Des os et des Legos

Il ne faut jamais dire à ses enfants qu’ils feraient mieux de travailler que de jouer aux Legos s’ils veulent réussir en sciences ! Les chercheurs du département d’ingénierie de l’Université de Cambridge ne regrettent sans doute pas d’avoir passé de longues heures, dans leur jeunesse, à construire des machines avec ces petites briques de plastique multicolores bien connues. Car dans le cadre d’un projet de recherche (tout à fait sérieux !) sur la fabrication d’os synthétiques, ces compétences ont été des plus utiles pour automatiser les étapes du processus de croissance des os, ainsi que le montre la vidéo ci-dessous, visible sur Youtube [1] et produite par Google.

Les os possèdent d’excellentes propriétés mécaniques qui en font des structures à la fois légères, souples et solides, et la capacité de fabriquer des os synthétiques aurait de nombreuses applications, des implants médicaux, à de nouveaux matériaux ultralégers pour la construction. Actuellement, les os qui ne peuvent pas se régénérer complètement, à la suite d’un traumatisme important (infection, excision de tumeur, accident grave...), sont réparés à l’aide de greffes de tissu, intervention qui reste risquée et accroît fortement le temps de guérison. L’équipe de Cambridge, menée par le Dr Michelle Oyen, développe des composés à base d’hydroxyapatite et de gélatine pour créer des os synthétiques, une technique particulièrement intéressante car elle requiert très peu d’énergie et produit des composés très similaires aux tissus à remplacer.

Cependant, le processus de génération de tissu osseux est particulièrement fastidieux et long. Comme le précise Daniel Strange, l’un des doctorants impliqués dans le projet, "pour faire une substance qui ressemble à l’os, il faut tremper le support dans une solution de calcium et de protéines, le rincer dans de l’eau, puis le tremper dans une autre solution de phosphate et de protéines". Il faut ensuite répéter encore et encore ces trois étapes pour, petit à petit, fabriquer l’os artificiel.

L’équipe a donc cherché à automatiser ce processus laborieux, idéalement à l’aide d’un robot qui pourrait effectuer ces tâches répétitives. Sauf que de tels équipements restent relativement chers pour une petite équipe développant un projet encore expérimental. Les ingénieurs se sont alors tournés vers les briques Lego, ce qui, comme le remarque Daniel Strange, "quand on y pense (...), est la façon la plus simple et la moins chère" de procéder. Après quelques recherches plus approfondies dans les magasins de jouets, ils ont décidé de fabriquer des grues à l’aide du kit Lego Mindstorms contenant, en plus des briques classiques, des microprocesseurs, moteurs et autres capteurs qui peuvent être programmés pour réaliser des tâches basiques et répétitives. Les échantillons d’os artificiel à faire croître sont tout simplement attachés à une ficelle à l’extrémité de la grue pour être successivement plongés dans les diverses solutions. Un jour et quelques milliers de plongeons plus tard, les os artificiels ont grandi.

La conclusion de ce mariage réussi entre jouets et ingénierie revient à Michelle Oyen : "vous pourriez croire que nous achetons tout notre matériel dans les catalogues spécialisés, mais en fait, beaucoup de ce que nous utilisons dans nos laboratoires est ’fait-maison’, des choses que nous avons récupérées dans le magasin du coin par exemple, donc finalement, les robots Lego rentrent parfaitement dans cette approche !".


Sources :
- Université de Cambridge, Growing bones with Lego, 27/03/2012,
http://www.cam.ac.uk/research/news/growing-bones-with-lego/


Auteur : Olivier Gloaguen

publié le 06/06/2012

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