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Botaniste passionné, Francis Hallé a révolutionné notre compréhension des arbres. De l’invention du radeau des cimes pour étudier la canopée à la résurrection d’une forêt d’Europe de l’Ouest, en passant par les modèles architecturaux des arbres, cet amoureux des forêts n’a pas fini de faire progresser la science ! Un chercheur passionné Avec un père ingénieur agronome et une mère passionnée d’art et de plantes, Francis Hallé baigne dès tout petit dans la botanique et l’observation du monde végétal qui l’entoure. C’est donc tout naturellement qu’il se dirige vers des études de biologie et de botanique. Après des études à la Sorbonne puis à l’Université d’Abidjan, en Côte d’Ivoire, il se spécialise dans l’étude des forêts tropicales et plus précisément des forêts primaires (forêts dans lesquelles aucune trace d’activité humaine n’est visible). Il a consacré sa vie à l’étude de ces forêts tropicales et de l’architecture de leurs arbres. La canopée et le radeau des cimes, une invention impressionnante Etude de la canopée, indispensable dans les forêts tropicales Les forêts, et notamment celles des régions tropicales, sont souvent perçues comme des univers d’une très grande richesse, aussi bien en faune qu’en flore. C’est bien le cas, mais en termes de richesse une partie des forêts se distingue surtout : la canopée ! La canopée correspond à la partie supérieure de la forêt. Celle-ci est ainsi directement exposée au soleil, dont elle intercepte jusqu’à 98 % de la lumière dans les zones tropicales ! Cela ne laisse que de rares rayons atteindre le sol, et empêche souvent la pousse de jeunes arbres, à moins qu’un des vieux géants ne meure et laisse la lumière pénétrer les sous-bois en tombant. Cette strate supérieure, également très humide, est un écosystème qui abrite la majorité de la faune : environ ¾ des espèces animales de la forêt se trouvent dans cette zone ! En 1982, un jeune scientifique américain, Terry Erwin, évalue la biodiversité au sommet des arbres tropicaux. Incapable d’y monter pour les étudier, il utilise un gaz toxique projeté depuis le sol à l’aide d’un canon afin de tuer les insectes et de pouvoir les dénombrer. Grâce à cette expérience, il a réalisé que l’estimation de 3 millions d’espèces terrestres était très largement sous-estimée : la découverte de ce monde des cimes d’une richesse extrême lui a permis de réévaluer la biodiversité terrestre en la multipliant par 10 ! Le radeau des cimes, pour voguer et observer De cette volonté d’explorer l’un des lieux les plus riches de la Terre en biodiversité, cette frontière nommée canopée, est né ce qui devait devenir un des emblèmes de la créativité et du génie de Francis Hallé : le radeau des cimes. Cette invention est née à la suite de la réflexion d’une étudiante de l’équipe de Francis Hallé dans les années 1970 : alors qu’on envoyait déjà des humains explorer la lune, on n’était même pas capable de s’élever à quelques dizaines de mètres au-dessus du sol ! Les découvertes de Terry Erwin soulignaient de plus l’indispensable nécessité d’aller explorer ce nouveau monde. Le rêve était né : il semblait désormais évident à Francis Hallé et bien d’autres qu’il fallait aller travailler au sommet des arbres. Pour parvenir à explorer cet Eldorado végétal, Francis Hallé met au point la structure du radeau des cimes. Couvrant une surface de 600 m2, cette structure hexagonale déposée sur le haut de la canopée à l’aide d’un dirigeable à air chaud a servi à la fois de laboratoire et de lieu de vie à plus de 300 scientifiques de divers horizons pendant 10 expéditions depuis la fin des années 1980 et les années 2010. L’architecture végétale Fort de toutes ses expéditions, Francis Hallé se spécialise en architecture végétale. Cette science fondée dans les années 1940 a pour but d’étudier la morphologie des arbres pour rendre compte de leur organisation spatio-temporelle. Francis Hallé a contribué à son développement en érigeant certains principes fondamentaux, notamment celui des modèles architecturaux des arbres. Les modèles architecturaux des arbres A première vue, les arbres dont on dénombre plus de 100 000 espèces sont tous d’aspects et de formes très différents. Cependant, les travaux de Francis Hallé montrent que l’on peut les catégoriser en seulement une vingtaine de modèles ! En effet, il constate que les arbres se distinguent principalement sur 3 aspects : La répartition des branches sur le tronc, qui peut être régulière ou non. L’orientation des nouvelles branches : horizontale, oblique ou verticale. La position des organes reproducteurs, qui peuvent être en position terminale (extrémité d’un axe) ou latérale (sur ses côtés). Il est fascinant d’observer que la complexité apparente des arbres peut être catégorisée suivant des règles et critères simples, en un nombre faible de groupes ! Un autre principe vient s’y ajouter : la réitération. Le principe de réitération En plus des modèles morphologiques des arbres, Francis Hallé a également contribué à comprendre le principe de réitération qui concerne la croissance des arbres. On parle de réitération lorsqu’un nouvel arbre pousse à même le tronc d’un ancien, non pas comme une tige mais réellement comme un arbre autonome, avec un génome différent et par exemple un nouveau tronc sur le premier. Les arbres avec ce type de croissance sont dits coloniaires, en opposition aux arbres unitaires, qui grandissent sans réitération. Avec cette méthode de croissance, les arbres coloniaires sont potentiellement immortels puisqu'ils se régénèrent par la réitération. On retrouve cela dans les faits, les arbres coloniaires vivant bien plus longtemps que les arbres unitaires. De plus, on observe une grande diversité génétique parmi les arbres réitérés, ce qui les rend très résilients notamment vis-à-vis des conditions environnementales. Le fonctionnement décentralisé des arbres et les organes sensoriels On peut le voir avec le principe de réitération, les arbres, et les végétaux en général ont une organisation décentralisée, différentes de ce que l’on peut voir chez les animaux et sur laquelle Francis Hallé a également travaillé. En effet, quand les humains possèdent une centaine d’organes différents, souvent uniques ou doubles (cœur, poumons, œil, foie …) les arbres n’en n’ont que 3 types : racines, tiges et feuilles, mais en nombre bien plus important ! Chez les humains, chaque organe a une fonction bien particulière, on pourrait donc se dire qu’avec ce faible nombre d’organes, les arbres ne peuvent remplir qu’un faible nombre de fonctions. Mais les arbres sont également dotés d’un grand nombre de fonctions. Pour ne citer que quelques exemples : Malgré l’absence de squelette, les arbres conservent une grande rigidité La sève circule dans l’arbre comme la circulation sanguine, sans organe de pompage comme les coeur Les végétaux respirent sans poumons On retrouve même chez certains arbres des fonctions plus surprenantes comme ressentir les sons, les odeurs ou même à mémoriser des sensations ! Pour plus de détails, voici une conférence de Francis Hallé sur ce sujet : Des données récentes sur les arbres. La question est donc de savoir comment les arbres font pour combiner toutes ces fonctions ? La réponse repose dans le principe de décentralisation. En effet, au contraire des animaux où la fonction est concentrée dans l’organe, pour un arbre celles-ci sont dispersées dans toutes les cellules du végétal. Pour les exemples les plus connus, on peut citer les mitochondries qui sont responsables de la respiration des plantes ou la chlorophylle responsable de la photosynthèse. Ces éléments sont présents dans l’ensemble des feuilles de l’arbre et permettent à l’arbre de respirer et photosynthétiser par chacune des feuilles. C’est ce principe de décentralisation qui donne aux arbres une très grande résilience. En effet, ils doivent faire face à de nombreuses contraintes (environnementales, prédateurs… ) tout en étant incapable de bouger ! La défense des forêts et de leur rôle écologique : un projet à long terme A l’âge de 84 ans, Francis Hallé est un pionnier et une des figures les plus admirables de la recherche botanique et de l’écologie. Mais pourquoi s’arrêter en si bon chemin ? C’est aujourd’hui un nouveau projet à couper le souffle qu’entreprend le botaniste : la résurrection d’une forêt primaire en Europe de l’Ouest ! Pourquoi vouloir recréer une telle forêt ? Car elles ont un rôle écologique majeur ! Les arbres sont de grands puits de carbone (pour métaboliser 1 000 kg de bois, un arbre absorbe plus de 1 800 kg de CO2), et les forêts constituent des réserves immenses de biodiversité indispensable pour le bon équilibre du vivant et source d’inspiration pour le biomimétisme ! Pour qu’une forêt redevienne primaire, il faut laisser le temps aux arbres de repousser complètement afin que les traces faites par l’homme ne soient plus visibles. En zone tropicale humide, cela demande normalement 7 siècles, et en zone tempérée où les arbres ne poussent pas toute l’année… 10 siècles à partir d’un sol nu et 8 siècles à partir d’une forêt secondaire ! De quoi s’armer de patience s’il on veut faire d’un terrain défricher une forêt primaire… Cependant, Francis Hallé ne semble pas effrayé par ce défi, pour lequel il a même créé une association, « L’Association Francis Hallé pour la forêt primaire ». L’objectif ? Laisser se reconstituer une forêt primaire en Europe de l’Ouest, sur un terrain d’environ 70 000 hectares. Cette vaste étendue transfrontalière, dont l’emplacement exact n’a pas encore été déterminé, sera laissée sans aucune intervention humaine afin qu’elle se reconstitue au cours des siècles et permette à un florilège de vie de s’en emparer. Sources : https://fr.wikipedia.org/wiki/Francis_Hall%C3%A9 https://www.youtube.com/watch?v=9uJhyE9J618 https://www.radiofrance.fr/franceinter/podcasts/la-terre-au-carre/la-terre-au-carre-du-jeudi-03-fevrier-2022-4565562 https://fr.wikipedia.org/wiki/Architecture_v%C3%A9g%C3%A9tale https://www.ac-sciences-lettres-montpellier.fr/academie_edition/fichiers_conf/HALLE-2017-PourLaScience.pdf

Il y a 450 millions d’années, la symbiose a bouleversé le monde. Sa découverte a même eu une influence forte sur la théorie de l’évolution. Le monde que nous voyons aujourd’hui existe grâce à ce phénomène de symbiose qui se déroule tous les jours, tout autour de nous dans les forêts, les mers et même dans notre corps ! La symbiose : quand la sélection naturelle ne se résume pas à la compétition La symbiose est un phénomène très particulier. Il s’agit d’une association intime bénéfique, réciproque et nécessaire pour la survie des organismes d'espèces différentes. Ces associations peuvent produire des merveilles, le miel par exemple. En effet, ce qu’il se passe entre les abeilles et les fleurs est en réalité une symbiose ! Cette association a lieu car les abeilles ont développé une dépendance vitale au nectar de certaines plantes à fleur : elles l'utilisent pour y puiser des ressources alimentaires et construire leur ruche pour y protéger et nourrir les larves. L’absence de nectar mènerait à la disparition des abeilles. Les fleurs, quant à elles, ont besoin des abeilles pour semer leur pollen et ainsi se reproduire et perpétuer l'espèce. La symbiose est une relation mutualiste : cela signifie que les deux organismes tirent profit de la situation. Les phénomènes d’interaction mutualiste peuvent être fascinants. Les symbioses ont provoqué des changements dans la théorie de l’évolution. A l’origine cette dernière supposait que l’évolution s’était bâtie uniquement sur la compétitivité entre êtres vivants alors que ces associations sont la preuve même de coopération et de dépendance entre êtres vivants. Aujourd'hui la théorie de l'évolution admet très clairement les phénomènes de coévolution entre espèces, qui se spécialisent et évoluent ensemble du fait de la symbiose. Des symbioses qui vont vous émerveiller : notre Top 5 ! L’anémone et le poisson-clown Le poisson-clown et l'anémone sont en symbiose mutualiste : ils y trouvent tous les deux un bénéfice. L'anémone permet aux poissons-clown, qui sont insensibles aux tentacules urticants, de se cacher et ainsi se protéger des prédateurs. Dans l’autre sens, l'anémone a elle aussi besoin de cette symbiose. Premièrement elle se nourrit des déjections des poissons-clowns. Deuxièmement, les anémones ont besoin que les poissons-clowns battent des nageoires, car cela permet de brasser l’eau et renouveler l’oxygène dont elles ont besoin. Lorsque l’eau n’est pas brassée, l’oxygène n’est pas renouvelé et elles finissent en manque d’oxygène, aussi appelé hypoxie. Dans la nature, les anémones n'ayant pas de poissons clowns grandissent moins vite que celles qui en ont. Un premier exemple éclairant ! La relation fusionnelle entre poissons-clowns et anémones de mer en images Phacochère et mangouste, une amitié digne d’un Disney ! Si un jour vous allez dans la savane d'Afrique australe, vous pourrez (si vous avez de la chance) vous retrouver devant une scène qui vous semblera à la fois familière et atypique : des mangoustes et un phacochère côte à côte. Voilà qui pourrait rappeler un certain dessin animé… Mais cette relation magnifique n’est pas qu’une fantaisie. Plutôt, vous auriez l’impression que le phacochère se fait grignoter ! En réalité, les mangoustes sont insectivores, elles ne le mangent pas mais se nourrissent des parasites et insectes accrochés. Grâce à cela, le phacochère est nettoyé et évite ainsi diverses infections. Les phacochères fournissent ainsi de la nourriture aux mangouste en échange d’un nettoyage. Un autre bel exemple de symbiose mutualiste ! This Warthog took a trip to the Mongoose Spa | Banded Brothers - BBC Fourmi et Cecropia, une symbiose insoupçonnée ! Lorsque l’on pense à une symbiose entre insectes et plantes, on peut imaginer une plante passive qui sert simplement d’abri pour les insectes. Mais c’est en réalité bien plus fascinant ! La fourmi aztèque et les Cecropia, arbres tropicaux d’Amérique tropicale, sont en symbiose selon un fonctionnements bien particulier. Tout d’abord, les Cecropias, en plus de servir d’abri aux fourmis grâce à leurs tiges creuses, leur fournissent aussi de la nourriture. Cette nourriture se retrouve sous forme de perles de glycogène au niveau de la pétiole (tige) des feuilles. A noter que ces billes ne sont utiles à la plante que pour nourrir les fourmis. S’ajoute à cela un revêtement en forme de crochet qui permet aux fourmis de s'accrocher plus fortement en cas d’attaque sur la plante. En contrepartie, les fourmis protègent le Cecropia des menaces extérieures telles que les herbivores et autres insectes. Elles luttent contre les fourmis coupe-feuille et les plantes grimpantes envahissantes. S’ajoute à cela qu’elles soignent le Cecropia après qu’il ait subi des agressions extérieures en bouchant les trous notamment avec des agents antimicrobiens (ce qu’on peut voir sur la photo). Il s’agit donc à nouveau d’une symbiose mutualiste. Tout cela permet un développement pérenne de deux organismes si différents ! Ant Plants: Cecropia - Azteca Symbiosis Microalgue et champignon, la symbiose qui a changé le monde Sans symbiose, il n’y aurait probablement pas de végétation sur terre. Du moins, la végétation que nous connaissons n’existerait pas. L'histoire a commencé il y a 450 millions d’années lorsqu’une microalgue verte et un champignon sont entrés en relation : le champignon permettait à l’algue de survivre hors de l’eau dans un environnement très hostile, en lui fournissant de l’eau, du phosphore ou de l’azote qu’il allait chercher profondément dans le sol. L’algue, elle, fournissait des nutriments au champignon, tels que des lipides, qui lui étaient nécessaires pour grandir et vivre. Et en effet, des plantes fossilisées ont été découvertes, montrant des traces d’arborescence provenant des filaments du champignon. Cette algue est l’ancêtre commun de toutes les plantes que nous connaissons à ce jour. Notre monde aurait été totalement différent sans cette symbiose. La terre ne serait pas telle qu’elle est actuellement si cette symbiose n’avait jamais eu lieu : merci à elle ! L’humain survit grâce à la symbiose ! Quand on parle de nature, on exclut souvent l’homme. Et pourtant, grand tort nous en prend : nous sommes nous aussi en symbiose, et pas qu’un peu ! Non pas avec 1 ou 2 organismes mais avec… 10 000 milliards ! L’équivalent du nombre de cellules dont nous sommes composés. Ce sont des micro-organismes présents dans notre tube digestif et qui forment la flore intestinale, ou microbiote, unique à chacun d’entre nous. Ces micro-organismes sont des bactéries, virus, parasites, champignons qui ne nous sont pas néfastes. Ils ont de nombreuses responsabilités : ils assurent une digestion correcte, l’assimilation des nutriments ou encore la synthèse des vitamines et des acides aminés. Ils nous sont en réalité indispensables. En échange, nous les nourrissons et les abritons. Cette symbiose mutualiste est au cœur du fonctionnement de notre corps, il est donc important d’en prendre soin ! Sources : https://lejournal.cnrs.fr/articles/la-vie-secrete-du-poisson-clown https://www.bbc.co.uk/programmes/p006gjbr https://www.sciencedirect.com/topics/agricultural-and-biological-sciences/symbiosis https://www.science-et-vie.com/article-magazine/symbiose-et-les-vegetaux-recouvrirent-la-terre https://www.inserm.fr/dossier/microbiote-intestinal-flore-intestinale/ https://www.projectnoah.org/spottings/6383946 https://jhr.pensoft.net/article/75855/ Lien vers d’autres articles bioxegy : Algues (rôle dans le maintien de la vie sur terre) Photosynthèse Végétaux

