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« On n’a pas de pétrole, mais on a des neurones »
En période de rareté, croissance et innovation dépendront des neurones et non plus des matières premières. A condition de faire des choix scientifiques et industriels.
Des chercheurs britanniques ont créé un pansement à base de coquilles d’œufs – moins cher que les produits actuels à base de collagène –, et dont la forte teneur en zinc stimule le système immunitaire et améliore la régénération des tissus. La piqûre indolore du moustique a inspiré deux sociétés japonaises qui élaborent désormais des aiguilles médicales en titane de forme conique. La liste des emprunts à la nature prend des allures d’inventaire à la Prévert. Les mollusques offrent des procédés astucieux de protection et d’agilité, intéressant l’aéronautique, la médecine ou la robotique. Les exemples des peaux de requin qui inspirent les revêtements anti-turbulence pour avions ou combinaisons de plongée sont plus connus. « A chaque fois c’est un état d’esprit qui est appliqué dans la recherche, décrit Gilles Bœuf, ex-président du Muséum National d’Histoire Naturelle. S’inspirer des solutions concoctées par Dame Nature, pour répondre à des problématiques industrielles, environnementales ou urbaines. » Et bonne nouvelle, elles sont généralement économes en énergie et ressources. Ainsi les ingénieurs ont copié la morphologie du martin-pêcheur pour concevoir le nez du TGV japonais Shinkansen afin de gagner en vitesse et baisser la consommation. La start-up Cine’al utilise la chair des méduses, constituée à 90% d’eau, pour en faire des couches-culottes ultra-absorbantes et biodégradables. Prometteur, « à condition de repérer les comportements remarquables », précise Maria Fabra-Puchol, responsable R&D chez Isover du groupe Saint-Gobain qui a étudié l’hydrophobie des feuilles pour concevoir une vitre autonettoyante. Des start-up sont nées, comme Chronocam qui vient de lever 14 millions d’euros en octobre 2016 pour parfaire son système de vision artificiel inspiré de la rétine humaine, à destination des machines. Et des révolutions sont en gestation. Le turritopsis nutricula, successivement un polype ou une méduse, possède la capacité d’alterner les cycles de vieillissement et de rajeunissement à l’infini. Des chercheurs japonais visent bel et bien l’immortalité en l’étudiant. D’où vient cette nouvelle ruée vers l’or vert ? D’abord l’explosion des connaissances biologiques et les nouvelles technologies qui permettent d’observer au plus près. Mais aussi « les contraintes environnementales, économiques et règlementaires, qui ont reproduit les contraintes de la sélection naturelle. Dans ce contexte, économie de la connaissance et biomimétisme sont devenus des orientations de bon sens », résume Kalina Raskin, chargée du développement scientifique du Ceebios (Centre européen d’excellence en biomimétisme de Senlis).
Connaissance infinie, contrairement aux ressources
« Comme la connerie, la connaissance est infinie », aime à répéter Idriss Aberkane, professeur à Centrale Supelec, chercheur à Polytechnique, affilié à Stanford – au contraire des matières premières, qui viennent à manquer. « Si nous basons notre croissance économique sur leur exploitation, nous sommes limités. Mieux vaut la brancher sur l’économie de la connaissance ». Trois règles caractérisent selon lui l’économie de la connaissance, deux positives et une négative : « Premièrement les échanges sont à somme positive : je ne suis pas moins bête quand je partage de la connaissance. Au contraire je la multiplie. Alors que si je partage un bien matériel, je le divise. Deuxièmement, et c’est l’aspect négatif, le partage de l’immatériel n’est pas instantané – transmettre de la connaissance prend du temps. Troisièmement, les combinaisons de connaissances ne sont pas linéaires : si je réunis un kilo de connaissance à un autre kilo, cela crée une autre connaissance », explique celui qui voit dans le biomimétisme – consistant à extraire de la connaissance de la nature – des solutions infinies à nos problèmes environnementaux, sociaux ou de croissance. « La nature est une bibliothèque, lisons-la au lieu de la brûler, elle est high tech », précise l’expert qui cite les diatomées, phytoplanctons qui possèdent des squelettes en silicium dotés de branches espacées de 10 nanomètres. « Intel dépense des milliards pour obtenir des semi-conducteurs aux espacements de 22 nanomètres ! Dans une goutte d’eau de mer on a des puces électroniques high tech qui flottent, présentes depuis trois milliards d’années ! » Le gisement de croissance est sans fin, en témoigne Gunter Pauli et sa Blue economy ¹, qui recense 100 technologies rendues possibles grâce au biomimétisme dans les dix ans à venir, qui généreront 100 millions d’emplois.
