Main biohybride : tissu musculaire et mécaniques
X. Ren, Y. Morimoto et S. Takeuchi, 2025/ Science Robotics.
Les chercheurs ont fait des progrès significatifs dans la création d’une main artificielle capable de saisir et de réaliser des gestes en intégrant du tissu musculaire cultivé en laboratoire avec des articulations mécaniques flexibles. Cette avancée ouvre de nouvelles perspectives pour la robotique, avec de nombreuses applications potentielles.
Défis de l’intégration du tissu humain avec les machines.
Bien que nous ayons vu une variété de robots souples et de prothèses mécaniques innovantes, peu d’inventions ont fusionné le tissu humain avec les machines de manière aussi directe. Cela est en grande partie dû au fait que la science des biohybrides en est encore à ses débuts. Bien que quelques exemples notables existent, comme un poisson propulsé par des cellules cardiaques humaines ou un robot utilisant l’oreille d’un criquet pour entendre, les applications pratiques de la technologie restent limitées.
Cependant, des chercheurs de l’Université de Tokyo et de l’Université Waseda au Japon ont désormais démontré une avancée significative dans ce domaine.
Pour construire leur main biohybride, l’équipe a d’abord cultivé des fibres musculaires en laboratoire. Comme les tissus seuls ne fournissaient pas une force suffisante sans risquer des dommages, les chercheurs les ont regroupés en ce qu’ils appellent des actionneurs de tissus multiples, ou MuMuTAs. Les chercheurs ont ensuite attaché ces faisceaux musculaires à une main en plastique imprimée en 3D avec des articulations mobiles, mesurant environ 18 cm (7 pouces) de long.
« Notre principale avancée a été le développement des MuMuTAs », a déclaré Shoji Takeuchi de l’Université de Tokyo, co-auteur de l’étude publiée dans Science Robotics. « Ce sont des brins fins de tissu musculaire cultivé dans un milieu de culture, enroulés comme un rouleau de sushi pour former chaque tendon. Le développement des MuMuTAs nous a permis de résoudre notre principal défi, à savoir garantir une force contractile suffisante et une longueur musculaire pour faire fonctionner la grande structure de la main. »
Avancée clé : Création des MuMuTAs
Une fois que les chercheurs ont relié les MuMuTAs à la main artificielle, ils les ont stimulées par des courants électriques. Cela leur a permis de faire exécuter à la main un geste de ciseaux et de manipuler l’extrémité d’une pipette.
L’une des découvertes les plus intéressantes a été que la main biohybride, à l’instar d’une main humaine, a montré des signes de “fatigue”. La force exercée par les tissus diminuait avec l’utilisation, comme les muscles humains.
“Ce n’était pas surprenant que la force contractile diminue après 10 minutes de stimulation, mais ce qui était fascinant, c’est que le tissu se soit rétabli en seulement une heure de repos”, a déclaré Takeuchi. “Voir cette récupération, semblable à celle des tissus vivants, a été un résultat incroyable et excitant.”
Prochaines étapes : relever les défis pour une utilisation pratique.
Bien que la main serve davantage de concept de preuve que de dispositif pleinement fonctionnel, Takeuchi et son équipe reconnaissent que la technologie a encore un long chemin à parcourir. Par exemple, ils ont dû suspendre toute la main dans un liquide pour réduire la friction et permettre aux articulations de bouger librement. La suspension a également aidé à ramener les segments de la main à une position neutre après avoir été fléchis par le tissu musculaire. Cependant, l’équipe pense que l’ajout de matériaux élastiques ou de MuMuTAs orientés de manière opposée pourrait résoudre ce problème.
Malgré ces obstacles, les chercheurs soulignent qu’en regroupant le tissu musculaire, leur développement surmonte un obstacle majeur pour l’évolutivité des biohybrides. Auparavant, de tels dispositifs ne pouvaient pas dépasser un centimètre de taille, mais la main de 18 cm marque une avancée majeure.
“Un objectif clé de la robotique biohybride est de reproduire des systèmes biologiques, ce qui nécessite un agrandissement de taille”, a expliqué Takeuchi. “La création des MuMuTAs est un jalon important pour atteindre cet objectif. Le domaine est encore à ses débuts, avec de nombreux défis fondamentaux à relever. Une fois ces obstacles de base surmontés, les biohybrides pourraient devenir utiles dans les prothèses avancées, ainsi que dans l’étude de la fonction du tissu musculaire dans les systèmes biologiques, le test de procédures chirurgicales ou l’évaluation de médicaments ciblant les tissus musculaires.”
L’article original est disponible sur : New Atlas
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