De la structure des éponges de verre au tronc du cocotier en passant par les ruches des abeilles et les toiles d’araignées, les matériaux performants sont foison dans le vivant ! Ils allient légèreté et haute résistance à tous les types de contraintes, et permettent des isolations efficaces. Reproduire les structures et adapter les composants existants permettent d’obtenir des matériaux de haute qualité, adaptés aux enjeux actuels de respect de l’environnement. Matériaux et Lightweight Design Le Lightweight Design est la combinaison de bonnes propriétés mécaniques et d’un poids faible. Il réalise ainsi le rêve de tout industriel : conserver de bonnes propriétés avec une masse de matériaux moindre. Très développé dans la nature, le Lightweight Design est permis via des structures élaborées, et des matériaux aux propriétés affûtées. Des exemples fascinants existent parmi les êtres vivants et sont des mines d’or pour le biomimétisme ! L'éponge de verre, ou l’alliance de la beauté et la solidité L’éponge de verre nommée “Panier de Vénus”, à la structure parfaitement ciselée, présente des motifs en fibre de silice, avec un maillage diagonal surmontant un maillage carré. Au-delà d’être légère car poreuse, cette structure lui permet de se protéger de son environnement. Cette structure a été reprise en biomimétisme afin de créer des structures résistantes et poreuses avec une diminution de masse des matériaux. Des tests réalisés sur des tubes ont montré que cette structure est même plus résistante qu’une structure alvéolaire, avec des exemples d’essais en compression de près de 50 % meilleurs ! Ces structures peuvent être intégrées dans des systèmes en automobile, dans le bâtiment ou bien en industrie. La coquille Saint-Jacques, ou comment résister à la compression La coquille Saint-Jacques se présente sous forme ondulée, et ce n’est pas son épaisseur mais cette géométrie qui lui permet de survivre à ses prédateurs. Une surface ondulée est aussi résistante en compression que la même surface 10 fois plus épaisse, mais non ondulée. Elle se protège ainsi des potentielles attaques de prédateurs. De plus, les ondulations lui permettent de résister à l’usure. En effet, elles piègent les particules comme le sable, qui agissent alors comme une protection sur la coquille et empêchent les autres particules d’user la surface. Le biomimétisme exploite ce mécanisme, avec des exemples notamment pour des outils subissant de nombreuses érosions, comme une foreuse ou une meule. Des ondulations sur la surface de l’outil permettent, avec le même principe, de limiter l’usure de la surface. On obtient ainsi une réduction de 63% d’abrasion pour des particules entre 100 et 200µm ! Le pic, tambourinage en toute sécurité ! Le pic, famille du pivert, est connu pour son habileté à déranger tout son voisinage du fait de son obsession à marteler les troncs des arbres. Ceci, nommé tambourinage ou martèlement, lui permet de marquer son territoire et de se nourrir. La structure de sa tête est protégée en conséquence, entourée d’une structure cartilagineuse qui lui permet d'absorber les chocs répétés de son tambourinage. Un des nombreux exemples d'adaptations possibles de cette structure reprise en biomimétisme est la conception d’un casque de protection de vélo. 15 % plus léger que les casques classiques tout en absorbant jusqu’à trois fois l’énergie de choc en cas de collision, il permet de recevoir seulement l’équivalent de 70 g sur la tête pour un crash à 25 km/h, contre 220 g avec un casque normal. Le problème majeur des casques de vélo étant en général de les transporter avec soi, un casque plus léger est un avantage non négligeable. Le cocotier, ou comment le roseau doit partager les feux de la célébrité Les animaux ne sont pas les seules sources d’inspiration en termes de Lightweight Design, en effet les arbres ont de formidables structures légères et résistantes. Outre le roseau, qui “plie mais ne rompt pas”, les cocotiers sont un des exemples de structure qui a la cote en biomimétisme. Soumis à une charge axiale par le poids des noix de coco et une charge latérale par le vent, le tronc du cocotier a évolué pour résister à ces charges. Ainsi, il est caractérisé par une colonne en forme de cône avec de nombreux nœuds. En effet, ces structures ondulées sont déformables et permettent l'absorption de l'énergie dues aux charges. Ces tubes coniques sont reproduits dans certains éléments déformables, qui permettent d’absorber les chocs lors de collisions, notamment en automobile. Ainsi, des tests de compression révèlent que les protections anti-collision de ce type sont plus efficaces que leurs équivalents conventionnels et 30 % plus légères. Une aubaine autant en matière de protection, que d’économie d’énergie ! Pour d’autres applications du biomimétisme sur le Light Weight Design de manière plus générale, je vous invite à lire cet article Biomimétisme & lightweight design : un pari gagnant, qui parle de nacre, d’oiseau et d’os entre autres ! Matériaux et isolation L’isolation, qu’elle soit thermique, acoustique, ou bien aux chocs et vibrations, est une problématique contraignante car nécessitant souvent des matériaux particuliers ou des épaisseurs de matériaux non négligeables. Cependant toutes les espèces ne peuvent avoir une épaisseur de peau, de membrane, de pelage ou d’écailles trop importante pour leur survie, et n’ont pas les capacités de créer des habitats avec des parois assez importantes. C’est donc avec des mécanismes ingénieux que la nature s’isole des différents phénomènes nuisibles, dont les exemples suivants ce paragraphe. L’isolation acoustique revue par le biomimétisme La ruches des abeilles est un vrai bijou de la technologie. De matériau léger et résistant, sa structure alvéolaire peu dense permet aux abeilles de résister au froid tout en étant un bon isolant acoustique. La structure peut être utilisée en sandwich entre deux couches de matériaux, notamment dans des parquets, ce qui peut diminuer le son perçu de 34 dB ! Des caissons alvéolés ont notamment été utilisés dans le toit du Panthéon de Rome lors de sa rénovation, un des exemples gage de ses performances. Le biomimétisme peut éviter bien des chocs Le pomelo est un fruit qui s'apparente à un gros pamplemousse. Cependant, il pousse en haut d’arbres hauts de 10 à 15 m, sa chute est non négligeable ! Pour survivre au choc, il possède une épaisse peau, composée de pores plus ou moins ouverts qui modifient la densité du matériau et forment ainsi un gradient de rigidité : plus flexible à l'extérieur pour l’absorption des chocs, et plus rigide à l'intérieur, pour protéger la chair. Ainsi, 90 % du choc est absorbé ! Une mousse en aluminium selon ce principe a été modélisée, avec une bonne résistance en compression et un des exemples d’application est de l’utiliser en tant que couche amortisseur. La chaleur du biomimétisme La cigale Cryptotympana atrata a la particularité de se thermoréguler grâce à ses... poils ! Grâce à leur profil courbé, ils reflètent la lumière visible en la redirigeant d’une part, et d’autre part, permettent l’émission infrarouge de sa chaleur interne. Elle peut donc se thermoréguler. Un des exemples d’application très performante inspirée de cette cigale est la fabrication d’un revêtement composite, de céramique avec un polymère, surmonté de micro-dômes à sa surface. Ce revêtement biomimétique testé à la surface d’un toit mène à une diminution de la température interne jusqu’à 6,6°C au zénith, haute performance ! Pour d'autres exemples d'isolation thermique très performants dans la nature, je vous invite à aller voir notre article Biomimétisme et économie d’énergie, qui présente notamment un textile isolant inspiré du pelage des ours polaires. Matériaux et adhésion L’adhésion est une problématique retrouvée dans tous les secteurs, à différentes échelles, que ça soit dans l’industrie alimentaire, pour fermer des pots, en passant par le luxe pour trouver des attaches, ou bien dans le BTP pour la tenue des matériaux. Certains êtres vivants sont en permanence confrontés à des milieux glissants ou ont besoin de ne pas pouvoir être décrochés. Un des exemples les plus connus étant le gecko, qui, grâce à sa surface de patte particulière, peut se déplacer tête à l’envers. Les animaux ont ainsi développé des mécanismes d’adhésion très performants, qui sont des exemples à reproduire. Le biomimétisme et la multitude de colles médicales Il est assez incroyable, lors de balades le long des côtes bretonnes, de remarquer les moules toujours accrochées à leur rocher à marée basse. Et ceci malgré les courants, le vent et le soleil, sans parler de la salinité de l’eau. Cela est suffisant pour intéresser le biomimétisme ! En effet, grâce à son byssus, filaments déployés composé de molécules très adhésives, la moule reste accrochée à son rocher. En reproduisant ces molécules, des colles applicables dans de nombreux domaines, avec des exemples en alimentaire comme en bâtiment, ou dans le médical ont été développées. Elles sont utilisées pour re-suturer des organes ou comme résines dentaires, sont efficaces en milieu humide et ne sont pas nocives pour l’homme. Le biomimétisme, faut s’accrocher ! Outre les colles, il existe aussi l’adhésion par la texturation. Une espèce de référence en la matière est la grenouille arboricole. Grâce à la présence de motifs hexagonaux sur la surface de ses pattes, la grenouille peut adhérer à des surfaces mouillées. En effet, elle augmente la surface de contact et evacue l'eau via les micro canaux des motifs. Différents exemples d’objets avec des motifs ont été développés, tels des têtes de rasoir avec unité étirant la peau, ou bien des semelles de chaussures. Cela augmente énormément l’adhésion des surfaces et empêche le glissement par biomimétisme. Matériaux et biosourcing Biosourcing, biomimétisme, bioplastique et biocompatibilité, il ne s’agit pas ici de faire du bio-washing, mais bien de vous présenter les nombreux exemples de matériaux réalisés à partir de matière biologique ! En effet, le biosourcing est le fait de remplacer un matériau d'origine minérale par un matériau d’origine biologique. Bien entendu, cela peut impliquer des traitements, et doit donc être traité au cas par cas. Mais dans la plupart des cas le biosourcing permet de renouveler et de recycler le matériau, en apportant un plus faible impact environnemental. La nature est, par définition, faite de matière biologique. Il s’agit alors d’étudier les espèces pour identifier des matériaux avec de bonnes propriétés qui pourraient être utilisés dans différents secteurs. Un des exemples est en packaging pour les industries, mais aussi en bâtiment et même en cosmétique ! Le biosourcing dans le biomimétisme De nombreux bioplastiques existent. Par exemple à partir de chitosane, qui est un dérivé de la chitine, notamment présente dans les carapaces des crustacés. Un bioplastique peut aussi être issu de la fermentation de bactéries captant du CO2, de nanofibres de cellulose, ou bien des restes de poisson et d’agar-agar provenant des algues rouges. Les exemples sont multiples et permettent d’obtenir des plastiques aux propriétés différentes selon leur provenance. Un intérêt à souligner, outre la recyclabilité, est qu’ils sont le plus souvent biocompatibles et respectent donc les normes alimentaires ou de cosmétiques. De plus, le coût de la matière première, d’origine biologique, peut-être bien moindre et peut permettre de revaloriser des déchets d’usine. Mais la série des “bio” continue, avec les biotextiles ! A nouveau, on retrouve comme source possible pour le biomimétisme la cellulose et la chitosane, mais aussi des exemples de textile, comme les fibres de bananier et les bouchons de liège. Ces textiles, aux propriétés dépendant de leur matériau, peuvent être de bons isolants, et sont de matière première écologique et économique. Quand le biosourcing aide la médecine La notion de “biocompatibilité” des matériaux est précieuse en médecine, car il en va de l’acceptation de corps étranger pour éviter tout rejet ou réaction nocive. Les exemples biocompatibles sont nombreux, et notamment l’utilisation de nanofibres de soie d'araignée est prometteuse pour la médecine en biomimétisme. En effet, souple et résistante en plus d’être biodégradables, ces nanofibres peuvent être assemblées pour former différentes matrices : films, hydrogels, éponges ou sphères, et capsules libératrices. Ainsi divers exemples d’application sont possibles. Que ce soit de l'ingénierie tissulaire ou bien de la libération de médicaments ou de molécules d’intérêt, votre prochaine opération ne tiendra plus seulement à un fil ! Conclusion Le biomimétisme pour les matériaux n’est pas seulement le fait de reproduire ceux existant dans la nature, mais bien d’imaginer les structures complexes et les composites existant dans le vivant afin d’améliorer les performances tout en diminuant la masse des matériaux. Il s’agit ici seulement d’une entrevue des possibles, mais il faudrait plus que 9 minutes pour lire tous les exemples ! Sources : Optimization design of lightweight structure inspired by glass sponges (Porifera, Hexacinellida) and its mechanical properties - IOPscience https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0029801815003005?casa_token=wu0JGv_Q3bwAAAAA:id3aWE_btFEq8tyxN0ulXaSMkjsOFmHxPgczycN6VFMrE2UYekshOFAB2ygTj9c-JbMcRxNqFjI https://newatlas.com/cardboard-helmet/25380/ https://fr.wikipedia.org/wiki/Cocotier https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adem.201080065 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adom.202101151 https://asmedigitalcollection.asme.org/tribology/article-abstract/143/5/051109/1106548/Fabrication-and-Testing-of-Bioinspired-Surface https://www.techniques-ingenieur.fr/base-documentaire/biomedical-pharma-th15/nanotechnologies-et-biotechnologies-pour-la-sante-42608210/biomateriaux-a-base-de-nanofibres-de-soie-pour-des-applications-biomedicales-re218/

Le dromadaire est l’un des animaux les mieux adaptés au désert. Des pieds à la tête en passant par sa bosse, cela en fait un allié de choix pour accompagner l’homme dans le désert. Découvrez les incroyables astuces du dromadaire pour survivre dans le désert ! Dromadaire, qui es-tu ? Dromadaire ou chameau ? Le nom scientifique du dromadaire est camelus dromedarius. Et oui, le dromadaire est en fait… un chameau ! Plus précisément, le dromadaire, aussi appelé chameau d’Arabie, et le chameau (de Bactriane) font partie du même genre, mais présentent des différences qui en font deux espèces distinctes. La plus célèbre de ces différences est bien sûr leur nombre de bosses : si le chameau en a deux, le dromadaire se contente d’une seule bosse. Le dromadaire vit en effet dans les déserts chauds, dans le Sahara ou l'Arabie, tandis que le chameau subit les hivers froids des déserts asiatiques, en Mongolie ou en Chine par exemple. Il semblerait donc que de deux bosses, représentant deux réserves d’énergie, le dromadaire ait évolué vers une forme plus simple avec une seule bosse, suffisante et donc plus efficace. Marque de cette évolution, pendant sa gestation le dromadaire possède deux bosses qui fusionneront avant sa naissance ! Tout comme entre le cheval et l’âne, une hybridation est possible entre le dromadaire et le chameau : l’hybride est nommé Turkoman. Du fait de leurs aires géographiques distinctes, l’hybridation n’est possible que dans les élevages. La famille du dromadaire, les camélidés, comporte aussi les lamas et les guanacos, les alpagas et les vigognes. Ces cousins d’Amérique sont eux aussi adaptés à des conditions arides, celles de la Cordillère des Andes plutôt que des déserts. Célèbre “vaisseau du désert “ aux côtés de l’homme depuis des millénaires Le dromadaire est extrêmement bien adapté au désert. Pour ne parler que d’elle, sa célèbre bosse est un symbole de son adaptation. On pense souvent qu’il s’agit d’une simple réserve d’eau. La réalité est plus complexe et beaucoup plus intéressante que ça ! La bosse du dromadaire est en fait composée de graisse, et lui sert donc à la fois de réserve d’eau mais aussi d’énergie. L’eau n’est pas stockée sous forme liquide directement, mais peut être récupérée par l’organisme en cas de besoin grâce à des réactions physiologiques spécifiques inexistantes chez les autres animaux. Le dromadaire peut ainsi ne pas boire pendant deux semaines ! En revanche, lorsqu’il trouve un point d’eau il est au contraire capable de boire d’une traite une quantité d’eau qui tuerait n’importe quel autre mammifère… Par ailleurs, regrouper ainsi toute la graisse en une seule bosse plutôt que de la répartir plus uniformément présente aussi des avantages en termes de thermorégulation : l’absence de gras sous sa peau lui permet de se refroidir plus efficacement la nuit. Les températures internes viables du dromadaire sont d’ailleurs impressionnantes : là où nous, êtres humains, devons toujours maintenir notre température autour de 37°C, il est normal pour un dromadaire de voir sa température interne varier de 34°C à 42°C selon la température extérieure. Cette amplitude de 8°C lui permet d’économiser beaucoup d’énergie, un atout de taille pour la survie dans le désert. L’homme ne s’y est pas trompé et a très vite cherché à domestiquer le dromadaire, il y a de ça au moins 3 000 ans. L’ancêtre sauvage du dromadaire a d’ailleurs disparu à la suite de cette domestication, contrairement par exemple au guanaco sauvage qui continue d’exister aux côtés du lama domestiqué. Le dromadaire rend de nombreux services à l’homme. Son utilisation la plus célèbre est sans doute sa participation aux caravanes qui sillonnaient le Sahara depuis l’antiquité. Capables de porter 140 kg et de parcourir 50 km par jour dans le désert, les dromadaires ont fait de ces caravanes la seule façon efficace de transporter des marchandises d’un bout à l’autre de l’Afrique pendant longtemps. L’apparition du commerce maritime, puis l’introduction des véhicules à moteur ont bien sûr diminué l’importance, la taille et la fréquence de ces caravanes. Cependant, le dromadaire est toujours utilisé comme animal de bât et reste un des moyens de transport les plus fiables dans le Sahara. Et ce n’est pas tout ! Très polyvalent, et seul animal à survivre dans le désert, le dromadaire offre de nombreuses possibilités. Sa viande et le lait des femelles offrent une source de nourriture bienvenue dans le désert. Son adaptation au désert a pu être utilisée aussi à des fins militaires, comme lors de la campagne d’Egypte de Bonaparte par exemple. Et toujours aujourd’hui, des utilisations inattendues voient le jour, comme des bibliothèques itinérantes à dos de dromadaire ou son utilisation pour le ramassage des ordures. Enfin, les dromadaires sont aussi des animaux de course. Rien que leur nom provient du grec dromeus, qui signifie coureur. Certaines races ont été sélectionnées plus pour leur vitesse que leurs capacités de bât, et de grandes courses de dromadaires continuent d’être organisées de nos jours, par exemple aux Emirats arabes unis ou à Oman. Ces courses sont même inscrites au patrimoine culturel immatériel de l'Unesco. Dromadaire et biomimétisme Compagnon de toujours de l’homme, le dromadaire est notre allié aussi de façon indirecte grâce aux innovations qu’il nous inspire. Le dromadaire et son nez, un super thermorégulateur Pour survivre dans les conditions de chaleur extrêmes du Sahara, le dromadaire présente des systèmes de régulation thermique et de préservation de l’eau sophistiqués. En plus de sa bosse, son système respiratoire joue aussi un rôle. Il profite des basses températures de la nuit pour stocker de l’eau dans le mucus de son nez. Lorsque vient le jour et ses températures très hautes, cette eau permet de refroidir l’air qu’il inspire par évaporation. Les transferts thermiques sont favorisés par la très grande surface de ses canaux nasaux. Ce fonctionnement a inspiré le développement d’un système de climatisation pour des bâtiments dans le désert qui permet de diminuer de 5°C la température intérieure et d’augmenter de 20% l’humidité intérieure en journée. Ce système peut être utilisé pour des serres dans le désert et permettre des cultures là où cela semble impossible. Ce n’est qu’un exemple parmi d’autres de ce que le biomimétisme peut faire pour l’agriculture ! Les pieds du dromadaire, ou comment ne pas s’enliser dans le sable Avez-vous déjà essayé de conduire sur du sable ? Pas facile de ne pas s’y enliser… Et si le biomimétisme donnait un coup de pousse à l’automobile ? Le dromadaire ne possède pas de sabots : ses pieds sont plus adaptés au sable meuble qu’aux surfaces trop dures. Leur forme concave, c’est-à-dire creuse à l’intérieur, concentre le sable vers l’intérieur du pied. Cela compactifie ce sol mou, ce qui facilite le déplacement et évite de s’y enfoncer. Reproduire cette concavité sur des pneus permet de concevoir des pneus plus efficaces sur le sable qui réduisent l’énergie nécessaire à l’avancée dans le désert. Membrane nictitante du dromadaire et nettoyage de capteurs Face aux tempêtes de sable, le dromadaire doit protéger ses yeux pour ne pas perdre la vue. Une de ces protections est sa paupière nictitante. Cette troisième paupière permet une protection efficace contre le sable, et assure un nettoyage des yeux économe en larmes, et donc en eau. Bioxegy s’en est inspiré pour concevoir un système de nettoyage de caméras utilisant 10 fois moins d’eau que les systèmes usuels ! Plus de détails sur ce projet mené avec un grand équipementier automobile français ici. Conclusion Grâce à son incroyable adaptation au désert, le dromadaire a su se rendre indispensable pour les hommes depuis des millénaires. Et grâce au biomimétisme, cette longue histoire d’amour est loin d’être terminée ! Sources : https://fr.wikipedia.org/wiki/Dromadaire https://www.futura-sciences.com/planete/definitions/zoologie-dromadaire-13384/ https://www.worldhistory.org/trans/fr/2-1344/les-caravanes-de-chameaux-dans-le-sahara-antique/ Camel’s nose strategy: New innovative architectural application for desert buildings Camels and Fennec Foxes: A Case Study on Biologically Inspired Design of Sand Traction Systems

Les approches transdisciplinaires comme le biomimétisme viennent brouiller les frontières entre les deux branches conventionnelles des sciences naturelles : les sciences sciences physiques et les sciences de la vie. Les sciences naturelles, qu’est-ce que c’est ? Sciences naturelles : définition et mise en contexte La science est définie étymologiquement comme la somme des savoirs. Mais, que sont les sciences naturelles comparativement aux autres types de sciences ? Trois classifications se distinguent : les sciences exactes, que sont les mathématiques ou la physique théorique, basées sur des axiomes et des hypothèses, les sciences sociales qui étudient les comportements et les intéractions des êtres humains, les sciences naturelles, qui visent à étudier les phénomènes naturels, comme la chimie, la biologie, ou encore la physique expérimentale. Les sciences physiques et les sciences de la vie sont des sciences naturelles ! Les sciences naturelles sont des sciences empiriques et expérimentales, qui répondent donc à des observations faites sur le vivant. On peut alors distinguer deux branches de sciences naturelles : les sciences de la vie et les sciences physiques. D’une part, les sciences de la vie, assimilables à la biologie, visent à étudier les organismes vivants à différentes échelles : de la biologie moléculaire à la théorie de l’évolution, en passant par l’anatomie des êtres humains par exemple. D’autre part, les sciences physiques regroupent différents domaines tels que la physique, la chimie, ou encore l’astronomie. Elles ont pour but d’étudier les organismes non-vivants au contraire des sciences de la vie. Vous l’aurez compris, la frontière entre les deux branches de sciences naturelles est mince et parfois l’étude de certains mécanismes, de certains comportements ne peut se ranger à l’une en particulier. En particulier, le biomimétisme, s'il devait faire l’objet d’une classification ou d’une appartenance, serait à la convergence de ces deux branches. En effet, en tant qu’étude des mécanismes et des systèmes du monde vivant afin de l’appliquer à des technologies, dans le cadre d’une méthode d’innovation (lien définition biomimétisme), le biomimétisme reprend les principes des sciences de la vie et les applique aux sciences physiques. L’histoire des sciences naturelles La définition et la classification des sciences telles que nous l’avons explicitée n’a que quelques années. L’histoire des sciences naturelles est évidemment corrélée aux évolutions des civilisations et des sociétés. Dès l’ère préhistorique, l’homme définit et affine ses outils de manière empirique. Ce sont les premières traces d’une méthode scientifique de l’histoire, qui s’enrichit au long de l’histoire. Auparavant, les frontières entre les différents domaines que peuvent être les mathématiques, la philosophie ou les sciences physiques étaient bien plus floues. On peut penser à de grands savants de l’antiquité tels que Eratosthène, grand mathématicien, astronome, géographe à qui on doit notamment la première mesure de la circonférence de la Terre. On peut également citer Hippocrate, considéré comme “le père de la médecine”, qui était également un philosophe de renom auteur notamment de la théorie des humeurs, a la croisée entre médecine empirique et philosophie. Les méthodes d’analyse vont évoluer, avec une forte influence de la Grèce antique et de l’Empire perse. Les différents textes, notamment ceux d’Aristote, ne seront traduits en latin qu’à partir du XIIe siècle, ce qui donne lieu aux premières classifications des sciences naturelles. En effet, au XIIIe siècle un philosophe espagnol nommé Gundissalinus définit les sciences naturelles en tant que “sciences qui n’étudient que les choses concrètes capables d’effectuer un mouvement”. Ces premières définitions se rapprochent peu à peu de ce que l’on connaît de nos jours, mais les plus grandes évolutions des sciences naturelles viendront à partir du XVIIe siècle, avec Isaac Newton qui vient véritablement révolutionner la physique mais également l’astronomie et l’optique. Ces nombreuses découvertes ont permis des avancées monumentales, qui ont façonné le monde tel qu’on le connaît aujourd’hui. Sciences naturelles : des disciplines frontalières Les différentes branches des sciences naturelles comportent des disciplines frontalières, telles la biophysique et le biomimétisme, qui viennent chevaucher les compétences et les attributs des sciences physiques et des sciences de la vie. La biophysique, entre sciences physiques et sciences de la vie La biophysique est un exemple idéal de sciences pluridisciplinaires, tant elle est à l’interface de la physique et de la biologie. Elle peut être définie de premier abord comme la science qui utilise les approches et les méthodes des sciences physiques afin d’étudier les phénomènes biologiques. Plusieurs universités sont précurseures dans ce domaine, comme l’université de Cambridge qui, dès la fin de la Seconde Guerre mondiale, a créé un département dédié, qui aboutira notamment à la découverte de la structure de l’ADN en 1962, par cristallographie aux rayons X. On comprend donc que les séparations des sciences naturelles en sciences physiques et sciences de la vie ont pour but de catégoriser et de préciser l’intérêt de chaque discipline mais que les liens entre ces catégories peuvent mener à de grandes découvertes. Ainsi voit-on l’importance d’une mise en commun des savoirs, à l’échelle des disciplines scientifiques, à l’image du biomimétisme, capable d’apporter des innovations technologiques par l’étude du monde vivant. Sciences naturelles et biomimétisme Vous l’aurez compris, les sciences naturelles peuvent être vues comme un socle au biomimétisme, tant cette discipline est transverse au sciences physiques et aux sciences de la vie. En effet, en tant qu’approche de R&D qui s’inspire de l’ingéniosité des mécanismes, des fonctions et des propriétés du vivant pour innover, le biomimétisme est par définition transdisciplinaire. Le biomimétisme est l’évidence même que l'interaction entre les sciences est efficace et nécessaire. En effet, en alliant étude des êtres vivants et mécanique des fluides par exemple, il est possible de concevoir des innovations permettant de d’améliorer l’aérodynamisme de différents éléments, comme des pales d’éolienne qui par le biomimétisme seront plus efficaces et rentables. (lien biomimétisme et aérodynamisme). De même, le vivant peut être une source d’inspiration très pertinente dans d’autres domaines comme la thermorégulation des bâtiments, c’est-à-dire la gestion des systèmes de flux d’air à l’intérieur des bâtiments pour veiller au confort thermique. En effet, en s’inspirant de la fourrure des ours polaires, il est possible d’améliorer l’isolation thermique des bâtiments, et donc d’en réduire la consommation énergétique (lien biomimétisme et climat). Conclusion Les sciences naturelles ont évolué et se sont précisées au fil des siècles, en fonction des avancées scientifiques et sociétales. Les plus récentes évolutions laissent place à de nouvelles approches transdisciplinaires, comme le biomimétisme. Sources : Defining Natural Sciences, Stephen F. Ledoux (2012) https://en.wikipedia.org/wiki/Natural_science https://www.orientation.ch/dyn/show/4186 https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3055214/

