TED2010
Cheryl Hayashi: The magnificence of spider silk
Cheryl Hayashi: La splendeur de la soie d'araignée
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Cheryl Hayashi étudie la soie d'araignée, l'un des matériaux les plus performants qu'on puisse trouver dans la nature. Chaque espèce d'araignée peut fabriquer jusqu'à 7 sortes très différentes de soie. Comment font-elles ? Hayashi nous l'explique au niveau de l'ADN, puis démontre comment ce matériel ultra-résistant et ultra-flexible peut inspirer.
Cheryl Hayashi - Spider silk scientist
Cheryl Hayashi studies the delicate but terrifically strong silk threads that make up a spider's web, finding startling applications for human use. Full bio
Cheryl Hayashi studies the delicate but terrifically strong silk threads that make up a spider's web, finding startling applications for human use. Full bio
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00:16
I'm here to spread the word about the
0
1000
2000
Je suis ici pour répandre la nouvelle
00:18
magnificence of spiders
1
3000
2000
de la splendeur des araignées
00:20
and how much we can learn from them.
2
5000
3000
et de combien nous pouvons apprendre d'elles.
00:23
Spiders are truly global citizens.
3
8000
2000
Les araignées sont réellement des citoyennes globales.
00:25
You can find spiders in nearly
4
10000
2000
Vous pouvez trouver les araignées dans
00:27
every terrestrial habitat.
5
12000
2000
presque tous les habitats terrestres.
00:29
This red dot marks
6
14000
2000
Ce point rouge indique
00:31
the Great Basin of North America,
7
16000
2000
le Grand Bassin des États-Unis,
00:33
and I'm involved with an alpine biodiversity
8
18000
2000
et là je suis impliquée avec des collaborateurs
00:35
project there with some collaborators.
9
20000
2000
dans un projet sur la biodiversité alpine.
00:37
Here's one of our field sites,
10
22000
2000
Voici un de nos terrains de recherches,
00:39
and just to give you a sense of perspective,
11
24000
2000
et juste pour vous donner une idée,
00:41
this little blue smudge here,
12
26000
2000
cette petite trace bleue ici,
00:43
that's one of my collaborators.
13
28000
2000
c'est un de mes collaborateurs.
00:45
This is a rugged and barren landscape,
14
30000
3000
C'est un paysage accidenté et aride,
00:48
yet there are quite a few spiders here.
15
33000
2000
et pourtant il y a un certain nombre d'araignées ici.
00:50
Turning rocks over revealed this crab spider
16
35000
4000
Si on retourne les rochers on trouve cette araignée-crabe
00:54
grappling with a beetle.
17
39000
2000
luttant avec ce scarabée.
00:56
Spiders are not just everywhere,
18
41000
3000
Les araignées ne sont pas juste partout,
00:59
but they're extremely diverse.
19
44000
2000
elles sont également très diversifiées.
01:01
There are over 40,000 described species
20
46000
3000
Il y a plus de 40 000 espèces
01:04
of spiders.
21
49000
1000
d'araignées décrites.
01:05
To put that number into perspective,
22
50000
2000
Pour mettre ce nombre en perspective,
01:07
here's a graph comparing the 40,000
23
52000
2000
voici un graphique comparant
01:09
species of spiders
24
54000
2000
les 40 000 espèces d'araignées
01:11
to the 400 species of primates.
25
56000
2000
avec les 400 espèces de primates.
01:13
There are two orders of magnitude more
26
58000
2000
Il y a plus d'araignées que de primates
01:15
spiders than primates.
27
60000
2000
par deux ordres de grandeur.
01:17
Spiders are also extremely old.
28
62000
4000
Les araignées sont aussi très vieilles.
01:21
On the bottom here,
29
66000
2000
En bas-ici
01:23
this is the geologic timescale,
30
68000
2000
se trouve l'échelle des temps géologiques,
01:25
and the numbers on it indicate millions
31
70000
2000
et les nombres y indiquent les millions
01:27
of years from the present, so the zero here,
32
72000
2000
d'années depuis le présent, donc le zéro ici,
01:29
that would be today.
33
74000
2000
ce serait aujourd'hui.
01:31
So what this figure shows is that spiders
34
76000
3000
Donc cette figure montre que les araignées
01:34
date back to almost 380 million years.
35
79000
4000
remontent presque à 380 millions d'années.
01:38
To put that into perspective, this red
36
83000
2000
Pour vous donner une mesure, cette barre
01:40
vertical bar here marks the divergence time
37
85000
3000
rouge ici indiquent le moment de la divergence
01:43
of humans from chimpanzees,
38
88000
3000
des humains depuis la ligne des chimpanzés,
01:46
a mere seven million years ago.
