Utilisateur:Apach/Biomimétisme

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Le biomimétisme est une démarche consistant à reproduire artifiellement des propriétés essentielles d'un ou plusieurs systèmes biologiques. L'objectif peut être :

  • d'exploiter les mécanismes présents dans la nature en vue d'applications directes dans différents domaines technologiques. Le terme est alors synonyme de bionique, qui est plus couramment utilisé.
  • de faciliter l'étude scientifique de la nature en reproduisant en laboratoire des comportements typiques autrement noyés dans la complexité du système réel. De telles études sont en général liées à la biophysique
  • de s'inspirer de l'organisation des écosystèmes ou plus généralement du fonctionnement des êtres vivants pour mieux y intégrer l'organisation et les technologies humaines

Dans la suite, l'article ne traitera pas le premier point. (Voir l'article bionique)

[modifier] Les modèles biomimétiques en biophysique moléculaire

Il s'agit en général de reconstitutions d'un système biologique microscopique à partir de ses composantes élémentaires, en vue de reproduire tout ou partie du comportement réel. Les composantes courramment utilisées sont :

  • Des protides, nucléotides, glucides et lipides auparavant isolés et purifiés
  • Des solutions salines caractéristiques du milieu étudié (intérieur d'une cellule par exemple)
  • Des éléments permettant l'observation (marqueurs fluorescents par exemple)
  • Des surfaces éventuellement traitées
  • Des composantes inorganiques utilisées pour leurs propriétés géométriques ou mécaniques (billes de latex par exemple)

Construire un modèle biomimétique peut permettre de valider des hypothèses sur le fonctionnement du système. Cependant, étant donnée l'extrême complexité des systèmes en biologique cellulaire ou moléculaire,leur utilisation doit se limiter à des cas très particuliers, et ils restent toujours assujetis à des expériences menées sur les systèmes réels.

En biophysique moléculaire, on désigne souvent les expériences de biomimétique par le terme in vitro. Cela s'entend par opposition aux expériences menées dans des cellules vivantes (in vivo). Cependant, toutes les expériences sur cellules uniques sont, au sens strict, menées in vitro.

Voici quelques exemples d'expériences relevant de la biomimétique :

  • La reconstitution du comportement de moteurs moléculaires, comme la kinésine. On peut observer une unique protéine de kinésine se déplaçant sur un microtubule, et mesurer par exemple la constante de dissociation, la force qu'elle est capable d'exercer le long du microtubule, ou encore la vitesse moyenne de déplacement.
  • L'étude des mécanismes de polymérisation de l'actine ou de la tubuline. On a pu par exemple comprendre le mécanisme de propulsion des bactéries Listeria, en les remplaçant in vitro par des billes de latex sur lesquelles on peut faire polymériser des filaments d'actine de façon contrôlée.
  • L'étude des propriétés de transport des membranes à travers leurs canaux ioniques. On peut reconstruire une bicouche lipidique sur un support artificiel (à la façon d'une bulle de savon) et ainsi contrôler très précisément les concentrations ioniques de chaque côté.

[modifier] La biomimétique des écosystèmes

Il s'agit d'une nouvelle approche dans la façon de voir et d'estimer la valeur de la nature. Il est axé non sur l'utilisation des ressources naturelles mais sur ce que l'on peut apprendre du fonctionnement de la biosphère.

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