En règle générale, s’inspirer de la nature pour du design ressemble plutôt à une approche artistique que technique. Et pourtant, le vivant a su imaginer des conceptions sobres et efficaces qui peuvent largement inspirer le design industriel ! Du design à la fonction, la nature en pleines formes ! Le design biomimétique : une combinaison structure-fonction épatante Nous avons l’habitude de dire que le biomimétisme consiste à s’inspirer du savoir-faire du vivant, développé à travers 3,8 milliards d’années d’évolution, pour concevoir de nouvelles technologies. Bien que le terme design se traduise littéralement par “concevoir”, dans son usage français courant “design” se réfère plutôt à un travail sur les formes ou l’apparence, souvent à visée esthétique. Mais dans son sens anglais originel, “design” englobe bien un travail sur la forme y compris à visée technique ! Le lien entre design et technologie apparaît alors bien plus clairement. Mais comment le biomimétisme nous aide à créer des designs innovants plus performants ? En réalité, il est simpliste de vouloir scinder forme et fonction. Et la nature l’a bien compris ! L’utilisation de formes particulières pour réaliser des fonctions biologiques est omniprésente dans le vivant. Cette combinaison structure-fonction est essentielle pour permettre aux plantes et animaux de survivre : la sélection naturelle a ainsi éliminé les designs les moins efficaces au cours du processus évolutif. Qui plus est, le vivant ne peut pas compter sur une grande diversité de méthodes pour assurer ses fonctions essentielles : pas de chimie complexe, pas de forte source de chaleur, peu d’électricité, une faible diversité de matériaux disponibles… En somme, les nombreuses formes et structures répondent toutes à des fonctions variées, et cela avec peu de diversité de matériaux de base ! Ainsi, la nature nous fournit un vivier de solutions astucieuses, basées en grande partie sur des structures et designs efficaces. Le biomimétisme a alors su exploiter ces designs lorsque nos technologies modernes ont touché leurs limites. Les exemples biomimétiques classiques de la feuille du lotus, des écailles du requin, de la bardane ou du martin-pêcheur démontrent bien cette affinité entre biomimétisme et design en liant structure et fonction. L’oiseau de paradis, une fleur à nos fenêtres ? L’oiseau de paradis est un autre exemple moins connu de combinaison structure-fonction dans le vivant. Ne vous laissez pas avoir par son nom, cet “oiseau” est en fait une plante originaire du sud de l’Afrique ! Sa fleur a la particularité de présenter de longs pétales élancés bleu-violets, qui servent de perchoirs aux oiseaux qui viennent se nourrir de nectar. Les pétales se courbent sous le poids de l’oiseau, et leur design en gouttière s’ouvre alors, révélant l’étamine et déposant le pollen sur les pattes du visiteur. C’est ainsi que l’oiseau de paradis dissémine son pollen pour se reproduire. On constate bien la double fonction du design de ces pétales : premièrement leur forme allongée incite les oiseaux à s’y poser, mais surtout ce design “en gouttière” qui s’ouvre mécaniquement sous la flexion n’expose le pollen qu’en temps utile. Ce design de pétale qui s’ouvre et se ferme grâce à une simple flexion a inspiré un design de volet mécanique “Flectofin” par l’Université de Stuttgart, qui est notamment employé dans le pavillon thématique One Ocean lors de l’Expo 2012 Yeosu. Pavillon One Ocean par soma architecture. La façade peut s’ouvrir et se fermer grâce à un design de volet inspiré de l’oiseau de paradis. © soma architecture © Kim Yong-Kwan Des designs plus audacieux grâce aux innovations biomimétiques Si le biomimétisme nous permet d’imaginer de nouveaux designs combinant structure-fonction, il peut également nous permettre de repousser nos limites techniques pour explorer des designs toujours plus libres ! Lightweight design : la Dame de Fer et son fémur À partir du XIIe siècle, l’ogive gothique et son fameux arc brisé ont remplacé progressivement la voûte romane arrondie et permis de construire des cathédrales plus grandes et plus lumineuses. Les progrès du lightweight design, c’est-à-dire le compromis masse-résistance des structures, ont ainsi permis de créer de nouvelles architectures. De même, le développement de la métallurgie puis des alliages a donné naissance aux gratte-ciels modernes. Comparaison entre une voûte romane, arrondie, et une voûte en arc brisé, pointue. © Wikimedia Commons Et ça tombe bien, le vivant est spécialiste du lightweight design ! Après tout, quelle espèce n’a pas intérêt à être à la fois résistante et légère pour se protéger ou fuir ? Même les arbres doivent porter leurs branches pour s’étendre suffisamment loin et capter la lumière. Nos propres os, grâce à leur structure poreuse, sont une merveille de résistance mécanique : ils sont environ 10 fois plus résistants que le béton ! Ainsi les os, et le fémur en particulier, dont la forme aide à mieux répartir les contraintes de compression, ont inspiré Maurice Koechlin pour le design de la Tour Eiffel. Le biomimétisme a ainsi permis à la Dame de Fer d’être la plus haute tour du monde pendant plus de 40 ans. Petite anecdote : la structure de la Tour Eiffel est tellement aérée qu’elle est plus légère que le cylindre d’air qui la contient ! Depuis, de nouveaux alliages plus légers ont permis de repousser encore plus haut les limites architecturales. Qui plus est, divers travaux récents démontrent que le biomimétisme a encore tout son rôle à jouer en terme de lightweight design. On comprend alors pourquoi les architectes se lancent de plus en plus dans des designs bio-inspirés ! Expérience utilisateur : touchons du bois ? Plus récemment, l’entreprise Woodoo a créé un matériau très particulier qui permettra peut-être de repenser l’expérience utilisateur (UX design) de certains produits du quotidien. En effet, grâce à son procédé, l’entreprise est capable de produire un “bois transparent” très utile pour imaginer des écrans camouflés ! Le matériau étant compatible avec des systèmes tactiles, il pourrait être utilisé à l’avenir dans des designs de voitures ou en domotique par exemple ! Design et couleurs : 50 nuances de papillon Nous vous en parlions déjà dans cet article, mais la couleur peut servir à des usages très divers dans le vivant. Chez l’homme, la couleur de nos poils ou de notre peau provient d’un pigment : la mélanine. Mais d’autres couleurs, en particulier le bleu, n’existent pas sous forme de pigment ! Pourtant on trouve du bleu chez un tas d’espèces comme le paon, le papillon Morpho ou encore certaines mygales. En réalité, la couleur de ces espèces est dite structurelle, car elle provient en fait de phénomènes complexes d’interférences optiques qui sont dus à la structure même des plumes, des écailles ou des poils de ces espèces ! Ces interférences empêchent la réflexion de certaines couleurs et renforcent celle d’une couleur particulière : en l’occurrence le bleu. En reproduisant ce phénomène, certaines entreprises comme Cypris Materials créent des peintures qui, en séchant, produisent les structures adéquates pour créer ces interférences. Et bien entendu, on ne se limite pas qu’au bleu ! Idéal pour des designs colorés sans produits chimiques ! Generative design : construire en s’inspirant du vivant Une autre manière d’associer biomimétisme et design consiste à reproduire la démarche itérative avec laquelle le vivant évolue vers des solutions viables. Le développement des techniques de fabrication additive facilite également le recours à ces méthodes de generative design. Design par algorithme, comment ça marche ? Peut-être avez-vous déjà tracé des rosaces à l’aide d’un compas ? Pour ce faire il suffit de suivre des règles simples : on trace un premier cercle, puis on trace des arcs de cercle de même rayon dont le centre est situé sur le cercle initial. Il s’agit là d’un exemple de design génératif, ou “generative design” dans la langue de Shakespeare, c’est-à-dire un design créé à partir d’un ensemble de règles précises et répétables. Ce type de forme peut donc être très facilement généré par ordinateur ! Il est ainsi possible d’imposer des règles de design quelconques puis de créer automatiquement plusieurs formes qui respectent ces règles. Combiné avec des simulations (par exemple mécaniques), on peut alors tester rapidement toutes ces formes et d’en sélectionner une (par exemple la plus résistante). Il est même possible d’utiliser des techniques d’optimisation plus fines pour explorer différents designs de façon plus rapide et efficace ! Et le biomimétisme dans tout ça ? Et bien, il peut intervenir principalement de deux façons : Premièrement, il peut permettre d’imaginer les règles à employer pour créer un design qui résout un problème donné : on parle d’heuristique. Par exemple, s’inspirer de la division en branches des arbres peut permettre de créer des formes efficaces pour soutenir une structure lourde avec une faible emprise au sol. C’est ainsi qu’a été conçu l’aéroport de Stuttgart par exemple ! De façon plus abstraite, la manière d’explorer différents designs de façon intelligente pour obtenir rapidement une solution la plus efficace possible. On rentre alors dans le domaine des algorithmes bio-inspirés, qui mériterait un article à lui seul ! Aujourd’hui, par abus de langage, le generative design se réfère souvent au fait d’utiliser des méthodes algorithmiques pour créer des formes et résoudre un problème d’ingénierie. La méthode rappelle ainsi l’évolution des espèces et sa démarche itérative. De plus, les formes obtenues par generative design sont souvent beaucoup plus complexes que celles conçues à la main, et peuvent “croître” pour répondre à des contraintes spécifiques à la manière du vivant ! Un blob et un os sont dans un avion… Nous avons déjà mentionné les incroyables propriétés des os en terme de lightweight design. Ces performances ont ainsi inspiré Airbus pour concevoir des cloisons poreuses plus légères pour leurs A320. Mais le plus intéressant est la façon dont ces cloisons ont été dessinées. Vous l’avez deviné : par generative design ! L’idée est simple : on trace un maillage de lignes droites qui relient les bords de la cloison et on essaye d’en retirer le plus possible dans notre design final, sans dégrader les performances mécaniques de la pièce, un peu comme un jeu de Mikado ! Comment ? En s’inspirant du blob, Physarum polycephalum de son nom latin, une espèce unicellulaire capable d’explorer son environnement à la recherche de nourriture, créant ainsi des réseaux complexes mais optimisés entre différentes sources. Cette espèce fascinante est capable de créer des architectures efficaces et résilientes, alors qu’elle n’a même pas de cerveau ! Si vous voulez plus d’information, on vous conseille ce documentaire d’ARTE avec la chercheuse Audrey Dussutour. Ainsi, le blob peut permettre de relier différents points du contour des cloisons (les “sources de nourriture”) avec un ensemble de lignes le plus restreint possible. En construisant leur design de cloison à partir de cet ensemble de poutre droites, elles-mêmes poreuses à la manière des os, Airbus a ainsi réduit de près de 30kg le poids de cette pièce (soit 45% du poids initial) ! De quoi économiser 465 000 tonnes de CO2 tous les ans. Plusieurs designs de cloison à partir d’un ensemble de lignes initiales. Leur répartition s’inspire de l’exploration de l’environnement par le blob. © Airbus & David Benjamin/The Living Conclusion Ainsi, il est évident que le biomimétisme est un outil incontournable pour penser de nouveaux designs à la fois plus performants, plus écologiques et plus originaux, notamment par le recours aux algorithmes de generative design bio-inspiré. S’inspirer du vivant peut également ouvrir la voie à des designs plus disruptifs, qui ouvrent des possibilités nouvelles en terme d’esthétique, d’interactivité, de fonctionnalités, etc. Vous comprenez bien pourquoi on en est fans chez Bioxegy ?

Vous aimeriez vous former au biomimétisme ? Maîtriser la logique du biomiméticien, connaître sur le bout des doigts des exemples fascinants ? Les études en biomimétisme permettent de se former à la compréhension de l’ingéniosité du vivant et à l’appliquer dans une approche R&D. Elles peuvent être suivies de différentes manières : que ce soit en passant par des écoles ou des formations, en assistant à des conférences ou encore en réalisant un stage dans une structure dédiée. Voici notre tour d’horizon des études en biomimétisme possibles ! Les études en biomimétisme à travers les écoles Etudes en biomimétisme via une école d’ingénieur : pourquoi ? Le biomimétisme est défini comme une approche R&D consistant en l’inspiration de l’ingéniosité des mécanismes, propriétés et fonctions du vivant pour innover et façonner des technologies performantes et durables. Il nécessite alors à la fois une bonne connaissance du vivant mais aussi des connaissances techniques sur de nombreux domaines industriels sectoriels et techniques. Vous comprenez alors que les études en biomimétisme passent en majorité par des études d’ingénierie, la plupart du temps généralistes, afin d’avoir une certaine transversalité sur les connaissances nécessaires pour comprendre un grand ensemble de phénomènes et besoins industriels. Pour vous donner un ordre d’idée : à date de 2023, chez Bioxegy, 80% des ingénieurs biomiméticiens ont réalisé un cursus dans une grande école d’ingénieur généraliste française, principalement dans les écoles suivantes : Polytechnique, Mines de Paris, Ponts ParisTech, CentraleSupélec et autres Centrales, ENSAM, INSA de Lyon, etc. Mais, des écoles spécialisées dans certains domaines peuvent néanmoins être très intéressantes pour y suivre une option d’études en biomimétisme ! En effet, certains domaines techniques reviennent très souvent lorsque l’on cherche à répondre à des problématiques techniques au travers du biomimétisme : Par exemple, la maîtrise de la chimie est très utile ! Ainsi, des écoles spécialisées en chimie (telles que l’ESPCI, pour n’en citer qu’une) sont une voie à prendre en compte pour se diriger vers des études en biomimétisme ! Et la maîtrise d’autres domaines techniques, comme le lightweight design, l’acoustique, , l’aérodynamisme, la thermique et même l’algorithmique… est aussi indispensable ! Preuve qu’une grande majorité de domaines scientifiques permettent de faire du biomimétisme au quotidien ! En plus des connaissances transverses que permettent de développer ce genre d’écoles, elles inculquent également souvent un grand niveau d’exigence, que ce soit via les classes préparatoires ou des cours de haut niveau. C’est nécessaire, et la plupart du temps suffisant : le biomimétisme ne s’apprend pas forcément sur les bancs de l’école, certes, mais pour autant, il n’est malheureusement pas à la portée de tous ! Les cours et formations de biomimétisme Bien qu’assez rares et peu développées, les cours et formations en biomimétisme font l’objet d’un intérêt grandissant dans l’enseignement supérieur en France. Il n’y a pas d’études en biomimétisme qui se démarquent réellement, à date de 2023. Certaines écoles d’ingénieurs dispensent depuis le début des années 2020 quelques cours de biomimétisme. La plupart d’entre eux sont d’une durée assez courte (des modules de quelques heures seulement), souvent en rapport avec la découverte de nouveaux horizons en terme d’innovations technologiques. C’est le cas à Polytechnique, par exemple ! Certaines écoles d’ingénieur proposent également des double-diplômes intéressants, permettant à la fois étudier des systèmes technologiques mais également des systèmes biologiques ! C’est par exemple le cas de l’ENSAM (École Nationale Supérieure des Arts et Métiers) ou des Mines de Paris, proposant un **double-diplôme avec AgroParisTech (**spécialisée dans les sciences et industries du vivant), et ayant déjà mené des personnes à travailler dans le biomimétisme ! C’est aussi le cas des double-diplômes entre les cursus Biologie de l’ENS et les cursus généralistes de certaines écoles d’ingénieur. Enfin, on peut retrouver aussi certaines formations en biomimétisme dispensées par des organismes spécialisés. L’Institut des Futurs Souhaitables en réalise une, intitulée FocusLab. Nous vous en présentons d’autres, dans un article dédié aux formations spécialisées. Les études en biomimétisme peuvent aussi être effectuées en autonomie, que ce soit via des projets, formations, conférences, etc. Les études en biomimétisme passant par des projets spécifiques Etudier le biomimétisme via un projet académique Mener un projet académique est un des moyens d’orienter ses études vers le biomimétisme. Il est très régulier d’en réaliser un au cours de ses études en école d’ingénieur, par exemple. En effet, la transversalité et les avantages du biomimétisme en font une approche de choix pour de nombreux projets d’études ! C’est alors un excellent moyen d’étudier le biomimétisme en parallèle de ses études, en effectuant diverses recherches d’articles scientifiques traitant de nombreux phénomènes biologiques et physiques. Cela peut notamment vous intéresser pour un TIPE (Travail d’Initiative Personnelle Encadrée) original, un projet de recherche et/ou conception ou encore une thèse de master ! En parlant d’articles scientifiques, il est important de noter que les études en biomimétisme passent nécessairement par un travail continu de veille scientifique : on ne devient expert en biomimétisme que lorsque l’on développe une connaissance biologique et technique suffisante. En outre, de nombreuses revues scientifiques publient des articles sur du biomimétisme appliqué régulièrement, dans tous domaines techniques et toutes industries confondues. En alliant, de pair, des études en école d’ingénieur (ou plus généralement en sciences) et de la veille scientifique continue, le biomimétisme n’aura plus de secret pour vous ! C’est d’ailleurs, pour ne rien vous cacher, l’un des moyens les plus utilisés par les membres de l’équipe Bioxegy pour développer sa connaissance biomimétique et être capable de proposer à ses partenaires industriels des solutions le plus souvent à la pointe de l’innovation ! Certaines écoles proposent également d’elles-même des projets académiques en lien avec le biomimétisme, comme par exemple l’UTC (Université Technologique de Compiègne) avec son programme de pluri-formations - “Assemblages biomimétiques” (consistant en l’étude de 4 sujets différents via une approche biomimétique), l’école suisse HES-SO ou encore l’Université Paris Sorbonne, avec lesquelles Bioxegy a déjà collaboré pour la réalisation de projets académiques biomimétique d’envergure pour leurs jeunes étudiants ! Ce genre de projets constitue alors une base solide pour se prétendre progressivement biomiméticien. Etudier le biomimétisme via un stage Une autre façon de mener des études en biomimétisme est, évidemment, d’effectuer un stage dans ce domaine. Cela permet à la fois de découvrir la vie d’entreprise mais aussi de mener plusieurs projets liant technologie et biologie ! Chez Bioxegy, de nombreux stages sont proposés chaque année, que ce soit en tant : qu’ingénieur en projet biomimétique, ingénieur en gestion du savoir biomimétique, ou en tant qu’ingénieur technico-commercial, spécialiste en lancement de projets biomimétiques ! Evidemment, il y a aussi de la place pour bien d’autres profils, moins techniques (finance, RH, juridique, opérations, …) : le biomimétisme a besoin de talents divers pour se façonner une place d’envergure sur la scène de l’innovation mondiale ! Un stage chez Bioxegy vous permettra à la fois de : Contribuer aux projets de développement biomimétiques, en passant par de l’analyse de défis industriels, des rencontres avec des directions R&D et participer à des ateliers de présentation de solutions biomimétiques pertinentes. Accompagner le développement du pôle scientifique de Bioxegy, via l’alimentation de notre contenu scientifique grâce à des veilles biologiques et biomimétiques, la gestion de la collaboration avec des centres de recherche et experts ou encore la structuration de la méthode de réflexion. Intervenir au cœur des relations clients, dans nombre de secteurs industriels, ainsi que la participation à différents événements de promotion (salons, conférences, ateliers, etc.). Ainsi, réaliser un stage au cœur des problématiques et des approches du biomimétisme vous permettra de développer vos compétences techniques et vos connaissances en terme de biomimétisme. Aussi bien que des études en biomimétisme ! Conclusion Vous l’aurez donc compris, au sens académique, et tel que Bioxegy l’a constaté depuis sa création en 2018, il y a peu d’études en biomimétisme à proprement parler pour devenir biomiméticien. Chez Bioxegy, la majeure partie de nos biomiméticiens sont ingénieurs de formation, issus de grandes écoles d’ingénieurs généralistes ou bien d’écoles plus spécialisées dans les sciences du vivant. Mais il est également possible de faire des études en biomimétisme via des formations dédiées (peu nombreuses, et parfois pas très utiles dépendant des organismes), projets académiques ou encore des stages en entreprise ! En fin de compte, la connaissance du vivant et de ses différents mécanismes, ainsi que la maîtrise de nombreux domaines techniques et sectoriels, sont essentielles en biomimétisme. Tout l’enjeu d’un bureau d’études et d’ingénierie spécialiste du biomimétisme comme Bioxegy est ainsi de réussir à faire communiquer et collaborer ensemble des équipes aux profils, compétences et expertises de haut niveau et très diversifiées, à la fois fascinées par les être vivants et dotés d’une motivation hors norme pour faire émerger une méthode d’innovation au très grand potentiel !