39
91000
3000
il y a seulement 7 millions d'années.
01:49
All spiders make silk
40
94000
2000
Toutes les araignées font de la soie
01:51
at some point in their life.
41
96000
2000
à un moment dans leur vie.
01:53
Most spiders use copious amounts of silk,
42
98000
3000
La plupart des araignées utilisent une quantité abondante de soie,
01:56
and silk is essential to their survival
43
101000
2000
et la soie est essentielle à leur survie
01:58
and reproduction.
44
103000
2000
et à leur reproduction.
02:00
Even fossil spiders can make silk,
45
105000
2000
Même les araignées fossiles peuvent produire de la soie,
02:02
as we can see from this impression of
46
107000
2000
comme nous pouvons le voir avec cette impression
02:04
a spinneret on this fossil spider.
47
109000
3000
d'une filière dans cette araignée fossile.
02:07
So this means that both spiders
48
112000
2000
Cela veut donc dire qu'à la fois les araignées
02:09
and spider silk have been around
49
114000
2000
et la soie d'araignée existent
02:11
for 380 million years.
50
116000
4000
depuis 380 millions d'années.
02:16
It doesn't take long from working with spiders
51
121000
3000
Quand on travaille avec les araignées, très vite
02:19
to start noticing how essential silk is
52
124000
3000
on commence à remarquer à quel point la soie est simplement
02:22
to just about every aspect of their life.
53
127000
3000
essentielle dans tous les aspects de leur vie.
02:25
Spiders use silk for many purposes, including
54
130000
3000
Les araignées utilisent la soie avec de multiples buts, dont
02:28
the trailing safety dragline,
55
133000
2000
le câble de sécurité pour ramper,
02:30
wrapping eggs for reproduction,
56
135000
3000
enrober les œufs pour la reproduction,
02:33
protective retreats
57
138000
2000
construire des abris protecteurs
02:35
and catching prey.
58
140000
2000
et attraper des proies.
02:37
There are many kinds of spider silk.
59
142000
2000
Il y a de nombreuses sortes de soie d'araignée.
02:39
For example, this garden spider can make
60
144000
3000
Par exemple, cette araignée de jardin peut faire
02:42
seven different kinds of silks.
61
147000
2000
sept différentes sortes de soie.
02:44
When you look at this orb web, you're actually
62
149000
2000
Quand vous regardez cette toile orbitale, en fait
02:46
seeing many types of silk fibers.
63
151000
3000
vous voyez différent types de fibres de soie.
02:49
The frame and radii of this web
64
154000
2000
Le cadre et les rayons de la toile
02:51
is made up of one type of silk,
65
156000
3000
sont faits d'une sorte de soie,
02:54
while the capture spiral is a composite
66
159000
2000
alors que la spirale de capture est un composite
02:56
of two different silks:
67
161000
2000
de deux soies différentes :
02:58
the filament and the sticky droplet.
68
163000
3000
le filament et la gouttelette collante.
03:01
How does an individual spider
69
166000
3000
Comment une seule araignée
03:04
make so many kinds of silk?
70
169000
3000
fabrique autant de sortes de soie ?
03:07
To answer that, you have to look a lot closer
71
172000
2000
Pour répondre à cela, il faut regarder de plus près
03:09
at the spinneret region of a spider.
72
174000
2000
la zone filière de l'araignée.
03:11
So silk comes out of the spinnerets, and for
73
176000
2000
Donc la soie sort de ces glandes filières,
03:13
those of us spider silk biologists, this is what
74
178000
2000
et pour nous biologistes de la soie d'araignée,
03:15
we call the "business end" of the spider. (Laughter)
75
180000
2000
c'est ce qu'on appelle le "côté commercial" de l'araignée. (Rires)
03:17
We spend long days ...
76
182000
2000
Nous passons de longues journées...
03:19
Hey! Don't laugh. That's my life.
77
184000
2000
Hé ! Ne riez pas. C'est ma vie.
03:21
(Laughter)
78
186000
2000
(Rires)
03:23
We spend long days and nights
79
188000
2000
Nous passons de longs jours et nuits
03:25
staring at this part of the spider.
80
190000
3000
à fixer cette partie de l'araignée.
03:28
And this is what we see.
81
193000
2000
Et voici ce que nous voyons.
03:30
You can see multiple fibers
82
195000
2000
Vous pouvez voir de multiples fibres
03:32
coming out of the spinnerets, because
83
197000
3000
sortant des glandes filières,
03:35
each spinneret has many spigots on it.
84
200000
3000
car chaque glande filière a de nombreux robinets.
