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Description

Nadia Améziane, professeure du Muséum national d'Histoire naturelle, apporte dans cette vidéo des exemples de bio-inspiration marine. En s'appuyant sur différents organismes marins, elle met en évidence la diversité des applications de cette bio-inspiration dans des domaines comme la santé, l'architecture, l'ingénierie ou encore la chimie. Elle souligne la nécessité de lier ces recherches à l'enjeu de conservation de la biodiversité.

État

  • Labellisé

Langues

  • Français

Licence Creative Commons

  • Partage des conditions à l'identique
  • Pas d'utilisation commerciale
  • Pas de modification
  • Paternité

Nature pédagogique

  • Cours

Niveau

  • Bac+4
  • Bac+5

Objectifs de Développement Durable

  • 14. Vie aquatique

Thèmes

  • Ecosystèmes et biodiversité
  • Gestion des ressources naturelles

Types

  • Grain audiovisuel

Mots-clés

biomimétismeocéansantébiodiversité
L’exploration de la biodiversité océanique
L’exploration de la biodiversité océanique
Les ressources marines : exemple du plancton
Les ressources marines : exemple du plancton
Les ressources de la pêche et de l’aquaculture : enjeux alimentaires
Les ressources de la pêche et de l’aquaculture : enjeux alimentaires
L’approche écosystémique des pêches : réconcilier exploitation et conservation
L’approche écosystémique des pêches : réconcilier exploitation et conservation
Les ressources halieutiques : gestion et conservation
Les ressources halieutiques : gestion et conservation
Les ressources minérales de l’océan
Les ressources minérales de l’océan
Contexte national et international des énergies marines renouvelables
Contexte national et international des énergies marines renouvelables
Les biotechnologies marines
Les biotechnologies marines
Une introduction à la bio-inspiration marine
Une introduction à la bio-inspiration marine

Contributeurs

Nadia Améziane

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Nadia Améziane, Professeure du Muséum national d'Histoire naturelle

Grâce à quelques exemples, nous allons explorer l'apport important de la biodiversité marine pour le biomimétisme. Nous allons tout d'abord nous intéresser à l'enjeu qu'est la santé, et notamment les molécules bioactives.

Prenons l'exemple de ce mollusque, le cône, lequel possède un des venins les plus redoutables du monde marin. Ce venin est constitué de protéines particulières, les conotoxines, lesquelles ont de nombreuses activités thérapeutiques. Grâce à elles a été fabriqué le ziconotide, un analgésique puissant, 100 à 1 000 fois plus puissant que la morphine, avec aucune accoutumance et qui présente l'avantage d'être facilement synthétisable en labo.

Intéressons-nous à cet échinoderme très particulier qui possède des pigments, les gymnochromes, qui sont actifs contre le virus de la dengue. La dengue est une maladie émergente pour laquelle il n'y a pas de traitement actuellement et il y a absence de prophylaxie. Ces gymnochromes servent à l'élaboration d'un vaccin.

Un autre échinoderme, ne manquant ni de piquant ni de ressource, comme nous allons voir, l'oursin. Nous allons nous intéresser à l'appareil masticateur de cet oursin, encore appelé la lanterne d'Aristote. La structure, l'architecture et les propriétés de cette lanterne ont inspiré les industriels, lesquels ont fabriqué un appareil à biopsie, cet appareil étant beaucoup plus fiable et plus précis que de nombreux appareils à biopsie sur le marché. D'autres scientifiques se sont intéressés également à la lanterne d'Aristote et ont élaboré une pince à cinq mors qui servira à extraire les roches et les sédiments sur les autres planètes.

Si, maintenant, on s'intéresse au squelette, lequel est en carbonate de calcium, on voit qu'il a une structure très particulière en galeries. Cette structure a inspiré des industriels qui ont créé des piles à lithium, lesquelles sont beaucoup plus performantes lorsqu'on a ce réseau qui est présent. Enfin, ce squelette, grâce à ses propriétés, peut être utilisé comme greffon osseux lors de reconstructions chirurgicales. Et puis, si l'on descend au niveau de la molécule, cet oursin a une molécule appelée cycline, laquelle a un rôle majeur dans la lutte contre le cancer.

