Les vers à soie sont les larves de la teigne de la soie, l'une des milliers d'espèces d'insectes qui s'enveloppent dans des cocons alors qu'elles se préparent à la métamorphose. C'est l'un des insectes les plus industrieux de la nature - et le seul qui ait jamais été domestiqué.
Les chinois ont perfectionné l'art de récolter le single, fil d'un demi-mile de long qui forme chaque cocon, transformer la soie de ver en un tissu luxueux au moins 5, il y a 000 ans. Le Dr Randy Lewis du département de génie biologique de l'Utah State University cherche à améliorer la pratique ancienne, tout comme nombre de ses concurrents dans le domaine émergent des biomatériaux à haute performance.
La soie de ver à soie fait de merveilleux foulards et sous-vêtements, mais les biologistes ont depuis longtemps les yeux rivés sur la soie d'araignée. Les toiles de certaines espèces d'arachnides ont la résistance à la traction de l'acier, tout en restant complètement élastique. "La difficulté est que les araignées sont territoriales et cannibales, " dit Lewis. « Contrairement aux vers à soie, vous ne pouvez pas simplement les mettre tous ensemble et vous attendre à ce qu'ils aient un bon, service à thé heureux. En bref, les araignées ont résisté à tous les efforts de domestication - pour ne pas mentionner, qui voudrait cultiver des araignées ? Et parcourir la jungle pour récolter les meilleures toiles d'araignées sauvages n'est pas rentable.
Pour un ingénieur génétique rêvant de soie d'araignée produite d'une manière commercialement viable, il ne faut pas longtemps pour relier les points au docile, ver à soie communal. Dans certaines parties de l'Inde, Chine et une grande partie de l'Asie du Sud-Est, ils sont traditionnellement élevés par milliers dans de petites caisses en bois dans les huttes des paysans ruraux. L'agriculteur doit aussi faire pousser des mûriers, dont les feuilles sont la seule chose qu'un ver à soie mange. Alors que les méthodes de filage des fils de soie en tissu sont devenues intégrées dans le giron de l'industrie textile mondiale, la pratique consistant à élever les vers et à dérouler chaque cocon à la main a été étonnamment épargnée par les tentacules de la modernisation.
Ce n'est pas le cas des vers à soie et de leurs gènes, toutefois. L'alimentation des vers à soie avec des colorants artificiels a produit des fils de soie « pré-teints » qui évitent le recours au processus de teinture de la soie coûteux et toxique (apparemment sans nuire aux vers). Des chercheurs japonais ont conçu des vers à soie pour filer du fil brillant dans le noir à utiliser dans la création de mode haut de gamme dans l'espoir de créer un marché de niche de la soie qui mettra un frein à la domination mondiale de la Chine sur le commerce de la soie.
L'alimentation des vers à soie avec des colorants artificiels a produit des fils de soie « pré-teints » qui éliminent le besoin du processus de teinture de la soie coûteux et toxique.
Mais le Saint Graal de l'épissage des gènes du ver à soie est de faire en sorte que la petite larve pompe la soie d'araignée, une substance qui peut être tissée dans des produits qui donnent au Kevlar un aspect fragile. Les parties intéressées salivent depuis des années sur les applications potentielles, qui vont bien au-delà des tissus :la marine américaine veut de la soie d'araignée pour sa capacité à adhérer à n'importe quel matériau, même sous l'eau ; le ministère de l'Énergie espère rendre les véhicules plus légers et donc plus économes en carburant en intégrant des protéines de soie dans la fabrication des panneaux de porte; et l'Air Force envisage le poids léger, gilet pare-balles qui est plus facile à manœuvrer pendant le combat. Les applications médicales sont omniprésentes :peau artificielle pour les brûlés, de meilleurs pansements, ligaments synthétiques, des micro-sutures pour les organes délicats comme les yeux et une multitude d'implants chirurgicaux et de mécanismes d'administration de médicaments.
Après des décennies de recherche, plusieurs obstacles majeurs subsistent avant que les technologies de la soie d'araignée ne soient commercialisées. « Les vers que nous avons maintenant fabriquent environ cinq pour cent de soie d’araignée et quatre-vingt-quinze pour cent de soie de ver à soie dans leurs cocons, " dit Lewis. Ils doivent atteindre un seuil de 20 à 30 pour cent de protéines de soie d'araignée avant qu'il ne soit convaincu que les gilets pare-balles en soie pourraient être une réalité commercialement viable. Il prévient également que "le gène n'est pas aussi stable que nous le souhaiterions … après plusieurs générations, la quantité de protéines d'araignée commence à baisser".
