Tout est une histoire de frottements

À chaque "battement" des cellules cardiaques, la machine se déforme, percute la surface et se déplace vers la droite.

Les cellules cardiaques battent à une fréquence régulière, ici 1,5 Hz (soit 90 fois par minute). À chaque contraction, elles déforment l'ensemble de la "machine" ; pour que celle-ci se déplace, il faut que la force qu'elle engendre dépasse toutes celles qu'elle subit, y compris les forces de frottement avec le liquide dans lequel elle évolue et avec la surface sur laquelle elle est posée.

Décomposons le mouvement du "robiot". Initialement en l'air, la jambe "actionneuse" se plie et entre en contact avec la surface, induisant une force de frottement dirigée vers l'avant, mais contrariée par la base immobile. Alors que la machine continue à se courber, la seconde jambe, la base rigide, décolle de la surface : les frottements deviennent alors plus importants à l'arrière et entraînent la machine vers l'avant. Les cellules se relâchent enfin : la base revient se poser sur la surface, environ 340 micromètres plus loin. Le robiot se déplace ainsi à une vitesse moyenne de 236 µm/s, soit tout de même 85 centimètres en une heure.

Les chercheurs pensent déjà à de nombreuses améliorations à apporter à leur "machine biologique". Certaines molécules ayant la capacité de moduler la fréquence de contraction des cellules cardiaques, ils imaginent déjà des pédales d'accélération et de frein "chimiques". L'optogénétique, qui permet de contrôler l'expression de certains gènes par la lumière, peut ainsi "éteindre" les battements des cellules : la clé de contact du robiot serait alors un rayon laser. Les auteurs envisagent enfin d'intégrer "des réseaux neuronaux pour réguler la contraction musculaire via des jonctions neuromusculaires". Le robiot pourrait alors détecter la présence d'une toxine, se déplacer jusqu'à elle et relarguer un produit pour la neutraliser. Nous avons besoin urgemment d'un nouvel Asimov pour rédiger les Trois Lois de la Robiotique !

Source : V. Chan et al., Development of Miniaturized Walking Biological Machines, Scientific Reports, 15 novembre 2012.


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