BIOmiMétismE : nature inspirante #2

Biomimétisme, s’inspirer des innovations de la nature pour relever des défis sociétaux, il y a matière à se laisser surprendre un peu sous ce mot aux 5 syllabes.

Laissons le Vivant nous émerveiller, appropriions nous le plus grand laboratoire de R&D sur Terre, réconcilions nous avec la Nature, préservons la.

Pendant les fête de fin d’année, je vous avais parlé des méduses comme meilleur nageuses que Michael Phelps.

Pour cette seconde abstraction, penchons nous sur le cas d’un plante timide, grand classique dans l’émerveillement par le Vivant, que vous trouverez dans les jardineries près de chez vous pour environ 4€. 
Une plante sensitive qui ravira les petits comme les grands: 
Mimosa Pudica (ou mimosa pudique)

Pudica est le mot latin pour «timide », ce qui sembke une juste description de la sensible "Touch -Me-Not" aussi appelée trompe la mort à l’ile Maurice et la Réunion. Originaire d'Amérique du Sud et centrale, cette belle plante pousse souvent comme une mauvaise herbe sous les arbres.

Du coup, je vous ferais bien la tirade suivante:
"Une mauvaise herbe est une plante qui a maitrisé toutes les compétences de la survie sauf celle de rentrer dans la rang"

La mimosa pudica réagit donc aux stimulations de son environnement (toucher, pluie, vent…). En jargon botanique cela s’appelle la thigmonastie
De petits renflements à la base des feuilles et des folioles (les petites “lames” vertes qui composent la feuille) appelés pulvinus sont composés de cellules « motrices » spécialisées et sont gonflés d’eau. Dès les ennuis perçus par contact, cette eau est évacuée dans les tissus avoisinants. Les feuilles se referment dans une mouvement doux, synchronisé et appréciable à l’œil. Un ingénieux mécanisme frugal en énergie.
 Il y a deux transmissions distinctes : 
- la première rétractation des folioles qui se propage à environ 2 m/min, 
- deuxième temps la rétractation des feuilles depuis le nœud de la tige, quatre fois plus lente, atteignant toute la plante. 
Le tout se déroule en 3 mouvements : les folioles, les feuilles, puis toute la plante.
Les feuilles reprennent leur forme d’apparat lorsque les ennuis s’en sont allés. 
Lors de stimulations plus fortes par l’environnement de la plantes, les tiges portant les rangés de feuilles se replient également, toujours dans un mouvement coordonné.

Ce mécanisme porte les doux noms d’ haptonastie ou séismonastie ou encore thigmonastie (du grec thigganein, toucher).
Des hypothèses plausibles sont émises quant à la raison de ce camouflage : 
- protection contre les intempéries en réduisant les surfaces de contact 
- une stratégie pour conserver les éléments nutritifs par repli sur les surfaces de contact
- contre les prédateurs herbivores, (un rameau sans feuilles, voire replié sur lui-même, serait moins appétissant car “fané” en apparence ou ressemblant à des épines) ou encore contre les insectes.

C’est peut être un combinaison de toutes ces hypothèses?

Inspirer l’innovation par une plante timide?

Je répète partout jusqu’à en paraitre monomaniaque que l’une des forces de base du génie du Vivant c’est l’optimisation de 3 flux:
- Matière 
- Énergie 
- Information

Pour notre exemple ici présent les structures , déjà optimisées pour l'automatisation et l'utilisation d'énergie minimale , pourraient inspirer le design de structures déployables, tels que habitats ou abris temporaires ou des tentes , des bateaux aux gréements magnifiques ou des panneaux solaires. 
Avec évidement un système hydraulique aussi simple, ingénieux et efficace que la mimosa pudica. 
Vive les énergies propres, les moteurs métaboliques pour générer du mouvement…

Quand je m’ennuie au travail, je dialogue avec une plante timide…

Bon, là c’est le coté facile et un peu marronnier de l’innovation par la voie du biomimétisme. Poussons un peu plus loin…

Études du sommeil et résolution de nos problèmes
Le sommeil de l’homme est l’aboutissement d’une très longue évolution phylogénétique qui a intégré des mécanismes d’homéostasie prédictive, des processus d ‘économie d’énergie, des processus d’homéostasie réactive et l’apparition de l’homéothermie.
En 1729, Jean-Jacques d’Ortous de Mairan,astronome de son époque, enferme une mimosa pudica dans le noir. Il remarque alors que, même en l’absence d’alternance lumière-obscurité, les feuilles de la plante continuent à se redresser ou de se replier toutes les 24 heures. Il en conclut donc que cette plante avait une “horloge interne” qui lui donnait l’heure.
Ce phénomène est universel puisqu’il existe également au niveau de l’activité de certaines enzymes chez des êtres unicellulaires (eg. Acetabularia Euglena).

