La toile d’araignée la plus résistante connue est celle de l’araignée écorce de Darwin, Caerostris darwini, une espèce de Madagascar décrite en 2010. Sa soie détient le record de ténacité : en moyenne 350 MJ/m³, jusqu’à 520 MJ/m³ pour certains fils, soit plus de dix fois le Kevlar. Et sa toile, tendue au-dessus des rivières par des fils d’ancrage de 25 m, est la plus grande toile ronde jamais mesurée : jusqu’à 2,8 m².
Qu’est-ce que l’araignée écorce de Darwin ?
C’est une araignée tisseuse de toiles rondes (orbiculaires) de la famille des Araneidae, décrite par Kuntner et Agnarsson en 2010. Les chercheurs avaient remarqué ses toiles géantes dès 2001, dans le parc national de Ranomafana, à Madagascar : elles traversaient des ruisseaux et même de grandes rivières. Ils l’ont ensuite observée dans la réserve spéciale de Périnet, en 2008 et 2010.
Les araignées du genre Caerostris tissent déjà certaines des plus grandes toiles de la nature, en lisière de forêt ou dans les clairières. Celle-ci, que ses descripteurs présentent comme une espèce de rivière, s’installe au-dessus de l’eau.
L’araignée écorce de Darwin ne tisse pas en lisière de forêt comme ses cousines, mais au-dessus des rivières.
Quelle taille atteint sa toile ?
Selon la revue des records d’araignées publiée en 2017 par Stefano Mammola et ses collègues, la surface de sa toile varie de 0,09 à 2,8 m². Avec 2,8 m², c’est la plus grande toile orbiculaire jamais mesurée. Le record appartenait auparavant aux néphiles, des araignées capables de tisser des toiles rondes de plus d’un mètre de diamètre.
La toile est suspendue au-dessus de l’eau par des fils d’ancrage, ou « fils-ponts », fixés sur chaque rive. Leur longueur dépend de la rivière : sur une rivière moyenne de Ranomafana, la plupart mesuraient entre 10 et 14 m ; sur les petits cours d’eau de Périnet, 3,5 m en moyenne. Les plus longs atteignent 25 m, ce qui en fait la plus longue toile de toutes les araignées.
La toile ronde se limite à 2,8 m², mais ses fils d’ancrage franchissent jusqu’à 25 m de rivière.
Pourquoi parle-t-on de ténacité plutôt que de résistance ?
Parce que la soie d’araignée n’est pas la plus résistante à la rupture : elle est la plus tenace. L’étude d’Agnarsson, Kuntner et Blackledge, parue en 2010 dans la revue PLOS ONE, définit la ténacité comme la capacité à absorber une grande quantité d’énergie avant de se rompre. Elle se mesure en mégajoules par mètre cube (MJ/m³) : l’énergie qu’un volume de fil encaisse avant de casser.
Une bonne ténacité suppose deux qualités rarement réunies dans les polymères synthétiques : être solide et pouvoir s’étirer. La soie d’araignée combine les deux. L’étude rappelle que les rayons d’une toile doivent encaisser l’énergie considérable des insectes qui s’y jettent en vol.
La différence entre résistance, dureté et ténacité est détaillée dans notre page sur le matériau le plus dur.
Le record de la soie d’araignée est un record d’énergie absorbée, pas de force.
La soie de Darwin bat-elle vraiment le Kevlar ?
Oui, en ténacité. Les chercheurs ont testé des fils tirés de dix araignées. Leur ténacité moyenne est de 350 MJ/m³, de 233 à 520 MJ/m³ selon les fils. Le Kevlar, fibre synthétique utilisée pour sa capacité à absorber les chocs, est donné à 33 MJ/m³ dans la même étude : la soie de Darwin fait donc plus de dix fois mieux.
Elle dépasse aussi les autres araignées. La soie d’araignée classique est déjà réputée pour sa ténacité, d’environ 150 MJ/m³ selon l’étude, supérieure à celle de l’acier et du Kevlar. Une vaste comparaison antérieure, citée dans l’article, donnait 50 à 230 MJ/m³ selon les espèces. La soie de Darwin est plus de deux fois plus tenace que toutes les soies décrites jusque-là.
Son secret n’est pas la force. Sa résistance à la rupture, environ 1 650 MPa pour les fils tirés, est jugée « élevée mais pas exceptionnelle », et sa rigidité un peu sous la moyenne. Ce qui change, c’est l’allongement : en moyenne 0,52 et jusqu’à 0,91 en déformation vraie, une élasticité exceptionnelle pour ce type de soie.
La soie de Darwin n’est pas plus forte que les autres ; elle s’étire beaucoup plus avant de casser.
Pourquoi une soie aussi tenace ?
Les auteurs de l’étude de 2010 proposent une hypothèse liée à la rivière. Une toile tendue au-dessus de l’eau dépend entièrement de ses fils-ponts : s’ils cèdent, la toile tombe dans le courant. Une soie capable d’absorber beaucoup d’énergie réduit ce risque. Selon eux, la ténacité exceptionnelle de cette soie aurait évolué avec ce mode de vie.
