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4 Mar, 2024

Des méduses biohybrides rapides mi-gélatineuses, mi-machines analysent l’Océan

Des méduses biohybrides rapides mi-gélatineuses, mi-machines analysent l’Océan

Illustration montrant des méduses biohybrides collectant des données et nageant de haut en bas dans la colonne d’eau.

Si vous souhaitez recueillir des données sur le changement climatique dans les profondeurs de l’océan, pourquoi ne pas faire appel à un organisme qui s’y rendra de toute façon ? C’est le raisonnement qui a conduit à la création des « méduses biohybrides », qui intègrent non pas une mais deux technologies d’augmentation de la vitesse.

Ces méduses cyborg sont développées par une équipe de l’Institut de technologie de Californie (Caltech) dirigée par le professeur John Dabiri.

John Dabiri s’intéresse à ces créatures depuis un certain temps déjà, puisqu’il nous a déjà présenté une pompe souple inspirée des méduses, une méduse artificielle composée de tissu cardiaque et de silicone, ainsi qu’un dispositif ressemblant à un stimulateur cardiaque qui permet aux méduses de nager trois fois plus vite que la normale.

Ce dernier gadget a été mis au point dans le cadre d’un projet dans lequel des scientifiques du Caltech et de l’université de Stanford cherchaient des moyens d’utiliser les méduses pour recueillir des données liées au changement climatique, telles que la température de l’eau, la salinité et les niveaux d’oxygène dans les profondeurs de l’océan.

Exposition multiple d’une méduse biohybride nageant la tête la première dans un réservoir vertical utilisé pour l’étude.

Étant donné que les méduses se déplacent naturellement de haut en bas dans la colonne d’eau tout au long de la journée, il était logique de les équiper de capteurs d’enregistrement de données qui pourraient être récupérés à la surface. Cette solution serait beaucoup moins coûteuse et plus facile à mettre en œuvre que la construction d’une méduse entièrement robotisée. Un problème se posait toutefois : les méduses nageaient trop lentement pour être utiles.

Un « pacemaker » a permis de résoudre ce problème. Accroché à la face inférieure des animaux, le petit appareil envoie des impulsions électriques qui augmentent le rythme des mouvements pulsés que les méduses utilisent pour se propulser vers l’avant. En conséquence, leur vitesse de nage est passée d’environ 2 à 6 centimètres par seconde.

Cela dit, il serait préférable d’aller encore plus vite.

C’est pourquoi John Dabiri et Simon Anuszczyk, étudiant diplômé, ont créé des « avant-corps » imprimés en 3D et fixés sur la partie supérieure du corps de la méduse. Ces dispositifs aérodynamiques réduisent la traînée hydrodynamique, ont une flottabilité neutre (ils ne font donc pas couler ou monter la méduse) et pourraient servir de boîtier pour les capteurs et autres composants électroniques.

Le coût total du matériel pour chaque méduse biohybride est d’environ 20 dollars américains

Lors de tests effectués dans un réservoir d’eau vertical unique en son genre, avec un courant vertical, les méduses équipées à la fois d’un stimulateur cardiaque et d’un corps avant se sont avérées nager jusqu’à 4,5 fois plus vite que les méduses naturelles transportant une charge de même poids.

Les scientifiques développent actuellement les composants électroniques résistants à la pression et espèrent rendre les méduses biohybrides dirigeables à distance, afin qu’elles ne se contentent pas de monter et de descendre en ligne droite. Et si l’ensemble peut sembler un peu macabre, John Dabiri a au moins pris en compte le bien-être des méduses.

« Les méduses sont les premiers explorateurs des océans, elles en atteignent les recoins les plus profonds et prospèrent aussi bien dans les eaux tropicales que polaires », explique-t-il. « Comme elles n’ont pas de cerveau ni la capacité de ressentir la douleur, nous avons pu collaborer avec des bioéthiciens pour développer cette application robotique biohybride dans le respect des principes éthiques.

https://www.caltech.edu/about/news/building-bionic-jellyfish-for-ocean-exploration