Le biomimétisme représente une approche philosophique fondamentale qui consiste à considérer l’humanité comme une entité humble devant la nature, source inépuisable d’inspiration pour relever ses propres défis. Cette démarche implique un dialogue entre différentes disciplines, permettant aujourd’hui à des secteurs comme la santé, l’architecture, l’ingénierie ou le transport d’innover en s’appuyant sur les stratégies naturelles. À travers cet article, nous souhaitons partager les principales découvertes déjà faites grâce au biomimétisme et, qui sait, éveiller des vocations nouvelles dans ce domaine prometteur.
Qu’est-ce que le biomimétisme ?
Originaire du grec, où « bios » signifie vie et « mimesis » imiter, le biomimétisme désigne l’ensemble des démarches visant à copier dans un contexte humain des solutions trouvées par la nature. Cela peut conduire à la création de technologies ou de processus innovants, ayant un objectif précis. Depuis toujours, l’homme observe son environnement pour le décrire, le classifier et en comprendre le fonctionnement. La diversité du vivant, qui privilégie souvent l’économie de moyens, inspire des solutions pour répondre aux enjeux du développement durable, tels que la réduction de la consommation énergétique ou le recyclage des déchets.
Biomimétisme et bioinspiration
Une facette de cette démarche est la paléo-bioinspiration, qui s’appuie sur les espèces éteintes, représentant la majorité de la biodiversité passée. L’étude des fossiles conservés dans les collections de musées du monde entier constitue une véritable banque d’idées, notamment pour comprendre comment de gigantesques créatures comme les dinosaures ou certains rhinocéros anciens supportaient de lourdes charges sans se briser. Il est essentiel de noter que la simple étude d’un phénomène naturel ne suffit pas : il faut également le traduire en solutions techniques adaptées à nos besoins. La bioinspiration peut ainsi être définie comme une démarche créative, selon le Comité Biomimétique de l’ISO. On peut dire que le biomimétisme est surtout une philosophie, un état d’esprit qui favorise l’inspiration par la nature.
Pour mieux comprendre, quelques exemples emblématiques illustrent ces principes. Toutefois, le champ d’application reste vaste, et cet article n’en offre qu’un aperçu réduit.
architecture : les termitières
Le centre commercial Eastgate à Harare, au Zimbabwe, conçu en 1996 par l’architecte Mick Pearce, illustre parfaitement cette approche. L’architecte, engagé dans une démarche responsable, s’est inspiré des constructions naturelles des termites, capables de maintenir une température constante même face à des températures extrêmes. Ces insectes édifient des monticules d’ingénierie thermique remarquable, permettant à des millions d’individus de vivre à l’intérieur dans des conditions confortables. En collaboration avec des ingénieurs, Pearce a conçu un système de ventilation naturelle pour le bâtiment, où l’air extérieur est aspiré et refroidi par la structure même, sans recours à une climatisation classique. Lors de la nuit, l’air froid est stocké dans la masse thermique du bâtiment, puis, grâce à des évents contrôlés, la chaleur accumulée est évacuée en journée. Ce mode de fonctionnement, à la fois économique et écologique, s’appuie sur des matériaux à forte capacité thermique pour optimisant le cycle de refroidissement naturel.
aéronautique : les ailes des aigles
Le domaine de l’aéronautique trouve également dans l’observation des oiseaux une source d’inspiration constante. En analysant comment ces volatiles parviennent à évoluer avec efficacité dans l’air, les ingénieurs conçoivent des dispositifs améliorant la performance des avions. Les winglets, ces ailettes verticales fixées au bout des ailes, inspirées par la façon dont les aigles ajustent leurs plumes, en sont un exemple. Leur rôle principal est de réduire la traînée produite par les turbulences d’extrémité d’aile, ce qui permet de diminuer la consommation de carburant et d’augmenter la portée. En permettant à l’appareil d’adopter un angle de vol plus élevé sans décrocher, ils améliorent aussi la stabilité lors du décollage et de l’atterrissage.
nanotechnologie : la soie d’araignée
La soie d’araignée fait partie des matériaux naturels les plus étudiés en raison de ses performances exceptionnelles. Elle affiche une résistance cinq fois supérieure à celle de l’acier de diamètre comparable et possède une grande élasticité, pouvant s’étirer de 40 % sans se rompre. Les chercheurs décortiquent sa structure moléculaire pour comprendre le secret de sa robustesse et de sa flexibilité. La soie est essentiellement composée de protéines enroulées en spirale, capables de dissiper efficacement l’énergie, alternant segments cristallins et amorphes. Ces insights ont permis de créer des fibres synthétiques imitant ses propriétés, ouvrant la voie à plusieurs applications innovantes telles que :
- des gilets pare-balles allégés mais plus résistants ;
- des câbles ultra solides et légers pour la construction ou l’industrie ;
- des matériaux biocompatibles pour la médecine, comme des tendons ou ligaments artificiels.
médecine : la peau de requin
Les caractéristiques de la peau de requin, recouverte de petites structures en V, ont inspiré le développement de revêtements spécifiques. Ces denticules limitent le frottement dans l’eau et empêchent aussi la colonisation de micro-organismes. En reproduisant cette texture, il est possible de créer des surfaces qui résistent à la prolifération bactérienne, notamment dans le milieu hospitalier. Ces innovations, dépourvues d’agents antibactériens chimiques, contribuent à réduire la propagation d’infections, un enjeu crucial pour la santé publique.
robotique : mouvements animaliers
Les robots conçus par biomimétisme sont destinés à évoluer dans des environnements difficiles ou dangereux pour l’humain. En s’inspirant du déplacement ondulatoire des serpents, par exemple, ils deviennent capables de se faufiler dans des espaces restreints ou de grimper sur des structures complexes, facilitant des opérations de secours. De même, des robots nageurs imitent la locomotion des poissons grâce à des ailettes flexibles, ce qui leur ouvre des possibilités dans la surveillance sous-marine ou la lutte contre les déversements polluants. Les micro-robots volants, imitant les insectes avec des ailes battantes, peuvent se déployer pour la pollinisation ou la reconnaissance dans des environnements difficiles d’accès.
énergie : la photosynthèse
Dans le secteur de l’énergie, la photosynthèse demeure une source d’inspiration majeure. Les chercheurs cherchent à transposer cette capacité naturelle pour concevoir des cellules solaires plus performantes. Notamment, le développement de cellules photovoltaïques organiques à encre à base d’eau, capables d’absorber la lumière même par temps nuageux, représente une avancée prometteuse. Leur principe consiste à utiliser un colorant synthétique photosensible pour générer du courant électrique à partir de la lumière du soleil.
Cap vers l’avenir !
Les innovations inspirées par la nature ne cessent de croître : adhésifs mimant le système d’accrochage des moules, capteurs aéroportés inspirés des ailes d’insectes ou encore gestion de l’eau selon le comportement du scarabée du désert. La richesse de la nature comme source d’idées semble infinie. En France, le Muséum d’histoire naturelle de Paris, en partenariat avec d’autres acteurs tels que le Centre d’études et d’expertises en biomimétisme (CEEBIOS) et EuraMaterials, soutient le développement de cet univers. Leur projet BIOMIg vise à créer un réseau de collaborateurs – chercheurs, inventeurs, industriels – pour concevoir des biomatériaux innovants, durables et commercialisable. Ce mouvement est aussi un moteur essentiel pour la transition écologique et sociétale, créant de nombreux emplois et accélérant la transition vers un avenir plus respectueux de la planète.