C’est une hypothèse, que les chercheurs proposent de tester en comparant les soies des différentes espèces du genre Caerostris.
La soie la plus tenace serait une adaptation à la vie au-dessus des rivières, ce qui reste à démontrer.
Et les plus grandes toiles collectives ?
Elles relèvent d’un autre record : celui des toiles tissées à plusieurs. Selon la revue de 2017, l’espèce qui forme les plus grands groupes coopératifs est Anelosimus eximius, une araignée sociale des forêts tropicales d’Amérique centrale et du Sud. Ses toiles communes vont de 10 à 25 cm pour quelques individus à 2 ou 3 m, voire plus, pour des milliers. L’université de la Colombie-Britannique, qui les étudie en Amazonie équatorienne, indique des colonies de moins de 100 à 10 000 araignées, et parfois plus de 20 000.
Des toiles géantes apparaissent aussi par accident. En août 2007, au parc d’État du lac Tawakoni, à 50 miles (80 km environ) à l’est de Dallas, au Texas, une toile a recouvert plusieurs acres de bois de chênes et d’ormes (un acre vaut environ 0,4 hectare). Selon le service des parcs du Texas, un chercheur du département d’entomologie y a identifié onze familles d’araignées, avec une espèce dominante, Tetragnatha guatemalensis.
Les toiles collectives battent les records de surface ; les records de soie restent à une araignée solitaire.
Le classement des records de soie et de toile
| Record | Valeur | Détenteur | Source |
|---|---|---|---|
| Soie la plus tenace | 350 MJ/m³ en moyenne, jusqu’à 520 | araignée écorce de Darwin | Agnarsson et al., PLOS ONE, 2010 |
| Plus grande toile ronde | 2,8 m² | araignée écorce de Darwin | Mammola et al., PeerJ, 2017 |
| Plus longue toile (fils d’ancrage) | 25 m | araignée écorce de Darwin | Mammola et al., PeerJ, 2017 |
| Soie de cocon la plus extensible | 751 % d’allongement, 0,64 GPa | Meta menardi | Mammola et al., PeerJ, 2017 |
| Plus grands groupes coopératifs | plus de 20 000 araignées par colonie | Anelosimus eximius | université de la Colombie-Britannique |
| Comparaison : Kevlar | 33 MJ/m³ | fibre synthétique | Agnarsson et al., 2010 |
Trois des cinq records du tableau reviennent à la même araignée de Madagascar.
Pourquoi cherche-t-on à copier cette soie ?
Parce que la soie d’araignée est, selon l’étude de 2010, un modèle pour développer des fibres de haute performance inspirées du vivant. Les chercheurs veulent comprendre le lien entre la structure moléculaire de la soie et ses performances, pour reproduire ses qualités dans des matériaux synthétiques.
L’étude plaide aussi pour une méthode : chercher les soies exceptionnelles en partant de l’écologie des araignées. En 2010, on comptait plus de 41 000 espèces d’araignées décrites, produisant pour la plupart plusieurs types de soie, soit plus de 200 000 soies différentes. Seules quelques dizaines d’espèces avaient été testées. L’araignée écorce de Darwin a été choisie parce que sa toile hors normes laissait prévoir une soie hors normes, et la prédiction s’est vérifiée.
Le prochain record de soie se cache peut-être chez une araignée jamais testée.
À retenir
- La soie la plus tenace connue est celle de l’araignée écorce de Darwin : 350 MJ/m³ en moyenne, jusqu’à 520.
- C’est plus de dix fois la ténacité du Kevlar (33 MJ/m³) et plus du double de toutes les soies décrites avant 2010.
- Sa toile ronde atteint 2,8 m², la plus grande jamais mesurée, et ses fils d’ancrage 25 m.
- Le record porte sur la ténacité, l’énergie absorbée avant la rupture, pas sur la force.
- Les plus grandes toiles collectives sont l’œuvre d’araignées sociales comme Anelosimus eximius.
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Une araignée de Madagascar fait dix fois mieux que le Kevlar, et elle le fait au-dessus d’une rivière.
Sources
- Agnarsson I., Kuntner M., Blackledge T. A., « Bioprospecting finds the toughest biological material: extraordinary silk from a giant riverine orb spider », PLOS ONE, vol. 5, n° 9, 2010 (texte intégral : découverte des toiles en 2001, surfaces, fils-ponts, ténacité, résistance, rigidité, allongement, comparaison avec le Kevlar, hypothèse écologique, nombre d’espèces).
- Mammola S., Michalik P., Hebets E. A., Isaia M., « Record breaking achievements by spiders and the scientists who study them », PeerJ, 2017 (plus grande toile ronde, plus longue toile, soie la plus tenace, soie de cocon de Meta menardi, plus grande colonie).
- Université de la Colombie-Britannique, « Spiders who eat together, stay together: UBC research » (Anelosimus eximius, taille des colonies, Amazonie équatorienne).
- Texas Parks and Wildlife Department, communiqué du 10 septembre 2007 « Halloween Comes Early to Lake Tawakoni State Park » (toile de plusieurs acres, onze familles d’araignées, Tetragnatha guatemalensis).
