Ce que les créatures marines gluantes peuvent nous apprendre sur la colle

Et si nous pouvions exploiter la force adhésive des créatures maritimes telles que les moules, les huîtres et les bernacles, qui restent accrochées même sur des littoraux trempés et houleux ? Plongez dans le monde merveilleux des animaux qui produisent leur propre colle et leur propre ciment avec le scientifique Jonathan Wilker -- et venez entrevoir toutes les choses formidables que nous pouvons apprendre de leur manière d'en produire.

J'aimerais que vous veniez
avec moi sur le terrain,

je voudrais aller à la plage,
qu'on y aille tous

pour profiter de l'air marin
et des embruns salés.

Nous irions au bord de l'eau,

Et là nous serions malmenés par les vagues

vous verriez comme il est difficile
de rester en place.

Mais maintenant, baissez les yeux,

et vous allez voir

que les pierres sont recouvertes
de créatures marines

qui restent insensibles
à la houle des vagues.

Il s'avère que, si vous voulez survivre

dans cet environnement exigeant,

votre existence même dépend
de votre capacité à produire de la colle.

Laissez-moi vous présenter
les héros de notre histoire,

juste quelques-uns.

Il y a tout d'abord les moules

vous remarquerez
qu'elles tapissent les rochers.

Elles produisent de la colle

et s'accrochent sur les rochers,

et parfois même entre elles.

Elles s'agglutinent donc
pour former un groupe.

Voici un gros plan d'un récif d'huîtres,

elles sont épatantes.

Elles se collent les unes aux autres

et construisent ces énormes
systèmes récifaux.

Pouvant s'étendre sur des kilomètres,
plonger à plusieurs mètres,

Elles sont sans aucun doute
un puissant acteur

de la santé de l'écosystème
marin des littoraux,

puisqu'elles filtrent l'eau en permanence,

et retiennent le sable et les impuretés.

Plusieurs espèces vivent dans ces récifs.

Mais que se passe-t-il
lors d'une tempête ?

Lorsque la marée de tempête
s'abat sur ces récifs,

le littoral derrière s'en trouve protégé.

Ils jouent donc un rôle majeur.

Si vous êtes déjà allés
sur une plage rocheuse,

vous savez sans doute
à quoi ressemble une bernacle.

Que font ces créatures ?

Il y en a plein d'autres
mais en voici trois --

elles font de la colle,

elles s'agglutinent sur les rochers

et créent des communautés,

et, en faisant cela, augmentent
leurs chances de survie.

Notamment parce
qu'en étant uni aux autres,

un individu est moins
soumis aux turbulences

et aux effets dévastateurs
de cet environnement.

Elles sont donc regroupées comme ça.

Il a aussi une certaine
sécurité dans le nombre,

cela aide à éloigner les prédateurs.

Imaginez qu'une mouette
veuille vous manger,

ce sera plus difficile pour elle
si vous formez un groupe soudé.

Cela affecte aussi l'efficacité
de la reproduction.

Lorsque M. et Mme Bernacle se disent :

« Il est temps d'avoir
des bébés bernacles » -

je ne vous dirais pas comment ils font -

mais quand ils décident qu'il est temps,

c'est plus facile et l'efficacité
en est augmentée

s'ils vivent proches l'un de l'autre.

Nous voulons savoir comment ils font,
comment ils s'accolent.

Je ne peux vous donner tous les détails,

c'est quelque chose que l'on essaye
encore de comprendre,

mais voici un aperçu

de ce que nous essayons de faire.

Voici la photo d'un aquarium
que nous avons au laboratoire.

Tout ce que vous voyez là
fait partie d'un système,

c'est là que nous faisons nos tests,

vous pouvez voir dans le réservoir
au fond, il y a les moules,

nous avons refroidi l'eau,
nous avons des cycles de lumière,

nous provoquons de la houle

car les créatures produisent plus de colle

lorsque l'eau est agitée.

On les force à secréter de la colle,
on la collecte et on l'étudie.

Elles sont ici, dans l'Indiana.