03:38
Each of these silk fibers exits from the spigot,
85
203000
3000
Chacune de ces fibres de soie sort par un robinet,
03:41
and if you were to trace the fiber back
86
206000
2000
et si vous deviez retracer la fibre
03:43
into the spider, what you would find is that
87
208000
3000
à l'intérieur de l'araignée, vous observeriez que
03:46
each spigot connects to its own individual
88
211000
2000
chaque robinet est connecté à sa propre glande à soie.
03:48
silk gland. A silk gland kind of looks like a sac
89
213000
3000
Une glande à soie ressemble à une sorte de sac
03:51
with a lot of silk proteins stuck inside.
90
216000
3000
avec plein de protéines de soie à l'intérieur.
03:54
So if you ever have the opportunity to dissect
91
219000
2000
Donc si vous avez un jour l'opportunité de disséquer
03:56
an orb-web-weaving spider,
92
221000
2000
une araignée orbitèle,
03:58
and I hope you do,
93
223000
2000
et je l'espère pour vous,
04:00
what you would find is a bounty
94
225000
3000
ce que vous trouverez est une abondance
04:03
of beautiful, translucent silk glands.
95
228000
3000
de magnifiques, translucides glandes à soie.
04:06
Inside each spider, there are hundreds
96
231000
2000
À l'intérieur de chaque araignée, il y a des centaines
04:08
of silk glands, sometimes thousands.
97
233000
3000
de glandes à soie, parfois des milliers.
04:11
These can be grouped into seven categories.
98
236000
3000
Elles peuvent être groupées en sept catégories.
04:14
They differ by size, shape,
99
239000
2000
Elles diffèrent par leur taille, leur forme,
04:16
and sometimes even color.
100
241000
2000
et parfois même leur couleur.
04:18
In an orb-web-weaving spider,
101
243000
2000
Dans une araignée orbitèle,
04:20
you can find seven types of silk glands,
102
245000
2000
vous pouvez trouver sept sortes de glandes à soie,
04:22
and what I have depicted here in this picture,
103
247000
2000
et ce que j'ai décrit dans cette image —
04:24
let's start at the one o'clock position,
104
249000
3000
commençons à une heure —
04:27
there's tubuliform silk glands, which are used
105
252000
2000
il y a des glandes à soie tubulaires, utilisées
04:29
to make the outer silk of an egg sac.
106
254000
2000
pour fabriquer l'extérieur d'un sac à œufs.
04:31
There's the aggregate and flagelliform silk
107
256000
2000
Il y a les glandes à soie agrégées et flagelliformes,
04:33
glands which combine to make the sticky
108
258000
2000
qui se combinent pour fabriquer la spirale adhésive
04:35
capture spiral of an orb web.
109
260000
3000
de capture de l'araignée orbitèle.
04:38
Pyriform silk glands make the attachment
110
263000
2000
Les glandes à soie piriformes fabriquent
04:40
cement -- that's the silk that's used to adhere
111
265000
3000
le ciment adhésif : c'est la soie utilisée
04:43
silk lines to a substrate.
112
268000
3000
pour attacher les lignes de soie à un substrat.
04:46
There's also aciniform silk,
113
271000
2000
Il y a aussi la soie aciniforme,
04:48
which is used to wrap prey.
114
273000
2000
utilisée pour enrober les proies.
04:50
Minor ampullate silk is used in web construction.
115
275000
2000
La soie ampullacée mineure est utilisée dans la construction de la toile.
04:52
And the most studied silk line
116
277000
2000
Et la ligne de soie la plus étudiée
04:54
of them all: major ampullate silk.
117
279000
2000
d'entre toutes : la soie ampullacée majeure.
04:56
This is the silk that's used to make the frame
118
281000
2000
C'est la soie qui est utilisée pour fabriquer le cadre
04:58
and radii of an orb web, and also
119
283000
3000
et les rayons de la toile,
05:01
the safety trailing dragline.
120
286000
3000
ainsi que le câble de sécurité pour ramper.
05:04
But what, exactly, is spider silk?
121
289000
3000
Mais qu'est exactement la soie d'araignée ?
05:08
Spider silk is almost entirely protein.
122
293000
3000
La soie d'araignée est presque entièrement de la protéine.
05:11
Nearly all of these proteins can be explained
123
296000
2000
Presque toutes ces protéines peuvent être expliquées
05:13
by a single gene family,
124
298000
3000
par une seule famille de gènes,
05:16
so this means that the diversity of silk types
125
301000
2000
ce qui veut dire que la diversité dans les sortes de soie
05:18
we see today is encoded by one gene family,
126
303000
5000
observées aujourd'hui est codée par une seule famille de gènes.