La nacre est un matériau incroyable : de sa beauté à sa solidité, ses vertus sont nombreuses. Ce matériau fascinant n’a pas fini de nous surprendre et de nous inspirer. Bienvenue dans cette visite guidée des vertus de la nacre ! La nacre et ses vertus pour les mollusques Définition de la nacre La nacre est un biomatériau synthétisé par de nombreux mollusques. Certains coquillages univalves, comme les ormeaux, ou bivalves, comme les huîtres ou les pinna nobilis, plus grand bivalve de méditerranée d’ailleurs connu sous le nom de “grande nacre”, sont connus pour sécréter de la nacre. Mais ce matériau est commun à la plupart des mollusques à coquille : même les escargots en produisent ! La nacre constitue la couche interne de la coquille, directement au contact du mollusque. Comme le reste de la coquille, elle est principalement composée de carbonate de calcium. Ce minéral se trouve dans la nacre sous forme d’aragonite, alors qu’il peut, dans le reste de la coquille, aussi se trouver sous forme de calcite, sa forme stable en conditions ambiantes de pression et de température. L’acidification des océans, causée par le réchauffement climatique, met alors ces mollusques en danger, au même titre que les coraux qui contiennent aussi de l’aragonite. En effet, l’acidité de l’eau change les équilibres entre les formes cristallisées, calcite ou aragonite, du calcaire, et sa présence en solution dans l’eau. Une eau trop acide peut alors empêcher ces organismes de créer leur coquille et leur nacre, voire détruire ce squelette externe nécessaire à leur survie. Structure et rôle de la nacre La nacre a un rôle de protection pour les mollusques qui la sécrètent. L’aragonite est un matériau très dur, mais aussi très cassant. Dans la nacre, les cristaux d’aragonite sont organisés en couches, liées entre elles par de la conchyoline. Cette matière organique apporte une relative souplesse à l’ensemble, qui se traduit par une résistance à la rupture 3 000 fois supérieure à celle de l’aragonite seule. Et pour obtenir ces performances, il suffit de 5 à 6 % de conchyoline dans la nacre, tout en lui permettant de préserver la dureté de l’aragonite ! Sécrétée tout au long de la vie du mollusque, la nacre protège donc l’intérieur de la coquille. C’est aussi ce rôle de protection qui permet la création des belles perles de nacre. En effet, lorsqu’un corps étranger pénètre à l’intérieur de la coquille, il va déclencher la production de nacre autour de lui. Couche par couche, il sera ainsi recouvert pour ne pas irriter le coquillage, ce qui donnera lieu à une perle. L’aspect irisé de ces perles et de l’intérieur des coquilles est directement lié à la structure en couches de la nacre. En effet, les alignements d’aragonite vont donner lieu à des réflexions particulières de la lumière et produire ainsi les beaux reflets de la nacre. A ces couleurs structurelles peuvent s’ajouter des couleurs pigmentaires, apportées à la nacre par des caroténoïdes (des pigments qui, comme leur nom l’indique, sont aussi présents par exemple dans les carottes) dans la conchyoline. La nacre et ses vertus pour les hommes La nacre : un matériaux précieux pour des utilisations sociales La beauté de la nacre a été la première raison de son utilisation par les hommes. Certains coquillages dotés d’une nacre particulièrement belle ont ainsi été utilisés directement comme monnaie d’échange, comme les Cauri en Chine, en Inde ou encore en Afrique. Le développement de nouvelles techniques, ainsi que les élevages de certaines espèces pour leur nacre spécifiquement ont permis l’essor de nouveaux usages pour la nacre. Cette pierre semi-précieuse est alors utilisée en bijouterie ou en marqueterie, mais aussi pour faire des boutons ou diverses décorations. Son aspect blanc laiteux a même conduit à son utilisation en sculpture réaliste, pour représenter le blanc des yeux ! Enfin, les instruments de musique n’échappent pas à l’utilisation de la nacre, que ce soit pour leur décoration, comme certaines guitares, ou pour un rôle plus direct : les touches des accordéons sont ainsi réalisées en nacre. La nacre et ses vertus thérapeutiques La nacre donne aussi lieu à des utilisations moins communes. Sa couleur et sa solidité faisant penser à celle des dents, les Mayas avaient pris l’habitude de l’utiliser pour remplacer leurs dents abîmées. Des études de ces implants ont montré une étonnante liaison entre ces nouvelles dents et la mâchoire : ces implants n’étaient non seulement pas rejetés par les patients mais devenaient au contraire une part intégrante de la dentition. Ces propriétés étonnantes ont alors été étudiées pour envisager l’utilisation de nacre pour des implants osseux. Et de fait, la nacre possède une structure similaire à celle des os, et surtout des mécanismes de croissance similaires. Ainsi, les mêmes types de messages chimiques induisent la croissance de la nacre et des os. La présence de nacre favorise donc la régénération osseuse, ce qui ouvre des voies prometteuses pour la mise au point de biomatériaux efficaces en réparation osseuse. La nacre et ses vertus pour le biomimétisme A la recherche de la solidité Et si les vertus de la nacre pour l’homme dépassaient son utilisation en tant que matière, et s’étendaient aux inspirations qu’elle peut engendrer, comme de nombreux organismes marins ? Comme nous l’avons dit, la structure de la nacre lui apporte résistance et solidité. S’inspirer de cette structure en briques et mortier, alliant des briques dures comme l’aragonite et un mortier plus souple comme la conchyoline peut ainsi permettre de développer de nouveaux matériaux plus solides. Cette idée est applicable à de nombreux types de matériaux ! Par exemple, un plastique biosourcé a été développé en s’inspirant de la nacre. Des feuillets de mica jouent le rôle des briques, et de la cellulose (constituant des plantes) joue celui de la conchoyline pour donner à ce nouveau plastique biodégradable de bonnes propriétés mécaniques. De la même façon que la conchyoline ne représente qu’une faible proportion de la nacre, l’ajout d’une toute petite quantité de matière plus souple peut suffire à avoir des résultats impressionnants. Ainsi, l’ajout de 7% de polymère dans du verre permet, en reproduisant la structure de la nacre, d’obtenir un verre 700 fois plus résistant aux fissures ! Enfin, un dernier mécanisme améliore la résistance de la nacre : il s’agit des liaisons sacrificielles. Leur principe ? Il s’agit de liaisons assez faibles, qui vont se rompre préférentiellement sans menacer l’intégrité de l’ensemble de la structure. Comme elles sont aussi facilement reformables, cela offre des capacités de cicatrisation intéressantes. Ce mécanisme peut être reproduit à différentes échelles pour offrir des capacités d’auto-réparabilité à différents matériaux. Vers de nouvelles applications Si l’on prend un peu de recul, la structure de la nacre peut être intéressante dans des applications plus lointaines de son utilité première. Par exemple, un filtre à eau efficace s’inspire de la nacre. Ce filtre allie une protéine filtrante, à travers les pores de laquelle est effectuée la filtration, et une structure minérale, qui assure la solidité mécanique du filtre. Ainsi, il est possible de faire passer de grands débits d’eau à travers ce filtre robuste tout en ayant une bonne sélectivité des molécules filtrées. Pour finir, la nacre accompagnera peut-être les prochaines explorations spatiales ! En effet, un nouveau carburant solide pour fusée s’en inspire pour améliorer ses caractéristiques. L’ajout de briques conductrices et résistantes au sein du polymère carburant permet à la fois d’améliorer la conductivité thermique et la résistance de l’ensemble. Inspiré de la nacre, cela apporte au carburant solide une meilleure résistance aux contraintes qui s’exercent sur lui, notamment au moment du décollage. Mais en plus, la combustion est rendue plus fiable grâce à la meilleure répartition de la chaleur au sein du matériau : les points chauds et les risques d’accident sont limités. Conclusion Décorative et solide, la nacre possède de nombreuses vertus qui en font un matériau très prisé. Au vu du nombre d’innovations qu’elle inspire, la nacre a, en termes de biomimétisme, encore de beaux jours devant elle !

Le développement durable est une démarche qui fait le pont entre croissance économique et respect de l’environnement. Le biomimétisme est par essence en accord avec les valeurs du développement durable puisqu’il permet de répondre à des enjeux contemporains et humains en s’inspirant de l’ingéniosité de la nature. Le développement durable par une gestion des ressources bio-inspirée Le développement durable est défini par ses 3 piliers : social, économique et environnemental. L’équilibre entre ces 3 piliers permet un développement dans le respect de la nature, tout en créant de la valeur pour tous les acteurs de la chaîne de production. Le biomimétisme, qui consiste à s’inspirer des propriétés du vivant pour résoudre des problématiques humaines, est en parfaite adéquation avec ces 3 piliers. Réduire la consommation d’énergie afin d’utiliser moins de ressources naturelles, de moins polluer et de mieux partager les ressources est un enjeu phare du développement durable. Le biomimétisme regorge d’exemples de solutions permettant d’économiser ou de produire de l’énergie de manière alternative. On peut ainsi citer de nombreux exemples en aérodynamisme avec des formes inspirées de la nature permettant de réduire la consommation en carburant d’avions, de voiture, de train. Le biomimétisme a ainsi été privilégié par Airbus, qui a choisi de reproduire les extrémités des rémiges primaires (ailes) de l’aigle des steppes sur les ailes d’avion pour réduire la consommation de près de 3% ! Le constructeur a aussi développé des parois inspirées de la structure des os 45% plus légères que des parois conventionnelles permettant d'économiser plus de 12 tonnes de carburant par an ! Elles permettent aussi de réduire de 95% l'apport en matière première, réduisant aussi l'empreinte écologique de l'avion. De même pour la production d’énergie, des chercheurs de l’université de Jilin ont imaginé des pales inspirées de la géométrie des ailes du hibou moyen-duc. Elles ont permis d’améliorer l’efficacité des éoliennes “conventionnelles” de 12% ! De plus, ces pales sont capables de produire de l’énergie même à des vitesses de vent faibles, ce qui augmente la plage de fonctionnement des éoliennes et permet de lisser la production d’énergie par le vent qui était jusqu’ici irrégulière. La sobriété et l’efficacité de la nature permettent ainsi de répondre aux besoins croissants de la population tout en respectant les principes du développement durable. Le développement durable grâce à une vision écosystémique La notion de développement durable repose sur un apport équilibré en bénéfices pour tous les acteurs y prenant part. On retrouve cet équilibre dans les écosystèmes naturels, au sein desquels la multitude de relations entre êtres vivants apporte un bénéfice à l’ensemble de l’écosystème. Ces multiples interconnexions peuvent nous servir d’exemple pour mieux gérer notre production d’énergie : dans les smart grids, l’implémentation d’algorithmes bio-inspirés basés sur la redondance des connexions racinaires ou mycéliennes permet d’améliorer les réseaux électriques. En effet, pour favoriser l’accès de manière fiable aux ressources du milieu, les végétaux multiplient les interfaces et les connexions : s’en inspirer permet de rendre les réseaux électriques plus résilients, donc de réduire les incidents (coupures) en cas de panne d’un élément. D’autre part, la biodiversité présente dans les écosystèmes représente un allié non négligeable dans la lutte contre le réchauffement climatique : les océans absorbent 30% des émissions en CO2 dues aux activités humaines. Pour la protéger, les solutions biomimétiques sont particulièrement adaptées : les systèmes qu’on trouve dans la nature ont été optimisés pour s’intégrer parfaitement à leur milieu, et s’en inspirer permet de réduire l’impact des installations humaines. L’entreprise française Eelenergy fait ainsi le pari du biomimétisme pour produire de l’énergie à partir des vagues. Son concept d’hydrolienne inspirée de l’ondulation des anguilles a reçu 950 000€ du Fonds de Développement Économique Régional Hauts-De-France, symbole de son ancrage dans la production d’énergie locale et respectueuse de l’environnement. L’avantage de ce dispositif est qu’en reproduisant le mouvement naturel de l’anguille, il ne perturbe pas les poissons. Les relations de symbiose qu’on retrouve dans la nature sont un exemple parfait de développement durable : tous les individus y trouvent leur compte et leur activité conjointe profite à chacun des partis impliqués. S’en inspirer permet le développement de techniques de recyclage plus performantes. Le développement durable : une approche multidisciplinaire biomimétique ? La nature est intrinsèquement pluridisciplinaire, tout comme le biomimétisme. Alors que l’homme segmente ses savoirs en plusieurs domaines afin de développer une expertise dans chaque domaine, la nature aborde les problèmes par une approche systémique. Le biomimétisme englobe ainsi les 3 piliers du développement durable en se basant sur la collaboration et le partage des connaissances. Au carrefour de l’homme et de la nature, le biomimétisme implique une collaboration active entre ingénieurs et biologistes au cœur même de la recherche. En mêlant les savoirs de différents horizons, le biomimétisme vise à valoriser les connaissances du vivant, quel que soit leur type, pour tirer parti des pratiques aiguisées par 3,8 milliards d’années d’évolution et transformer notre société de manière durable.

Chasseuse hors pair et importante régulatrice des populations d’insectes, la libellule inspire à tous les niveaux avec ses ailes finement ciselées, sa vue panoramique et ses techniques de chasse optimisées. Une aubaine pour les ingénieurs en biomimétisme ! Les libellules, biologie et histoire Étymologie et anatomie Les libellules, au sens commun, désignent les odonates, un ordre d'insectes qui regroupe les demoiselles et les libellules stricto sensu. Elles sont généralement confondues, mais nous pouvons vous aider à les différencier : les libellules ont les ailes pliées sur les côtés au repos ainsi que de gros yeux joints, alors que les demoiselles ont des ailes pliées au-dessus d’elles au repos et des yeux plus petits et séparés. Alors qui est qui : Libellule ou demoiselle ? On suppose que le terme ”demoiselle” leur a été attribué pour leur forme élancée et svelte et la beauté de leurs couleurs. L'étymologie de libellule viendrait de libella, qui désigne un niveau, en raison de leur tête aplatie évoquant un requin marteau. Une autre théorie, que nous préférons, vient de latin liber, libellus, « petit livre », ce qui évoque les ailes étendues comme les feuillets d'un livre lorsque l'insecte se pose. Le biomiméticien voit la nature comme un livre ouvert, et c’est particulièrement à propos ici au vu du potentiel biomimétique exceptionnel de la libellule. Pour simplifier la lecture ici, nous inclurons les demoiselles dans l’ordre des libellules. Nombre d’espèces, habitat et répartition Il y a plus de 5 700 espèces d’odonates recensées dans le monde (notamment en zones tropicales), dont 120 en Europe. Ces insectes ont su s’adapter à toutes sortes d’environnements. Les libellules sont généralement associées aux milieux humides : mares, rivières,… mais certaines espèces s’en éloignent. La dégradation de la qualité de l’eau et la destruction de zones humides réduit l’habitat des odonates. En Europe, 20 % des espèces sont sur la liste rouge internationale et de nombreuses espèces sont sur listes rouges nationales/régionales. Ce sont majoritairement des espèces endémiques (qui n’existent qu’à un endroit). Selon l’UICN (Union Internationale pour la Conservation de la Nature), 11 espèces sur les 89 présentes en France sont menacées d’extinction, et 13 sont quasi-menacées. Des mesures sont prises en conséquence pour préserver leur habitat, les zones humides. Les libellules font partie des insectes migrateurs, certaines espèces comme la libellule globe-trotter (Pantala Flavescens) peuvent traverser l’océan indien pour relier l’Afrique, des études estiment que l’espèce pourrait parcourir 18 000 km en 4 générations ! Mode d’alimentation et rôle dans les écosystèmes Les libellules sont carnivores et ne capturent que des proies vivantes, volantes et abondantes dans le milieu où elles se trouvent. Leur régime alimentaire est constitué de diptères (moustiques, mouches) et d'éphémères. Elles ne s'attaquent que très rarement à des proies de grande taille, comme les zygoptères (demoiselles) ou les papillons. Les libellules sont essentielles pour contrôler les populations d’insectes nuisibles dans tous leurs stades de développement. Les larves de libellules se nourrissent de larves de moustiques, et les libellules de moustiques adultes, taons et autres nuisibles. De façon générale, la présence de libellules indique la bonne qualité d'un écosystème. Pour se développer à l’état larvaire, elles ont besoin de milieux aquatiques sains, c'est-à-dire qui contiennent des larves d’autres insectes qui leurs servent de proies et de la végétation en quantité suffisante pour oxygéner l’eau. Le meilleur moyen de protéger les libellules passe donc par la préservation de leur habitat (limiter l'artificialisation des berges, protéger la flore d'eau douce, limiter la pollution des rivières, etc.). Les zones humides, repères de biodiversité, sont particulièrement ciblées. Les “proto-libellules”, les plus gros insectes de tous les temps Lorsqu'on imagine la vie il y a 300 millions d’années, on se représente des dinosaures et des fougères géantes. Pourtant, les libellules étaient déjà présentes ! Les ancêtres des odonates qui arpentaient alors la Pangée nous auraient paru plutôt impressionnants. L’envergure de ces libellules pouvait atteindre 75 cm, environ la taille d'un pigeon. L'espèce Meganeuropsis permiana, pouvaient peser près de 500 g ! Ces proto-libellules étaient les premiers prédateurs volants, ce qui explique en partie l’adaptation remarquable de leur morphologie à leurs capacités de vol. Ces dernières ont disparu avec l’arrivée des premiers vertébrés planeurs/volants, dont elles pouvaient vraisemblablement difficilement se cacher. Une explication au fait qu’il n’existe plus de giga-libellule serait qu’un insecte aussi grand avait besoin d’un environnement avec un fort taux d’oxygène pour pouvoir voler, bien supérieur aux 20 % actuels. La réduction progressive de la taille de ces insectes pourrait aussi être liée à l’apparition des premiers ancêtres des oiseaux il y a 150 millions d’années, qui étaient plus agiles et les chassaient donc plus facilement. Un chasseur avec plus d’une corde à son arc Des ailes performantes car optimisées à différentes échelles En terme d’aérodynamisme, la libellule est un véritable modèle de performance. Son thorax porte 2 paires d’ailes et 3 paires de pattes utilisées pour attraper les proies ou s’accrocher à des plantes, très rarement pour marcher. Les ailes des libellules sont des structures très sophistiquées, notamment via la forme et la taille variables de leurs cellules, de leurs veines, et de leurs plissements et jonctions. Autant de paramètres qui modifient ses propriétés de flexibilité et permettent leurs capacités de vol extraordinaire ! Les 2 paires d’ailes indépendantes des libellules leur permettent d’effectuer des manœuvres acrobatiques, de faire du vol statique, à reculons ou même sur le dos ! Elles sont les championnes de la vitesse de vol horizontal chez les insectes avec des pointes à 56 km/h (les abeilles atteignent difficilement les 25 km/h), mais aussi de vol ascensionnel, jusqu’à 1,5 m/s ! Ces performances sont permises par l’anatomie de leurs ailes, très subtile et optimisée à tous niveaux. Les veines de la libellule permettent de maintenir la géométrie de l’aile et créent des plissements - appelés corrugations - qui améliorent l’écoulement de l’air et augmentent sa portance : un mécanisme semblable aux renforts d’une planche à voile mais avec un niveau de détail sensiblement supérieur. Les veines de l’aile de la libellule sont reliées par deux types de jonctions : Les jonctions fixes : des veines fermement connectées qui empêchent les déformations. Les jonctions mobiles : une veine sert d’axe de rotation/flexion pour une veine transversale ; ces jonctions contiennent en plus des protéines élastiques qui absorbent l’énergie des déformations et permettent à la libellule un vol de précision ! La circulation sanguine dans ces veines permet également de “regonfler” la structure et redonner sa forme à l’aile après une déformation ! Les veines de la libellule sont une source de bio-inspiration importante et ont permis à des chercheurs du département d’architecture de la prestigieuse université de Berkeley de concevoir des façades biomimétiques offrant moins de prise au vent. Les ailes des libellules sont constituées de membranes transparentes, qui font moins de 3 µm d’épaisseur (25 fois plus fin qu’une feuille A4) contre 0.5 mm pour les veines ! Ces membranes très fines ne se contentent pas de créer de la portance et permettre le vol, elles sont elles-mêmes recouvertes de nano-piliers de quelques centaines de nanomètres de haut seulement ! Ces nano-piliers confèrent à l’aile de la libellule des propriétés d’hydrophobie et donc d’auto-nettoyage - les micro gouttes d’eau n’adhérant pas à la surface irrégulière - mais aussi des propriété antibactériennes car ces piliers peuvent déformer et percer les membres des cellules des bactéries. Ces nano-piliers sont observables sur des espèces très différentes de libellules. Ils jouent donc probablement un rôle important dans leur survie. En effet, l’accumulation de contaminants sur les ailes pourrait réduire leurs capacités de vol et ainsi leur capacité à capturer leurs proies. Eviter la contamination bactérienne grâce à la structure de surface est un mécanisme très répandu dans le vivant qui représente un potentiel très important d'innovations par biomimétisme. Dans le domaine de la santé, ces nano-piliers ont été reproduits par des chercheurs de l’Université australienne de Swinburne sur des implants médicaux en titane, éliminant ainsi 50% des bactéries nuisibles en contact avec la surface. Ainsi, le biomimétisme permet de réduire les risques d’infection. Enfin, le quadrillage de l’aile de la libellule offre d’impressionnantes propriétés de robustesse, car il correspond à l’équilibre parfait de la répartition des efforts sur chaque sommet des polygones le composant. Ainsi leurs ailes sont un excellent compromis entre légèreté et résistance. Forts de cette observation, des chercheurs de l'Université de Pennsylvanie (Etats-Unis) ont développé un algorithme de machine learning permettant de générer un tel motif pour n’importe quelle aile donnée. Ainsi, on peut librement imaginer voler dans quelques années à bord d’avions biomimétiques aux ailes inspirées de celles de la libellule ! Les libellules ont le compas dans l’œil Les insectes possèdent des yeux composés, constitués d’un ensemble de récepteurs sensibles à la lumière : les facettes ou ommatidies. Les libellules sont une fois de plus dans le haut du panier avec des yeux composés comportant de 15 000 à 30 000 ommatidies par œil, ce qui leur donne la capacité d'avoir une excellente vision à 360° ! A titre de comparaison, les mouches à fruits n’ont “que” 700 ommatidies par œil en moyenne ! Vous vous demandez d'où viennent ces magnifiques couleurs irisées ? Découvrez-le en lisant notre article sur les couleurs du vivant ! Les libellules possèdent également une acuité visuelle impressionnante : 300 images/seconde contre 60 max pour l'œil humain ! Enfin, les libellules, comme nombre d’insectes volants, possèdent des ocelles, des yeux simples qui peuvent détecter la lumière et servent à assurer une bonne stabilité pendant le vol en détectant les changements de luminosité. Chez les libellules ces yeux simples auraient également la capacité de détecter les mouvements ! Pour aller de paire avec ces yeux très efficaces (le “hardware”), les moyens de traitement des informations doivent aussi être performants (le “software”). Les libellules possèdent un système neuronal visuel très simple et pourtant très efficace pour traiter rapidement les informations visuelles. Ce mécanisme permet aux libellules non seulement de suivre les déplacements de la cible, mais également d’anticiper sa position future : ils permettent donc l’interception de la proie ! Les informations issues des neurones descendants sont transmises simultanément vers les centres moteurs des ailes et permettent une adaptation indépendante des ailes avant et arrière. Ce fonctionnement intégré permet à la libellule une très grande réactivité lors d'un vol de chasse : la latence avant la réponse au mouvement de la proie très courte (25 ms pour les mouvements de la tête et seulement 30 ms pour les ailes) ! Pour comparaison, un humain moyen a un temps de réaction de 200 ms, soit 8 fois plus lent. Les libellules, avec leur faible nombre de neurones, disposent d’une attention visuelle sélective. Elles peuvent concentrer leur attention sur un insecte précis au sein d’une nuée. Cela leur permet d’atteindre ces performances de rapidité avec une faible puissance de calcul, comparée à notre cortex visuel. Le mécanisme de commande des ailes de la libellule est encore une fois très subtil : des organes particuliers sur leurs ailes joueraient le rôle de capteur de torsion de l’aile. Ces mécanorécepteurs génèrent des signaux qui, couplés aux inputs nerveux, permettent un contrôle fin des mouvements des ailes, donc du vol ! Les proies des libellules n’ont presque aucune chance : la synergie de toutes ces capacités fait des libellules les prédateurs au taux de succès de capture des proies le plus élevé connu, pouvant atteindre 95 % ! Cela avec une durée de vol moyenne avant la capture de la proie inférieure à 0,5 s ! A titre de comparaison, les grands félins, lors de la chasse en groupe, ont un taux de réussite de 30% en moyenne. Ces systèmes neuronaux relativement simples et extrêmement économes en énergie qui permettent à la libellule de se concentrer sur une proie dans une environnement complexe sont bien sûr un modèle et une source d’idées pour améliorer les algorithmes biomimétiques de reconnaissance d’image : des thématiques brûlantes chez les concepteurs de véhicules autonomes et de drones bio-inspirés. Un chasseur sachant chasser Outre l'architecture de leurs ailes et de la sobriété de leur mécanisme neuronal, les libellules ont aussi développé des méthodes robustes adaptées à leur environnement. Les libellules possèdent deux types de vol de prédation, en fonction des espèces : les libellules de petites ou moyennes tailles sont des percheuses : elles attendent, posées sur une branche et observant le ciel, qu’une proie passe à leur portée avant de fondre sur elle. les grandes libellules ont plus tendance à tourner dans le ciel (comme un rapace le ferait) et initient leur poursuite quand elles détectent une proie appropriée. Comme si leurs ailes et leurs capacités de vol extraordinaires des libellules ne suffisaient pas, la poursuite de la proie se fait souvent dans leur angle mort, par derrière et en-dessous ! Leurs proies ne voient rien venir : les libellules sont des adeptes du camouflage en mouvement, qui réduit la capacité de leur proies à détecter qu’elles sont poursuivies ! Le principe du camouflage en mouvement est de maintenir le champ de vision de la proie le plus homogène possible. C'est par les changements brusques de couleur et de luminosité que la méfiance s'installe chez la proie. Si son champ de vision ne connait pas de variation brusque, elle n'a aucune raison de s'inquiéter, et se laisse cueillir d'autant plus facilement. Pour atteindre cette performance, les libellules volent vers leurs proies en choisissant un chemin dont chaque point passe par une ligne imaginaire, tracée entre la position actuelle de la proie et la position initiale de la libellule. Cette stratégie de poursuite particulière est terriblement efficace, permettant à la libellule un chemin de capture plus court qu’une poursuite classique, dans laquelle on foncerait directement en direction de la proie à chaque instant : le prédateur peut parfois capturer sa proie en ayant une vitesse plus faible que celle-ci ! La méthode de chasse de la libellule n’est pas sans inspirer de nombreux algorithmes biomimétiques de poursuite de cible. Conclusion Chez la libellule, rien n’est laissé au hasard : moustiques, taons et autres proies ne peuvent qu'espérer avoir un coup de chance ! Après cette lecture, si l’on vous demande d’imaginer le chasseur ultime, ne vous arrêtez donc pas aux lions ou aux orques et pensez à la libellule, bien plus performante !

