Une colle bio-inspirée des moules
Publié par Redbran le 09/10/2018 à 12:00
Source: CNRS-INC
On observe généralement les moules incrustées sur les rochers au bord des plages ou sur les pieux plantés par les conchyliculteurs. Mais les moules peuvent également se fixer aux métaux et cette faculté inspire les chercheurs de l'Institut Charles Sadron. Une publication vient de paraître dans le magazine ACS Applied Materials and Interfaces, et une demande de brevet a été déposée pour une "colle (Une colle ou la glu est un produit de nature liquide ou gélatineuse servant à lier des pièces entre elles. Ces pièces peuvent être...)" bio-inspirée, capable de lier des protéines, en particulier des enzymes (protéines ayant des propriétés catalytiques), sur des surfaces métalliques.


Représentation schématique de films enzymatique obtenus grâce à l'autoconstruction bioinspirée par activation électrochimique et pour le développement de biocapteur enzymatique
©Fouzia Boulmedais

Tout part d'une observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude appropriés. Le plaisir...): certains mollusques sont de véritables passagers clandestins et naviguent sur des milliers de kilomètres (Le mètre (symbole m, du grec metron, mesure) est l'unité de base de longueur du Système international. Il est défini comme la distance parcourue par la lumière dans le vide en...) en s'accrochant à la coque métallique des navires. Pour se fixer ainsi, les moules produisent de la dopamine, une protéine (Une protéine est une macromolécule biologique composée par une ou plusieurs chaîne(s) d'acides aminés liés entre eux...) composée d'une amine et d'un catéchol, une molécule (Une molécule est un assemblage chimique électriquement neutre d'au moins deux atomes, qui peut exister à l'état libre, et qui représente la plus petite quantité de matière possédant les...) cyclique coiffée de deux fonctions alcool. C'est cette partie, le catéchol, qui intéresse les chercheurs de l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter Institute for Theoretical Physics est un tel institut.) Charles Sadron, à Strasbourg. "Le catéchol peut interagir avec des ions métalliques ainsi que se fixer aux métaux, explique la chercheuse Fouzia Boulmedais, auteure de l'étude. Dans le même temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.), quand la molécule de catéchol est oxydée, elle devient de la quinone, qui réticule avec des protéines." Le catéchol peut donc servir à coller les protéines aux métaux. En outre, il possède l'avantage de ne pas dénaturer les protéines et donc de garder intactes leurs activités.

L'intérêt est que cette liaison n'est pas automatique (L'automatique fait partie des sciences de l'ingénieur. Cette discipline traite de la modélisation, de l'analyse, de la commande et, de la régulation des systèmes dynamiques. Elle a pour fondements théoriques les...). Il faut une oxydation pour qu'un catéchol se lie à une protéine. Une oxydation apportée par une impulsion électrique et qui ainsi permet de localiser la réticulation de la protéine au niveau d'une seule électrode. La fonctionnalisation d'un réseau (Un réseau informatique est un ensemble d'équipements reliés entre eux pour échanger des informations. Par analogie avec un filet (un réseau est un « petit...) d'électrodes par différentes enzymes permettra de réaliser plusieurs tests biologiques avec un seul prélèvement. Un véritable biocapteur multiple ! Mais ce n'est pas la seule application envisagée par Fouzia Boulmedais. La molécule pourrait s'utiliser pour développer des biobatteries, des détecteurs sous-cutanés, ou encore pour la détection d'ions aluminium (L'aluminium est un élément chimique, de symbole Al et de numéro atomique 13. C’est un élément important sur la Terre avec 1,5 % de la masse totale.), en liant (Un liant est un produit liquide qui agglomère des particules solides sous forme de poudre. Dans le domaine de la peinture, il permet au pigment d'une peinture de coller sur le support, il est...) le catéchol à une enzyme (Une enzyme est une molécule (protéine ou ARN dans le cas des ribozymes) permettant d'abaisser l'énergie d'activation d'une réaction et d'accélérer jusqu'à des millions de fois les réactions...) qui perd son activité (Le terme d'activité peut désigner une profession.) au contact de ce métal (Un métal est un élément chimique qui peut perdre des électrons pour former des cations et former des liaisons métalliques ainsi que des liaisons ioniques dans le cas des...).

Référence publication:
El Maiss J., Cucarrese M., Maerten C., Lupattelli P., Chiummiento C., Funicello M., Schaaf P., Jierry L. et Boulmedais F.
Mussel-Inspired Electro-cross-linking of Enzymes for the Development (Development est une revue scientifique bimensuelle à comité de lecture couvrant tous les champs de la génétique évolutive du développement allant de la...) of Biosensors
ACS Appl. Mater. Interfaces – Mai 2018
DOI: 10.1021/acsami.8b04764

Contact chercheuse:
Fouzia Boulmedais, ICS UPR22
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