05:23
so presumably the original spider ancestor
127
308000
3000
On présume donc que l'ancêtre original de l'araignée
05:26
made one kind of silk,
128
311000
2000
fabriquait une sorte de soie,
05:28
and over the last 380 million years,
129
313000
3000
et au cours des 380 millions d'années,
05:31
that one silk gene has duplicated
130
316000
3000
cet unique gène à soie s'est dupliqué
05:34
and then diverged, specialized,
131
319000
3000
et a alors divergé, s'est spécialisé,
05:37
over and over and over again, to get
132
322000
3000
encore et encore et encore, pour obtenir
05:40
the large variety of flavors of spider silks
133
325000
2000
la large variété de parfums de soies d'araignée
05:42
that we have today.
134
327000
3000
que nous avons aujourd'hui.
05:45
There are several features that all these silks
135
330000
2000
Il y a plusieurs caractéristiques que toutes ces soies
05:47
have in common. They all have a common
136
332000
2000
ont en commun. Elles ont toutes une même
05:49
design, such as they're all very long --
137
334000
2000
forme, de sorte qu'elles sont très longues —
05:51
they're sort of outlandishly long
138
336000
3000
elles sont quelque peu bizarrement longues
05:54
compared to other proteins.
139
339000
2000
par rapport aux autres protéines.
05:56
They're very repetitive, and they're very rich
140
341000
3000
Elles sont très répétitives, et elles sont très riches
05:59
in the amino acids glycine and alanine.
141
344000
3000
en glycine et alanine, des acides aminés.
06:02
To give you an idea of what
142
347000
2000
Pour vous donner une idée de
06:04
a spider silk protein looks like,
143
349000
2000
à quoi ressemble une protéine de soie d'araignée,
06:06
this is a dragline silk protein,
144
351000
2000
voici la protéine du câble de soie —
06:08
it's just a portion of it,
145
353000
2000
c'en est juste une portion —
06:10
from the black widow spider.
146
355000
2000
de la veuve noire.
06:12
This is the kind of sequence that I love
147
357000
2000
C'est le genre de séquence que j'adore
06:14
looking at day and night. (Laughter)
148
359000
3000
regarder jour et nuit. (Rires)
06:17
So what you're seeing here is the one letter
149
362000
2000
Donc, ce que vous voyez ici est l'abréviation
06:19
abbreviation for amino acids, and I've colored
150
364000
2000
en une lettre des acides aminés, et j'ai colorié
06:21
in the glycines with green,
151
366000
2000
les glycines en vert,
06:23
and the alanines in red, and so
152
368000
2000
et les alanines en rouge.
06:25
you can see it's just a lot of G's and A's.
153
370000
3000
Donc vous pouvez voir que c'est juste beaucoup de G et de A.
06:28
You can also see that there's a lot of short
154
373000
3000
Vous pouvez aussi voir qu'il y a beaucoup de courtes
06:31
sequence motifs that repeat over and over
155
376000
3000
séquences de motifs qui se répètent encore et encore
06:34
and over again, so for example there's a lot of
156
379000
2000
et encore : par exemple, il y a beaucoup
06:36
what we call polyalanines, or iterated A's,
157
381000
3000
de ce qu'on appelle des polyalanines, ou A répétés,
06:39
AAAAA. There's GGQ. There's GGY.
158
384000
4000
AAAAA. Il y a GCQ. Il y a GCY.
06:43
You can think of these short motifs
159
388000
2000
Vous pouvez voir ces courts motifs
06:45
that repeat over and over again as words,
160
390000
3000
qui se répètent encore et encore comme des mots,
06:48
and these words occur in sentences.
161
393000
3000
et ces mots apparaissent dans des phrases.
06:51
So for example this would be one sentence,
162
396000
3000
Par exemple, cela serait une phrase,
06:54
and you would get this sort of green region
163
399000
2000
et vous auriez cette espèce de zone verte
06:56
and the red polyalanine, that repeats
164
401000
2000
et le polyalanine rouge, qui se répètent
06:58
over and over and over again,
165
403000
2000
encore et encore et encore,
07:00
and you can have that hundreds and
166
405000
2000
et vous pouvez avoir cela des centaines et
07:02
hundreds and hundreds of times within
167
407000
2000
des centaines et des centaines de fois à l'intérieur
07:04
an individual silk molecule.
168
409000
2000
d'une simple molécule de soie.
07:06
Silks made by the same spider can have
169
411000
2000
Les soies fabriquées par une même araignée peuvent avoir
07:08
dramatically different repeat sequences.
170
413000
3000
des séquences de répétition radicalement différentes.
07:11
At the top of the screen, you're seeing
171
416000
3000
En haut de l'écran, vous voyez
07:14
the repeat unit from the dragline silk
172
419000
3000
l'unité répétée dans le câble de soie
07:17
of a garden argiope spider.
