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Article
Les bio-MEMs ou comment associer MEMs
et micro-organismes
par
Jean-Paul Baquiast 29/04/07
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On
sait que les MEMs (Microelectromechanical Systems)
sont des machines artificielles utilisant des composants physiques
dont la taille (millimétrique) se situe entre le macroscopique
et le nanoscopique. Elles sont de plus en plus utilisées
pour construire de micro-robots susceptibles d'intervenir
soit dans des machines de plus grande taille dont elles constitueront
des composants, soit à titre autonome, par exemple
dans des dispositifs utilisés pour l'exploration d'un
organisme vivant.
Un
courant de recherche aujourd'hui très actif vise à
leur associer des micro-organismes vivants dont les propriétés
d'ingénierie biologique augmenteront considérablement
l'efficacité des MEMs. On parle à cet égard
de biotic-MEMs. Un article de Xiong, Xiaorong, Lidstrom, Mary
E., et Parviz, Babak A. “Microorganisms for MEMS.”récemment
publié dans le Journal of Microelectromechanical Systems,
Vol. 16, No. 2, Avril 2007, en dresse le panorama.
La
connaissance, qui ne s'est précisée
que récemment, des capacités constructales
naturelles de ces micro-organismes, telles que la synthèse
de divers corps ou l'auto-assemblage, montre qu'ils
peuvent avoir un rôle très important au sein
de nano et microsystèmes. La taille des micro-organismes
étudiés ne dépasse pas le millimètre.
Ils ne sont composés que de quelques cellules. Cependant
les chercheurs ont montré qu'ils pouvaient
synthétiser, dans un processus dit de bio-minéralisation,
plus de 60 matériaux inorganiques. Ce processus apparaît
à l'œuvre dans la nature depuis au moins
700 millions d'années.
De
plus, par ingénierie génétique, il
devient possible de modifier leurs propriétés
afin de leur faire synthétiser des oxydes de silicium,
de la calcite et des nodules magnétiques. Ces derniers
sont analogues aux cristaux de magnétosome qui sont
utilisés naturellement par certaines bactéries
pour s'orienter selon le champ magnétique terrestre.
Avec les micro-organismes, de telles synthèses se
réalisent à température ordinaire et
dans des solutions aqueuses, au contraire des méthodes
hautement énergétiques et corrosives utilisées
pour les réaliser de façon artificielle. Les
micro-organismes peuvent aussi produire des cristaux d'or
ou d'argent en 3 D susceptibles de s'interfacer
avec le monde macroscopique.
D'autres
micro-organismes, tel le micro-ver Spirostomum sont capables
de contractions spontanées à haut rythme qui
en feront des moteurs fonctionnels dans des micro-machines.
D'autres pourront servir de senseurs capables de détecter
et d'amplifier la présence de divers agents, dans la
nourriture ou l'environnement. D'autres encore pourront convertir
l'énergie chimique ou lumineuse en énergie électrique,
ce qui en fera de micro-piles ou micro-générateurs
très économiques.
On
devine que la difficulté à résoudre
consiste à intégrer ces divers organismes
dans des plateformes à base de MEMs afin de leur
permettre d'opérer durablement et de façon
fiable, tout en continuant à s'alimenter voire
à se reproduire. Des solutions sont en vue, mais
elles ne sont pas encore opérationnelles, malgré
l'enjeu considérable qui s'attache à
leur réussite.
Sur
un plan plus philosophique, on ne s'étonnera pas de
voir des cellules vivantes capables de si nombreuses tâches
d'ingénierie. Dans l'histoire de l'évolution,
ce fut grâce à de telles capacités que
se sont construits non seulement les organismes plus complexes
mais leur environnement minéral. Dans l'article consacré
dans ce numéro aux Ediacarans,
nous avions constaté qu'avant l'apparition de ceux-ci
au précambrien, 3 milliards d'années s'étaient
écoulés où la vie n'avait été
représentées sur la Terre (ou plutôt dans
les océans) que par des archéobactéries
et bactéries dont on ne sait pas grand-chose aujourd'hui.
Ces organismes n'étaient pas restés inactifs,
malgré les apparences, puisque leur activité
avait complètement transformé le milieu aquatique,
l'atmosphère, les fonds océaniques et finalement
les continents. Ils avaient inventé, dans le cadre
de l'évolution darwinienne, tout ce qui participe aujourd'hui
à l'écosphère et à ses habitants.
Il n'est donc pas étonnant que la recherche s'intéresse
aujourd'hui à leurs propriétés surprenantes,
pour essayer de s'en inspirer dans de nouvelles synthèses
bio-mécaniques dont l'intervention dans le monde biologique
risquera de modifier sensiblement l'évolution naturelle,
d'une façon qu'il conviendra évidemment de surveiller
pour éviter qu'elle ne dérape.
Pour
en savoir plus
Article
de Physorg.com :
http://physorg.com/news96801308.html