Si et quand il réussit, Lewis devra faire face au processus d'approbation de la FDA avant de pouvoir commencer à intensifier ses opérations, qui est stricte lorsqu'il s'agit d'organismes génétiquement modifiés. Les papillons de soie ont été domestiqués depuis si longtemps qu'ils ne peuvent plus voler, qui, selon Lewis, devrait apaiser les inquiétudes que le public ou les organismes de réglementation pourraient avoir concernant le nouveau matériel génétique sortant de la ferme et entrant dans la chaîne alimentaire. "Ils ont ces petites ailes et je vous le garantis, ils ne décolleront jamais… les chances qu'ils sortent dans la nature sont nulles. »
S'ils étaient autorisés à des fins agricoles, les vers à soie transgéniques seraient la première culture non végétale à passer du laboratoire au champ. Mais il reconnaît que la commercialisation pourrait être contrecarrée par le processus d'approbation. « Les règlements, franchement, sont plus rigides qu'il n'y aurait d'argument pour qu'ils soient scientifiquement, " il dit.
Alors que tout le concept de génie génétique reste sujet à débat, que ce soit pour les plantes ou les animaux, Lewis peut penser à de nombreuses raisons écologiques de modifier génétiquement les vers à soie. Le tissu amélioré a le potentiel de remplacer les synthétiques comme le nylon et le Kevlar, qui sont des produits pétroliers. Il énumère également diverses applications industrielles où la protéine de soie pourrait être manipulée en une alternative entièrement naturelle aux adhésifs, gels, revêtements, des éponges et des produits d'étanchéité qui sont actuellement fabriqués avec des substances connues pour être nocives pour l'environnement, voire la santé humaine. La soie est essentiellement un « échafaudage » moléculaire biocompatible qui est suffisamment malléable génétiquement pour qu’un certain nombre de propriétés physiques ou biologiques y soient cousues.
Larves de vers à soie.
Les techniques traditionnelles d'élevage du ver à soie restent largement épargnées par les méthodes modernes.
« Nous voyons cela comme une technologie assez verte, " dit Lewis. Dans la même veine que l'utilisation de maïs OGM pour fabriquer des bioplastiques, Lewis voit ses applications en soie comme une petite pièce du puzzle du changement climatique, faire leur part pour séquestrer le carbone de l'atmosphère en « prenant du C02 et en le transformant en quelque chose qui est actuellement à base de pétrole. Les vers à soie mangent des plantes qui ont absorbé du C02 et le transforment en [soie].
Mais il faudra peut-être un certain temps avant que les villageois du Cambodge élèvent des vers émetteurs de soie d'araignée, si jamais. Même si la technologie s'avère finalement efficace, les modèles commerciaux entourant les organismes génétiquement modifiés peuvent exclure les petits, les agriculteurs de subsistance - qui produisent actuellement la quasi-totalité de la soie grège dans le monde - d'avoir jamais accès aux œufs de vers à soie améliorés. "Vraisemblablement, il y aurait un nombre très restreint de producteurs qui seraient très étroitement contrôlés, », déclare Lewis à propos de la structure d'entreprise qu'il envisage pour protéger les droits de propriété intellectuelle du matériel génétique. "Soyons honnêtes, il y a des parties du monde où ils n'auraient aucune inquiétude à prendre la technologie eux-mêmes et à se retourner et à vendre ces produits.
Dans l'estimation de Lewis, emmener la technologie à l'étranger semble au mieux improbable. Puisqu'il n'y a actuellement aucune forme de production commerciale de soie aux États-Unis, cela soulève la question de savoir qui fera pousser les vers si, et quand, L'approbation de la FDA est accordée. Est-ce que des exploitations agricoles de soie d'araignée très rentables commenceront à apparaître au niveau national ?
Il est trop tôt pour le savoir, mais si les vers araignées à soie ne s'épanouissent pas, Lewis a encore plusieurs autres cartes à jouer. En bas de la route du laboratoire de l'USU où se trouve le vivarium de vers à soie, il existe une installation sécurisée qui abrite un petit troupeau de chèvres qui portent les gènes de la soie d'araignée dans leur lait. Non loin de là se trouve un luxuriant champ de luzerne, dont les petites feuilles ovales contiennent également un peu d'ADN d'arachnide. Il y a un autre laboratoire sur le campus où fermentent des cuves d'E. coli, imprégnés des mêmes gènes d'araignées (selon le Dr Lewis, Les approbations de la FDA pour les bactéries génétiquement modifiées sont une promenade dans le parc par rapport aux plantes et aux animaux).
Les applications à base de fibres telles que les gilets pare-balles et les parachutes militaires ne sont pas réalisables avec les protéines de soie d'araignée que Lewis extrait du lait de chèvre, foin de luzerne et E. coli, mais bon nombre des autres produits médicaux et industriels proposés le sont. Dans le cas où l'un des projets de soie d'araignée de Lewis passe à la commercialisation, ce sera une mine d'or pour les entreprises qui achèteront les droits de licence. Les avantages pour les agriculteurs, la chaîne alimentaire ou les écosystèmes sont moins clairs.