173
422000
3000
d'une argiope — une araignée de jardin.
07:20
It's short. And on the bottom,
174
425000
2000
C'est court. Et en bas,
07:22
this is the repeat sequence for the
175
427000
2000
c'est la séquence répétée pour
07:24
egg case, or tubuliform silk protein,
176
429000
2000
l'écrin à œufs, la protéine de soie tubuliforme,
07:26
for the exact same spider. And you can see
177
431000
3000
pour exactement la même araignée. Et vous pouvez voir
07:29
how dramatically different
178
434000
2000
combien ces protéines de soie
07:31
these silk proteins are -- so this is
179
436000
3000
sont radicalement différentes. D’une certaine façon,
07:34
sort of the beauty of the diversification
180
439000
2000
c’est la beauté de la diversification
07:36
of the spider silk gene family.
181
441000
2000
de la famille des gènes à soie de l'araignée.
07:38
You can see that the repeat units differ
182
443000
2000
Vous pouvez voir que les unités répétées diffèrent
07:40
in length. They also differ in sequence.
183
445000
2000
en longueur. Elles diffèrent aussi dans leurs séquences.
07:42
So I've colored in the glycines again
184
447000
2000
Donc j'ai encore colorié les glycines
07:44
in green, alanine in red, and the serines,
185
449000
3000
en vert, l'alanine en rouge, et les sérines,
07:47
the letter S, in purple. And you can see
186
452000
3000
la lettre S, en violet. Et vous pouvez voir
07:50
that the top repeat unit can be explained
187
455000
2000
que l'unité répétée en haut peut être expliquée
07:52
almost entirely by green and red,
188
457000
3000
presque entièrement en vert et en rouge,
07:55
and the bottom repeat unit has
189
460000
2000
et que l'unité répétée en bas
07:57
a substantial amount of purple.
190
462000
2000
a une quantité substantielle de violet.
07:59
What silk biologists do is we try to relate
191
464000
3000
Ce que les biologistes de la soie font, c'est essayer de relier
08:02
these sequences, these amino acid
192
467000
2000
ces séquences, ces séquences d'acides aminés
08:04
sequences, to the mechanical properties
193
469000
2000
aux propriétés mécaniques
08:06
of the silk fibers.
194
471000
2000
des fibres de soie.
08:08
Now, it's really convenient that spiders use their silk
195
473000
3000
Maintenant, c'est vraiment pratique que les araignées utilisent leur soie
08:11
completely outside their body.
196
476000
2000
complètement hors de leur corps.
08:13
This makes testing spider silk really, really
197
478000
2000
Cela fait que tester la soie d'araignée est vraiment, vraiment
08:15
easy to do in the laboratory, because
198
480000
2000
facile à faire en laboratoire, car
08:17
we're actually, you know, testing it in air
199
482000
3000
nous la testons en fait, vous savez, dans l'air
08:20
that's exactly the environment that
200
485000
2000
qui est exactement l'environnement
08:22
spiders are using their silk proteins.
201
487000
2000
dans lequel les araignées utilisent leurs protéines de soie.
08:24
So this makes quantifying silk properties by
202
489000
2000
Ainsi identifier les propriétés de la soie
08:26
methods such as tensile testing, which is
203
491000
2000
par des méthodes comme les tests de résistance à l'étirement —
08:28
basically, you know, tugging on one end
204
493000
2000
où, en gros, on tire un bout
08:30
of the fiber, very amenable.
205
495000
3000
de la fibre — très accommodant.
08:33
Here are stress-strain curves
206
498000
3000
Voici les courbes de stress et de tension
08:36
generated by tensile testing
207
501000
2000
générées en testant la résistance à l'étirement
08:38
five fibers made by the same spider.
208
503000
3000
de cinq fibres fabriquées par la même araignée.
08:41
So what you can see here is that
209
506000
3000
Donc vous pouvez voir ici que
08:44
the five fibers have different behaviors.
210
509000
3000
les cinq fibres ont des comportements différents.
08:47
Specifically, if you look on the vertical axis,
211
512000
2000
Spécifiquement, si vous regardez l'axe vertical,
08:49
that's stress. If you look at the maximum
212
514000
3000
c'est le stress. Si vous regardez la valeur
08:52
stress value for each of these fibers,
213
517000
2000
maximale de stress pour chacune de ces fibres,
08:54
you can see that there's a lot of variation,
214
519000
3000
vous pouvez voir qu'il y a beaucoup de variation,
08:57
and in fact dragline, or major ampullate silk,
215
522000
3000
et en fait le câble, ou soie ampullacée majeure,
09:00
is the strongest of these fibers.
