Un assemblage de nano-machines pour mimer le muscle

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• Publié par: science-magazine
• Publié le: 24 janvier 2013
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Un assemblage de nano-machines pour mimer le muscle

Pour la première fois, un assemblage de milliers de nano-machines est capable de produire un mouvement de contraction coordonné s'étendant jusqu'à une dizaine de micromètres, à l'instar des mouvements des fibres musculaires.

La nature fabrique de nombreuses machines dites « moléculaires ». Assemblages de protéines très complexes, elles sont à l'origine de fonctions essentielles du vivant comme le transport d'ions, la synthèse de l'ATP (molécule énergétique) ou la division cellulaire. Nos muscles sont ainsi contrôlés par le mouvement coordonné de ces milliers de nano-machines protéiques qui ne fonctionnent individuellement que sur des distances de l'ordre du nanomètre. Mais en s'associant par milliers, elles amplifient le même mouvement télescopique jusqu'à atteindre notre échelle et ce, de manière parfaitement coordonnée. Même si des progrès fulgurants ont été accomplis ces dernières années par les chimistes de synthèse pour la fabrication de nano-machines artificielles (dont les propriétés mécaniques intéressent de plus en plus chercheurs et industriels), restait le problème de la coordination de plusieurs de ces machines dans l'espace et dans le temps.

C'est désormais chose faite puisque, pour la première fois, une équipe de l'Institut Charles Sadron du CNRS, menée par Nicolas Giuseppone, professeur à l'Université de Strasbourg, a réussi à synthétiser de longues chaînes polymères incorporant par liaisons supramoléculaires des milliers de nanomachines capables de produire chacune des mouvements télescopiques linéaires d'un nanomètre. Sous l'influence du pH, leurs mouvements simultanés permettent à l'ensemble de la chaîne polymère de se contracter ou de s'étendre sur une dizaine de micromètres, amplifiant ainsi le mouvement par un facteur 10 000, selon les mêmes principes que ceux utilisés par les tissus musculaires. Les mesures précises de cette prouesse expérimentale ont été effectuées en collaboration a vec l'équipe d'Eric Buhler, physicien spécialiste de la diffusion du rayonnement au laboratoire Matière et Systèmes Complexes (CNRS/Université Paris Diderot).

Ces résultats obtenus par une approche biomimétique permettent d'envisager de très nombreuses applications pour la réalisation de muscles artificiels, de micro-robots ou pour la conception de nouveaux matériaux incorporant des nano-machines dotées de nouvelles propriétés mécaniques multi-échelles.

Recouvrer la vue

Un an après avoir reçu l'autorisation de mise sur le marché européen, l'oeil bionique de Second Sight a reçu l'approbation unanime d'un groupe d'experts mandatés par la FDA (Agence fédérale américaine des produits alimentaires et médicamenteux) aux Etats-Unis. Le système Argus® II, implant rétinien novateur, restaure pour la première fois une vision partielle à des patients atteints de cécité à la suite d'une rétinite pigmentaire. Il fonctionne grâce à la conversion d'images vidéo, capturées par une mini caméra montée sur des lunettes, en de petites impulsions électriques qui sont envoyées par une transmission sans fil vers un faisceau d'électrodes apposé sur la rétine. Ces impulsions stimulent ensuite les cellules restantes de la rétine, ce qui entraîne des perceptions lumineuses dans le cerveau. Les patients apprennent alors à interpréter ces perceptions lumineuses et acquièrent ainsi une certaine forme de vision utile.