Et demain, des écosystèmes reproduits ?
Pour ce fondateur de l’association « Zero Emissions Research and Initiatives » (ZERI) – réseau mondial d’esprits créatifs recherchant des solutions aux défis mondiaux –, une connaissance plus profonde de la nature permettrait d’aller plus loin que l’élaboration d’un simple produit. La biologiste-auteure américaine Janine Benyus explique que la démarche ne se limite pas à copier les formes du vivant, mais aussi à tirer parti des processus et des écosystèmes présents dans l’environnement naturel ². « Quand les feuilles tombent, on n’organise pas un ramassage. La nature produit en cycle, quand nos industries produisent en ligne des choses dont personne ne veut : des déchets », illustre Idriss Aberkane. Mais tout peut changer. « Ce n’est qu’une question d’années », pour Kalina Raskin, selon qui « nous appliquerons par exemple les modèles scientifiques des ruches aux industries ». Et c’est seulement le début de l’aventure. Les schémas circulaires seront plus rentables. La permaculture adopte déjà cette approche. « Le biomimétisme d’avenir n’est pas seulement technologique, c’est un système économique et social », énonce Gil Burban, fondateur de Polypop Industries, qui décontamine des sols et crée du compost grâce à des cultures de champignons. La nature est en tout cas un bon GPS en R&D. Darja Dubravcic, docteure en biologie, coordinatrice des projets en biomimétisme à l’Ecole polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL), a découvert par ses travaux sur les microorganismes que les modèles mathématiques développés par les économistes pouvaient s’y appliquer. « L’inverse est possible. Les liens entre biologie et sociologie/économie existent ; ces bactéries, amibes… peuvent nous apprendre à mieux réagir, coopérer, développer des stratégies de long terme face aux crises », affirme la chercheure.
Des préjugés à oublier
Seulement il importe de connaître les propriétés de ce qui nous entoure. « Prenons le coquillage du Pacifique qui produit la muconotoxine. Ce petit cône est vendu à trois dollars sur les marchés et est en voie d’extinction. C’est l’utilisation la plus débile que nous pouvions en faire », se lamente Idriss Aberkane, alors que sa toxine, utile dans les neurotechs et nanotechs, atteint les 800 millions de dollars le kilo ! « Le regard que nous portons est encore celui du passé, de l’exploitation. Alors qu’une observation appuyée de la nature permet de développer des solutions incroyables », confirme Franck Zal, fondateur d’Hemarina qui a levé 15 millions d’euros afin d’utiliser, pour oxygéner les greffons et les pansements, le sang des vers marins compatible avec tous les groupes sanguins. Mais les barrières existent. Si la méduse citée plus haut a été découverte en 1988, les scientifiques se sont penchés dessus en 1996, dédaignant une espèce jugée trop éloignée de l’homme. Des préjugés doivent sauter, chez les chercheurs, industriels et financiers, comme le soutient Gil Burban : « Nous évoluons vers l’ESS, car nous sommes arrivés trop tôt avec notre compost avancé ou nos panneaux d’isolation en paille et champignons plus efficaces que ceux en fibres de verre. La dépollution de sols par voie fongique nécessite encore quelques recherches. La compréhension du vivant est semée d’embûches. Or les industriels sont à la recherche de solutions qui fonctionnent très vite », conclut-il. C’est donc une orientation générale qui doit être prise par tous les acteurs, ce qui est encore loin d’être le cas.
