Des capteurs miniatures inspirés d'organes sensoriels de poissons ont réussi à détecter des sons et à repérer le sillage d'une hélice. Prochains essais sur des sous-marins…
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Pour équilibrer leur nage tout autant que pour détecter les obstacles et les sons, la plupart des poissonspoissons, ainsi que les batraciensbatraciens aquatiques, possèdent un organe remarquable, appelé la ligne latérale. A l'œilœil nu, on repère assez facilement cette succession linéaire de petits points allant pratiquement de la tête à la queue. Ce sont de minuscules orifices qui communiquent avec des groupes de cellules sensorielles ciliées, les neuromastes. Elles sont sensibles aux variations de pressionpression, même minimes. Grâce à ses deux lignes latérales, le poisson équilibre sa nage, mesure sa vitessevitesse, ressent l'obstacle ou le prédateur quand il s'approche (à la manière des vibrissesvibrisses des chats) et repère une source sonore (les poissons n'ont pas d'oreilles).

Sur le flanc d'un poisson, un alignement d'organes sensoriels mesure en permanence les variations de pression. Crédit : MNTR/Université de l'Illinois, Urbana-Champaign.

Sur le flanc d'un poisson, un alignement d'organes sensoriels mesure en permanence les variations de pression. Crédit : MNTR/Université de l'Illinois, Urbana-Champaign.

Ces caractéristiques remarquables ont inspiré des électroniciens de l'université de l'Illinois Urbana-Champaign. De leur part, ce n'est pas une brutale illumination. Depuis des années, Chang Liu et son équipe cherchent à réaliser des capteurscapteurs sensoriels en tout genre imitant ce qu'a déjà fait la nature. Ils font appel aux systèmes micro-électroniques (Micro-Electro-Mechanical Systems, MEMSMEMS) et aux nanotechnologiesnanotechnologies.

Poils électroniques

Pour réaliser des neuromastes artificiels, les chercheurs ont utilisé les techniques de gravuregravure de circuits à semi-conducteurssemi-conducteurs. Les minuscules pièces destinées à devenir l'équivalent du cil de la véritable cellule sensorielle sont réalisées dans un matériaumatériau magnétique. A la dernière étape de la fabrication, un champ magnétiquechamp magnétique les contraint à pivoter pour les redresser.

Miniatures, ces capteurs fonctionnent comme des cellules ciliées : les mouvements de l'air ou de l'eau font bouger les petites structures dressées et le circuit envoie un signal. Crédit : MNTR/Université de l'Illinois, Urbana-Champaign.

Miniatures, ces capteurs fonctionnent comme des cellules ciliées : les mouvements de l'air ou de l'eau font bouger les petites structures dressées et le circuit envoie un signal. Crédit : MNTR/Université de l'Illinois, Urbana-Champaign.

Chacun de ces capteurs de variations de pression mesure 400 micronsmicrons de large et 600 de haut. Seize d'entre eux, séparés d'un millimètre, ont été alignés pour former un prototype de ligne latérale, qui a été mis à l'épreuve. Résultat convaincant : cet organe artificiel a localisé une source de vibrationsvibrations sonores et a repéré une onde de sillage, de la même allure que celle générée par une hélice.

Chang Liu, qui admet que la nature a toujours une longueur d'avance sur les ingénieurs, pense que la réalisation de ce genre de système « bioinspirés » peut faire progresser à la fois la biologie et l'ingénierie. Il voit de l'avenir pour sa ligne latérale artificielle et espère qu'au prix de quelques avancées supplémentaires, « des véhicules sous-marinssous-marins pourraient se forger une image hydrodynamique de leur environnement ».