Elles seront dans le Maine en février,

et d'après ce qu'on en sait,
elles sont plutôt contentes.

Nous travaillons aussi avec des huîtres,

En-haut, c'est la photo
d'un petit récif en Caroline du Sud,

ce qui nous intéresse, c'est de voir
comment elles s'attachent l'une à l'autre,

comment elles se lient.

Dans l'image du dessous,

deux huîtres se cimentent l'une à l'autre.

On cherche à savoir ce qu'il y au milieu,

on les sépare donc pour pouvoir regarder.

Dans les prochaines images,

vous pouvez voir, en bas, deux coquilles,

appartenant à deux créatures distinctes,

et le ciment les reliant.

Si vous regardez l'image de droite,

vous pourrez peut-être voir

qu'il y a une structure précise
pour la coquille de chaque animal,

mais que celle du ciment est différente.

On utilise donc un tas d'outils
biologiques et chimiques sophistiqués

pour comprendre ce qu'il se passe ici,

Nous avons découvert
que la structure était différente

mais que la chimie aussi,
et c'est très intéressant.

Ensuite, cette photo...

Laissez-moi mettre en perspective
avant de vous dire ce que c'est,

Vous connaissez le dessin animé
« Le Bus Magique » ?

Ou si vous êtes un peu plus âgé,
« Le Voyage Fantastique » ?

Vous vous souvenez que les personnages

devenaient microscopiques,

ils étaient emportés dans un tourbillon,

nageaient et volaient autour
de structures biologiques ?

Je vois les choses comme ça,
sauf que dans mon cas, c'est la réalité.

Nous avons ces deux huîtres
collées l'une à l'autre,

et entre les deux, cet espace
qui était autrefois cimenté.

Nous pouvons voir que le ciment
est formé d'éléments très différents,

qu'il y a des parties dures non-adhésives,

et des parties douces et collantes,

nous avons retiré
les parties non-adhésives

pour voir ce qu'il restait
aux animaux pour s'accrocher.

Voici ce que nous avons trouvé :
il subsiste un résidu gluant

qui les maintient collés.

Je trouve cette image géniale,

vous pouvez vous imaginer
y voler librement.

Voilà certaines des choses que
nous essayons de comprendre

comment la biologie marine
créait ces éléments.

Et d'une perspective fondamentale,
c'est vraiment passionnant à apprendre.

Mais qu'allons-nous faire
de ces informations ?

Il y aurait beaucoup
d'applications technologiques

si nous parvenions à exploiter
ce que font ces animaux.

Laissez-moi vous donner un exemple.

Imaginez que vous êtes chez vous

et que vous cassez votre figurine
ou votre tasse préférée.

Vous voulez la recoller.

Où allez-vous ?

Vous allez dans mon endroit préféré,

la section colle du magasin de bricolage.

Je sais où vous passez vos nuits,

vous êtes tous des gens cool,
puisque vous êtes ici,

vous allez dans des bars,
à des concerts...

Moi, je vais là-bas tous les soirs.

Passons. Ce que je veux
que vous fassiez,

c'est de prendre un tube de
chaque colle présente dans le rayon,

de les rapporter,

mais avant d'essayer
de recoller les morceaux,

je voudrais que vous essayiez
de le faire sous l'eau.

Ça ne va pas marcher, pas vrai ?
On le sait tous.

La biologie marine, elle, a résolu ceci.

Nous devons comprendre comment
nous approprier ce processus.

Et un des problèmes qui se posent ici

est que vous ne pouvez pas
vous servir sur la plage,

car si vous prenez un tas de moules

pour en récupérer la colle,

vous en aurez une petite quantité,

mais jamais assez pour
en faire quelque chose,

juste assez pour la voir.

Nous devons augmenter l'échelle,
idéalement à la taille d'un wagon.

L'image du haut montre
un des types de molécules

que l'on retrouve dans
la colle de ces animaux,

ce sont de très longues molécules,
appelées protéines,

et ces protéines ont
des parties assez uniques

qui contiennent des propriétés adhésives.

