Une toile d’araignée exceptionnelle pourrait transformer le design des matériaux industriels du futur, selon une nouvelle étude réalisée par le CONICET.
Il s’agit du réseau de l’araignée lanceuse australienne (Asianopis subrufa), qui a montré des propriétés uniques combinant une haute résistance et une élasticité réversible.
La découverte a impliqué des chercheurs d’Argentine, d’Allemagne et d’Australie et a été publiée dans PNAS, la revue officielle de l’Académie Nationale des Sciences des États-Unis.
Là, pour la première fois, les scientifiques ont réussi à décrire au niveau physique et microscopique les matériaux de ce type de toile d’araignée, qui possède une architecture jamais vue jusqu’à présent chez aucune autre espèce d’arachnide.
Cette toile d’araignée en particulier possède une force, résistance et durabilité extraordinaires grâce à divers processus physiques et chimiques.
Pour cette raison, son étude pourrait ouvrir un nouveau et large éventail de nouvelles applications dans l’industrie des matériaux.
La toile de l’araignée lanceuse australienne, une inspiration pour l’industrie des matériaux
La toile d’araignée de cette espèce présente une architecture novatrice qui pourrait révolutionner la fabrication de matériaux artificiels.
En particulier, ses fils radiaux possèdent un noyau de deux fibres épaisses viscoélastiques et une gaine de fibres pliées plus fines et rigides.
« Nous avons réussi à comprendre la fonction et la structure des fils qui supportent la toile collante, appelés rayons », a déclaré Martín Ramírez, chercheur au CONICET dans la Division Arachnologie du Musée Argentin des Sciences Naturelles.
Ces rayons sont initialement très élastiques et deviennent plus résistants à mesure qu’ils s’étirent.
Une autre découverte surprenante est que cette espèce d’araignée contrôle l’élasticité de ces rayons au moment de leur production.
Elle le fait par des mouvements d’étirement et de relaxation avec les pattes postérieures.
« Plus il y a de cycles appliqués, plus de boucles s’accumulent dans la gaine et plus le fil produit est élastique », a précisé Ramírez.
De plus, l’élasticité est réversible : les rayons retrouvent leur longueur originale lorsque la tension se relâche.
Cette espèce d’araignée est la seule à construire ce type de fibres composites, ce qui rend cette découverte particulièrement pertinente pour la science des matériaux.
Les applications de cette toile d’araignée pour le design des matériaux
L’effet observé dans la toile d’araignée étudiée pourrait être reproduit dans des matériaux fibreux artificiels.
La technique consisterait à fixer des micro ou nanofibres rigides à des élastomères étirés, produisant la formation de boucles lors de la relaxation de l’élastomère.
« Cette approche ouvre des perspectives prometteuses pour le design des matériaux« , a ajouté le chercheur argentin.
Actuellement, la structure microscopique des fils des toiles d’araignées est continuellement étudiée pour inspirer une diversité de designs de matériaux, qu’il s’agisse de fibres élastiques, adhésives, déployables ou résistantes.
Les possibles applications industrielles incluent :
- Ligaments et tendons artificiels pour la médecine
- Parachutes innovants avec plus de sécurité
- Tissus résistants pour usage industriel et sportif
- Sutures chirurgicales améliorées et plus efficaces
- Nouveaux matériaux pour la construction durable
Le potentiel de ces toiles d’araignées pour révolutionner l’industrie des matériaux réside dans leur combinaison unique de propriétés mécaniques.
La capacité d’être simultanément élastiques et résistantes est difficile à atteindre dans les matériaux synthétiques conventionnels.
L’Asianopis subrufa, une chasseuse nocturne avec une stratégie unique
L’Asianopis subrufa mesure environ 25 millimètres de corps et ses longues pattes couvrent environ 6 centimètres au total.
Elle possède deux énormes yeux très sensibles dans l’obscurité, ce qui en fait une chasseuse nocturne hautement efficace.
Cette araignée habite en Australie et en Nouvelle-Zélande. Elle se nourrit d’une variété d’insectes tels que les fourmis, les coléoptères, les grillons et d’autres araignées.
Sa couleur varie du fauve au brun rosé ou brun chocolat, et elle ne représente pas de danger pour les humains.
Comme toutes les araignées de la famille des Deinopidae, elle tisse une toile adhésive spéciale qu’elle tient entre ses pattes.
Son attaque frontale, contrôlée visuellement, consiste à se jeter rapidement avec la toile collante sur un insecte passant en dessous.
L’attaque vers l’arrière est déclenchée par des vibrations à la fréquence du battement d’ailes. Elle consiste à étendre la toile vers le haut et l’arrière pour capturer un insecte volant en plein vol.
« Les manœuvres de chasse de ces araignées nécessitent une grande élasticité, maniabilité et résistance« , a expliqué Ramírez.
Les rayons élastiques et résistants sont fondamentaux pour le fonctionnement des toiles adhésives.
En plus des contributions en écologie, génétique et évolution, le travail peut inspirer des développements industriels à travers la biomimétique, discipline qui étudie les stratégies de la nature pour résoudre des problèmes humains.
Reconnaissance internationale pour l’étude
Une image microscopique de deux fils exceptionnels de soie de cette araignée, prise par Ramírez, a remporté en décembre dernier la Compétition de Photographie 2025 de la Royal Society, la société scientifique la plus ancienne du Royaume-Uni.
De cette société ont fait partie des figures éminentes comme Isaac Newton, Charles Darwin, Albert Einstein et bien d’autres personnalités de la science mondiale.
L’image intitulée « Fils d’araignée hypnotisants » a été prise avec un microscope électronique à balayage.
Celle-ci montre un gros plan de 0,05 millimètres de long de la soie de l’Asianopis subrufa.
« Lorsque je prenais les images des fils de soie dans notre microscope électronique du Musée Argentin des Sciences Naturelles, je me suis retrouvé face à une image spectaculaire« , a rappelé le scientifique.
« J’ai ressenti que c’était une image belle, puissante, hypnotisante, et en même temps pleine de sens biologique et physique« , a-t-il ajouté.
« C’est un grand honneur d’avoir été gagnant de ce concours si prestigieux« , a conclu Ramírez, docteur en Sciences Biologiques de l’UBA avec un postdoctorat au Musée Américain d’Histoire Naturelle de New York.
La recherche a impliqué cinq groupes de travail d’instituts d’Allemagne, d’Australie et d’Argentine, dirigés par Jonas Wolff et son équipe de l’Université de Greifswald, en Allemagne.
