Le biomimétisme (suite)
/image%2F0284039%2F20220328%2Fob_98f1c1_complement-d-information.png)
/image%2F0284039%2F20220328%2Fob_d5172c_photo-complement-d-infos.jpg)
Vers le développement de poumons artificiels grâce à l’anole brun
Le développement particulier des poumons de ce petit animal pourrait aider à la conception de poumons synthétiques.
Claire Manière·27 décembre 2021
La fonction du poumon est étroitement liée à son anatomie structurelle, qui varie considérablement d’un vertébré à l’autre. Une nouvelle étude de l’université de Princeton montre comment l’anole brun, une espèce de sauriens, résout l’un des problèmes les plus complexes de la nature — la respiration — avec une extrême simplicité. Alors que les poumons humains se développent pendant des mois et des années en structures arborescentes, ceux de l’anole se développent en lobes grossiers en quelques jours seulement. Et parce qu’ils se forment rapidement en s’appuyant sur des processus mécaniques simples, les poumons de ce saurien pourraient être exploités pour la conception de poumons artificiels.
« Des organismes différents ont des structures d’organes différentes […], et nous pouvons en apprendre beaucoup », a déclaré dans un communiqué Celeste Nelson, professeur de bio-ingénierie et chercheur principal de l’étude. « Si nous apprécions le fait qu’il y ait beaucoup de biodiversité que nous ne pouvons pas voir, et que nous essayons d’en tirer parti, alors nous — en tant qu’ingénieurs — aurons plus d’outils pour relever certains des grands défis auxquels la société est confrontée », ajoute-t-il. Ceci afin de pouvoir, par exemple, régénérer ou concevoir des tissus pulmonaires.
Il est intéressant de noter que dans la théorie de l’évolution lamarckienne, la fonction d’un organe dicte sa forme. Par conséquent, la physiologie de nombreux systèmes organiques montre, à travers l’arbre de l’évolution, une conservation de l’anatomie sous-jacente. Les poumons, cependant, sont radicalement différents selon les classes de vertébrés. Les poumons des mammifères et des oiseaux sont structurés en compartiments tissulaires distincts, qui séparent physiquement la conduction de l’air (par les bronches ou les sacs aériens, respectivement) de l’échange gazeux (par les alvéoles, ou les parabronches chez les oiseaux).
En revanche, les poumons de nombreux reptiles sont de simples sacs dans lesquels la conduction et les échanges gazeux ont lieu dans la même chambre anatomique. On pensait que le flux d’air unidirectionnel nécessitait l’anatomie complexe du poumon parabronchique, jusqu’à la récente découverte de schémas de flux unidirectionnels dans des poumons simples en forme de sac du lézard iguane vert. Les chercheurs supposent alors que ce modèle de flux d’air dépend en partie de la structure unique en forme de nid d’abeille de la paroi du poumon du lézard.
Le développement du poumon chez les sauriens : un mécanisme physique simple
Les auteurs de l’étude comparent le processus mécanique — très simple et inhabituel — du poumon de l’anole brun à une balle anti-stress en maille. Quelques jours après le début de son développement, le poumon du lézard se présente comme une membrane creuse et allongée, entourée d’une couche uniforme de muscles lisses. Au cours du développement, les cellules pulmonaires sécrètent du liquide, la membrane interne se gonfle alors, puis s’amincit lentement. La membrane exerce une pression sur le muscle lisse, qui se resserre et s’écarte en faisceaux de fibres, lesquels forment un maillage en forme de nid d’abeille. La membrane se déploie à travers les interstices, créant la surface nécessaire aux échanges gazeux. L’ensemble du processus prend moins de deux jours et se termine dans la première semaine d’incubation.
Le poumon du lézard se forme rapidement par un processus mécanique simple : à mesure que le liquide remplit le poumon en développement, la membrane interne pousse contre le tissu musculaire lisse. Le muscle se sépare en un maillage en forme de nid d’abeille et la membrane se déploie à travers les interstices, créant la surface nécessaire aux échanges gazeux. © Celeste Nelson, Michael Palmer et al. 2021.
Pourquoi l’anole brun ? L’étude du développement du poumon d’un reptile était une grande première. Alors que les alligators se révélaient trop agressifs et que les anoles verts refusaient de se reproduire, Michael Palmer (co-auteur de l’étude) a pu capturer des anoles bruns sauvages au nord de la Floride en 2019. Il les a ensuite ramenés à Princeton, où les vétérinaires et le personnel des ressources animales de l’université ont aidé l’équipe à établir une installation permanente pour les anoles.
Michael Palmer a alors commencé à observer les œufs pour cartographier le développement pulmonaire de l’organisme. En collaboration avec Andrej Košmrlj, professeur adjoint de génie mécanique, et Anvitha Sudhakar, étudiant diplômé, Palmer a utilisé ses observations pour construire un modèle informatique du poumon et comprendre sa physique. « Nous étions curieux de savoir si nous pouvions apprendre quelque chose sur les bases du développement du poumon en étudiant un poumon aussi simple », a-t-il déclaré. Bien qu’il était déjà connu que le muscle lisse joue un rôle de sculpture dans d’autres systèmes, la nouvelle observation s’est révélée utile et facile à mettre en œuvre.
