Des racines robotisées pour simuler la croissance des plantes

Des scientifiques de l'Institut de technologie de Gênes, en Italie, développent depuis un an le projet Plantoid visant à concevoir des racines robotisées. Ces  racines, capables de simuler la croissance d'une plante, permettront d'observer la capacité d'adaptation des racines et la façon dont elles explorent, se nourrissent, grandissent, se multiplient et se déploient en réseau.
Pour expliquer l'intérêt du projet Plantoid, Barbara Mazzolai et Stefano Mancuso, deux des scientifiques qui en sont à l'origine, expliquent : "Chaque environnement susceptible d'être colonisé par la vie a été exploré et peuplé par les plantes. Pour parvenir à de tels résultats sans bouger du site de germination, les plantes ont développé un arsenal de solutions les rendant viables dans des conditions extrêmes".
Mais pour arriver à mimer ces organismes vivants, les chercheurs ont dû faire face à toute une série d'obstacles. Il fallait en effet parvenir à créer un appendice à la fois souple, capable de réduire la friction, en mesure de croître (en longueur et en volume) et capable de reproduire le mécanisme de pénétration dans le sol des racines ainsi que leur déploiement dans différentes directions.
De plus, ces racines robotiques devaient être en mesure de détecter les éléments biologiques qui composent le sol. La chose est d'autant plus complexe que la croissance des racines est déterminée par les stimuli chimiques et physiques que rencontrent les plantes.
Pour mettre au point leurs racines robotisées, les scientifiques ont dû faire appel à des ingénieurs, des biologistes et des informaticiens. Les prototypes mis au point étaient composés de capteurs capables de détecter la gravité, l'eau, la température, le pH, ainsi que les taux de nitrates et de phosphates présents dans le sol. Il a également fallu étudier la possibilité aux racines de pouvoir s’allonger mécaniquement, et que certaines soient sensibles et capables de se coordonner.
Plantoid poursuit deux objectifs principaux. Premièrement, analyser, comprendre et synthétiser à l’aide de ces racines les principes qui permettent aux plantes de s’adapter à leur environnement souterrain. Deuxièmement, élaborer et tester des hypothèses et des modèles sur le fonctionnement et le système adaptatif des racines durant des phases de croissance.
"Les propriétés mécaniques des plantes, la morphologie de leur structure et leurs mouvements caractéristiques sont une véritable mine d’or, et pourraient inspirer la création de nouvelles formes de biosystèmes et de matériels pour d’innombrables applications", estiment les chercheurs.
Pour eux, les innovations technologiques qui naîtront du projet Plantoid sont multiples et variées. Elles devraient contribuer à la création de nouveaux capteurs dotés d’un modèle cinématique adaptatif et d’un système de coordination en réseau. Dans le domaine de la médecine, Plantoid pourrait donner naissance à de nouveaux endoscopes. Enfin, les capacités d’interconnexion des racines pourrait donner des idées dans le domaine spatial pour imaginer de nouveaux systèmes d’arrimage ou de fixation des vaisseaux.