides mais ils peuvent devenir solides lorsqu’une pression assez forte est exercée sur eux. On peut dire qu’un fluide est « non newtonien » lorsque sa vitesse de déformation (ou taux de cisaillement) n’est pas directement proportionnelle à la force qu’on lui applique. Pour simplifier, lorsqu’on exerce une pression importante et brève sur un liquide de ce type, le fluide se solidifie. On dit alors qu’il a un comportement rhéoépaississant et sa viscosité dépend alors du taux de cisaillement.

 

Quelques caractéristiques scientifiques de cette soie

 

Araignée 3Les propriétés physico-chimiques du fil proviennent d’un facteur interne : les protéines qui les composent.

 

Les fils sont donc composés de protéines constituées de longues chaînes unissant les briques de bases que sont les acides aminés. Un acide aminé, comme son nom l'indique, est une molécule possédant une fonction acide R-COOH et d'une fonction amine -NH. Différents acides aminés notés AA s'associent grâce à des liaisons dites « peptidiques ».

 

Selon la nature des acides aminés qui s'associent pour former de longues chaînes de protéines, et selon la manière dont s'effectue cette association (quels atomes se lient et comment ils le font), différentes propriétés apparaissent. Selon les atomes présents, différents rapprochements (attraction de type électrostatique) vont en effet se mettre en place et l’arrangement spatial de ses atomes va ainsi varier.

 

Toute cette organisation à l'échelle atomique va donner les différentes propriétés physico-chimiques des protéines.

 

Pour approfondir

 

La protéine fibroïne est un polymère qui contient de la kératine et constitue la partie centrale du brin du fil de soie de l’araignée tandis que la séricine, une autre protéine, entoure cette partie centrale. Cette séricine donne au fil sa coloration, mais c’est la fibroïne qui est à l’origine de ses propriétés mécaniques. Ces propriétés sont dues à l’agencement particulier que prennent les molécules au moment du tissage.

 

En effet la fibroïne est formée d'un empilement de feuillets B (bêta). C’est à dire que pour une partie de la chaîne polypeptidique, les acides aminés (glycine et alanine principalement) sont dans un ordre particulier. Elle est également composée d’hélices Alpha qui ont cette forme particulière enroulée, comme une sorte de ressort où la molécule peut se délier. Les deux principaux acides aminés de la fibroïne sont de très petites tailles qui facilite le compactage et la cristallisation.

 

La séricine est quant à elle constituée de sérine, d’acides aspartiques et de glycine.

 

Comme on l’a vu précédemment, lors de la sortie de la glande sécrétrice, le fluide passe par des tubes très fins : à ce moment-là les protéines s’allongent et s’alignent, des liaisons hydrogènes se forment et le pH chute, ce qui produit une cristallisation partielle.

 

 

Le fil de soie de l’araignée apparaît donc bien comme le véritable « or blanc » de celle qui reste notre « bête noire »… Le processus de sa fabrication autant que ses qualités en font bien une matière fascinante et que l’homme continue de chercher à reproduire.

 

Dans nos rêves les plus fous, on imagine que cette toile pourrait être utilisée dans la fabrication de gilets par balle, ou encore pour arrêter un avion en plein vol. Rêves fous ? Ou réalisations à venir ?...

 

Sébastien STOUFFE – Terminale S

 

Sources :

 

https://fr.wikipedia.org/wiki/Soie_d%27araignée

https://www.futura-sciences.com/tech/dossiers/technologie-biotechnologie-soie-araignees-fibre-tres-performante-121/

http://lemondeetnous.cafe-sciences.org/2012/05/secrets-caches-du-fil-daraignee/

https://sciencetonnante.wordpress.com/2012/03/26/pourquoi-les-toiles-daraignees-sont-elles-si-resistantes/

https://www.20minutes.fr/sciences/1544143-20150218-fil-araignee-plus-materiau-plus-solide-monde-animal

http://fil-araignee-futur.wifeo.com/sa-composition.php

https://fr.wikipedia.org/wiki/Toile_d%27araignée

http://www.jaitoutcompris.com/questions/comment-l-araignee-fabrique-ses-fils-pour-tisser-sa-toile-2122.php

https://www.espace-sciences.org/multimedia/jeux/comment-l-araignee-construit-elle-sa-toile

 

 

0 Commentaire (s)Réagir

Communauté

TÉMOIGNAGES

Je suis expat mais je fuis les Français !

L’expatriation rapproche souvent des Français vivant dans un nouveau pays dont les codes leur échappent. Et pourtant, nombreux sont ceux qui ne supportent pas la communauté expatriée. Mais pourquoi ?

Expat Mag

TÉMOIGNAGES

Je suis atteint du virus de l’expatriation, c’est grave ?

Rentrer en France ? Pour certains expatriés, cette perspective n’est pas une option, tant ils ont pris goût à la vie à l’étranger et à son lot de découvertes et opportunités professionnelles.