Intéressons-nous, maintenant, à ce drôle d'animal. C'est une éponge. Cette éponge se caractérise par un squelette constitué de fibres de silice. La silice, rappelons-le, est le constituant du verre. Ces fibres sont très flexibles et l'éponge va les construire à température ambiante et va intégrer du sodium, ce qui va augmenter la conductibilité de la lumière dans ces fibres. Si nous comparons maintenant ces fibres aux fibres optiques actuelles, lesquelles sont cassantes, moins performantes et, surtout, élaborées à haute température, donc très énergivores, il est intéressant de comprendre comment l'éponge élabore des fibres dans des conditions... À température ambiante et en intégrant du sodium, ce qui donne, ainsi, des fibres très résistantes, flexibles et performantes.

Si on regarde, maintenant, plus dans le détail ce squelette, on voit qu'il est très particulier, c'est un treillis de spicules de silice. On voit que les arêtes sont comblées par des spicules également. Et cette structure confère une rigidité à l'animal, bien que le matériau utilisé soit fragile. Et ça a servi à inspirer l'architecte qui a construit la tour "Gherkin" à Londres.

Tout le monde connaît les récifs coralliens, mais qui connaît les récifs construits par les vers ? Ces récifs, que l'on trouve abondamment sur la côte Atlantique, outre héberger une faune importante, présentent la capacité à protéger le rivage de l'érosion. Et ceci est possible grâce à la structure de ces récifs. En effet, sous de fortes pressions, certaines parties du récif peuvent craquer, mais l'édifice reste en place. Et c'est cette caractéristique qui a inspiré les Japonais pour créer certaines de leurs digues. Si nous regardons de plus près ces récifs, nous observons des structures en nid d'abeille, lesquelles résultent d'une juxtaposition d'une multitude de tubes construits par ces annélides. Ce sont des grains qui sont cimentés grâce à une colle non toxique et qui présente la particularité de résister aux fluides. Ces propriétés hydrophobes ont inspiré des industriels qui ont réalisé une colle polymère, laquelle sert dans le cadre d'interventions chirurgicales, les rendant non invasives.

Un même produit peut se retrouver dans différents embranchements lorsqu'on regarde les organismes. Et si nous regardons le monde vivant de plus près et que nous faisons un focus sur le monde animal et, dans ce monde animal, nous nous concentrons sur les animaux marins, nous constatons que les adhésifs sont présents dans plusieurs groupes : les éponges, les vers mais également les mollusques, notamment chez la moule, les crustacés, plus particulièrement chez les balanes, les échinodermes, ces derniers présentent la particularité de pouvoir adhérer et de se décoller, aussi, très facilement, un peu comme du Velcro. Et nous suspectons la présence de ces adhésifs dans d'autres embranchements. Ces adhésifs biomimétiques sont un enjeu majeur pour l'industrie, notamment l'industrie du bâtiment et l'industrie navale, ainsi que la médecine.

En conclusion, la biodiversité marine est un incroyable réservoir dans lequel l'humanité peut puiser des solutions bio-inspirées et éco-innovantes. En effet, au cours de l'évolution, les organismes ont élaboré de nombreuses innovations, et ce dans un contexte de parcimonie d'énergie et de dégradation des déchets. Cependant, il existe de nombreux verrous qui limitent le développement de ce biomimétisme. Ces verrous sont, notamment, les coûts financiers, l'impossibilité de reproduire des procédés aussi performants que le vivant, la disponibilité des bioressources et l'éthique. De plus, cette biodiversité marine est très fragile et est fortement impactée par le changement global. C'est pourquoi il faudra veiller à ce que le biomimétisme ne rentre pas dans une démarche utilitariste de la biodiversité, mais, au contraire, contribue à sauvegarder le potentiel évolutif du vivant. Ainsi, les recherches bio-inspirées serviront de sources pour accroître les connaissances scientifiques afin de mieux préserver la biodiversité et pour servir d'opportunités pour la transition écologique.