Les tardigrades sont partout ! Des hautes montagnes enneigées aux fonds marins les plus sombres, du plus banal des toits de maison au vide de l’espace, le tardigrade est capable de résister aux conditions les plus extrêmes. Une source d’inspiration rêvée pour les chercheurs ! Les tardigrades, de nombreuses espèces toujours plus incroyables ! Un tardigrade ? Qu’est-ce que c’est ? Ce que l’on appelle tardigrade (ou encore “ourson d’eau”) n’est pas une espèce, mais un embranchement animal : les vertébrés étant par exemple un sous-embranchement du règne animal. Il existe ainsi plus de 1300 espèces répertoriées de tardigrades ! Si la plupart d’entre elles sont terrestres, d’autres sont des espèces marines que l’on retrouve aussi bien près des côtes que dans les abysses. Les tardigrades se nourrissent principalement de diatomées, des algues unicellulaires dont nous vous parlions dans notre podcast l’Incroyable Nature. Les diatomées ont un squelette externe : une capsule de silice protectrice nommée frustule. Donc, pour se nourrir, les tardigrades réussissent à percer le frustule ce qui leur permet d’aspirer la cellule de l’algue. On peut retrouver les tardigrades sur tous les continents, mais on les trouve surtout dans les environnements où de la mousse est présente (les forêts sont donc parfaites pour ces petits terminators !) car elle fait également partie de leur alimentation ! On les retrouve alors dans le monde entier (sans exagérer !) : des tardigrades ont déjà été trouvés sur des sommets de l’Himalaya, dans les eaux très profondes (4 000m de profondeur), ou encore dans le Sahara ! On comprend bien que les conditions environnementales extrêmes n’impressionnent pas ces petits êtres dotés de ce qu’on peut considérer comme des superpouvoirs. Le tardigrade et ses superpouvoirs Mesurant généralement moins d’un millimètre (bien que les plus grands atteignent tout de même 1,5 mm), les tardigrades sont surtout connus pour leur résistance à toute épreuve. Ils survivent à des températures de -272°C, soit quasiment le zéro absolu ! Ils supportent également les fortes pressions (plus de 6000 bars !) ou à l’inverse le vide. Ils sont également 1000 fois plus résistants que nous aux radiations UV et aux rayons X, et supportent aussi certaines substances toxiques. Et comme si ce n’était pas suffisant, les tardigrades peuvent également survivre plusieurs jours sans oxygène. Attention tout de même, même si le listing que nous avons dressé est impressionnant, il convient toutefois de nuancer nos propos. Si vous revenez quelques lignes plus haut nous vous disions que les tardigrades représentent plusieurs espèces, ils ne sont donc pas tous aussi résistants. En effet, chaque espèce possède des propriétés particulières et donc ses points forts. Par exemple, si l’on s’intéresse à la résistance aux UV, démontrée en 2020 par un groupe de chercheurs indiens dans un article publié par la Royal Society, nous pouvons constater qu’elle n’est pas présente chez toutes les espèces de tardigrades. Par exemple, ceux du genre Paramacrobiotus ont survécu sans problème à une exposition de 15 minutes aux UV tandis que les tardigrades de l’espèce Hypsibius exemplaris sont morts dans la journée suivant l’exposition. Néanmoins, la botte secrète des tardigrades, leur super-pouvoir ultime, qui leur permet de survivre à bon nombre de conditions extrêmes, est présent chez toutes les espèces… Il s’agit de la cryptobiose ! Le tardigrade et son arme secrète : la cryptobiose La cryptobiose : un état inactif fascinant La cryptobiose est la capacité d’un être vivant à ralentir son métabolisme à tel point que celui-ci est pratiquement à l’arrêt. Toutes les fonctions biologiques sont suspendues et l’organisme ne répond même plus à la définition usuelle d’un être vivant ! Les organismes capables d’entrer en cryptobiose peuvent ensuite revenir à un état de vie active : c’est ce qu’on appelle la reviviscence. Plusieurs espèces sont capables d’entrer en cryptobiose, notamment de petits crustacés comme l’Artemia salina ou encore certains insectes, mais le tardigrade est l’exemple le plus connu de cryptobiose et le plus testé en laboratoire dans des conditions extrêmes de température, de pression ou de rayonnement électro-magnétique (UV, X, …) ! Il existe différents modes de cryptobiose, survenant à la suite de stress différents (baisse de température, présence de toxine, etc.) et le tardigrade est capable de tous les utiliser ! Certaines espèces de plantes comme les lichens ou les bryophytes sont quant à elle capables d’utiliser seulement l’anhydrobiose (état d’un organisme fortement ralenti ou même arrêté via suppression de l’humidité du corps) lorsqu’un stress hydrique survient : sans présence de cuticule pour les protéger du desséchement, ces plantes font varier leur teneur en eau en fonction de l’humidité de l’air, ce qui leur permet de survivre mais à un rythme ralenti ! C’est pourquoi ces espèces sont plus présentes dans des milieux sujets à l’humidité. La cryptobiose chez les tardigrades Vous l’aurez compris, le tardigrade fait partie de ces animaux capables de mettre leur vie en pause. Mais comment fait-il ? Le tardigrade évacue l'eau de son organisme et produit un sucre, la tréhalose, qui permet de préserver l'intégrité de ses cellules. Ensuite, ces cellules se contractent et les différents éléments (appelés organites) qu'elles contiennent s'entassent les uns sur les autres. Chez la plupart des animaux, cet état est irréversible et cela même après une réhydratation. Le tardigrade, lui, dispose de protéines spécifiques qui s’appellent justement, Tardigrade-Specific Intrinsically Disordered Proteins. Ces fameuses protéines s'insèrent entre les organites de la cellule à la manière du papier bulle, et les protègent les unes des autres. Le tardigrade peut ainsi rester en état de stase, c’est-à-dire totalement inactif, pratiquement indéfiniment. Un laboratoire japonais a ainsi conservé des spécimens pendant plus de 30 ans ! Encore plus fou : des tardigrades ont été retrouvés dans des calottes glacières âgées de plus de 2000 ans, et ils ont repris leur activité, comme si de rien n’était, lorsque celle-ci a fondu ! Actuellement, la durée maximale de survie du tardigrade en état de cryptobiose est donc encore inconnue. Tardigrade et inspirations : de super-pouvoirs à super-technologies ? Tardigrades et missions spatiales : vers l’infini et l’au-delà ? Comme nous l'avons vu, les tardigrades résistent à la fois au vide, au froid, au manque d'oxygène et aux radiations. Ils sont donc des candidats idéaux pour les voyages spatiaux. Ainsi, en 2007, des chercheurs ont envoyé une capsule de tardigrades en orbite pendant 10 jours. Les tardigrades ont non seulement survécu mais se sont même reproduits à leur retour ! En revanche, les tardigrades qui n’étaient pas protégés du soleil n'ont pas survécu longtemps. Il faut tout de même souligner que les tardigrades envoyés dans l’espace n’appartiennent pas à l’espèce réputée pour sa résistance aux UV. Justement, en parlant de résistance aux UV. L’origine de cette résistance pourrait inspirer des protections aux UV pour les astronautes lors de futures missions longue durée. En effet, nous savons que ces tardigrades se protègent des effets des UV grâce à des pigments fluorescents. La lumière émise par les pigments des tardigrades permet de renvoyer les rayonnements, cela empêche donc les radiations d’atteindre leur organisme. La fluorescence du tardigrade lui sert finalement de bouclier ! Et encore, le tardigrade n’a pas dit son dernier mot. Si cette fluorescence est appliquée sur des tardigrades non résistants aux UV, ils survivent bien mieux aux rayonnements ! Les chercheurs à l'origine de cette découverte l'ont même testée sur des vers nématodes, une espèce animale complètement différente du tardigrade. Ils ont pu constater, là encore, une nette amélioration de la survie des nématodes aux UV. A quand une transposition pour utiliser cette fluorescence dans le domaine spatial ? Tardigrades et innovation : de nouvelles pistes ! Au-delà du domaine du spatial, les tardigrades comme vous vous en doutez, peuvent être une grande source d’inspiration pour énormément de domaines d’innovation ! Ces être vivants aux super-pouvoirs pourraient même devenir des super-héros ! En effet, la cryptobiose du tardigrade intéresse fortement la recherche (et les petits curieux) notamment pour améliorer la conservation de matériel biologique dans le domaine médical. En particulier, le processus peut se montrer utile pour faciliter la conservation de vaccins à température ambiante. C'est justement dans ce but que la société Biomatrica a développé des techniques de stockage d'ADN et ARN à température ambiante inspirées de la cryptobiose du tardigrade. Un excellent exemple de biomimétisme inspiré du tardigrade appliqué au secteur de la santé ! Finalement, la résistance des tardigrades pourrait aussi inspirer de nouveaux matériaux. Notamment des adhésifs secs inspirés des spatulae (des poils tous fins sous les pattes pour adhérer) du gecko, qui ressemblent à ceux utilisés dans le domaine de la robotique. En effet, des chercheurs de l’Institut Technologique de Berlin s’intéressent au tardigrade pour améliorer la tenue dans l’espace de ce type d’adhésifs. Les applications existantes, à base de polymères, se dégradent et perdent leur élasticité dans un environnement aussi sévère, ce qui nuit au pouvoir adhésif de l’ensemble. Des matériaux inspirés du tardigrade pourraient changer la donne, même si les recherches actuelles sont encore très exploratoires. Conclusion Le tardigrade a donc plus d’une corde à son arc pour nous épater ! En plus d’être une curiosité biologique pour ses multiples exploits, il pourrait également inspirer les chercheurs et les ingénieurs pour des applications diverses. Qui sait ce que ce petit dur à cuire nous réserve encore comme surprise ?

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La méduse immortelle : les secrets d’une longévité à toute épreuve se révèlent enfin ! L’immortalité de cette créature suscite stupeur, curiosité et ambition dans la communauté scientifique depuis plusieurs décennies. Le Biomimétisme et la méduse immortelle permettront-t-ils de développer les traitements révolutionnaires anti-âge de demain ? La méduse immortelle : entre mystère et fascination scientifique La méduse immortelle : une créature hors du commun Une méduse immortelle… Cela paraît tout droit sorti d’un roman ou d’une pellicule de science fiction. Elle est pourtant bien réelle et ses propriétés fascinent les biologistes et scientifiques depuis sa découverte. Cette méduse immortelle, de son nom scientifique Turritopsis Dohrnii, peut être trouvée dans la plupart des océans du globe et possède une espérance de vie quasi-illimitée. Et pour cause, elle ne peut pas mourir de vieillesse grâce à un mécanisme de réparation de son ADN ! Ce superpouvoir biologique n’empêche pas la méduse immortelle d’être vulnérable face à la prédation ou aux maladies qui sont donc ses principaux facteurs de décès. C’est donc une espèce qui suscite fortement l’attention des scientifiques. Mais pourquoi parle-t-on d’immortalité si la méduse finit par mourir ? En réalité nous parlons d’immortalité biologique, cela signifie que la méduse immortelle est capable de revenir au stade “juvénile” avant de se développer de nouveau. En effet, si la méduse immortelle adulte se retrouve menacée ou soumise à un stress environnemental trop important, elle revient au stade de polype qui équivaut chez l’être humain au stade embryonnaire. Ce polype se développe et aboutit au clone de son ancienne vie d’adulte. Cette transformation n’a pas lieu sur seule volonté de la méduse, celle-ci se produit lorsque la survie de la méduse immortelle est très menacée : stress, manque de nourriture ou encore sénescence. La Turritopsis Dohrnii est capable de répéter ce processus adulte-polype-adulte indéfiniment, la rendant biologiquement immortelle. Elle inverse le vieillissement, comme si elle retournait en enfance… de la même manière que Benjamin Button, personnage bien connu que David Fitcher a mis à l’honneur dans son film au succès retentissant de 2008. Cette méduse immortelle fut le premier cas connu d’animal capable de se transformer de nouveau en méduse juvénile après avoir atteint sa maturité sexuelle. Cette capacité remarquable et extrêmement rare suscite donc l’intérêt de nombreux scientifiques qui essayent de percer les secrets de cet être hors du commun Certains secrets de la méduse immortelle révélés Les propriétés extraordinaires de la méduse immortelle suscite curiosité et jalousie pour des êtres mortels comme nous, humains. C’est tout naturellement que les scientifiques ont essayé depuis des dizaines d’années de décrypter les différents phénomènes biologiques à l’œuvre au sein de cet organisme. L’une des principales caractéristiques exceptionnelles des méduses immortelles est sa capacité à protéger et réparer son ADN. En effet, dans le monde animal, l’un des facteurs de vieillissement réside dans la dégradation des télomères, des capuchons protecteurs de l’ADN. Cette méduse est capable de produire bien plus de protéines protectrices et réparatrices d’ADN et de télomères que ses congénères. Les chercheurs ont pu découvrir cette formidable capacité d’autoréparation en séquençant le génome de la méduse immortelle et en dénombrant le nombre de gènes responsables de ce quasi-superpouvoir. Mais ce n’est pas le seul secret que renferment les gènes de son ADN. En effet, la méduse immortelle est aussi capable de maintenir une population élevée de cellules souches, les cellules qui ne sont pas encore différenciées et qui participent à renouveler n’importe quelle type de cellules. De plus, la méduse immortelle est en mesure d’améliorer la communication intercellulaire et de réduire l’environnement oxydatif qui abîme les cellules. C’est autant de capacités qui lui permettent de détenir les clés d’une longévité presque infinie. Méduse immortelle : de la biologie à la médecine Décrypter les gènes de la méduse immortelle Vous l’avez compris juste avant : les clés de la longévité de la méduse immortelle sont cachées dans ses gènes et donc dans son ADN. Il nous suffirait ainsi de le décrypter pour pouvoir appliquer une partie de ces stratégies évolutives à la médecine, mais la réalité reste autrement plus complexe. Pour commencer, malgré les progrès pharaoniques en matière de séquençage ADN lors des deux dernières décennies, la lecture du code génétique demande un long travail. Des scientifiques de l’Institut de Recherche ADN de Kazusa au Japon ont toutefois publié de nouveaux résultats en 2023 concernant l’analyse génomique de la méduse immortelle. Pour augmenter la fiabilité du séquençage de l’ADN de la méduse immortelle, ils ont utilisé le génome de 1500 jeunes méduses issues d’un même clone et possédant donc le même ADN. A la suite de cela, un séquençage ADN minutieux a permis d’identifier 23 214 gènes différents avec un grand niveau de confiance. Grâce aux travaux de ce genre d’équipes de recherche, de plus en plus de ressources sont disponibles pour pouvoir créer un modèle permettant de comprendre le cycle de vie de la méduse immortelle. Ce sont les premiers pas qui permettent d’avancer un peu plus vers une application médicale pour les humains du superpouvoir de la longévité que détient cette étonnante méduse immortelle. Méduse immortelle : la clé pour une meilleure espérance de vie ? Comme expliqué précédemment, la régénération de la méduse immortelle trouve son origine dans la transdifférenciation des cellules (modification de leur état), processus qui inspire aujourd'hui les recherches de nombreux biologistes et généticiens. Encore une fois, la nature est une formidable porte d'entrée vers certains sentiers inexplorés de la santé, auxquels le biomimétisme fournit l'indispensable clé de lecture. La méduse immortelle pourrait ainsi être à l’origine de nouveaux traitements recherches en laboratoire pour développer des cellules souches pour la réparation des tissus endommagés chez l'homme. En effet, comme le mentionne le New York Times, l’intérêt pour l’homme n’est pas de revenir à un état embryonnaire comme les méduses en inversant le processus de vieillissement mais bien de le mettre en pause. Cela peut paraître déroutant au premier abord tant les différences physiques et métaboliques entre l’homme et la méduse immortelle sont grandes. En réalité, au niveau génomique, nous sommes très proches et c’est ce qui donne espoir aux scientifiques de pouvoir appliquer les propriétés de la méduse aux êtres humains. Notre Turritopsis Dohrnii suscite donc, au delà de ces premiers résultats, une question d’ordre moral. En disposant grâce à cette méduse d’un modèle d’immortalité, les scientifiques se dirigent peut-être vers la découverte de traitements anti-vieillissement voire de la possibilité de renforcer les chromosomes contenant nos ADN. Biomimétisme et biotechnologies conféreraient ainsi une durée de vie bien plus élevée à l’homme… que l’on sait déjà terriblement gourmand en énergies, ressources naturelles et espaces. Quid alors des conséquences irréversibles de la présence de l’homme sur Terre si notre longévité est décuplée ? D’autres questions éthiques comme l’accès restreint par une élite à une telle technologie peuvent aussi se poser. Il est donc important de mesurer tout autant l’intérêt médical que l’éthique de technologies aussi poussées. Les chercheurs aussi en sont conscients : le japonais Shin Kubota, qui étudie ces méduses immortelles depuis plus de 15 ans et l’un des plus grands experts du sujet, souhaite percer le secret de l’immortalité mais craint que “le cœur de l’homme ne soit pas prêt”. Méduse immortelle : un pouvoir partagé par d’autres organismes ? La méduse immortelle et les autres animaux qui partagent sa longévité Désormais vous connaissez bien les secrets de la méduse immortelle, qui résident principalement dans ses gènes qui lui permettent de produire les protéines nécessaires à la réparation de son ADN. Mais ce n’est pas le seul animal capable d’une telle prouesse, il existe plusieurs organismes qui possèdent une longévité impressionnante. Le tardigrade par exemple utilise une toute autre stratégie : il est capable d’entrer en cryptobiose. Cela signifie qu’il peut évacuer l’eau contenue dans ses cellules et de les réhydrater ultérieurement sans endommager son organisme. Cette impressionnante capacité lui permet de mettre son corps en pause en attendant des conditions de survie plus favorable. La durée maximale de cryptobiose est inconnue mais certains tardigrades sont restés dans cet état pendant plus de 2000 ans dans une calotte glaciaire avant de revenir à la vie ! Quand il s’agit de réparer son ADN pour augmenter sa longévité, les tortues des Galapagos ne font pas pâle figure non plus ! Une étude relayée par Europe 1 a pu mettre en évidence la présence de nombreux gènes qui permettent à ces tortues de réparer leur ADN de manière à pouvoir vivre plus de 150 ans ! Ce pouvoir de guérison et d’auto-réparation de ces animaux d’1m80 peuplant les îles des Galapagos n’est pas unique au monde mais n’en est pas moins impressionnante. Certes, contrairement à la méduse immortelle qui est théoriquement capable de survivre indéfiniment, ces tortues ne reviennent pas à l’état embryonnaire mais, pour une application médicale aux êtres humains, ces animaux restent tout autant intéressant. Une fois sous l’eau, la tortue est complètement battue par un autre animal : le requin du Groenland. Il est probablement le vertébré qui vit le plus longtemps sur Terre : plus de 400 ans ! Vous connaissez le homard bleu ? Tout comme la méduse immortelle, il est capable de stopper l’altération de ses cellules grâce à la sécrétion de la télomérase, une enzyme qui participe à ralentir le vieillissement de ce crustacé. Son vieillissement est tellement ralenti que, dans la plupart des cas, il meurt de la fatigue due au poids de sa carapace qui grandit continuellement tout au long de sa vie. De même que pour la méduse immortelle, le potentiel pour les êtres humains est immense. Les exemples de longévité et d’immortalité ne s’arrêtent pas là ! D’autres espèces fascinent tout autant que la méduse immortelle. Vous avez forcément entendu parler du blob, de son vrai nom physarum polycephalum. C’est un organisme unicellulaire capable de se régénérer presque à souhait ! On ne pouvait pas finir cet article sans mentionner le rat taupe nu, un rongeur capable de vivre 8 fois plus longtemps que ses semblables rats. Il est aussi capable de ralentir son vieillissement et de survivre à un milieu sans oxygène pendant plus de 20 min ! Conclusion L’immortalité est un fantasme, vieux comme le monde, que nous ne sommes pas encore en mesure de maîtriser. Toutefois la nature est remplie de mécanismes desquels nous pouvons nous inspirer pour mettre au point des traitements qui permettront aux générations futures d’avoir une plus grande espérance de vie. Le biomimétisme dans le domaine de la médecine et de la santé a déjà fait ses preuves à de nombreuses reprises : seringues indolores, sang artificiel, surfaces antibactériennes… Le vivant n’a donc pas fini de nous étonner !

