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Article
Les bio-MEMs ou comment associer MEMs et micro-organismes
par Jean-Paul Baquiast 29/04/07

BioMEMSOn 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

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