Des charrues tirées par des bœufs aux carrioles tractées par des chevaux en passant par les chiens de traîneau, cela fait des milliers d’années que l’humanité s’appuie sur la force des animaux pour réaliser des tâches diverses et variées.
Une équipe de chercheurs japonais de l’Université de Tokyo vient de réinventer le concept à une toute nouvelle échelle en créant une série de petits engins conçus pour être mis en mouvement par… des algues.
Des bio-moteurs très performants
Ces travaux reposent entièrement sur Chlamydomonas reinhardtii, une algue microscopique abondante dans les étendues d’eau douce un peu partout sur la planète. Elle est dotée d’un véritable petit moteur assez proche de celui qui permet aux spermatozoïdes d’aller de l’avant.
Son arrière-train est muni de deux flagelles, des appendices en forme de fouet composés de petits tubules. Lorsque de la lumière frappe une structure photosensible, ces tubules se mettent à coulisser les uns par rapport aux autres sous l’influence de protéines motrices, les dynéines ; on obtient alors un mouvement synchronisé qui ressemble un peu à la brasse, permettant à l’algue de se déplacer à environ 100 micromètres par seconde. Ramené à l’échelle, cela serait presque deux fois plus rapide qu’un sprinteur professionnel !
Des micromachines propulsées par des algues
C’est cette machinerie remarquablement efficace que les chercheurs ont exploitée dans leurs travaux. En utilisant la stéréolithographie, une technique d’impression 3D qui peut atteindre des niveaux de précision très importants, ils ont commencé par créer de petits paniers de quelques micromètres. La taille et la structure de ces derniers ont été spécifiquement calibrées pour piéger ces petites algues sans les endommager. À l’arrière du dispositif, ils ont laissé un orifice juste assez grand pour permettre aux flagelles de se déplacer librement.
Après avoir testé la capacité de ces nasses microscopiques à capturer les algues, les auteurs de ces travaux les ont fixées à deux structures différentes. La première, surnommée « scooter », est conçue pour maintenir deux algues côte à côte afin qu’elles puissent tracter une petite nacelle, un peu à la manière d’une calèche tirée par deux chevaux. Le deuxième, appelé « rotator », piège cette fois quatre algues autour d’un axe pour former une sorte d’hélice autopropulsée.
Dans les deux cas, les tests se sont avérés très encourageants, notamment pour le rotator. Une fois les quatre nacelles occupées par des algues, il s’est mis à tourner autour de son axe en toute fluidité, comme un petit engrenage miniature. Le scooter, en revanche, s’est montré plus capricieux. Les auteurs s’attendaient à ce qu’il avance en ligne droite ; à la place, il s’est déplacé de façon beaucoup plus erratique en enchaînant les cabrioles.
Mais ce comportement inattendu n’a pas déçu l’équipe, bien au contraire. Ils en ont déduit qu’une simple paire d’algues pouvait permettre à une micromachine d’effectuer des mouvements complexes, ce qui pourrait s’avérer assez intéressant au moment d’envisager de vraies applications pratiques.
Un outil en sciences environnementales ?
Car même s’il ne s’agit que d’une preuve de concept pour le moment, ces travaux pourraient tout de même avoir des retombées concrètes en sciences environnementales. Les chercheurs estiment qu’une fois agrémentées de quelques capteurs passifs, des micromachines de ce genre pourraient extraire des tas de données d’un environnement aquatique, en toute autonomie et sans utiliser de composants problématiques comme des batteries.
Leur papier fait même allusion à des micromachines capables de capturer des agents polluants solubles qui menacent ce genre d’écosystème. Le cas échéant, une armada de petits engins propulsés par des microorganismes pourraient permettre de purifier un étang ou un lac, par exemple.
Pour en arriver là, il faudra toutefois développer des structures nettement plus complexes, sans doute composées de plusieurs éléments distincts. Il sera donc intéressant de suivre cet exercice d’ingénierie assez exotique pour voir si quelqu’un réussira à l’exploiter de manière pertinente.
Le texte de l’étude est disponible ici.
🟣 Pour ne manquer aucune news sur le Journal du Geek, abonnez-vous sur Google Actualités. Et si vous nous adorez, on a une newsletter tous les matins.
