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Biomimétisme : un robot-raie hybride pour concevoir un cœur artificiel ou... explorer les fonds marins !

Biomimétisme : un robot-raie hybride pour concevoir un cœur artificiel ou... explorer les fonds marins !

© Karaghen Hudson

Un robot-raie... fabriqué à partir de cellules de rat ! Ce robot hybride utilise des cellules de rat génétiquement modifiées et s'appuie sur les techniques de l'optogénétique pour imiter le mode de déplacement de la raie. Tout cela pour faire avancer les techniques de conception des cœurs artficiels et imaginer les futures générations de véhicules autonomes sous-marins. 

Des chercheurs du laboratoire de bio-ingénierie de Harvard ont conçu une raie-manta artificielle, dont ils ont présenté le fonctionnement dans un article publié par la revue Science. Il s'agit tout à la fois de bio-mimétisme, puisqu'ils cherchent à imiter la raie, et de bio-ingénierie, et en particulier d'optigénétique.

Un mini robot constitué de quatre couches

Le physiologiste Kit Parker, déjà maître d’œuvre de la réalisation d’une méduse artificielle il y a quatre ans, a indiqué s’être inspiré du fonctionnement musculaire du rat. La principale utilité de ce robot-raie est de mieux comprendre le cœur. Kit Parker espère, en effet, réutiliser les techniques développées pour les appliquer sur des cœurs artificiels humains.

Les chercheurs ont essayé d'imiter le mode de déplacement de la raie. Celle-ci utilise son propre corps pour créer des vagues qui génèrent du mouvement : un mode de déplacement appelé « leading-edge vortex » (tourbillon), semblable à celui qu’utilisent les animaux pour se propulser dans les airs.

L'optogénétique pour faire avancer le robot

Pour pouvoir réaliser ce mouvement, le corps du robot de 10 grammes et 16 millimètres de long est composé de quatre couches : une couche de polymère transparent (silicone) qui forme le corps, la structure squelettique en or, qui revient à son état initial après chaque battement, une deuxième couche de silicone, et près de 200 000 cellules de cœur de rat génétiquement modifiées pour réagir à la lumière bleue dispersées sur les nageoires de l’« animal ».

Le robot est placé dans une solution saline composée de sucre afin de nourrir les cellules de rat. Celles-ci sont stimulées par les flashs de lumière bleue, dont le contrôle spatial permet de diriger le robot. Une technique qui appartient au domaine de l’optogénétique, et que les chercheurs ont rendue possible en insérant des gènes issus d’algues sensibles à ce type de lumière. Les cellules de rats servent donc à la fois de capteur (de la lumière bleue, pour se diriger) et d’actionneur (de muscles, pour avancer) ! Grâce à cette méthode, Sung-Jing Park, chercheur au sein du laboratoire, est parvenu à guider l’engin bionique avec des LED à travers un parcours d’obstacles de 250 millimètres.

Du coeur artificiel au véhicule sous-marin autonome

Selon les chercheurs, cette raie-manta artificielle pourrait permettre d’améliorer les connaissances sur la façon dont le cœur pompe le sang vers les organes, et développer les méthodes pour concevoir et contrôler les cellules cardiaques.

Keith Moored, un ingénieur en mécanique de l’université de Bethlehem interviewé par la MIT Technology Review, estime pour sa part que le mode de déplacement des raies pourrait constituer un modèle idéal pour le développement des prochaines générations de véhicules sous-marins autonomes. Keith Moored considère ainsi que cette technique serait particulièrement efficace pour propulser des véhicules furtifs de reconnaissance et développer des dispositifs capables de suivre des espèces et d’étudier leurs comportements d’une manière non invasive.

 

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