Plantoid, des racines robotisées pour simuler la croissance des plantes

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À l’Institut de technologie de Gênes, en Italie, des scientifiques ont lancé un projet visant à concevoir des racines robotisées capables de simuler la croissance d’une plante. L’objectif : observer la capacité d’adaptation des racines et leur modèle de déploiement en réseau. Autant d’enseignements qui pourraient déboucher sur des innovations dans les domaines de l’environnement et de la médecine, mais aussi des technologies spatiales.

Le 21/08/2013 à 08:36 - Par Marc Zaffagni, Futura-Sciences

Les technologies mises en œuvre dans le cadre du projet Plantoid pourraient faire progresser les outils environnementaux pour la surveillance des sols, mais également apporter des innovations dans les domaines médical et spatial avec le développement de capteurs et de matériaux inédits. © Projet Plantoid

Les racines des plantes sont à elles seules un vaste sujet d’étude. Comment s’adaptent-elles aux sols pour explorer, croître, se nourrir et se multiplier ? Une question à laquelle tentent de répondre des scientifiques de l’Institut de technologie de Gênes, en Italie. Voilà un an, ils ont lancé le projet Plantoid, qui a pour but d’étudier le fonctionnement complexe des racines en le simulant à partir de versions robotisées.

« Chaque environnement susceptible d’être colonisé par la vie a été exploré et peuplé par les plantes, expliquent Barbara Mazzolai et Stefano Mancuso, deux des scientifiques à l’origine du projet Plantoid, dans un article de la revue Bioinspiration & Biomimetics. Pour parvenir à de tels résultats sans bouger du site de germination, les plantes ont développé un arsenal de solutions les rendant viables dans des conditions extrêmes. »

L’équipe pluridisciplinaire du projet Plantoid travaille sur divers prototypes de racines robotisées capables de simuler le développement et la faculté d’adaptation des racines organiques. Un véritable défi technique qui implique un éventail de technologies et de matériaux afin de produire un appendice à la fois souple, en mesure de croître et capable de détecter les éléments biologiques qui composent le sol. © Projet Plantoid

Les racines robotisées, un défi technique

Plantoid a deux objectifs principaux. Tout d’abord, extraire et synthétiser à l’aide de racines robotiques les principes qui permettent aux racines des plantes de s’adapter à leur environnement souterrain. Il s’agira ensuite d’élaborer et de tester des hypothèses et des modèles sur le fonctionnement et le système adaptatif des racines durant des phases de croissance. Un défi technique énorme, car une racine progresse en longueur et en volume, tout en se déformant en fonction du sol et en déployant des excroissances dans des directions différentes. Par ailleurs, cette croissance est déterminée par les stimuli chimiques et physiques variés que rencontre la racine dans les différents types de sols.

Pour comprendre les subtilités de cet ensemble, l'équipe du projet Plantoid prévoit d'utiliser des matériaux souples capables de réduire la friction et de reproduire le mécanisme de pénétration dans le sol. Un consortium réunissant des ingénieurs, des biologistes et des informaticiens travaille sur des prototypes composés de capteurs souples pour détecter la gravité, l'eau, la température, le pH, ainsi que les taux de nitrates et de phosphates présents dans le sol. Ils veulent créer un réseau de racines sensitives avec une zone d’élongation mécanique, afin qu’elles puissent se coordonner.

Des appareils médicaux plus performants à l'horizon

« Les propriétés mécaniques des plantes, la morphologie de leur structure et leurs mouvements caractéristiques sont une véritable mine d’or, et pourraient inspirer la création de nouvelles formes de biosystèmes et de matériels pour d’innombrables applications », assurent les chercheurs, selon lesquels les débouchés potentiels sont nombreux.

Les innovations technologiques qui naîtront du projet Plantoid devraient contribuer à la création de nouveaux types de capteurs dotés d’un modèle cinématique adaptatif et d’un système de coordination en réseau. De quoi permettre à terme la création de plantes-robots capables de surveiller les sols, et plus généralement de doter les robots de capacités d’adaptation plus poussées. Il y a également un intérêt dans le domaine médical pour l’amélioration des appareils exploratoires tels que les endoscopes. Enfin, la capacité des racines à s’interconnecter pourrait également aider dans le domaine spatial pour imaginer de nouveaux systèmes d’arrimage ou de fixation.