Medusoid : la créature bio-inspirée

On les dit vieilles de plus de 500 millions d’années, les méduses n’en sont pas moins des animaux complexes, multi-organes. Pourtant, deux équipes américaines, de l’université Harvard et de l’Institut technologique de Californie (CalTech), ont réussi à créer une méduse artificielle constituée de silicone et de cellules cardiaques de rat.
Tout commence d’un constat de Kevin Parker, professeur de bio-ingénierie et physique appliquée à Harvard : « Nous avions échoué à comprendre les principales lois régissant les pompes musculaires. J’ai commencé à m’intéresser aux organismes marins, qui pompent pour survivre. Et lorsque j’ai vu une méduse à l’aquarium de Nouvelle-Angleterre, j’ai immédiatement remarqué les différences et les similarités entre la manière dont les méduses pompent et le cœur humain. Ces similarités nous ont aidés à mettre en lumière ce dont nous avions besoin pour créer une pompe bio-inspirée. »
À partir de là, Kevin Parker se met en relation avec John Dabiri, professeur d’aéronautique et bio-ingénierie au CalTech. Pendant plusieurs années, les deux équipes étudient la propulsion des méduses : l’arrangement des muscles, l’influence de la mécanique des fluides… Ils font ainsi trois observations centrales : la contraction complète et symétrique de l’ombrelle de l’animal (calotte contractile) est indispensable ; la cinétique est une alternance de contraction de muscles rapides et d’une lente détente élastique ; la contribution de la viscosité joue un rôle primordial dans la propulsion.
L’observation fine de l’organisation des cellules musculaires et l’étude de l’électrophysiologie ont achevé la démarche d’analyse des chercheurs. Ils passent alors à la pratique : « Medusoid » allait naître.
Les spécialistes de la bio-ingénierie ont préparé un tissu de silicone sur lequel ils ont imprimé un motif protéique similaire à l’architecture musculaire de la méduse vivante. Les protéines ont permis de guider la croissance et le positionnement des cellules cardiaques de rat sur la base en silicone. Il a ensuite suffi d’immerger la créature dans un bain d’eau de mer, de la choquer électriquement pour synchroniser la contraction et la magie a opéré : Medusoid s’est mu. D’après les auteurs de l’article, les cellules musculaires avaient doucement commencé à battre avant l’application du courant électrique.
Ce n’est que la première étape pour les deux équipes de recherche américaines. La suite ? Medusoid devrait évoluer : être capable de changer de direction, répondre à l’environnement grâce à un cerveau simple, chercher une source de lumière ou s’alimenter et gérer son énergie… Des travaux qui seront sans doute la base des prothèses et des pacemakers de demain.

Nawroth JC et al. (2012) Nat Biotechnol doi:10.1038/nbt.2269

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