Le biomimétisme et le sport sont coéquipiers dans la course à l’innovation ! Chaque année, la science permet au sport de repousser les standards de la performance, à la fois humainement et technologiquement. À la mer ou à la montagne, sur la route ou dans les airs : la nature entraîne le sport à innover ! Sport de glisse et biomimétisme : ça farte pour l’innovation ! Pour beaucoup, la pratique du sport repose sur un échange avec la nature : les sports de glisse, qui utilisent l’environnement comme support, en sont le parfait exemple ! Qu’il s’agisse de l’eau, des airs ou de la neige, l’homme a appris à dompter les éléments au fil des siècles en affûtant son matériel et ses interactions avec l’extérieur. Le vivant orchestre les déplacements de millions d’espèces dans des milieux contraignants, voire hostiles. Cela en fait un allié de choix pour améliorer les technologies des sports de glisse ! Un des exemples les plus réputés du biomimétisme concerne d’ailleurs une innovation dans le domaine du sport. En s’inspirant de la peau du requin dont l’hydrodynamisme est remarquable : la marque de maillots de bain Speedo a développé au cours des années 2000 la gamme Fastskin... bannie en 2009 par la Fédération Internationale de Natation après avoir accompagné 108 records du monde l’année précédente ! Mais, quand il s’agit de sport de glisse, le biomimétisme a plus d’un tour dans son sac. Une autre combinaison aquatique bio-inspirée, pour les surfeurs cette-fois-ci, a été développée par une équipe de chercheurs du MIT et de l’Ecole Polytechnique. Les chercheurs se sont intéressés à la fourrure de petits rongeurs, comme les loutres, qui ont la capacité de maintenir leur peau sèche et chaude malgré leurs bains fréquents. L’étude de ce phénomène leur a permis de prototyper un matériau conjuguant légèreté et propriétés thermiques ultra-performantes ! C’est à la fois la disposition et la densité du pelage de ces animaux qui est innovante : elle leur permet de séquestrer, contre leur peau, des microbulles d’air jouant le rôle d’isolant pendant leurs bains. Des combinaisons deux à cinq fois plus fines pourraient être conçues en conservant des propriétés mécaniques et une isolation thermique standard. Cela laisse présager de grandes économies de matériaux en ligne avec les objectifs de développement durable ! Outre les pratiques aquatiques, le sport aérien peut bénéficier de solutions biomimétiques pour améliorer les performances de glisse des amateurs. En effet, pour permettre aux animaux volants de tutoyer les cieux, des multitudes de solutions biologiques ont été affinées par des milliards d’années d’évolution. Celles-ci représentent autant de gisements d’idées sobres et innovantes pour les sports de glisse aériens, comme le parapente ou le deltaplane ! En la matière, les libellules se présentent comme de parfaits modèles. En effet, leurs ailes, qui associent savamment rigidité et flexibilité, en font de véritables pilotes en vol, capables de réaliser une immense diversité de manœuvres aériennes : elles feraient rougir plus d’un spécialiste de voltige aérienne. Que ce soient les changements de direction quasi-instantanés, les accélérations brutales, les vols à reculons, à la verticale ou même en surplace, il n’y a pas une seule de ces disciplines que les odonates ne maîtrisent pas ! Pour rendre réalisable cette conduite en mode “sport”, les ailes des libellules sont parcourues d’un réseau de veines rigides permettant des déformations dans des directions privilégiées. Elles sont dotées de petits appendices qui jouent le rôle de sécurité mécanique, et qui protègent les ailes de la rupture. En répliquant cette structure sophistiquée sur des voiles artificielles, des chercheurs de l’université de Kiel en Allemagne ont montré que la résistance à la charge et la durabilité des voiles pouvaient être grandement optimisées. De quoi inspirer les voiles de kitesurf de demain ? Sport de montagne et biomimétisme : l’innovation vers l’infini et les sommets ! La montagne est le terrain de jeu favori de ceux qui souhaitent conjuguer sport et nature. Le biomimétisme est lui aussi expert dans cette association ! Les sports alpins, qui font évoluer l’homme dans des conditions environnementales souvent éprouvantes, reposent sur de nombreuses technologies ayant fait l’objet de multiples innovations. Le biomimétisme : un allié de choix pour accompagner l’innovation pour le sport en altitude. Le ski, dont les équipements actuels ressemblent très peu à ceux utilisés au début du siècle dernier, est un exemple parlant de ce que la technologie peut apporter au sport. L’innovation bio-inspirée pour les sports d’hiver a déjà fait ses preuves : en 2016, une équipe de chercheurs de l’EPFL a développé, en partenariat avec le fabricant Stöckli, des skis biomimétiques au comportement mécanique optimal. Pour ce faire, les carapaces des tortues ont été prises pour modèle : celles-ci sont constituées d’un assemblage précis de pièces rigides maintenues dans une matrice souple, permettant de conjuguer flexibilité pour leur respiration, et solidité pour résister aux chocs extérieurs. Construire des skis à la structure analogue a permis d’améliorer l’adaptabilité du matériel aux contraintes appliquées par le skieur lors de ses descentes. C’est-à-dire en améliorant la rigidité des skis lors des virages tout en maintenant leur maniabilité en dehors. Parmi les activités pratiquées en altitude, le trail est également un sport pour lequel le biomimétisme a offert des solutions ayant fait l’unanimité. Ici encore, la nature est une mine d’or pour accompagner l’innovation. La totalité des espèces terrestres fait face aux problématiques d’adhérence ou de prise au sol, qui doivent être maîtrisées à la perfection pour assurer leur survie ! Par exemple, les chèvres de montagnes disposent de sabots à la structure particulière qui leur permettent d’évoluer aisément dans leur environnement malgré les pentes escarpées qu’elles affrontent pour se nourrir. Les bords des sabots ont une dureté renforcée qui leur permet d’accrocher aux prises qui dépassent du sol. Tandis que la surface plantaire, au centre, conjugue rugosité pour maximiser l’adhérence, et compressibilité pour épouser les irrégularités de surface et jouer un rôle de ventouse. L’étude de ces caractéristiques a permis à Nike de développer la technologie Goat-Tech au début des années 2000, qui fut longtemps considérée comme l’une des meilleures technologies pour les chaussures de sport en montagne ! Protections dans le sport : le biomimétisme, un ange gardien L’accident de Romain Grosjean lors du dernier Grand Prix de Bahreïn, pendant lequel le pilote a encaissé une décélération équivalente à plus de 50 fois son poids avant de s’extraire miraculeusement de son véhicule, nous l’a rappelé : la protection est un élément essentiel à la pratique du sport. Heureusement, le biomimétisme est un athlète de haut niveau pour innover avec impact… lorsqu’il s’agit d’absorption de chocs ! Pour encaisser les coups sans défaillir, le vivant a affiné de nombreuses techniques qui pourraient servir à assurer une meilleure sécurité aux sportifs. Prenons l’exemple du football américain, un sport pour lequel le matériel de protection nécessite de toute urgence des améliorations. En effet, les chocs répétés auxquels sont exposés les professionnels pendant chaque match de leur carrière leur causent de nombreux troubles médicaux, au premier rang desquels se trouvent les commotions cérébrales ! Pour concevoir des casques plus sûrs, la start-up Hedgemon dans l’Ohio s’est intéressée à des animaux qui sont connus pour leurs posture défensive : les hérissons. Ils sont capables de choir de 10 mètres de haut sans se faire mal lorsqu'ils se laissent tomber des arbres ! Pour exercer ce sport bien particulier tout en sécurité, ils se fient aux milliers de piquants présents sur leur face dorsale. Ces fameux piquants disposent d’une structure creuse, enrichie de stries dans la longueur. Cela joue le rôle de renforts et permet de conjuguer légèreté et résistance. Lors d’une chute, les piquants encaissent une partie de l’énergie en se déformant et répartissent le reste sur la couche de muscle sous-cutané des hérissons : limitant ainsi le choc à l’atterrissage ! Forte de cette analyse, Hedgemon prototype aujourd’hui une couche répliquant le comportement des piquants des hérissons, à insérer dans des casques, afin de mieux protéger les athlètes des commotions. Pour répondre à la problématique de l’absorption des chocs dans le sport, une autre source biologique d’inspiration potentielle est le pamplemousse. Ce fruit, qui pèse parfois jusqu’à 6 kilogrammes, s’émancipe de son pamplemoussier en tombant d’une hauteur pouvant aller jusqu’à 15 mètres, et ce, sans se fissurer ni exploser ! Pour dissiper l’énergie reçue lors de sa chute, le pamplemousse dispose d’une structure bien particulière. Son mésocarpe, à l’interface entre ses quartiers tendres et sa peau rigide, est constitué de pores dont la densité augmente progressivement, du centre vers l’extérieur. Cette structure assure une continuité dans les propriétés structurelles des tissus, les prévenant d’exploser à l’atterrissage ! De nombreuses équipes travaillent au développement de matériaux absorbants s’inspirant du pamplemousse, comme le laboratoire PROSE de l’université A&M du Texas. Sport et biomimétisme : la nature, théâtre des prouesses de nos athlètes Si le biomimétisme peut avoir une influence sur ce qu’il se passe sur le terrain de sport, il est également possible de trouver une trace de l’approche bio-inspirée... dans la construction dudit terrain ! En effet, de nombreux ouvrages ont été érigés en s’inspirant de l’ingéniosité de la nature, et les infrastructures du sport n’ont pas été épargnées par ce phénomène. De quoi accueillir les prochains records du monde avec élégance ! Le parc olympique de Munich, monument du sport construit à l’occasion des Jeux d’été de 1972, en est un parfait exemple. Une toiture composée d’un assemblage de câbles en acier, et supportant des plaques en plexiglas, y recouvre de nombreux bâtiments. La structure formée par les câbles s’inspire de celle des toiles d’araignées, optimisées par des millions d’années d’évolution pour pouvoir s’étendre sur de grandes surfaces sans être fragilisées par leur environnement ou leur propre poids. Cela permet d’optimiser les propriétés mécaniques du toit : il est résistant et peu sensible aux vibrations tout en étant remarquablement léger ! De plus, sa composition relativement simple a permis de faciliter sa construction et d’être économe en matériaux, compte tenu de la surface à recouvrir. Pour la petite histoire, un très beau chapitre du sport français s’est écrit dans cette enceinte : l’Olympique de Marseille y a connu sa fameuse victoire en Ligue des Champions en 1993. La seule, à ce jour (2021), d’une équipe française dans la compétition ! Un exemple plus récent d’ouvrage pour le sport ayant bénéficié de l’approche bio-inspirée est le Qi Zhong Stadium de Shanghai, qui accueille chaque année le Masters 1000 de Shanghai (Tournoi de tennis). Pour la conception du toit de cette enceinte, l’architecte Mitsuru Senda, a pris exemple sur la forme du magnolia, fleur symbole de la ville, ainsi que sur sa photonastie, c’est-à-dire sur sa manière de réaliser des mouvements avec ses feuilles pour coordonner l’intensité de la lumière extérieure avec ses besoins. Cela a permis à l’architecte de réaliser un toit formé de 8 pétales, capable de s’ouvrir en 8 minutes pour laisser entrer la lumière lors des jours de beau temps ! Des équipements de sport aux installations, dans l’eau comme dans l’air, pour améliorer sa performance ou protéger son organisme : le biomimétisme dans le sport se développe à vitesse grand V !

Biomimétisme et santé : de l’aiguille en forme de trompe de moustique aux nano-capsules de médicament inspirées d’algues en passant par la peau antibactérienne du requin, la médecine et la santé sont bien plus proches du vivant et de la biologie que vous ne le pensez. Bioxegy vous propose un petit tour d’horizon de quelques exemples biomimétiques dans le secteur de la santé. Biomimétisme et santé : limiter les douleurs et lésions Le moustique, une redoutable inspiration pour la santé Qui peut se vanter d’aimer les piqûres ? A priori personne. Pourtant, notre santé nous contraint tous à subir ce désagrément de temps à autre : vaccin, prise de sang, don de sang, perfusion, etc… De simplement désagréable à purement insoutenable selon les personnes, les aiguilles feraient sans doute moins peur si leur piqûre était indolore. C’est pour cela que depuis 2001, grand nombre de chercheurs se sont intéressés à la piqûre du moustique qui est quasiment imperceptible. S'en inspirer pour créer des seringues utilisables dans toutes les branches de la santé paraît donc évident. Pour “piquer sans piquer”, la trompe du moustique, appelée proboscis, est en fait un ensemble complexe de différents composants qui vibrent, scient, écartent et explorent les tissus pour pénétrer le vaisseau sanguin et récupérer le précieux liquide ! C’est fin 2022 que des chercheurs de l’Université Temple de Philadelphie ont mis au point un nouveau prototype d’aiguille chirurgicale s’inspirant à la fois de la forme du moustique et de son fonctionnement type “scie-sauteuse”. La forme dentelée du proboscis permet d’avoir moins de points de contacts entre le tissu et l’aiguille que pour une seringue lisse facilitant ainsi la perforation du tissu. Quant au fonctionnement “scie-sauteuse”, cela permet de pénétrer le tissu tout en réduisant sa déformation et donc la douleur ressentie. Il en résulte une aiguille qui nécessite 60% de force en moins pour pénétrer un tissu qui en conséquence se déforme moitié moins, réduisant la douleur et les lésions pour le patient. Grâce à ces avancées scientifiques bio-inspirées pour le secteur de la santé, des instruments médicaux de précision peuvent être fabriqués pour réduire la douleur. Que ce soit pour une biopsie, un vaccin ou une chirurgie cérébrale, vous pourrez remercier ces insectes quand vous ne sentirez pas l’aiguille ! Adhésion de microseringues au tissu décuplée Le moustique n’est pas le seul être vivant à faire preuve de piquant ! En effet c’est en s’inspirant des micro-crochets des parasites, des dards des abeilles ou encore des épines du porc-épic que des chercheurs américains de l’Université Rutgers ont pu développer des microseringues. Le principe est simple : s’inspirer de ces structures comme les petites dents orientées vers l’arrière de l’épine du porc-épic pour adhérer 18 fois plus au tissu d’un patient. Que ce soit pour injecter des médicaments ou pour extraire du sang par exemple, ces microseringues indolores et qui adhèrent au tissu révolutionneront plusieurs pans de la santé. En s’inspirant des mêmes animaux, des chercheurs d’Harvard et du MIT ont même développé des pansements secs et des agrafes chirurgicales qui endommagent moins les tissus. La forme de harpons de ces microstructures réduit le nombre de points de contact et facilite donc la pénétration et l’adhérence à l’épiderme. Comme quoi, la nature n’a pas fini d’affecter notre santé ! Vidéo illustrant le prototype de microseringue bio-inspirée. © Han et al., 2018 Biomimétisme et santé : et si la nature s’invitait à l'hôpital ? Le requin et sa peau antibactérienne Si le biomimétisme est indéniablement prometteur pour la santé au quotidien, notamment pour les pansements et piqûres comme vu précédemment, qu’en est-il à l’hôpital ? Là encore, la nature sait se montrer inspirante, parfois de manière inattendue. Un exemple très connu du biomimétisme en dehors du domaine de la santé est celui de la peau des requins. Recouverte de minuscules denticules, elle permet de plaquer contre le requin un film d’eau qui réduit les frottements lors de la nage ! Déjà utilisée dans l’aviation, l’automobile ou pour des maillots de bain, cette technologie est si efficace que la Fédération Internationale de Natation a banni ce type de maillots en 2009, après que 108 records du monde aient été battus l’année précédente (aux JO de Pékin) ! Mais la performance n’est pas le seul avantage de ce revêtement. Saviez-vous que la peau du requin était également antibactérienne ? Pour être exact, la peau du requin est faite pour préserver sa santé et ne pas laisser les corps étrangers adhérer dessus : algues, balanes, mais aussi bactéries et parasites. C’est ainsi que la société Sharklet a développé des équipements antibactériens inspirés de la peau du requin pour le domaine de la santé. Cela se matérialise par des cathéters, des sondes endotrachéales ou tout simplement des films antibactériens pour limiter la transmission d’infections par les surfaces qui coûtent près de 30 M$ par an aux Etats-Unis. Il s’agit donc d’une alternative innovante aux produits chimiques et aux antibiotiques, permettant de réduire d’au moins 70% le développement bactérien. D’autres chercheurs continuent de travailler sur cette technologie antibactérienne qui n’a pas fini de nous livrer tous ses secrets pour améliorer notre santé. Une colle biologique inspirée d’un ver marin Toujours à l’hôpital, diverses opérations de santé peuvent avoir lieu et un certain nombre d’entre elles impliquent de refermer une plaie, notamment avec des sutures. Ces sutures peuvent se montrer invasives et parfois endommageantes pour les tissus, en particulier sur des organes internes. C’est pourquoi l’entreprise française Tissium a développé une colle biologique pour la santé inspirée d’un ver marin, parfois appelé “ver à château de sable”. Ce ver peut créer des petits amas de sable à la forme caractéristique pour s’y cacher. Pour cela, il utilise des protéines qui servent de liant et permettent au sable former des structures qui restent agglomérées, même sous l’eau ! En reproduisant une formulation similaire, Tissium a créé une colle biologique à usage médical qui polymérise en quelques secondes lorsqu’elle est exposée aux UV. Il suffit alors de déposer la colle et de “l’activer” une fois en place. Le résultat est une colle souple, résistante à l’humidité, biocompatible et biodégradable sans danger pour la santé du patient ! Un robot de chirurgie en forme de serpent Le lien entre le vivant et la santé dans le milieu hospitalier ne se limite pas à une colle biologique et une surface antibactérienne. En effet, la nature s’immisce jusque dans les robots chirurgicaux ! Certaines opérations très localisées, dans le cerveau par exemple, nécessitent un contrôle des mouvements d’une précision extrême. C’est ainsi que des chercheurs chinois de l’Université de Shandong ont récemment mis au point un prototype de robot inspiré du serpent. En rampant avec tout son corps, ce dernier possède une étonnante capacité de locomotion dont les chercheurs s’inspirent pour créer des bras articulés. Ces derniers permettent de réaliser des chirurgies peu invasives réduisant le risque de lésions et de conséquences négatives pour la santé du patient. Concrètement, la structure du robot permet d’effectuer des mouvements complexes et de contourner des organes afin de pouvoir opérer des parties profondes du corps humain. Le développement de ces robots chirurgicaux bio-inspirés permet d’atteindre une dextérité jamais atteinte auparavant. Les applications sont très nombreuses et concernent la plupart des types de chirurgie, expliquant l’intérêt grandissant depuis les années 2000 pour ce type de robot bio-inspiré. C’est un exemple de plus qui montre que votre santé et le biomimétisme sont de plus en plus liés. Biomimétisme et santé : quand on a la nature dans le sang Du sang artificiel & de l’hémoglobine surperformants Les surprises que nous réservent les vers marins pour notre santé ne s’arrêtent d’ailleurs pas là ! En effet, le sang (plus particulièrement l’hémoglobine) du ver arénicole possède des propriétés très intéressantes. Premièrement, grâce à son hémoglobine, le ver arénicole est adapté pour survivre à de longues périodes sans oxygène, et ce sans risque pour sa santé. C’est très pratique pour survivre hors de l’eau entre deux marées ! Ainsi, l’hémoglobine du ver est plus efficace que l’hémoglobine humaine pour la fixation de l’oxygène. Mais il y a mieux : contrairement à l’hémoglobine humaine contenue dans des cellules (les globules rouges), celle du ver est extracellulaire (elle n’a pas besoin de globule rouge pour transporter l’oxygène) ! Cela facilite grandement son usage comme transporteur d’oxygène pour des applications médicales dans le domaine de la santé. En effet, l’absence de globule rouge permet à cette hémoglobine d’être compatible avec tous les groupes sanguins. Inspiré par ce ver, le laboratoire biopharmaceutique français Hemarina développe et commercialise avec l’accord de l’Union Européenne un “sang artificiel”. Il est utilisé pour mieux préserver les organes en attente de greffe ou pour essayer de satisfaire le besoin en sang, insuffisamment rempli par le don. Des nano-capsules de transport de médicaments Enfin, la nature peut également participer à un autre enjeu important de la santé en améliorant la distribution de médicaments dans l’organisme. Depuis quelques années, la recherche et le développement autour des nanotechnologies a irrigué le secteur de la santé. Des objets d’attention sont les nano-capsules de transport de médicament, permettant des administrations ciblées dans le corps et réduire les potentiels effets secondaires sur la santé du patient. Des chercheurs de plusieurs universités indiennes ont proposé en janvier 2021 de s’inspirer des frustules des diatomées pour servir de capsules. Les diatomées, déjà évoquées dans notre podcast, sont des algues unicellulaires microscopiques qui s’entourent d’une capsule de silice poreuse pour se protéger. D’après les chercheurs, ce type de capsule serait plus efficace que celles actuellement utilisées en termes de capacité de chargement et de flexibilité de la vitesse de libération des substances (en adaptant la taille des pores). Ce type de capsules possède un très grand potentiel pour guérir certaines maladies qui nécessitent un traitement focalisé avec des substances qui pourraient être néfastes pour certains organes. Encore une innovation bio-inspirée pour le secteur de la santé ! Conclusion Les quelques exemples que vous avez pu lire montrent qu’il est clair que le biomimétisme se montre efficace pour améliorer de nombreux aspects de votre santé. Pour creuser, vous trouverez des exemples déjà abordés sur notre site pour en apprendre plus sur le biomimétisme appliqué à la santé : le rat-taupe nu est bien connu pour inspirer la recherche contre le cancer, ou la méduse immortelle pour la recherche sur le vieillissement !

