Vers un dialogue Homme-machine ?

Ionos, l’ambitieux projet mené par Fabien Alibart, veut faire converser deux irréconciliables : le vivant et la technique. Quels outils pour médier ce dialogue ?

Nos neurones nous permettent de communiquer ensemble.
Demain avec un ordinateur ? 
Crédit photo Geralt https://pixabay.com/fr/users/geralt-9301/ 

 De nombreuses situations cocasses reposent sur d’innombrables incompréhensions.La communication est déjà si compliquée lorsqu’on parle la mêmelangue… alors que dire de deux systèmes complètement étrangers.Et quels mondes plus différents que ceux de la silice et du carbone,de la machine et de la nature ? C’est ce défi que propose de relever Fabien Alibart, chercheur à l’Institut d’Electronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie (IEMN) de Lille. Soutenu par l’Europe via la bourse ERC (European Research Council), son projet Ionos explorera pendant 5 ans les possibilités de faire dialoguer le vivant et la technique, ainsi que leurs implications thérapeutiques.

Des dialectes

Leurs langages sont différents mais pas diamétralement opposés. Chez les machines, la communication s’effectue par des mouvements d’électrons dans des matériaux métalliques. Un électron est une particule chargée électriquement qui « saute » d’un atome à l’autre ; c’est ce qui crée le courant.

Mais chez les animaux, « les neurones obéissent à des flux ioniques », explique Sébastien Pecqueur, chercheur à l’IEMN. Les informations sont transmises de neurones en neurones par des déplacements d’ions (des molécules chargées) le long des axones, les « bras » des neurones . Ces mouvements entre l’extérieur et l’intérieur des cellules neurales permettent la propagation du message.

Il s’agit donc, dans les deux cas, d’un message électrique ; et malgré leurs différences, les ions et les électrons peuvent effectivement communiquer. Ils réagissent à la présence les uns des autres. Il serait donc possible de passer d’un système à l’autre, pour peu que les particules soient mises dans les bonnes conditions.

Des capteurs à la pointe

Les capteurs OECT (transistors électro-chimiques organiques), développés à l’IEMN, sont une des solutions envisagées. « Ces dispositifs sont sensibles à la fois aux signaux électroniques et aux ions »poursuit Sébastien Pecqueur. Pour les fabriquer : « on baigne deux électrodes dans une solution qui contient des monomères », des petites molécules. En envoyant un flux d’électrons dans ces électrodes, les monomères s’agrègent en une molécule plus grande : un polymère. Cette molécule relie les deux électrodes. Le capteur est prêt.

Le capteur ainsi formé est sensible à deux paramètres : d’une part le potentiel électrique qui passe par les électrodes et d’autre part la concentration en ions de l’environnement local. « La stratégie du projet Ionos ? Utiliser la sensibilité des OECT aux ions pour traduire ce qui se passe dans les neurones » s’enthousiasme le post-doctorant ! La machine peut donc lire les informations du neurone.

Une communication bi-directionnelle

Différents appareillages pourraient permettre de détecter directement auprès des neurones leurs neuro-transmetteurs. Un neuro-transmetteur est une molécule qui transmet l’information d’un neurone à un autre au niveau des synapses. Par exemple, la dopamine est impliquée dans la sensation de récompense. « On peut venir capturer la dopamine en fonction de la charge électrique qu’elle porte. On peut aussi jouer sur l’affinité qu’elle peut avoir pour d’autres molécules  pour la détecter», explique Yannick Coffinier, chercheur à l’IEMN.

Mais l’innovation va plus loin. La technologie pourrait aussi fonctionner dans l’autre sens, c’est-à-dire transmettre des informations aux neurones ! Une des méthodes en voie de développement par le projet Ionos repose sur les pompes ioniques. Yannick Coffinier décrit : « Ce sont des systèmes qui peuvent libérer des ions. Ils interfacent avec des neurones biologiques et entraînent la libération de neuro-transmetteurs. » Cette technologie ouvre une myriade d’applications médicales.

Grâce à Ionos, le vivant pourra donc parler à la machine – et vice et versa. Reste à savoir ce qu’ils auront à se dire.

Edoxie Allier (@AllierEdoxie) & Nicolas Butor (@ButorNicolas)

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