216
525000
2000
est la plus forte des ces fibres.
09:02
We think that's because the dragline silk,
217
527000
3000
Nous pensons que c'est parce que la soie du câble,
09:05
which is used to make the frame and radii
218
530000
3000
utilisée pour fabriquer le cadre et les rayons
09:08
for a web, needs to be very strong.
219
533000
2000
d'une toile, doivent être très résistants.
09:10
On the other hand, if you were to look at
220
535000
2000
De l'autre côté, si vous deviez regarder
09:12
strain -- this is how much a fiber can be
221
537000
2000
la tension — combien une fibre peut être
09:14
extended -- if you look at the maximum value
222
539000
2000
étirée — si vous regardez la valeur maximale
09:16
here, again, there's a lot of variation
223
541000
3000
ici, encore une fois, il y a beaucoup de variation
09:19
and the clear winner is flagelliform,
224
544000
2000
et la nette gagnante est la fibre flagelliforme,
09:21
or the capture spiral filament.
225
546000
2000
le filament de la spirale de capture.
09:23
In fact, this flagelliform fiber can
226
548000
2000
En fait, la fibre flagelliforme peut en fait
09:25
actually stretch over twice its original length.
227
550000
4000
s'étirer jusqu'à deux fois sa longueur originelle.
09:29
So silk fibers vary in their strength
228
554000
3000
Donc les fibres de soie varient par leur force
09:32
and also their extensibility.
229
557000
2000
et aussi par leur extensibilité.
09:34
In the case of the capture spiral,
230
559000
2000
Dans le cas de la spirale de capture,
09:36
it needs to be so stretchy to absorb
231
561000
2000
elle a besoin d'être aussi étirable pour absorber
09:38
the impact of flying prey.
232
563000
2000
l'impact de la proie qui vole.
09:40
If it wasn't able to stretch so much, then
233
565000
2000
Si elle ne pouvait pas s'étirer autant,
09:42
basically when an insect hit the web,
234
567000
2000
en gros quand un insecte heurte la toile,
09:44
it would just trampoline right off of it.
235
569000
2000
il sauterait juste dessus, comme sur un trampoline.
09:46
So if the web was made entirely out of
236
571000
2000
Donc si la toile est entièrement faite de
09:48
dragline silk, an insect is very likely to just
237
573000
3000
soie de câble, un insecte va très probablement juste
09:51
bounce right off. But by having really, really
238
576000
2000
rebondir aussitôt. Mais en ayant une spirale de capture
09:53
stretchy capture spiral silk, the web is actually
239
578000
2000
en soie vraiment, vraiment élastique, la toile peut
09:55
able to absorb the impact
240
580000
2000
en fait absorber l'impact
09:57
of that intercepted prey.
241
582000
3000
de la proie interceptée.
10:00
There's quite a bit of variation within
242
585000
2000
Il y a beaucoup de variation parmi
10:02
the fibers that an individual spider can make.
243
587000
3000
les fibres qu'une seule araignée peut fabriquer.
10:05
We call that the tool kit of a spider.
244
590000
3000
Nous appelons cela la boîte à outils de l'araignée.
10:08
That's what the spider has
245
593000
2000
C'est ce que l'araignée a
10:10
to interact with their environment.
246
595000
2000
pour interagir avec son environnement
10:12
But how about variation among spider
247
597000
2000
Mais qu'en est-il de la variation entre
10:14
species, so looking at one type of silk
248
599000
2000
les espèces d'araignées, donc si on regarde un type de soie
10:16
and looking at different species of spiders?
249
601000
3000
et différentes espèces d'araignées ?
10:19
This is an area that's largely unexplored
250
604000
2000
C'est un champ largement inexploré,
10:21
but here's a little bit of data I can show you.
251
606000
4000
mais il y a quelques données que je peux vous montrer.
10:25
This is the comparison of the toughness
252
610000
2000
Voici une comparaison de la solidité
10:27
of the dragline spilk spun
253
612000
2000
de la schappe du câble de soie
10:29
by 21 species of spiders.
254
614000
2000
dans 21 espèces d'araignées.
10:31
Some of them are orb-weaving spiders and
255
616000
2000
Certaines sont des araignées orbitèles et
10:33
some of them are non-orb-weaving spiders.
256
618000
3000
certaines sont non orbitèles.
10:36
It's been hypothesized that
257
621000
2000
L'hypothèse a été émise que
10:38
orb-weaving spiders, like this argiope here,
258
623000
3000
les araignées orbitèles, comme l'argiope ici,
10:41
should have the toughest dragline silks
259
626000
2000
devrait avoir les câbles de soie les plus solides
10:43
because they must intercept flying prey.