Bioxegy fête ses 5 ans ! C’est l’occasion de revenir sur les plus beaux succès et les plus grandes étapes franchies dans le développement de notre start-up ! La création de Bioxegy, start-up devenue pionnière du biomimétisme Bioxegy, c’est l’histoire d’une amitié. À l’été 2017, Simon De Myttenaere fait découvrir le biomimétisme à Sidney Rostan. Convaincu qu’il fallait un acteur expert pour concrétiser les promesses de la R&D bio-inspirée, ce dernier lance Bioxegy en janvier 2018, d’abord sous forme de micro-entreprise. 🌱 Bioxegy se construit peu à peu un business model, évolue, décroche son premier client, et Sidney propose à Simon de le rejoindre dans cette aventure. C’est chose faite en septembre 2018 ! Les deux compagnons décident alors ensemble de passer à la vitesse supérieure : Bioxegy Group, notre maison mère, est créée en novembre 2018. 🌿 En janvier 2019, c’est au tour de Bioxegy SAS d’être créée. Notre bureau d’étude, pionnier de l’innovation par le biomimétisme voit le jour et entame son développement. Les premières équipes Bioxegy : nos bioxonautes et biopulseurs Au printemps 2019, Bioxegy accueille ses premiers "biopulseurs" (jargon interne pour désigner les stagiaires chez nous) ! En janvier 2020, Elsa Vizier, désormais notre directrice scientifique, nous rejoint et devient notre première bioxonaute (là aussi, jargon interne pour désigner les CDI chez Bioxegy) en août 2020 🎉 Progressivement, la famille Bioxegy s’agrandit : de 2 personnes en 2018, nous passons à 6 en 2019, 10 en 2020, 15 en 2021, 20 en 2022. Nous dépassons même la barre des 10 bioxonautes 🧑‍🚀 ! Mais c'est plus beau à voir en images ... Le développement et la structuration de Bioxegy En septembre 2019, l’entreprise est structurée en cinq pôles d’activités : Knowledge Center (connaissances et compétences en interne, réseau d’experts académiques), Delivery (projets d’innovation avec les industriels), Business Development, Fonctions Transverses et Communication. Notre base de données biologique et biomimétique (BDDBB) voit le jour. Cette base grandit, s’étoffe et s’enrichit tant en matière de contenu que de connexion. Aujourd'hui, elle est riche de plusieurs milliers d'informations qui nous viennent du monde entier ! 🕸️ La création et le développement de notre méthodologie Phasée Pour répondre aux problématiques complexes de partenaires industriels grâce au biomimétisme, nous avons développé une méthodologie sur-mesure, allant de la Phase 0 à la Phase 4 : Phase 0 - Amorçage et idéation : pour identifier plus précisément les sujets d’innovation les plus prometteurs corrélés aux besoins de R&D de notre partenaire. 🌱 Phase 1 - Pré-étude biomimétique : investigation, analyse puis sélection des pistes et pré-concepts les plus pertinents pour notre partenaire R&D. 🕸️ Phase 2 - Étude de recherche et de conception biomimétique : montée en maturité du ou des pré-concepts sélectionnés pour concevoir un concept mature et une feuille de route de développement ⚙️ Phase 3 - Développement et Proof-of-Concept (POC) : validation opérationnelle et montée en maturité du concept. 🧪 Phase 4 - Itérations de conception et d’industrialisation : développement et déploiement de l’innovation à l’échelle industrielle. 🏭 Cette structure phasée nous permet une sélection en entonnoir des solutions d’innovation les plus pertinentes ainsi que leur montée en maturité progressive. La croissance et le développement de Bioxegy En 2020, notre chiffre d’affaires dépasse 200k€ ! C’est un premier cap, qui nous permet de confirmer notre business model et le potentiel d’une ingénierie et de la R&D bio-inspirée ! En 2022, notre CA atteint plus de 0,5M€… et notre carnet de commandes plein pour tout le premier semestre 2023 nous propulse tout droit vers le Million en 2023 🤞🏻 La reconnaissance du potentiel R&D et innovation de Bioxegy par nos partenaires industriels Au-delà des projets classiques qui ponctuent notre quotidien, Bioxegy entre parfois dans l'arène de compétitions d'innovation organisées par des grands groupes ou institutionnels. En 2019, Bioxegy gagne le prix d’innovation de la RATP pour notre travail sur la qualité de l’air. Cela nous offre une vitrine de qualité et une invitation pour le salon VivaTech, sur le stand même de ce fleuron régional ! 🐋 En 2022, Bioxegy remporte le prix Coup de Coeur dans le cadre de l’appel à projet “Teneur en O2 dans le gaz” porté par l’Open Innovation Factory de GRTgaz. 💚 Bioxegy remporte aussi des appels d’offres, d’abord avec Air217 en 2021, puis avec RTE et Naval Group en 2022 et enfin en 2023 avec Alstom (cet article a été écrit en janvier 2023 😉 !) Et nous ne nous arrêtons pas en si bonne route, comme vous pouvez le voir avec les projets déjà réalisés (enfin ceux dont on a le droit de parler 🤫) tous secteurs d’activité confondus. Les distinctions de Bioxegy En 2019, après la performance de Simon sur le plateau de 697IA, Bioxegy à peine créée reçoit le prix national de l’innovation industrielle, remis des mains d’Agnès Pannier-Runacher, à l’époque Ministre de l’Industrie 🏆 ! En 2020, Bioxegy est aussi nommée dans le Top 5 des startups mondiales les plus prometteuses en biomimétisme par StartUsInsight. 🎉 En 2021, Bioxegy est enfin nommée dans les 35 startups Greentechs les plus prometteuses en France. 🎊 La reconnaissance gouvernementale de la qualité de notre R&D et innovation En 2021, Bioxegy reçoit l’agrément CIR (Crédit Impôt Recherche), un gage de qualité de la part du Ministère de la Recherche et de l’Enseignement Supérieur. C’est à la fois une preuve que nous sommes en mesure de mener des projets de R&D ou d’innovation et un avantage financier pour nos partenaires industriels qui obtiennent un crédit d’impôt égal à 30% du montant total des projets réalisés avec Bioxegy. 🤑 En 2022, Bioxegy reçoit le statut de JEI (Jeune Entreprise Innovante), extrêmement difficile à obtenir en France, décerné aux start-ups et PME nationales les plus à la pointe de la R&D ! 🎢 Les premiers financements publics pour développer nos propres projets En 2022, Bioxegy décroche ses premiers financements publics de la part de l’Union Européenne, BPI France et la Région Ile de France. Bioxegy est intégré dans un projet de 4 ans sur la biominéralisation 🪨 au sein d’un consortium de 10 universités et start-ups européennes. Ce projet est financé par l’Union Européenne dans le cadre du Marie Skłodowska-Curie Actions. L’objectif est d’utiliser le biomimétisme pour développer un éco-matériau à empreinte carbone négative 🍂. En parallèle, Bioxegy mène une étude de faisabilité pour un concept développé en interne. Ce projet est financé par BPI France et la région Ile-de-France dans le cadre du dispositif Innov’up. Pour 2023, Bioxegy est en lice pour de nouveaux financements européens et nationaux sur la résilience des routes et pour son exportation vers d’autres pays d’Europe ! La reconnaissance de notre innovation dans la presse et sur les réseaux Bioxegy fait la une des journaux 🗞️ ! Article dans Les Echos, Les Echos Planète, La Tribune, France Info, La Croix … Nous intervenons aussi sous forme d’article 📰, d’interview 🎤 ou de webinar 📢 dans des contenus plus spécialisés comme Techniques de l’Ingénieur (avec un webinaire en bonus), l’Usine Nouvelle, le Think Tank Institut Sapiens et Infociments. La télévision 📺 n’est pas en reste puisque nous y faisons une chronique bi-mensuelle sur BSmart, dans l’émission SmartTech. Nos ingénieurs se relaient pour présenter une innovation biomimétique différente à chaque fois. Et nous sommes loin d’en voir le bout ! Sidney est aussi intervenu sur le plateau de BFMTV (Emission Tech&Co), France 3, UshuaiaTV ou encore dans l’émission Charabia sur Youtube. Comme si ce n'était pas assez, nos équipes ont aussi présenté deux TEDx en 2022 (Margaux DIDI et Sidney ROSTAN) et deux conférences pour la Fête de la Science à la cité des Sciences et de l’industrie en 2020. Pour couronner le tout, à l’occasion de nos 5 ans, Marc Valès, Directeur des programmes spatiaux chez Dassault Aviation, confirme l'intérêt du biomimétisme made in Bioxegy 🤩 : “C’est parfois utile de gagner quelques millions d’années d’expérience en sachant regarder et comprendre des merveilles technologiques naturelles” Et vous les avez peut-être oubliés, mais ils vont revenir en force bientôt : notre podcast et notre newsletter (l’inscription c’est au bas de cette page !) nous permettent d'animer une belle communauté de plus en plus de passionnés ! En cinq années d'existence, il y en a eu des beaux succès ... Mais ce serait oublier que beaucoup de choses sont en préparation ! En perspectives, plein de projets d’innovation 💡 et de R&D ⚙️, le développement de technologies en interne 🧪, une belle courbe de croissance 📈 et toujours plus d’apprentissages 📚, de découvertes 🔍 : de quoi vous épater ! ✨ Pour ne rien manquer de nos belles aventures dans les mois et les années à venir, venez nous voir sur LinkedIn, on y parle de tout !

Gunter Pauli est à l’origine de “l’économie bleue”, concept qu’il a étayé dans son livre du même nom et fondement de sa fondation Zero Emission Research and Initiatives. Bien que controversé, Gunter Pauli a contribué à plusieurs projets novateurs, avec notamment le premier bateau à réaliser un tour du monde avec des énergies renouvelables. Gunter Pauli en quelques mots La recherche d’un nouveau modèle Freeman Dyson, physicien théoricien et mathématicien britanno-américain, disait : « La technologie est un don de Dieu. Après celui de la vie, c’est peut-être le plus grand qu’il nous ait fait. La technologie est la mère des civilisations, des arts et des sciences. » Et pourtant, dans un modèle linéaire et déconnecté, cette même technologie nous mène à notre modèle de consommation excessive actuel, qui dégrade l’environnement et les communautés humaines. Gunter Pauli, industriel belge, cherche justement à changer ce paradigme au travers de son concept d’économie bleue, qui prône une résolution des problèmes sociaux, écologiques et économiques en s’inspirant des écosystèmes naturels. Résumé de ses œuvres Gunter Pauli est un industriel belge, qui, après avoir repris l’entreprise Ecover, marque de produits ménagers biodégradables, prend conscience de la condition climatique. En effet, malgré ses efforts pour diminuer les coûts écologiques de ses produits, il importe de l’huile de palme, dont l’exploitation engendre la déforestation. Il fonde alors l'institut ZERI (Zero Emission Research and Initiatives - Recherche et initiatives pour zéro pollution) et est à l’origine du premier congrès mondial de l'économie bleue à Madrid en 2013. Enfin, il écrit plusieurs livres pour expliquer son modèle, dont le dernier : L’économie bleue 3.0, pour expliquer son concept. Les actions de Gunter Pauli Son concept d’économie bleue Les économies diffèrent par leur objectif et leurs conséquences. Ainsi, le modèle dominant aujourd’hui selon Gunter Pauli est celui dit “d’économie rouge”, qui est industriel, avec pour objectif le profit par une forte consommation mais est de plus en plus critiqué à cause de son aspect peu viable à long terme. Un autre type d’activité économique est alors prônée pour répondre à ces problématiques : “l’économie verte”. Cette économie se veut à forte dimension sociale et a pour objectif de réduire drastiquement les coûts environnementaux. Cependant, elle est critiquée par sa portée et viabilité. En effet, impliquant des surcoûts lors de la production, elle implique de payer plus cher pour des produits respectueux de l’environnement et n’est donc pas accessible à tous. De plus elle peut engendrer des surcoûts environnementaux car de nombreux produits sont ensuite distribués par avion. L'économie bleue vient en réponse aux limites de cette économie verte. En quelques mots, l’économie bleue est un système d’économie s’inspirant de la nature et plus particulièrement des écosystèmes qui se régénèrent et ne produisent pas de déchets. Fondée sur la mobilisation des entreprises du territoire et l’emploi des ressources locales pour la valorisation des déchets, ces derniers deviennent une source de profit pour tendre au zéro déchet. L’objectif est également de favoriser la création d'emplois, avec cette revalorisation des déchets. Un exemple simple pour illustrer est le marc de café, qui peut être réutilisé comme nutriments pour des champignons, qui sont ensuite à leur tour utilisés comme nourriture pour les poules. Il s’agit de tirer le meilleur parti des ressources. Cette économie se différencie de celle verte, l’économie “créée pour les riches”. Pour illustrer de manière simple, elle ne propose pas des bananes importées d’un autre pays, même si elles sont produites de façon biologique et respectueuse, car elles ne poussent pas en France. Elle propose plutôt des pommes, produites localement. La fondation ZERI (Institut Zero Emission Research and Initiatives) Cette fondation, à but non lucratif, est créée par Gunter Pauli à l’université des Nations Unies en 1994 pour la préparation du protocole de Kyoto (1997). Elle est basée depuis 1996 à Tokyo, au Japon, et est un réseau de scientifiques et d’entrepreneurs : 3000 chercheurs et plus de 1000 entreprises. Elle traduit les idées de modèles commerciaux innovants inspirés des écosystèmes, en limitant l’émission de polluants et générateurs d’emplois. Elle se place ainsi auprès de gouvernements, communautés et entreprises afin d’identifier des opportunités, notamment sur les secteurs, les marchés et les actions pour ces nouveaux modèles. En 2021, soit 25 ans plus tard, plus de 200 projets ont été mis en œuvre. Une autre activité de la fondation est éducative, avec notamment l’écriture de centaines de fables pour les enfants, Les fables de Gunter, que le gouvernement chinois a déjà choisi d’enseigner dans toutes les écoles du pays. Son livre et les projets qu’il a accompagné Le livre L’économie bleue 3.0 développe le concept de Gunter Pauli à partir des écosystèmes et des initiatives lancées de ces observations. Parmi ses projets, il y a notamment le projet PORRIMA, qui est la construction du premier navire à faire le tour du monde en utilisant uniquement des énergies renouvelables. Il combine ainsi de l’énergie solaire grâce à des panneaux, de l’énergie éolienne avec un cerf volant de 800m d’altitude suivi par intelligence artificielle et un système d'énergie hydrogène avec collecte et transformation de nanoplastiques. Une autre problématique est la surpêche en milieu marin. Le projet est d’adopter la pêche par discrimination des poissons selon leur état de gestation ou non. Les baleines et dauphins pêchent en envoyant des bulles d’air pour piéger les poissons. Utiliser des jets de bulle d’air permet de faire remonter en priorité les poissons plus légers, et donc qui ne portent pas de petits, tandis que les poissons en gestation vont avoir moins tendance à remonter. Ce procédé est testé en Indonésie par des catamarans équipés de tuyaux qui injectent de l’air sous les bancs de poissons. Position, influence et réalité des projets Cependant Gunter Pauli fait quelques fois l’objet de controverses. Il a pu être critiqué notamment sur sa position sociale et son large réseau qui auraient participé à son succès. En effet, Gunter Pauli est membre du comité exécutif du club de Rome, un groupe de réflexion réunissant des scientifiques, des économistes et des industriels de cinquante-deux pays qui se préoccupent des problèmes majeurs auxquels sont confrontées toutes les sociétés. L’organisation se fait connaître mondialement avec la publication du “Rapport Meadows”, intitulé “Les Limites à la Croissance” en 1972, qui pointe les dangers de la croissance économique et démographique pour l’environnement et l'humanité. Des critiques ont néanmoins été formulées à propos de la focalisation de Club de Rome “sur des problématiques concernant les pays riches, comme la pollution, en laissant de côté les enjeux véritables pour les pays pauvres, telle que la satisfaction des besoins fondamentaux.” Le rapport sur l’économie bleue de Gunter Pauli est le deuxième ayant le plus circulé. Il ne prône ni la décroissance ni la croissance zéro, et précise que tous les gouvernements et individus ne doivent pas être tenus à des mesures similaires, par exemple un occidental et un brésilien habitant dans une favela. Il lui a également été reproché de faire des approximations scientifiques. Des inadéquations, des ellipses sur des faits scientifiques ou bien des zones de floues sont pointées dans ce qu’il énonce. Enfin, des questionnements sur la viabilité des projets et l’indisponibilité des ressources financières résultant d'un déficit de rentabilité des projets sont soulevés. Conclusion Gunter Pauli est à l’origine de projets novateurs et à impact, et malgré les critiques, il a le mérite de fédérer et de porter des actions concrètes. Pour d’autres personnes influentes ayant la nature comme inspiration, je vous invite à aller voir cet article sur Francis Hallé. Sources: https://www.babelio.com/auteur/Gunter-Pauli/375144 https://www.compteco2.com/article/comment-marche-l-economie-bleue https://www.theblueeconomy.org/zeri/ http://www.larminat.fr/les2ailes/index.php?option=com_content&view=article&id=571:gunter-pauli-vrai-modele-ecologique-ou-allegations-illusoires&catid=37&Itemid=101 https://www.youtube.com/watch?v=kBBx64ULKsI https://www.ladn.eu/entreprises-innovantes/parole-expert/methode-gunter-pauli-pour-sauver-planete/ https://www.youtube.com/watch?v=tbr0K7B2FP4 https://www.youtube.com/watch?v=OVd8YOFvVtc https://www.youtube.com/watch?v=97u0jZYCTQg