En effet, le processus est suffisamment simple pour que Palmer puisse utiliser son modèle informatique pour construire une réplique fonctionnelle en laboratoire. Les chercheurs ont moulé la membrane à l’aide d’un matériau en silicone appelé Ecoflex™, couramment utilisé dans l’industrie cinématographique pour le maquillage et les effets spéciaux. Ils ont ensuite entouré ce silicone de cellules musculaires imprimées en 3D, afin de créer le même type d’ondulations dans le silicone gonflé que celles que Palmer avait trouvées dans l’organe vivant. Si le système fabriqué n’a pas atteint la complexité totale du système vivant, il s’en est approché.
Source : Science
FinX lève 5 millions d’euros pour poursuivre son développement
La Tribune Partenaire 01 Févr 2022
La jeune pousse parisienne réalise actuellement un deuxième tour de table. Ces fonds supplémentaires lui permettront de passer à l’industrialisation et à la commercialisation de sa technologie de rupture : un moteur de bateau 100 % électrique, qui s’inspire des nageoires des poissons.
(Crédits : DR)
Depuis sa création en 2019 par Harold Guillemin, FinX a déjà rencontré plusieurs succès auprès d'investisseurs et de spécialistes. De fait, six mois après sa création, la jeune pousse, incubée à CentraleSupélec, est parvenue à lever des fonds auprès de business angels, mais aussi en remportant le concours d'innovation i-Lab de Bpifrance et en obtenant le label "Deep Tech", lui permettant l'octroi de subventions supplémentaires. Au total, plus de 1 M€ a été récolté au cours de ce premier tour de table. Quelques mois plus tard, en septembre 2020, FinX remporte le concours 10 000 startups pour changer le monde, dans la catégorie Start -pépites en phase d'amorçage, organisé par La Tribune.
Puis en 2021, dans la lignée d'i-Lab, FinX décroche le prix d'innovation I-Nov pour accélérer son développement. Il faut dire que FinX a de grandes ambitions : révolutionner le nautisme grâce à son moteur de bateau 100 % électrique. La particularité de cette innovation est qu'elle s'inspire du mouvement des nageoires des poissons, dans laquelle l'hélice est remplacée par une membrane ondulante. De quoi éviter les accidents humains et les nuisances pour la faune marine. « Nous avons adapté à la propulsion nautique une technologie bio-inspirée provenant des pompes médicales. Notre moteur est complètement sécurisé, il est plus silencieux que son équivalent thermique et ne rejette aucun gaz à effet de serre, étant électrique », explique le fondateur de la société, qui compte une dizaine de collaborateurs.
Financer l'industrialisation de son innovation de rupture
Si la preuve de ce concept a déjà été réalisée, les prochaines étapes consistent à lancer l'industrialisation et la commercialisation de son premier modèle, baptisé le Fin5. Doté d'une puissance de deux kilowatts (équivalent en poussée à un moteur thermique de cinq chevaux), il est utilisé sur des petites embarcations et voiliers allant jusqu'à 3 tonnes naviguant en eau douce et salée. Les phases suivantes sont prévues dans le courant de l'année prochaine.
Pour ce faire, FinX effectue actuellement une levée de fonds de 5 millions d'euros auprès de ses investisseurs historiques et de fonds d'investissement séduits par sa technologie de rupture. Ces capitaux supplémentaires vont notamment lui servir à recruter des ingénieurs et des commerciaux, tout en finalisant les aspects liés à la production. Son premier modèle s'adressera aux particuliers, qui sont plaisanciers, ainsi qu'aux professionnels (loueurs de bateaux sans permis, distributeurs spécialisés, parcs naturels...).
Cap sur les JO de 2024 et l'international
Outre le Fin5, FinX travaille sur la conception d'un modèle plus puissant, le Fin150 (moteur de 100 kilowatts, équivalent en poussée à un moteur thermique de 150 chevaux). Cette version sera même présentée lors des prochains Jeux Olympiques et Paralympiques de Paris en 2024 et permettra de transporter des passagers sur la Seine. Les raisons ? Au printemps dernier, FinX a remporté l'Appel à Innovations « JOP Paris 2024 », orchestré par France Mobilités (Ministère de la Transition Écologique), visant à promouvoir les mobilités vertes de demain. « Nous sommes ravis de participer à cette belle aventure olympique. Cet événement est une vitrine mondiale, qui nous permettra de présenter et d'exposer notre innovation au plus grand nombre », se réjouit Harold Guillemin.
Pour cette échéance, l'objectif est de produire 5 modèles du Fin150. A cet égard, la levée de fonds en cours sera précieuse pour financer le développement de ce projet d'envergure, qui pourra lui servir de tremplin pour conquérir l'international et à terme, remplacer les hélices des bateaux par des nageoires. « Notre ambition de révolutionner le nautisme implique nécessairement de sortir de nos frontières », conclut le dirigeant, qui vise notamment l'Europe et l'Amérique. Le potentiel de cette technologie de membrane ondulante est immense. FinX nourrit ainsi le souhait de devenir un leader de la transition énergétique.
http://competitiviteinfrance.overblog.com/2021/03/le-biomimetisme-la-france-enfin.html