La résistance des toiles d'araignées ne tient pas seulement à celle de leurs fils de soie: en cas de choc, leur architecture permet d'en sacrifier une zone limitée pour préserver l'essentiel, une conception dont pourraient s'inspirer des ingénieurs, selon une étude publiée mercredi.
«Cela permet à l'araignée de réparer plutôt que de reconstruire complètement», soulignent les chercheurs dans la revue scientifique britannique Nature. Car construire une toile demande une énergie que l'araignée ne peut se permettre d'y consacrer souvent.
La force et la résistance de la soie avaient déjà été vantées, mais ses autres avantages au sein d'une toile d'araignée «restaient inconnus», relève Markus Buehler (Massachussets Institute of Technology, États-Unis) qui a dirigé ces recherches.
Associant observations sur le terrain et simulations sur ordinateur, son équipe a analysé la structure de la toile d'araignée et sa réaction à différents stress, comme la chute d'une brindille ou une tempête.
Par rapport à leur poids, les fils d'araignée «sont plus solides que l'acier et plus résistants que le Kevlar», rappelle le Pr Buehler dans un communiqué du MIT.
Les toiles d'araignées que l'on trouve dans les jardins et les garages sont faites de plusieurs types de soie, dont deux sont importants pour l'intégrité de cette construction : les fils visqueux et élastiques qui spiralent du centre vers l'extérieur de la toile et servent à capturer la proie, et les câbles en soie dure et sèche qui rayonnent depuis le coeur de la toile.
La soie de ces câbles, dotée d'une structure moléculaire qui lui confère à la fois solidité et flexibilité, joue un rôle crucial dans les propriétés mécaniques de l'ensemble de la toile.
En cas de perturbation importante, toute la toile réagit. Mais l'impact est atténué différemment par chaque type de fil. Lorsqu'un câble radial est touché, la toile se déforme davantage que lorsqu'il s'agit d'un fil de la spirale.
Quel que soit le type de fil qui rompt, victime d'un grand stress mécanique, c'est le seul fil qui rompt, le reste de la toile est préservé, selon les chercheurs.
La nature des protéines de la soie renforce cet effet, en alternant phases où elle joue de son élasticité, durcit et absorbe le choc, avant que les frottements entraînent la rupture.
Dès que le fil est rompu, la toile retrouve sa stabilité, même lors de simulations impliquant des vents de la force d'un ouragan.
Les chercheurs suggèrent aux ingénieurs de s'inspirer de ce qui fait la résistance des toiles d'araignées, afin de limiter les dégâts en cas de contraintes extrêmes.
Les innovations de la nature ont déjà servi de modèle pour créer des fermetures Velcro imitant la fleur de Bardane ou des adhésifs puissants en s'inspirant des pattes du Gecko.