Image au microscope électronique à balayage d’une fibre musculaire synthétique assemblée par des bactéries.

L’expression « chemise musclée » pourrait bientôt prendre un tout nouveau sens si de nouvelles recherches menées par l’université de Washington à Saint-Louis aboutissent. Une équipe a trouvé un moyen d’utiliser des bactéries pour produire des protéines musculaires synthétiques, qui peuvent ensuite être filées en fibres pour fabriquer des vêtements, des équipements de protection, des implants biomédicaux et des prothèses.

L’homme est capable de fabriquer des matériaux artificiels pour n’importe quel usage, mais souvent, la nature ayant plusieurs milliards d’années d’avance, le travail a déjà été fait, avec un meilleur résultat. Les muscles en sont un exemple : les muscles artificiels fabriqués à partir de matériaux tels que les polymères, le caoutchouc et la fibre de carbone se sont avérés solides, mais ils peuvent être difficiles à fabriquer et sont de toute façon souvent plus performants que leurs homologues naturels. Pour la nouvelle étude, les chercheurs ont donc décidé d’utiliser cette situation à leur avantage.

« Nous nous sommes demandé pourquoi nous ne fabriquions pas directement des muscles synthétiques », explique Fuzhong Zhang, auteur principal de l’étude. « Mais nous n’allons pas les récupérer sur des animaux – nous allons utiliser des microbes pour le faire ».

Les muscles naturels sont composés de trois protéines principales, et l’équipe s’est concentrée sur l’une d’entre elles – la titine, qui agit comme un ressort, donnant au muscle son élasticité. Le problème est que la titine est en fait la plus grande protéine connue, ce qui la rend difficile à assembler artificiellement.

Pour contourner ce problème, les chercheurs ont créé des bactéries capables de construire les plus grandes protéines à partir de petits segments. Ensuite, la titine peut être transformée en fibres de 10 micromètres de large, à l’aide d’une technique de filage humide.

Le résultat final est des fibres résistantes et solides, mais toujours flexibles, et capables de dissiper l’énergie mécanique sous forme de chaleur. Cela pourrait en faire un matériau utile pour les équipements de protection tels que les gilets pare-balles – en fait, les chercheurs affirment qu’il est même plus résistant que le Kevlar à cet égard. Et comme il est composé de la même protéine que les fibres musculaires naturelles, le nouveau matériau devrait être biocompatible, ce qui le rendrait utilisable pour les sutures et d’autres usages dans le corps.

« Sa production peut être bon marché et évolutive », déclare Fuzhong Zhang. « Il pourrait permettre de nombreuses applications auxquelles les gens avaient déjà pensé, mais avec des fibres musculaires naturelles ».

Dans le cadre de travaux futurs, l’équipe affirme que la bactérie assembleuse de protéines pourrait être mise à contribution pour fabriquer d’autres types de polymères pour toute une série d’autres applications.

https://www.nature.com/articles/s41467-021-25360-6

https://source.wustl.edu/2021/08/synthetic-biology-enables-microbes-to-build-muscle/