Des robots capables de sauter, nager, marcher ou saisir des objets peuvent désormais être mis en mouvement par de véritables muscles cultivés en laboratoire.
Ces machines sont appelées robots biohybrides, car elles associent des éléments fabriqués à des tissus vivants. Ici, le muscle joue le rôle du moteur. Lorsqu'il se contracte, il tire sur un support souple et provoque un mouvement. Le concept n'est pas nouveau, mais obtenir des déplacements amples avec une petite quantité de muscle restait difficile à réaliser.
Image d'illustration Pixabay
Des chercheurs de l'ETH Zurich ont changé la manière de concevoir ces systèmes. Au lieu de travailler séparément sur le muscle puis sur son support, ils ont étudié les deux ensemble. Des simulations informatiques ont permis de tester de nombreuses formes avant leur fabrication, afin de repérer celles qui transformaient le mieux la contraction musculaire en mouvement.
Concrètement, les chercheurs ont associé du muscle squelettique cultivé à des supports en hydrogel. Ce matériau très riche en eau est suffisamment souple pour accompagner la contraction. De minuscules rainures guident aussi l'organisation du tissu musculaire. Le contact continu entre les deux parties aide ensuite la force produite par les cellules à se transmettre au reste du dispositif.
Le gain obtenu est important : les nouveaux dispositifs atteignent jusqu'à onze fois l'amplitude de mouvement de modèles antérieurs utilisant un volume de muscle comparable. Cette amélioration repose sur la forme du système et sur la manière dont le muscle et son support travaillent ensemble.
Figure de l’étude présentant des mouvements produits par les bioactionneurs musculaires intégrés à des dispositifs robotiques souples.
Source : Balciunaite et al., Nature Communications, 2026 — CC BY 4.0
Les chercheurs ont ensuite intégré ces moteurs biologiques à plusieurs petites machines. Certains prototypes sautent, d'autres nagent en se contractant plusieurs fois par seconde. Une autre configuration permet de marcher et même de contourner un obstacle. Un dispositif en forme de pince peut aussi se refermer pour saisir un objet.
Pour comprendre l'intérêt de cette approche, il faut regarder ce qui distingue un muscle d'un moteur classique. Un tissu vivant peut s'organiser et s'adapter au cours de sa croissance. Il possède aussi une capacité de réparation que n'a pas une pièce mécanique ordinaire. En contrepartie, il doit rester vivant et son comportement dépend de conditions biologiques difficiles à reproduire hors du laboratoire.
La méthode permet également d'assembler plusieurs unités musculaires. Les chercheurs ont ainsi obtenu des structures comportant plusieurs éléments mobiles, une piste pour construire des machines biohybrides plus grandes ou dotées de mouvements plus élaborés. Les prochains travaux devront notamment déterminer jusqu'où cette architecture peut être agrandie tout en conservant des contractions rapides et bien contrôlées.