Comment l’impression 3D de coraux bioniques est devenue possible

Posted By Jérôme Deschamps on 22/04/2020 | 0 comments

Nous avons vu que l’impression 3D biologique a permis de grandes avancées dans le Médical, et la liste de réussites réalisées avec cette technologie continue de s’accroître avec le temps. Mais en dehors des applications humaines, l’impression 3D biologique est aussi destinée aux animaux et aux végétaux. Bien que l’impression 3D de plantes par exemple, puisse avoir l’air d’une exagération, les espèces menacées comme les coraux ont beaucoup à gagner de l’impression 3D biologique. 

Daniel Wangpraseurt, boursier Marie Curie de la faculté de chimie de l’université de Cambridge et son équipe de chercheurs, ont développé une imprimante biologique 3D à même de créer des coraux bioniques en utilisant des matériaux organiques. 

Jusqu’alors, les développements réalisés ont seulement permis d’imprimer en 3D les structures sur lesquels les coraux peuvent se développer, cette découverte marque donc un tournant en permettant de produire des coraux artificiels pouvant abriter des micro algues. 

Comment fonctionnent les coraux ? 

Les coraux sont des formes de vies assez particulières, dont la façon de se développer est également singulière. C’est pourquoi pour bien saisir la portée de cette recherche, il est important de comprendre un ou deux éléments caractérisant les coraux.

Crédit : Evan K. D’Alessandro, Ph.D. UM Rosenstiel School of Marine and Atmospheric Science

Les coraux sont issus de colonies entières de petits animaux appelés polypes. Millimètre par millimètre, ces individus construisent les récifs et se fixent au-dessus d’un squelette qu’ils font pousser. Pour que la structure du récif puisse croître, les coraux ont besoin de nutriments qu’ils obtiennent grâce à des algues avec lesquelles ils vivent en symbiose. Les coraux s’appuient donc sur les hautes capacités photosynthétiques des algues pour être alimentés, en échange de quoi ils pourvoient aux besoins en nutriments des algues.

Pour permettre cette symbiose, les coraux ont évolué en structures complexes présentant de bonnes capacités de collecte et de redistribution de la lumière. Ce trait est essentiel car les algues feraient autrement face à un problème d’auto-ombrage, qui leur empêcherait d’obtenir la quantité de lumière nécessaire à leur expansion. 

Coraux bioniques imprimés en 3D 

L’objectif final de cette recherche était de concevoir un système de gestion de lumière permettant de générer de hauts niveaux de bioénergie ou de produits dérivés biologiques. Étant donné que les coraux sont réputés pour leur exploitation optimale des photons, l’équipe du Dr. Wangpraseurt a cherché à répliquer des coraux capables d’abriter des cellules d’algue.

Un projet si ambitieux soulève bien entendu quelques défis, comme celui du développement d’un procédé permettant la manipulation de matériaux organiques. Aussi, l’équipe devait établir une technique suffisant rapide pour permettre aux cellules d’algues de survivre au processus. 

C’est pour ces raisons que l’équipe a eu recours à l’impression 3D et a développé sa propre imprimante biologique. Grâce à leur invention, les chercheurs sont capables de répliquer les formes complexes et les fonctions des coraux à l’échelle de micro millimètres, ce en quelques minutes. 

Associé avec des matériaux bio compatibles (des gels hydrauliques et des gels polymériques), les structures créées avec cette technologie sont aussi  capables de disperser la lumière que des coraux naturels.

Cette invention ouvre la porte à de nombreuses possibilités, non seulement pour la conservation de coraux, mais également pour d’autres applications. Le haut potentiel de ces coraux pourrait par exemple être exploité pour développer des photobioréacteurs plus ergonomiques, c’est-à-dire, des systèmes capables de purifier l’air et de compenser le réchauffement climatique. 

En dehors de ces applications, cette avancée est évidement très importante pour l’impression 3D biologique elle-même. En effet, elle participe à mettre en lumière le potentiel de cette technologie et pourrait donner lieu à de nouveaux développements. 

Souhaitez vous en savoir plus sur les applications de l’impression 3D ? N’hésitez pas à vous abonner à notre Newsletter et restez informé des innovations en matière d’impression 3D.

Crédit pour image principale : Wangpraseurt, D., You, S., Azam, F. et al. Bionic 3D printed corals. Nat Commun 11, 1748 (2020). https://doi.org/10.1038/s41467-020-15486-4