Les vers de vase, petites créatures marines, dépendent de mâchoires robustes pour leur survie.
Ces annélides, mesurant jusqu'à 38 cm de long, creusent le fond marin boueux et chassent crustacés, mollusques et autres vers.
"Ils ont besoin de leurs mâchoires pour tuer les proies les plus actives", explique Herbert Waite, biochimiste marin à l'Université de Californie à Santa Barbara. "Ils les utilisent aussi pour se battre, car ils ne sont pas sociables et se disputent souvent les terriers."
Ces mâchoires doivent être extrêmement pointues et résistantes, car les vers n'en produisent qu'une seule fois dans leur vie, précise Waite. Leur secret réside dans un mélange unique de cuivre, de mélanine et d'une protéine aux propriétés chimiques remarquables, comme l'ont rapporté Waite et ses collaborateurs le 25 avril dans la revue Matter. Ce processus efficace inspire l'amélioration de la fabrication de matériaux composites.
Chaque ver de vase possède une trompe armée de quatre mâchoires noires qui injectent un venin paralysant. Légères mais résistantes à l'usure, elles intègrent cuivre et mélanine, des composants inhabituels : le cuivre est généralement toxique pour les animaux, et la mélanine sert rarement d'élément structurel.
"Nous étudions comment les invertébrés marins forment leurs structures porteuses, et celles des vers de vase se distinguent par leur haute teneur en cuivre", note Waite.
Les scientifiques ignorent pourquoi le cuivre est préféré au fer ou au zinc, mais il pourrait interagir avec le venin stocké. "Le ver stocke les toxines inertes qui s'activent en traversant les canaux des mâchoires", suggère Waite.
Pour élucider ce processus, l'équipe a séquencé le gène codant la protéine principale des mâchoires, riche en deux acides aminés (80 %). Ils ont synthétisé une version artificielle, nommée "protéine multitâche".
Ils ont recréé une version simplifiée : ajout de cuivre à la protéine forme des gouttelettes ; ajout de Dopa (précurseur de mélanine) les fonce et forme un film dense.
"En piquant le film brun-noir avec une épingle, nous extrayons des fibres testées mécaniquement : aussi solides que le nylon", décrit Waite.
Cette protéine unique lie le cuivre, forme des gouttelettes, produit de la mélanine et assemble le composite – bien plus simple que les procédés industriels comme la fibre de verre.
"Ce modèle naturel suggère des fabrications durables sans équipements lourds comme mélangeurs ou extrudeuses, pourtant un matériau organisé émerge", souligne Waite.
Ces réactions chimiques sont sensibles au pH, à la salinité et à la température, rendant les vers vulnérables au changement climatique.
Cependant, leur talent pour créer des matériaux résistants offre des leçons précieuses en biomimétisme, comparable aux vers géants de Dune.
"Comme l'épice de Dune, produite par de simples organismes, ces vers recèlent des technologies utiles", conclut Waite.
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