Voici le tout premier robot fonctionnel recouvert d’une peau “vivante” !

Il fut un temps où le terme “prothèse” désignait au mieux une vulgaire jambe de bois. Mais aujourd’hui, la conception de ces engins et de tous les autres appendices artificiels est une discipline fascinante, à la frontière de l’ingénierie mécanique, de la robotique, de la science des matériaux et de la médecine. Il existe aujourd’hui des prothèses et autres membres mécaniques très évolués qui sont aussi intéressants sur le plan technologique qu’utiles en médecine orthopédique et dans l’industrie.

En revanche, la majorité de ces engins souffre du même problème : l’absence de revêtement comparable à la peau. Ce manque les empêche de faire illusion visuellement dans le cas des prothèses humaines. Cela a aussi une importance considérable en termes purement fonctionnels. Mais cette contrainte pourrait partiellement sauter grâce aux travaux d’une équipe de l’Université de Tokyo; ils ont réussi à faire pousser une peau artificielle conçue à partir de cellules humaines directement sur un doigt robotique!

Un tissu artificiel vivant, flexible et relativement résistant

Initialement, cette peau se présente sous la forme d’une solution gélatineuse qui contient deux ingrédients importants. Le premier, c’est le collagène, la protéine la plus abondante du règne animal. On le retrouve dans les os, le cartilage ou encore les tissus conjonctifs qui soutiennent, lient et séparent les différentes structures du corps. Ici, il est utilisé sous la forme d’un hydrogel qui sert de matrice à ce tissu artificiel.

Ils y ont ensuite rajouté des fibroblastes humains; ce sont des cellules qui résident dans le derme (la partie sous-jacente de la peau). Ce sont à elles que notre peau doit une grande partie de ses propriétés mécaniques. Une fois le doigt moulé, ce gel s’est contracté pour former une surface cohérente. Celle-ci a été ensemencée avec des kératinocytes. Ce sont d’autres cellules de la peau, mais qu’on retrouve cette fois dans l’épiderme, la partie externe plus résistante de la peau. Cette couche a permis d’imperméabiliser le doigt et de lui donner une texture plus naturelle.

Les chercheurs sont alors passés à la phase dynamique du test. Leur peau synthétique s’est montrée suffisamment résistante et flexible pour accompagner tous les mouvements du doigt sans broncher. “Nous sommes surpris que la peau adhère aussi bien à la surface du robot”, expliquent les chercheurs.

En revanche, elle demeure encore assez fragile par rapport à une véritable peau humaine. Et puisqu’il s’agit d’un tissu composé de cellules vivantes, elle doit être constamment approvisionnée en nutriments. Dans le cas contraire, les cellules finiront immanquablement par dépérir.

Un intérêt concret dans l’industrie…

Mais ces limites n’empêchent pas ces travaux d’être très intéressants. Il s’agit avant tout d’une preuve de concept assez impressionnante. Car si les peaux artificielles sont déjà couramment utilisées dans certains laboratoires, notamment dans les industries cosmétiques et pharmaceutiques, c’est beaucoup plus rare sur des robots.

En fait, c’est même la première fois qu’un tissu vivant artificiel de ce genre se montre capable de se conformer aussi bien à une structure robotique. Et cette approche pourrait présenter des avantages considérables dans l’industrie. Cela pourrait permettre de produire un nouveau type de robot manipulateur avec des propriétés mécaniques assez proches de celles de la main humaine. De quoi se saisir d’objets potentiellement fragiles, mous ou déformables qui nécessitent une prise en main ferme, mais délicate; une combinaison compliquée à trouver chez les manipulateurs standard.

Et ce tissu constitué de cellules vivantes présente un autre avantage assez intéressant pour l’industrie : il est capable de se régénérer ! S’il est endommagé, il suffit d’appliquer un sparadrap de collagène qui se transforme progressivement en peau pour soigner la plaie. Et il ne s’agit encore que d’un début.

…mais aussi en médecine et en recherche

À terme, les chercheurs comptent y intégrer tout un tas de structures biologiques que l’on trouve chez les humains. Ils mentionnent notamment les ongles, les glandes sudoripares, ou encore les follicules pileux d’où émergent les poils. Ils font même allusion à des cellules nerveuses; leur inclusion pourrait permettre de faire réagir ce tissu au contact et à la pression ! À ce stade, on pourra même commencer à envisager d’utiliser cette technique pour développer une nouvelle génération de prothèses plus vraies que nature.

Enfin, ces tissus artificiels pourraient aussi se montrer très utiles pour des chercheurs de tous horizons. Cela permettrait de mener des essais de produits pharmacologiques ou cosmétiques sur un tissu très proche de la peau humaine, ce qui permettrait entre autres d’éviter les essais cliniques sur des animaux.

Le texte de l’étude est disponible ici.

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