Des moules et du gui pour remplacer le plastique?

Une équipe de l’Université McGill, à Montréal, vient de mettre au point une méthode de fabrication de matériaux inspirée de deux organismes qui n’ont, à première vue, rien en commun : les moules et le gui, cette plante parasite qui pousse sur les arbres. Publiée récemment, l’étude ouvre la voie à des alternatives durables aux plastiques et aux colles industrielles.

Selon Matthew Harrington, l’idée est née de la rencontre de deux expertises développées au fil des ans dans son laboratoire. « J’étudie les moules depuis 23 ans et le gui, nous avons commencé à l’étudier il y a une décennie », explique-t-il. Ce qui rapproche ces deux organismes, précise le professeur de chimie à McGill et auteur principal de l’étude, c’est leur manière de fabriquer des matériaux rigides à partir d’une phase liquide.

L’idée de les combiner revient toutefois aux deux premières autrices de l’étude, Hamideh Alanagh et Amin Ojagh, qui sont postdoctorantes dans son équipe. Le principe : marier une protéine de moule, plus légère, à des nanocristaux de cellulose issus du gui, plus rigides, pour obtenir un matériau qui combine légèreté et solidité.

Des gouttelettes se transforment en solide

Concrètement, les chercheurs ont chargé électriquement la protéine et la cellulose de façon opposée. « On a combiné la protéine positive avec la cellulose négative, raconte le professeur Harrington. C’est ce qui a permis de former ces gouttelettes. » Le résultat a d’ailleurs surpris l’équipe lorsque la cellulose s’est retrouvée à l’extérieur des gouttelettes et la protéine à l’intérieur, ce qui a offert une configuration inattendue.

Par une méthode de lyophilisation, ces gouttelettes se sont ensuite assemblées en échafaudages poreux avec des structures organisées en couches, rappelant ainsi certains tissus biologiques. Le chercheur compare ce mécanisme à celui de certaines tiques, qui « utilisent une colle qui est faite de gouttelettes liquides » pour se fixer à leur hôte.

Réversibilité prometteuse

« Nos matériaux se dissolvent dans l’eau et retournent à la condition dont ils étaient avant, soulève le scientifique comme fait notable. Ils reforment des gouttelettes, ce qui signifie qu’ils peuvent être recyclés. » Il nuance toutefois que cette propriété ne convient pas à tous les usages. « On ne veut pas fabriquer une bouteille d’eau à partir de ce matériau », fournit-il comme exemple.

Par ailleurs, des tests ont démontré une absence de toxicité pour les cellules humaines, un résultat encore préliminaire qui pourrait mener à des applications en génie tissulaire.

Encore loin de l’industrialisation

Malgré l’enthousiasme suscité par ces travaux, le chercheur reste prudent quant à une application à grande échelle. « La cellulose est abondante, mais la production de protéines n’est qu’en très petites quantités, prévient-il. Donc, nous sommes très loin d’être en mesure de l’industrialiser. » Selon lui, le principal défi demeure la compréhension même du processus naturel.

L’équipe entend néanmoins poursuivre ses recherches, convaincue que la nature détient encore plusieurs clés pour une fabrication de matériaux plus respectueuse de l’environnement.