260
628000
3000
parce qu'elles doivent intercepter des proies volantes.
10:46
What you see here on this toughness graph
261
631000
3000
Ce que vous voyez ici sur ce graphique de la solidité,
10:49
is the higher the black dot is on the graph,
262
634000
2000
c'est que plus le point noir est haut sur le graphique,
10:51
the higher the toughness.
263
636000
2000
plus la solidité est grande.
10:53
The 21 species are indicated here by this
264
638000
3000
Les 21 espèces sont indiquées ici par cet
10:56
phylogeny, this evolutionary tree, that shows
265
641000
3000
arbre phylogénique, évolutionnaire, montrant
10:59
their genetic relationships, and I've colored
266
644000
2000
leurs relations génétiques ; j'ai colorié
11:01
in yellow the orb-web-weaving spiders.
267
646000
3000
en jaune les araignées orbitèles.
11:04
If you look right here at the two red arrows,
268
649000
3000
Si vous regardez juste ici les deux flèches rouges,
11:07
they point to the toughness values
269
652000
3000
elles pointent vers les valeurs de solidité
11:10
for the draglines of nephila clavipes and
270
655000
2000
pour les câbles de l'araignée Nephila clavipes
11:12
araneus diadematus.
271
657000
2000
et l'araignée Araneus diadematus [Épeire diadème].
11:14
These are the two species of spiders
272
659000
2000
Ce sont les deux espèces d'araignées sur lesquelles
11:16
for which the vast majority of time and money
273
661000
3000
on a dépensé la vaste majorité du temps et de l'argent
11:19
on synthetic spider silk research has been
274
664000
3000
de la recherche sur la soie d'araignée synthétique,
11:22
to replicate their dragline silk proteins.
275
667000
3000
afin de répliquer les protéines de leurs câbles de soie.
11:25
Yet, their draglines are not the toughest.
276
670000
4000
Cependant leurs câbles ne sont pas les plus solides.
11:29
In fact, the toughest dragline in this survey
277
674000
3000
En fait, le câble le plus solide dans cette étude
11:32
is this one right here in this white region,
278
677000
3000
est celui juste ici dans la zone blanche,
11:35
a non orb-web-weaving spider.
279
680000
2000
celui d'une araignée non orbitèle.
11:37
This is the dragline spun by scytodes,
280
682000
2000
Il s'agit de la schappe de la scytodes,
11:39
the spitting spider.
281
684000
2000
l'araignée cracheuse.
11:41
Scytodes doesn't use a web at all
282
686000
3000
La scytodes n'utilise pas du tout de toile
11:44
to catch prey. Instead, scytodes
283
689000
2000
pour attraper ses proies. À la place, la scytodes
11:46
sort of lurks around and waits for prey
284
691000
3000
rôde en quelque sorte, et attend qu'une proie
11:49
to get close to it, and then immobilizes prey
285
694000
3000
s'approche, et alors elle immobilise la proie
11:52
by spraying a silk-like venom onto that insect.
286
697000
4000
en aspergeant l'insecte d'un venin semblable à de la soie.
11:56
Think of hunting with silly string.
287
701000
3000
Imaginez chasser avec des stupides cordes.
11:59
That's how scytodes forages.
288
704000
3000
C'est comme cela que la scytode fourrage.
12:02
We don't really know why scytodes
289
707000
2000
On ne sait pas vraiment pourquoi la scytodes
12:04
needs such a tough dragline,
290
709000
3000
a besoin d'un câble si solide,
12:07
but it's unexpected results like this that make
291
712000
3000
mais ce sont des résultats inattendus comme ceux-là
12:10
bio-prospecting so exciting and worthwhile.
292
715000
4000
qui rendent la bio-prospection si excitante et en valant la peine.
12:14
It frees us from the constraints
293
719000
2000
Cela nous libère des contraintes
12:16
of our imagination.
294
721000
2000
de notre imagination.
12:18
Now I'm going to mark on
295
723000
2000
Maintenant je vais indiquer
12:20
the toughness values for nylon fiber,
296
725000
3000
les valeurs de solidité pour la fibre de nylon,
12:23
bombyx -- or domesticated silkworm silk --
297
728000
3000
La fibre de bombyx — ou soie du ver à soie domestiqué —
12:26
wool, Kevlar, and carbon fibers.
298
731000
3000
la laine, le Kevlar, et des fibres de carbone.
12:29
And what you can see is that nearly
299
734000
2000
Et ce que vous pouvez voir est que presque
12:31
all the spider draglines surpass them.
300
736000
2000
tous les câbles d'araignée les surpassent.