Des organisations à repenser
L’approche est difficile dans l’industrie lourde. « Les entreprises y opèrent un biomimétisme de base, se contentant d’échanger des effluents », constate Gil Burban. Elles doivent réapprendre à travailler avec des biologistes et accéder aux connaissances du vivant, « s’interconnecter aux réseaux scientifiques », précise Kalina Raskin. Leur organisation doit aussi évoluer. Le vivant est écosystémique. Mieux vaut fonctionner comme lui pour mieux le comprendre, des biologistes doivent se mêler aux physiciens, mathématiciens, chimistes, et les secteurs de la construction, des transports ou de l’agroalimentaire doivent collaborer dans une approche interdisciplinaire et multiculturelle, qui valorise échanges et télescopages.
Retard français à combler
Malgré un nombre croissant de publications et brevets, la France est à la peine, notamment par rapport au Royaume-Uni, à la Suisse ou même au Japon. « Les chercheurs à Tokyo ont une longueur d’avance dans la constitution de bases de données sur les problématiques que les espèces ont résolues », cite Maria Fabra-Puchol. L’Allemagne se distingue : « Outre-Rhin on a depuis 15 ans su mettre en relation entreprises, financiers et milieux académiques, dans une logique plus bionique : on étudie le vivant et se sert des connaissances pour fabriquer des machines », observe Gil Burban. Le Ceebios œuvre au rapprochement de start-up avec de grands groupes. « Nous avons évolué avec deux sociétés sur des façades conçues avec des algues, dont les bactéries ont des propriétés d’isolation », illustre Ingrid Jouve, directrice développement durable chez Eiffage Construction. Mais ce n’est qu’un début. « 15 grands groupes nous ont rejoints en deux ans, dont beaucoup n’ont pas de biologistes. Des procédés industriels vont être révolutionnés, sous la condition de vraies prises de position », résume Kalina Raskin. Le jeu en vaut la chandelle..
Quand plantes et animaux inspirent les réactions des robots
Agnès Guillot (cf. rubrique Prospective) est chercheure en robotique sur les systèmes artificiels adaptatifs, à l’Institut des Systèmes Intelligents et de Robotique de l’université Pierre et Marie Curie. Elle enchaîne les conférences grand public pour expliquer ce qu’est un système d’apprentissage pour les robots. « Cette discipline va monter en puissance », entrevoit la docteure en psychophysiologie et biomathématiques. Cette ex-éthologue et son confrère Jean-Arcady Meyer ont commencé à concevoir des modèles mathématiques en observant les réactions des animaux, qui sont devenus des modèles informatiques. « Nous nous sommes alors tournés vers la robotique. Ces modèles ne donnent pas toujours la même réponse, dépendant aussi de l’état interne et d’une dose d’irrationalité. Tout cela peut se formaliser, en surfant sur les réseaux de neurones : nous faisons de la neurocomputation, en implémentant des comportements. » Utile ? Déterminant, « surtout pour les machines qui devront réagir dans des environnements inconnus. Les ingénieurs qui travaillent sur les voitures autonomes sont très intéressés », explique cette spécialiste des modèles neuronaux améliorant l’adaptation à l’imprévisible. Les travaux de modélisation des circuits de décisions intéressent aussi les spécialistes des maladies neurodégénératives (Parkinson, Alzheimer…).
¹ « The Blue Economy – 10 Years, 100 Innovations, 100 Million Jobs », Gunter Pauli, 2010.
² « Biomimétisme : quand la nature inspire des innovations durables » de Janine Benyus, éd. Rue de l’échiquier, 2011
Julien Tarby
