Comment mettre au point des capteurs abordables à l’aide d’une moisissure visqueuse

Le Physarum polycephalum, qui signifie littéralement substance visqueuse à plusieurs têtes, est une moisissure visqueuse vivant dans des habitats humides et sombres, tels que le bois en décomposition. Grâce à sa capacité à répondre aux stimuli comme la lumière, les produits chimiques et les vibrations, cet organisme unicellulaire à croissance spontanée a attiré l’attention des scientifiques ces dernières années. Avec son modèle de comportement de formation d’un réseau de tubes protoplasmiques qui lui permet se déplacer vers sa source de nourriture en empruntant les chemins les plus courts, la moisissure visqueuse a été utile pour l’informatique où la planification du chemin est un sujet fréquemment étudié.

Grâce à cette moisissure visqueuse, le projet PhySense, financé par l’UE, élabore des biocapteurs commercialisables pour des applications diverses, y compris le suivi environnemental et la santé. Comme cela est expliqué dans un article de la Commission européenne, l’équipe du projet a mis le prototype de la technologie des biocapteurs à bas-coût à la disposition des universités, des écoles, des centres de recherche et des spécialistes en sciences participatives. Le projet a également mis au point un portail et une base de données en ligne où les participants peuvent partager leurs conclusions.

Un large éventail d’applications

Selon ce même article, le cochercheur et principal développeur du projet, Neil Phillips, indique: «Avec l’ajout de polluants environnementaux supplémentaires qui pourraient être une menace pour les hommes et l’ensemble de l’écosystème, le besoin de biocapteurs plus rapides et plus précis est important.»

Un biocapteur convertit une réponse biologique en un signal électrique. En utilisant cette même logique, la moisissure est faite pour grandir entre les électrodes connectées aux dispositifs électroniques qui amplifient et mesurent les réactions de l’organisme aux différents stimuli tels que la lumière ambiante, l’humidité et les nutriments. Le logiciel PhySense calcule et repère tout changement dans la fréquence et l’amplitude des oscillations dans les structures tubulaires formant la plupart de l’organisme du Physarum polycephalum.

Le professeur Andrew Adamatzky, coordinateur du projet, rappelle que n’importe qui pourrait exploiter un biocapteur à base visqueuse puisqu’il n’a pas besoin d’un système de survie hautement développé. «Par conséquent, nous avons décidé d’étudier une créature vivante autonome ne nécessitant pas de soutien sophistiqué et pouvant survivre pendant une longue période sans équipement de laboratoire», a‑t‑il indiqué, selon ce même article. Les domaines dans lesquels les biocapteurs peuvent être utilisés incluent la découverte de médicaments, la biomédecine, la sécurité alimentaire, la défense et la sécurité.

L’outil idéal

PhySense (Physarum Sensor: Biosensor for Citizen Scientists), qui s’est achevé en 2018, est une extension du projet PhyChip qui s’est déroulé entre 2013 et 2016. PhyChip (Physarum Chip: Growing Computers from Slime Mould) a montré que la moisissure visqueuse pouvait être utilisée comme un transducteur, ou un convertisseur d’énergie vivante, dans les capteurs mécaniques, optiques et chimiques. Il est indiqué sur le site web du projet: «Nous avons découvert que le plasmodium du P. polycephalum est un substrat biologique idéal, puisqu’il est suffisamment “simple” pour être étudié en tant que milieu non linéaire étendu dans l’espace robuste et présentant divers comportements, afin de mettre en œuvre un large éventail de procédures de calcul.» Il s’agissait notamment de tâches de navigation dans un labyrinthe, du calcul de réseaux efficaces, de la construction de portes logiques, de la subdivision de configurations spatiales de points de données et du contrôle du robot.

Pour plus d’informations, veuillez consulter:
page web du projet PhySense