La robotique biohybride, une technologie émergente, intègre des éléments biologiques à l’électronique robotique. Récemment, une équipe de recherche a accompli un nouvel exploit en produisant des robots autonomes pilotés par des champignons. Selon les scientifiques, cette innovation pourrait non seulement être utile à la production agricole et à terme certains secteurs industriels, mais aussi approfondir notre compréhension du comportement des champignons.
Des chercheurs du California Institute of Technology (Caltech) ont récemment mis au point des robots nageurs destinés à l’exploration des océans, fabriqués à partir de cellules de méduses. Parallèlement, le professeur Taher Saif et son équipe de l’Université de l’Illinois ont développé de minuscules robots hybrides capables de marcher et de nager, à partir de neurones de souris.
Alors que la plupart des biorobots intègrent des cellules animales, des scientifiques de l’Université Cornell ont adopté une nouvelle approche en utilisant des champignons, plus précisément des pleurotes du panicaut (Pleurotus eryngii), pour la conception de leurs robots.
Des robots contrôlés par des pleurotes du panicaut
Anand Mishra, auteur principal de l’étude, a expliqué dans un communiqué que « le plus grand défi de l’utilisation de cellules animales dans des robots biohybrides réside dans leur maintien en vie ». Il a ajouté que les champignons, en revanche, possèdent une grande résilience. Une question se pose alors : comment des champignons peuvent-ils devenir une pièce maîtresse du puzzle biohybride ? « En intégrant le mycélium dans l’électronique d’un robot », explique Robert Shepard, professeur de génie mécanique et aérospatial. Dans leur étude, publiée dans la revue Science Robotics, les chercheurs ont rapporté comment les réseaux ramifiés de mycélium peuvent communiquer via des signaux électriques.
Pour concevoir les robots, l’équipe a utilisé des mycéliums de pleurotes du panicaut, faciles à cultiver et à entretenir, ce qui les rendait idéaux pour l’expérience. Les chercheurs ont ainsi fait pousser ces champignons dans des structures imprimées en 3D et équipées d’électrodes.
Cette interface électrique, décrite par Mishra comme « un système vivant communiquant avec un système mécanique », a été conçue non seulement pour analyser, mais aussi pour traiter et convertir les signaux émis par les champignons. En d’autres termes, l’interface convertit les impulsions électriques en commandes digitales, avant qu’elles soient envoyées aux valves et aux moteurs des robots pour leur permettre de bouger.
Pour réaliser cette approche innovante, les scientifiques se sont inspirés du fonctionnement des neurones, qui convertissent les impulsions électriques en fonctions motrices. « Il faut avoir une formation en ingénierie mécanique, en électronique, en mycologie, en neurobiologie et en traitement du signal. Tous ces domaines se réunissent pour construire ce type de système », explique Mishra.
Deux versions distinctes contrôlées par des champignons
Mishra et ses collègues ont conçu deux versions de robots biohybrides dans le cadre de l’étude. La première se déplace à l’aide de roues, tandis que la seconde, semblable à une étoile de mer, contracte ses membres pour avancer. Dans les deux cas, le mouvement des robots est assuré par des stimuli lumineux. « Les champignons croissant dans des environnements sombres, une exposition à la lumière les incite à chercher un nouvel emplacement plus sombre », explique Rob Shepherd, professeur de génie mécanique et aérospatial à l’Université Cornell (Engineering) et auteur principal de l’étude. C’est ainsi que l’équipe a eu l’idée d’utiliser des rayons UV pour pousser les robots à se déplacer rapidement.
Selon l’équipe, ces robots biohybrides pourraient trouver des applications dans l’agriculture, notamment pour détecter des substances chimiques ou des bactéries dans les champs. « Ce projet ne consiste pas seulement à contrôler un robot, mais aussi à créer une véritable connexion avec le système vivant », concluent les chercheurs. En outre, ils pourraient permettre d’approfondir notre compréhension du comportement des champignons.
VIDÉO : un robot biohybride contrôlé par un champignon se déplaçant sur une table