Un lézard australien suscite l’attention de la communauté scientifique pour sa capacité de gestion de l’eau. Ce lézard australien vit dans le désert le plus aride du continent, une vaste étendue de sable rouge. Comment fait-il pour impressionner les chercheurs sans jamais avoir vu une seule goutte d’eau ? Un lézard australien à l’apparence terrifiante mais trompeuse Ce lézard australien appelé “Thorny devil”, le “diable piquant” en français, est loin d'être un prédateur redoutable. Il est immobile la plupart de la journée, ses piquants lui servent de défense et de camouflage contre ses prédateurs : les rapaces. Notre petit diable possède également un trompe-l'oeil pour se protéger des attaques aériennes ! A l'arrière de sa tête, dans sa nuque, son évolution l’a doté d’une excroissance redoutablement efficace : lorsqu’il se sent menacé, il plonge sa tête dans le sable. Les prédateurs du lézard australien visent le trompe-l'oeil en pensant attraper sa tète, ce qui lui permet d'échapper à l’échauffourée avec de simples égratignures. Le plus diabolique des lézards australien terrorise les insectes Le lézard australien, Thorny devil, n’est donc pas aussi terrifiant qu’il n’y paraît. Pourtant, ce petit vorace, au comportement plutôt docile, est une véritable terreur pour les fourmis ! Il est capable d’en manger 3000 par jour ! Il mange donc plus d’une fourmi toutes les 10 secondes ou, en d’autres termes, il est capable de manger son propre poids en fourmis chaque jour. Pour ce faire, notre lézard australien s’est forgé une armure du plus haut niveau : ses larges écailles piquantes ne servent pas seulement de défense contre les prédateurs lui permettent aussi de s'aventurer au beau milieu des fourmilières sans craindre une seule morsure. Un lézard australien capable de conjurer la pluie au milieu du désert ! Notre lézard australien est loin de sortir d’un casting pour la reine des neiges ! Son habitat naturel, le désert de Simpson, est l’un des endroits les plus chauds et arides du globe. La température moyenne en été y avoisine les 40 degrés et il n’y tombe pas une goutte d’eau pendant les mois les plus chauds. Et ce, alors que l’eau est considérée comme la ressource vitale par excellence ! C’est dans ce contexte qu’intervient l’arme la plus secrète du lézard australien : il est capable de conjurer la pluie grâce à la topographie très particulière de sa peau. En effet, lorsque la température chute brutalement la nuit (parfois de plus de 30 degrés), le peu d’humidité présente dans l’air se condense sur ses piques et sa peau. Une fois l’eau condensée, de microscopiques rainures situées entre ses écailles acheminent par capillarité les gouttelettes jusqu'à sa bouche. Notre lézard australien n’a plus qu'à ouvrir la bouche pour boire ce breuvage rafraîchissant, plus pur que de l’eau de source ! Des scientifiques se sont penchés sur les caractéristiques tribologiques de sa peau pour extraire de l’eau dans les zones sans eau courante. Pour un diable piquant, ce lézard australien réalise une belle reconversion humanitaire !

Robots et biomimétisme : une opportunité technologique inédite ! La robotique est un domaine en plein essor et il existe des dispositifs de toutes tailles pour des applications et secteurs variés. Industries, médecine et domestique... : s'inspirer du vivant est une évidence, tant on peut profiter des principes biologiques en matière de capteurs, de stratégies de locomotion et d'accroche, de structures et de fonctionnalités. Top 5 des exemples de robots bio-inspirés ! Robot 1 : un bras robotique inspiré de l'hippocampe La queue de l'hippocampe est à la fois souple, agile et résistante. Elle peut notamment se réduire de moitié sans s'endommager. Elle doit cette faculté remarquable à sa structure composée de sections rectangulaires. Des chercheurs américains de l'Université de San Diego, aux États-Unis, ont mis en évidence une géométrie unique, constituée de plaques osseuses qui glissent les unes sur les autres. Une opportunité de taille en matière de robotique et de biomimétisme : un chercheur de l'Université de Clemson s'est inspiré de cette structure particulière de la queue pourconcevoir un bras robotique hybride, résistant et ultra-compressible. Les plaques osseuses artificielles sont imprimées en 3D et reprennent le principes de sections rectangulaires de la queue du hippocampe ! Robot 2 : le robot grimpeur inspiré du cafard et du gecko Le biomimétisme n'en est pas à son coup d'essai quand il s'agit du gecko : les pattes de ce formidable animal sont équipées de spatulae, protubérances qui lui permettent une meilleure adhérence aux surfaces lisses, grâce aux forces de Van Der Waals. Des chercheurs de l'Académie Chinoise des Sciences, ainsi que de l'Université de Hong Kong s'en sont inspiré, en cherchant également un deuxième modèle naturel : les griffes des insectes, capables de s'accrocher à des surfaces rugueuses. Le résultat : un robot grimpeur multi-modal, capable de monter à la fois des surfaces rugueuses (comme le polystyrène par exemple) et des surfaces plus lisses (du bois travaillé par exemple). Robot 3 : un robot d'inspection et de réparation, inspiré des chenilles Le corps de la chenille est souple et réformable, et l'actionnement des muscles permet un mouvement dit de péristalsie : le transfert du poids se transmet le long du corps et grâce à l'accroche des patte, pendant que la partie centrale se contracte et se soulève pour avancer. Des chercheurs du South Dakota School of Mines and Technology ont imaginé un robot rampant de mécanismes de préhension, ainsi que de vérins cylindriques pour pour reproduire le mouvement de péristalsie de la chenille. Équipé de caméras et de capteurs, ce robot est non seulement capable de conduire des inspections en milieux contraints et difficiles d'accès, mais il est aussi capable de porter des petites charges pour des actions de réparation ! Robot 4 : un robot détecteur de fuites, inspiré du tetra aveugle Comme son nom l'indique, le tetra aveugle ne peut pas compter sur sa vue pour se repérer dans son environnement. Ce poisson doit donc se fier à sa ligne latérale : cet organe est composé de neuromastes, des cellules ciliées, recouvertes d'une cupule gélatineuse, qui permettent de détecter les changements de pression dans l'eau. Chaque changement de pression déforme les cils. Une équipe d'ingénieurs sino-américaine s'est inspiré de cette faculté pour créer un robot capable de détecter des fuites dans les canalisations d'eau : un clapet en silicone reproduit la cupule gélatineuse. En cas de variation sensible de pression dans l'eau environnante, le clapet bouge dans son conduit, ce qui actionne un petit capteur (qui reproduit quant à lui le rôle des cils). Ce robot préventif, simple et précis, emprunte aussi au mouvement de pulsation des méduses pour évoluer à l'intérieur des canalisations. Robot 5 : un robot de surveillance long terme, inspiré des paresseux Le paresseux est spécialiste de l'efficience : son mode de vie est quasi-immobile. Il parcourt au maximum 38m par jour, dort plus de 12h, et a une vitesse de pointe de 30cm par minute sur le sol. Une approche très économe en énergie. Des chercheurs de Georgia Tech ont pris cette nonchalance naturelle comme principe d'inspiration pour concevoir le SlothBot, un robot suspendu particulièrement lent, mais ultra-efficient. Économe en énergie, et suspendu à un câble dans les forêts, il est équipé de capteurs pour surveiller l'environnement sur de longues périodes : biodiversité, météo, température, niveaux de CO2, entre autres. La lenteur comme inspiration, une approche intelligente de la robotique biomimétique !

Les multiples sens du vivant inspirent des capteurs pour des outils de détection et des technologies interactives. Voici le “top 5 du capteur bio-inspiré” élaboré par les experts de Bioxegy ! Capteur et biomimétisme : une technologie qui fait sens ! La détection est un outil essentiel au vivant pour connaître et interagir avec son environnement. Si l’être humain dispose de neuf sens (et non cinq !) pour ce faire, le vivant en a développé et adapté bien d’autres. Ces sens inspirent désormais des capteurs qui accompagnent le développement d’outils de détection et de technologies interactives. Capteur 1 : un détecteur d’explosifs inspiré du Bombyx du Mûrier L’odorat du Bombyx du mûrier, nom officiel de l’adulte ver à soie, est surpuissant : le mâle est capable de détecter ses partenaires sexuels à 16 km ! Cette capacité est essentielle à sa survie : le Bombyx du Mûrier ne vit que 15 jours sous forme de papillon, et la reproduction est alors sa seule activité (il ne se nourrit même pas !). Ses performances s’expliquent par le fonctionnement de ses antennes. Elles sont couvertes de cils à la structure poreuse pour présenter une surface maximale aux phéromones qui viennent s’y adhérer. Des chercheurs de l’Université de Strasbourg, du CNRS et de l’Institut Saint-Louis ont mis au point un capteur inspiré des antennes du Bombyx permettant de détecter le TNT. L’intérêt de ce capteur ? Ses performances. D’après les premiers essais menés en laboratoire, le dispositif serait capable de détecter des concentrations jusqu’à 0.8 ppt (partie par trillion = 10¹⁸), un milliard de fois plus précis que les autres capteurs existants. Il surpasse aussi les chiens entraînés ! Les chercheurs travaillent actuellement à la transposition de ce capteur bio-inspiré pour permettre la détection de tous types de molécules, en particulier des explosifs et des agents chimiques toxiques. Capteur 2 : un détecteur de feu de forêt inspiré des insectes pyrophiles L’Amazonie, l’Australie, la Californie : les flammes n’épargnent aucune zone du globe ces dernières années. Si la flore est majoritairement détruite, la faune n’est pas autant touchée ! Et pour cause : certains animaux sont capables de détecter les feux de forêts. C’est même une capacité vitale pour certains insectes. Le coléoptère Melanophila acuminata, aussi appelé punaise de feu, pond ses œufs uniquement sur les troncs brûlés. Il dispose d’un organe spécialisé pour repérer ses sites de ponte, le rendant capable de détecter un arbre brûlé à 1 km et un feu de forêt à 100 km ! Des chercheurs allemands se sont inspirés de ses détecteurs infrarouges pour concevoir un capteur de feu de forêt ultra-performant et reproduisant les mécanismes du vivant ! Ils ont étudié les organes de détection infrarouge de plusieurs insectes pyrophiles pour comprendre leur fonctionnement. Leur compréhension leur a permis de concevoir un nouveau capteur biomimétique. Ce capteur est 80 fois plus puissant que les autres sur le marché. De quoi repérer les feux beaucoup plus tôt pour mieux protéger les forêts. Comme quoi la nature est bien faite ! Capteur 3 : un détecteur de séismes inspiré de l’éléphant Comme lors des feux de forêt, la faune est généralement épargnée par les ravages des séismes et tsunamis. Ici encore, ils sont capables de sentir venir le danger à temps pour se mettre en sécurité. Et une fois de plus, ce genre de capacités nous seraient bien utiles ! Les éléphants sont très forts en la matière : leur masse leur offre un canal de communication réservé : celui des ondes sismiques. Ils peuvent ainsi communiquer sur de très longues distances. Des chercheurs de l’Université de Bristol et d’Oxford ont étudié ces vibrations pour prouver qu’il était possible de déterminer le comportement de ces géants (marche, course, et même gargouillements !) en fonction des ondes émises, preuves de la richesse potentielle de ces échanges. Pour décoder ces messages, les éléphants disposent de plusieurs outils : un coussin graisseux dans leurs pattes qui leur permet de ressentir ces vibrations, des os qui sont d’excellents conducteurs de vibration, une trompe équipée de corpuscules de Pacini (capteur de mouvement très fin) et des oreilles qui sont spécialisées dans les basses fréquences. La NASA, elle, développe actuellement un capteur inspiré des yeux de mouche pour détecter les vibrations sismiques, et ces recherches offrent une nouvelle alternative intéressante. S’il faut encore améliorer notre compréhension de ces mécanismes pour développer un nouveau capteur bio-inspiré, ces recherches nous sont aussi utiles dans le développement de technologies absorbant ou amplifiant les vibrations. Capteur 4 : un détecteur de sucre inspiré de la piéride de la rave Connaissez-vous la piéride de la rave ? Comme son nom ne l’indique pas, c’est un petit papillon blanc. Il porte ce nom en honneur aux Piérides, muses de la mythologie grecque et au chou rave, sur lequel le papillon aime bien pondre ses œufs. Cette fois, ce n’est pas un des sens de cet animal qui nous intéresse mais la couleur blanche de ses ailes ! Comme son cousin le papillon Morpho, aux bleus iridescents, cette couleur n’est pas due à des pigments comme chez la plupart des êtres vivants, mais à la structure de ses ailes. La structure de base de l’aile est constituée d’une couche de pigments noirs surmontée d’une grille. C’est cette configuration qui rend les taches noires sur ses ailes. Sur le reste de l’aile, la blancheur est créée par des billes à l’échelle nanométrique (10⁻⁹m) accrochées sur la grille. Elles font apparaître la couleur blanche en réfléchissant la lumière incidente. En quoi cette structure permet-elle de créer un capteur ? Lorsque des molécules se déposent sur les billes, la trajectoire des ondes lumineuses est déviée et la couleur varie. Des chercheurs de l’EPFL en Suisse, ont reproduit la structure des ailes avec des polymères. Lorsqu’elle est mouillée, leur aile devient noire. De quoi en faire un capteur ! Mais, leur transposition ne s’arrête pas là ! En vérité, la couleur perçue va dépendre de l’indice de réfraction du milieu où se trouve la structure. L’indice de réfraction d’une solution sucrée variant selon la concentration en sucre, on peut la déterminer selon la couleur du capteur ! L’intérêt ? Dans l’industrie agro-alimentaire, il est nécessaire de mesurer le taux de saccharose de certains produits. comme le vin. Ce capteur biomimétique offre une alternative “low-tech” aux réfractomètres habituellement utilisés. Capteur 5 : un détecteur d'obstacle inspiré de la chauve-souris La chauve-souris est bien connue pour sa capacité à se repérer dans l’espace la nuit. Sa stratégie de chasse, impliquant l’usage d’ultrasons, lui permet de localiser ses proies et d'évaluer leur déplacement dans l’obscurité complète. Pour l’être humain, la vue est le sens le plus utilisé : nos yeux sont donc notre capteur premier. Malheureusement tous nos concitoyens n’ont pas la chance de pouvoir observer leur environnement. Qu’à cela ne tienne : à défaut d’une vue d'aigle, ils pourront utiliser celle de la chauve-souris ! C’est en effet le défi que s’est lancé la société Ultracane : une canne pour les malvoyants équipée d’un capteur à ultrasons. Grâce à ce capteur, ils peuvent détecter les obstacles au sol jusqu’à 4 mètres (selon le réglage établi). Deuxième avantage non négligeable de ce capteur : détecter les obstacles en hauteur jusqu’à 1,5m de distance. Voilà donc un petit aperçu des meilleurs capteurs biomimétiques existants. Mais, il en existe bien d’autres ! Ces capteurs sont particulièrement utiles dans le domaine de la robotique : ils permettent de créer des robots de détection. En alliant les capacités du vivant, il est possible de développer des robots dotés de diverses propriétés, comme ce robot de détection des fuites dont le mouvement est inspiré de la méduse, le corps de la pieuvre, et le capteur du tétra aveugle !

La biodiversité désigne tous les niveaux de vie sur Terre. Définie comme la variété et la variabilité du monde vivant, elle est aujourd’hui dangereusement menacée. La biodiversité impliquant interdépendance entre différentes échelles du vivant, l'enjeu est de taille pour l’homme ! Biodiversité : un gage de durabilité La définition de la biodiversité n’a commencé à être popularisée qu’en 1992. Nous en oublierions presque que derrière ce mot se cachent près de 3,8 milliards d’années d’évolution ! Nous connaissons aujourd’hui 1,8 millions d’espèces mais les scientifiques estiment leur nombre à 100 millions. Grâce à l’association réitérée de trois éléments (l’eau, l’énergie, et les nutriments), les systèmes biologiques se sont développés en favorisant une approche minimaliste pour limiter les coûts énergétiques et la consommation de ressources, ainsi qu’augmenter leur adaptabilité et leur résilience. C’est ce qui fait de la nature un modèle extraordinairement durable et viable. Biodiversité : une ressource en danger La biodiversité préoccupe de plus en plus : 1 million d’espèces sont menacées d’extinction à un rythme 100 à 1000 fois plus élevé qu’au cours des temps géologiques passés. Dans les faits, l’anthropocène est donc l’ère de la 6ème extinction de masse. Rien que dans nos assiettes, la multiplicité de nos mets s’étiole ! Trois quarts des variétés de plantes cultivées ont disparu au cours du XXe siècle. L’essentiel de l’alimentation de la planète repose désormais sur 12 espèces végétales et 14 espèces animales. Comme le mentionne le rapport 2019 de l’IPBES, le déclin de la biodiversité met en péril les objectifs mondiaux de développement durable fixés par les institutions intergouvernementales. La biodiversité est pourtant le garant de notre survie ; en pollinisant nos cultures et assainissant nos sols, les êtres vivants garantissent notre sécurité alimentaire. En produisant de l'oxygène, ils nous permettent de respirer. En fournissant des molécules et en inspirant nos médicaments, ils sont à l'origine de 70% des anticancéreux. Son déclin est donc certes un problème environnemental, mais avant tout une menace pour notre espèce. Biodiversité : une source de connaissances sous-exploitée Et si cette biodiversité devenait notre plus grande source d’inspiration ? C’est de cette interrogation qu’est né le biomimétisme, comme méthode d’innovation consistant à s’inspirer de l’ingéniosité de la nature pour repenser nos technologies et concepts, dans de nombreux domaines : la santé, le ferroviaire, l’aéronautique, l’automobile, ... La vie sur Terre représente une source inépuisable de connaissances, la conserver en devient alors un enjeu de toute première priorité. Placer le biomimétisme au cœur de l’innovation, et faire de la nature notre plus grande source d’inspiration, permettrait de reconnecter croissance et biodiversité et d’apporter des éléments de réponse aux problématiques économiques et environnementales actuelles. “La nature est une bibliothèque, lisons-la au lieu de la brûler” - Interview d’Idriss Aberkane.

R&D : dans un contexte compétitif toujours plus intense, il est devenu impératif pour les entreprises d’explorer des axes d’innovations technologiques puissants et pertinents. Le biomimétisme est une opportunité inédite pour revitaliser la R&D ! La R&D : générer de nouveaux concepts et imaginer l’avenir. Un projet R&D industriel dépend de l’identification d’une problématique ou d’un enjeu nouveau. Celui-ci peut provenir de divers facteurs : restructuration du cadre réglementaire, évolution de la demande, découverte scientifique majeure, etc. Dès lors, le défi est de pouvoir y apporter une réponse pertinente. Le processus de Recherche & Développement vise à générer de nouvelles connaissances et à développer un produit ou concept, voire une stratégie de transformation toute entière. Les activités R&D d’une entreprise sont souvent révélatrices de ses capacités d’innovation. C’est également un indicateur démontrant le niveau d’ambition d’un pays en la matière. En 2016, la France a dépensé à ce titre 2,25% du PIB et s’est placée comme  7ème puissance mondiale en terme de publications scientifiques. R&D : et si on s’inspirait du vivant pour innover ? Le biomimétisme apporte créativité et dynamisme à l’innovation d’une entreprise. L’approche est la suivante : pour répondre à une problématique technologique ou conceptuelle donnée, on questionne la nature sur son savoir-faire et on s’emploie à identifier un modèle biologique susceptible d’apporter des solutions. Ensuite, on s’en inspire pour en transposer les principes et ainsi concevoir l’innovation bio-inspirée. On s’appuie ainsi sur la richesse des enseignements offerts par la biodiversité et par ses 3,8 milliards d’années de Recherche & Développement. Cette nouvelle méthode donne même lieu à des normes internationales : dont l’ISO 18458. La R&D bio-inspirée : un vaste potentiel industriel et économique ! La R&D peut profiter du biomimétisme dans tous les secteurs d’activité. Sa polyvalence permet d’apporter des réponses concrètes et viables à de nombreux types d’entreprises. Il a fait ses preuves dans l’industrie de la mobilité par exemple : dans l’aéronautique, pionnière de la méthode, dans le ferroviaire (il a permis de concevoir le Shinkansen, TGV japonais ultra-silencieux), ou même dans l’automobile (où le poisson-coffre a d’ailleurs servi de crash-test !). Cette nouvelle approche s’applique également à l’industrie du bâtiment et à l’architecture, à la médecine ou encore au spatial ! La nature se mue dès lors en catalogue d’outils performants permettant d’optimiser les structures, concevoir des matériaux résistants et légers, réduire la consommation énergétique, recycler, optimiser les flux. In fine, quel que soit le secteur, la nature apporte un savoir-faire riche et éprouvé.  Pour plus d’informations sur le biomimétisme dans la santé, la biotechnologie ou encore dans l’ingénierie, n’hésitez pas à poursuivre votre visite !