12:33
It's the combination of strength, extensibility
301
738000
4000
C'est la combinaison de la force, l'extensibilité,
12:37
and toughness that makes spider silk so
302
742000
3000
et la solidité, qui rend la soie d'araignée
12:40
special, and that has attracted the attention
303
745000
3000
si spéciale, et qui a attiré l'attention
12:43
of biomimeticists, so people that turn
304
748000
3000
des biomimétistes, soit des gens qui se tournent
12:46
to nature to try to find new solutions.
305
751000
3000
vers la nature pour trouver de nouvelles solutions.
12:49
And the strength, extensibility and toughness
306
754000
3000
Et la force, l'extensibilité et la solidité
12:52
of spider silks combined with the fact that
307
757000
3000
des soies d'araignée, combinées au fait
12:55
silks do not elicit an immune response,
308
760000
3000
que les soies ne provoquent pas de réponses immunitaires,
12:58
have attracted a lot of interest in the use
309
763000
3000
ont attiré beaucoup d'intérêt pour l'usage
13:01
of spider silks in biomedical applications,
310
766000
2000
des soies d'araignées pour des applications biomédicales,
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for example, as a component of
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768000
2000
par exemple comme un composant de
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artificial tendons, for serving as
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770000
3000
tendons artificiels, comme guide
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guides to regrow nerves, and for
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773000
4000
pour faire repousser des nerfs, et comme
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scaffolds for tissue growth.
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3000
support pour faire pousser des tissus.
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Spider silks also have a lot of potential
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780000
3000
Les soies d'araignées ont beaucoup de potentiel
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for their anti-ballistic capabilities.
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783000
2000
par leurs capacités antibalistiques.
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Silks could be incorporated into body
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2000
Les soies pourraient être intégrées dans le corps
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and equipment armor that would be more
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et un équipement blindé qui serait plus
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lightweight and flexible
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2000
léger et flexible
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than any armor available today.
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3000
que n'importe quel blindage disponible aujourd'hui.
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In addition to these biomimetic
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3000
En plus de ces applications
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applications of spider silks,
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2000
biomimétistes des soies d'araignée,
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personally, I find studying spider silks
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4000
personnellement, je trouve l'étude des soies d'araignées
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just fascinating in and of itself.
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3000
simplement fascinante en elle-même et d'elle-même.
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I love when I'm in the laboratory,
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807000
4000
J'adore quand je suis dans le laboratoire,
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a new spider silk sequence comes in.
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une nouvelle séquence de soie d'araignée arrive.
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That's just the best. (Laughter)
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3000
C'est tout simplement la meilleure. (Rires)
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It's like the spiders are sharing
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C'est comme si les araignées partageaient
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an ancient secret with me, and that's why
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avec moi un secret ancien, et c'est pourquoi
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I'm going to spend the rest of my life
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2000
je vais passer le reste de ma vie
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studying spider silk.
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à étudier la soie d'araignée.
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The next time you see a spider web,
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3000
La prochaine fois que vous voyez une toile d'araignée,
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please, pause and look a little closer.
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3000
s'il-vous-plaît, arrêtez-vous et regardez d'un peu plus près.
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You'll be seeing one of the most
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2000
Vous serez en train de regarder l'un des matériaux
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high-performance materials known to man.
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à la plus haute performance que l'homme connaisse.
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To borrow from the writings
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Pour emprunter des écrits
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of a spider named Charlotte,
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d'une araignée nommée Charlotte,
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silk is terrific.
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la soie est formidable.
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Thank you. (Applause)
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Merci. (Applaudissements)
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(Applause)
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1000
(Applaudissements)
ABOUT THE SPEAKER
Cheryl Hayashi - Spider silk scientistCheryl Hayashi studies the delicate but terrifically strong silk threads that make up a spider's web, finding startling applications for human use.
Why you should listen
Biologist Cheryl Hayashi is fascinated with spiders and their silks, and for good reason. Made of a mix of proteins, spider silks come in thousands of variations; there are over 40,000 species of spiders, with many spiders capable of producing half a dozen types. Some silks have the tensile strength of steel -- and often are much tougher -- while remaining light as air and extremely supple. And spiders use their silk in diverse ways: to make their homes and trap their food, to travel, to court and to protect their eggs.
In her lab at UC Riverside, Hayashi explores spider silk’s genetic makeup, evolution and unique biomechanics (winning a MacArthur “genius" grant for it in 2007). Her work blurs the boundary between biology and materials science, looking for the molecular basis of this wondrous material and exploring how humans might learn from it. Hayashi's work may inspire new biomimetic materials for a huge variety of uses, from biodegradable fishing lines and sutures to superstrong ropes and armor cloth.
Cheryl Hayashi | Speaker | TED.com