Ce que nous voulons faire,
c'est prendre ces petites parties

et les insérer dans de longues
molécules que l'on peut créer

mais pour le faire à très grande échelle.

Vous les connaissez en tant que
plastique ou polymère,

nous simplifions donc ce qu'ils font,

mais en insérant la chimie adhésive
dans ces larges molécules.

Nous avons donc développé
plusieurs systèmes adhésifs.

Et que faites-vous quand
vous créez une nouvelle colle

qui a l'air pas mal ?

Vous courez à travers le labo,
cherchant des choses à coller.

On a pris un peu de notre colle et
on a collé deux morceaux de métal

on a voulu y suspendre quelque chose,

alors on a utilisé un seau d'huîtres.
Ça nous semblait une bonne idée.

(Rires)

La plupart du temps nous sommes
bien sûr beaucoup plus quantitatifs.

Nous nous comparons
avec les colles du marché,

et nous avons aujourd'hui des matériaux
plus forts que la superglu.

Pour moi, c'est génial.

Un bon jour au laboratoire.
C'est plus fort que la superglu.

Et nous pouvons faire beaucoup plus.

Voici une cuve d'eau de mer.

Et là, dans cette seringue,
une de nos formules adhésives.

Nous allons l’apposer
sur un morceau de métal,

complètement immergé.

Nous voulons faire un assemblage.

Nous prenons donc
une autre pièce de métal,

nous les positionnons l'une contre l'autre

et on laisse le temps à la colle d'agir.

On y pose un poids, rien d'extravagant.

C'est un tube de grenaille de plomb,
rien de compliqué.

Vous le laissez prendre, un moment.

Il n'a jamais été à l'air libre.
Toujours sous l'eau.

Vous le récupérez.

On ne sait jamais ce qu'il va se passer.

Je suis toujours un peu nerveux.

On le récupère...

et ça tient.

Pour moi, c'est vraiment cool.

Nous pouvons donc avoir
une très forte adhérence sous l'eau.

C'est probablement la plus forte,
ou l'une des plus fortes,

colles sous-marines que j'aie jamais vues.

C'est même plus fort que celles
produites par les animaux.

Pour nous, c'est passionnant.
C'est vraiment cool.

Que faisons-nous donc à partir de là ?

Voici des produits qui vous sont
sûrement familiers.

Prenez vos téléphones, vos portables,
le contreplaqué dans les structures,

l'intérieur de votre voiture,
vos chaussures, les annuaires...

Ils sont tous assemblés avec de la colle,

mais il y a deux soucis majeurs
avec la colle utilisée dans ces objets.

Le premier est qu'elle est toxique.

Notamment celle présente
dans le contreplaqué.

Le contreplaqué, les meubles,
ou les sols en bois stratifiés --

un des composants principaux
de la colle est le formaldéhyde,

vous en avez probablement
déjà entendu parler.

C'est un gaz mais aussi un cancérogène.

Et nous construisons beaucoup
de choses avec ces colles,

nous respirons donc aussi
beaucoup de ces cancérogènes.

Ce n'est pas très bon, n'est-ce pas ?

Le second problème, c'est que
ces colles sont permanentes.

Quand vos chaussures,
vos voitures, vos ordinateurs

arrivent en fin de vie,
vous en faites quoi ?

La plupart partent à la décharge.

On y trouve des matériaux précieux

que l'on aimerait récupérer et recycler.

Mais c'est extrêmement difficile

parce qu'ils sont immuablement collés.

Une des façons dont nous essayons
d'approcher ces problèmes,

et ce que nous faisons ici,
c'est prendre une autre longue molécule

que nous empruntons au maïs,

et nous y injectons

un peu de la chimie adhésive des moules.

Nous avons donc le maïs
et nous avons les moules,

nous l'avons appelé
notre polymère terre et mer.

Et ça colle. Ça colle vraiment bien.

C'est très fort.

Et c'est aussi bio. C’est sympa.

Mais peut-être le plus important ici,
c'est que c'est aussi biodégradable,

et on peut le retirer facilement,
juste avec de l'eau.