Bon, j’imagine que vous pensez que ça date un peu comme innovation inspirée du Vivant et que c’est très théorique tout ça.

Nous avons toujours des défis de santé et médicaux à résoudre, la preuve nous tombons malade s et nous sommes mortels.

L’ homéostasie , un point fort intéressant chez la mimosa pudica, est un phénomène clé dans le traitement de cardiopathie, de diabète de type 2 et bien d’autres possibilités médicales.

Revenons à des exemples plus d’innovation à partir de cette mauvaise herbe.

Production d’électricité
Depuis 2013, Justus Amandianaze Nwaoga,chercheur nigérian, développe des bio-accumulateurs construits en utilisant les électrolytes provenant de l’herbe Mimosa pour des panneau solaire hautement performant plus respectueux de l’environnement.
Le point de départ de cette innovation a été la réflexion suivante : « Pourquoi les feuilles du Mimosa pudica se replient-elles quand on les touche, pour s’ouvrir à nouveau après quelques minutes en plein jour ?» (Il en a écrit un livre dont vous trouverez le lien en bas de page).
Électricité produite par ses panneaux solaires est moins chères à produire qu’avec des panneaux à base de silicium. 
J’attends avec impatience quelques détails, schémas ou traces de son innovation pour en contempler les lumières.

Pour les plus makers, geeks et bidouilleurs à tendance ingénierie robot, bionic d’entre vous et n’ayant pas une timidité pour l’anglais, je vous conseille grandement le travail suivant:
Design and Implementation of a Bionic Mimosa Robot with Delicate Leaf Swing Behavior

A vous maintenant !

Que pourriez-vous imaginer comme application à partie des supers pouvroirs de la mimosa pudica?
Je vous vois venir… à vous précipiter chez le revendeur le plus proche pour jouer avec la belle et admirer ses fleurs éphémères.

Une fois votre investissement réalisé (ou pas… c’est pas obligatoire) et vos premiers émerveillements passés, n’hésitez pas à faire part de vos idées, de vos tests, de vos découvertes lors de vos échanges avec cette plante sensitive timide qui nous invite à découvrir de la pulpe des doigts le génie de 3,8 milliard d’années de recherche et développement: La Nature

“Le toucher est le plus démystificateur de tous les sens, à la différence de la vue, qui est le plus magique. ”
Roland Barthes

Il semblerait qui nous prenions soins et défendions ce que nous aimons. L’amour de la nature commence le jour où l’admiration s’établit.

“L’admiration est un geste précieux d’attention à l’autre, une passion du cerveau avant d’être une passion du cœur. C’est une faculté à se décentrer, à déployer son regard hors de soi et d’y trouver matière à intérêt, à penser, à aimer. Il n’y a pas de connaissance de l’autre — donc d’amour — possible sans admiration.”
Cynthia Fleury

Xavier

Ressources supplémentaires:

Physique des mouvements rapides chez les plantes (CNRS)
Yoël Forterr; Philippe Marmottant; Catherine Quilliet; Xavier Noblin

Analyse bibliographique et communication scientifique : La Thigmonastie chez les plantes + le Slide player attaché
Université de Strasbourg Di Pascoli Thomas ; Guillou Stéph

La nuit, la lumière artificielle… nuit , revue Humanité et biodiversité

Discover the Renewable Energy Potentials in Mimosa pudica Plant Weed for Solar Cell Development 
Justus A Nwaoga

Physiologie végétale , William G. Hopkins (Homéostasie médicale et séismonastie des sensitives chap. 19)

Actuation systems in plants as prototypes for bioinspired devices
Ingo Burgert, Peter Fratzl

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