Les scientifiques découvrent les mystères de la soie d’araignée australienne unique

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Lorsque les araignées tissent généralement leurs toiles, elles utilisent l’aide de l’environnement environnant – qu’il s’agisse de plantes ou des coins de nos maisons, les araignées utilisent généralement quelque chose de plus rigide pour soutenir leurs toiles. Mais pas l’araignée en toile de panier.

Comme son nom l’indique, l’araignée en panier construit un type de toile différent: celui qui ressemble plus à un conteneur, adapté à la fois à la capture de proies et à la protection de ses œufs.

La soie utilisée pour construire la toile de butinage est similaire à celle utilisée pour fabriquer des étuis de protection pour les œufs (et très différente de la soie utilisée pour construire des toiles de fourrage flexibles, comme des toiles d’orbe), le professeur Mark Elgar de la School of BioSciences Melbourne me le dit dans un e-mail.

À notre connaissance, aucune autre araignée n’utilise ce type de toile. Parmi les nombreuses araignées qui construisent des toiles, le vannier est le seul dont la soie est si rigide qu’elle conserve l’intégrité structurelle sans l’aide de l’environnement, ce qui lui permet d’être utilisée comme un piège dangereux et fourrager.

Jusqu’à récemment, on ne savait pas grand-chose sur ce site Web unique, mais une nouvelle étude d’Elgar et de ses collègues de l’Université de Melbourne et de l’Université de Bayreuth avec l’Organisation australienne des sciences et technologies nucléaires apporte un nouvel éclairage à ce sujet. Les chercheurs se sont penchés sur la structure de la soie et, selon leurs travaux, la clé réside dans la disposition de la fibre de soie.

L’araignée en toile de panier dans sa forme naturelle avec sa toile de pot de homard unique et sa soie, qui a maintenant été révélée comme particulièrement robuste. Crédits image: Professeur Mark Elgar, Université de Melbourne.

L’araignée, également appelée Saccodomus formivorus est membre de la famille des araignées crabe, une espèce endémique qui ne s’est jamais vraiment étendue au-delà du sud-est de l’Australie.

Lorsque l’entomologiste William J Rainbow décrivit pour la première fois l’araignée-panier en 1900, il ne semblait pas très intéressé par la nature de sa soie et n’en fit aucune mention. Vraisemblablement, c’était parce qu’il n’avait vu que des dessins du Web et l’avait imaginé différent – sinon, il est difficile d’imaginer un entomologiste ne pas être excité par ce type de Web. Leurs toiles très robustes ressemblent un peu à des casiers à homard, c’est pourquoi ces araignées sont aussi appelées «araignées de casiers à homard».

Les chercheurs pensent maintenant que cette fonctionnalité a d’abord évolué pour protéger leurs œufs à la fois des éléments et de tout intrus indésirable.

«Les œufs d’araignée peuvent être mangés par les prédateurs vertébrés, y compris les oiseaux et les lézards, mais sont également parasités», explique Elgar dans un e-mail.

Cependant, les araignées ont également adapté cette technique défensive en une attaque efficace, en utilisant le même type de toile pour capturer des proies malheureuses comme les fourmis. Selon Elgar, l’araignée tape sur une fourmi sans méfiance, attirant la fourmi vers la toile, où elle est capturée.

«Peut-être que le panier-web est une extension de la boîte à œufs protectrice et représente un exemple contemporain rare d’un processus ancestral évolutif», note Elgar.

Elgar et ses collègues ont parcouru 2 000 kilomètres pour prélever des échantillons à analyser. Ils ont constaté que les paniers mesuraient environ 11 millimètres de diamètre et 14 millimètres de profondeur, composés de fils réticulés de différents diamètres. Les paniers sont fermement attachés aux branches et aux feuilles par des fils saillants des toiles dans toute la structure, explique Elgar.

La microstructure de la soie est également remarquablement complexe. Des microfibres d’un diamètre de 2 à 4 micromètres sont noyées dans une matrice polymère, qui à son tour se compose de fibres encore plus fines, disposées dans une direction longitudinale. La composition chimique de ces fibres plus petites est également différente.

«Ici, la nature a créé une structure complexe qui, à première vue, ressemble à des composites produits industriellement. Cependant, d’autres recherches sur le fil de soie d’araignée australienne ont montré que leurs composants chimiquement différents et leurs propriétés respectives conduisent ensemble à une élasticité et une ténacité extrêmes du fil, créant ainsi un degré élevé de robustesse. Avec les matériaux composites actuels, en revanche, ce sont principalement les fibres noyées dans la matrice qui établissent les propriétés particulières requises, comme une stabilité élevée », explique le professeur Thomas Scheibel, titulaire de la chaire Biomatériaux, qui a dirigé les travaux de recherche à l’Université de Bayreuth.

Caractéristiques morphologiques de la toile de soie d’araignée de l’araignée panier-web Saccodomus formivorous. (a) Photographie de l’ensemble de la toile du panier. (b) Des gouttelettes d’eau sur le Web. Images de microscopie électronique à balayage (SEM) de (c) les sections supérieure et (e) inférieure de la bande provenant des zones marquées en a. (d, f) Images SEM de sections marquées en c et e (les pointes de flèches indiquent la présence de microfibres, les astérisques montrent des fibres submicroniques accumulées). Crédits: Haynl et al.

Lorsque les chercheurs ont comparé la soie d’araignée de panier à celle d’autres araignées, ils ont trouvé des différences substantielles. Ces différences, explique Christian Haynl, doctorant au groupe de recherche Biomaterials et premier auteur de la nouvelle étude, pourraient nous en dire long sur l’évolution des araignées.

«Dans des tests comparatifs, nous avons constaté que le fil de soie de cette araignée crabe australienne a une rigidité de flexion beaucoup plus élevée que les fils de soie déjà bien étudiés des araignées à tissage orbe familières, telles que l’araignée de jardin européenne. Dans le même temps, l’interaction des deux différents types de fibres a élargi notre compréhension scientifique du fonctionnement de la soie d’araignée en général. Cette araignée endémique d’Australie nous offre des aperçus surprenants de l’atelier de l’évolution », explique Haynl.

Ça n’a pas été facile. Pour percer les secrets du web, l’équipe a utilisé le synchrotron australien, une machine aussi grosse qu’un terrain de football qui accélère les électrons à une vitesse proche de la lumière. Les électrons sont ensuite déviés à travers des champs magnétiques pour révéler les détails moléculaires de la structure analysée, offrant beaucoup plus de détails que les équipements de laboratoire conventionnels – seulement avec cela, ils ont pu comprendre la composition de la toile.

En plus de résoudre l’un des mystères de la nature, il y a aussi de très bonnes chances qu’il y ait de nombreuses applications pratiques à cette étude. Comme nous l’avons si souvent vu ces dernières années, nous pouvons nous inspirer de la nature.

«À ce stade, nous ne savons pas quels résultats pratiques il pourrait y avoir, mais il y a certainement plus d’applications potentiellement pratiques maintenant, qu’il n’y en avait avant de caractériser la soie – c’est pourquoi une recherche comme celle-ci est si importante, nous ne pouvons pas être Bio sans la connaissance biologique », conclut Elgar.

L’étude a été publié dans la nature.

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