Nous pouvons donc positionner les choses

et les joindre fermement,

mais aussi les séparer à volonté.

Nous y réfléchissons constamment.

Il y une chose que beaucoup
d'entre nous voudrait essayer.

Enfin, dans ce cas précis,
que nous ne voudrions pas,

Nous aimerions changer ça.

Sutures, agrafes, vis,

c'est comme ça qu'on vous rafistole
lors d'une opération chirurgicale.

C'est horrible et ça fait mal.

Dans le cas des sutures,
regardez le nombre

de tensions mécaniques exercées lorsque
vous joignez les choses ensemble.

Vous créez des terrains infectieux.

Faire des trous dans du tissu sain.
Ce n'est jamais bon.

Ou si vous avez besoin d'une plaque,

regardez combien d'os
vous avez besoin de percer

pour tenir la plaque en place.

C'est affreux.

On dirait des choses créées dans
des chambres de torture médiévales,

mais c'est notre chirurgie moderne.

J'aimerais que l'on puisse
remplacer ces procédés par de la colle.

C'est notre but mais ce n'est pas facile.

Pensez à ce dont vous auriez besoin
comme colle dans ces cas.

Il vous faudra tout d'abord
une colle qui tiendra

dans un environnement humide.

Si vous regardez ce drôle de dessin,

vous verrez que nos corps
sont composés d'environ 60% d'eau -

c'est un environnement très humide.

Ça vous montre aussi pourquoi
je suis un scientifique et non un artiste.

Je n'ai pas raté ma vocation.

Il y a d'autres conditions nécessaires
pour une bonne colle médicale.

Il faut qu'elle soit forte, bien sûr,

et ne doit pas être toxique.

Vous ne voulez pas faire
du mal aux patients.

Réunir deux de ces conditions
dans un matériel est assez facile.

Ça a été fait plusieurs fois.
Mais trois, c'est du jamais vu.

C'est extrêmement dur.

Et les chirurgiens sont vite tatillons :

« Oh, je veux que la colle soit sèche
à la fin de l'opération. »

« Oh, je voudrais que la colle se dégrade

pour laisser place au tissu
cicatriciel du patient. »

C'est donc vraiment difficile.
On travaille dur.

Voici une de nos images,

Parfois, nous prélevons
divers types d'os, de la peau,

des tissus mous et durs,
et on les écrase avec un marteau.

En général, on les coupe
en formes précises.

Et ensuite on les recolle ensemble.

Nous avons eu de bons résultats,
des matériaux forts,

d'autres qui n'avaient pas l'air toxique,

qui se collent mouillés.

Je ne dis pas avoir résolu le problème
de la colle en milieu humide,

ce n'est pas le cas,

mais ce sera sans doute possible
dans un futur proche.

Nous avons là un domaine où
nous voulons voir les choses avancer.

Et il y a beaucoup d'autres domaines
que nous pouvons aussi améliorer

si nous pouvions y utiliser plus de colle.

Même pour les cosmétiques.

Prenez les personnes qui mettent
des faux ongles ou des faux cils,

Qu'est-ce qu'elles utilisent ?

Des colles hautement toxiques.

Il faut que ça change.

Et nous aimerions y contribuer.

Il y a encore d'autres secteurs.

Pensez aux voitures, aux avions.

Plus ils seront légers,

plus économiques ils seront.

Si nous pouvions remplacer
les rivets, les soudures,

par de la colle,

ce serait sans doute mieux

pour nos futurs moyens de transport.

Donc pour nous, tout revient à la plage.

On observe et on se demande :
« Comment ces créatures collent ?

Que pouvons-nous faire
de cette technologie ? »

Et j'ajouterais qu'il nous reste
tant de choses à apprendre

de la biologie et de la nature.

Ce que j'aimerais
vous demander à présent,

c'est de déposer vos portables
et vos téléphones non-recyclables,

de sortir explorer le monde naturel

et de commencer à poser
vos propres questions.

Merci beaucoup.

(Applaudissements)