La biofabrication devrait être durable

Fabriquer des structures à partir de cellules vivantes, ce que l'on appelle la biofabrication, fascine les chercheurs depuis longtemps. Le terme vient du domaine biomédical, où l'impression 3D d'organes pour le traitement de maladies graves fait l'objet de recherches intensives.

Aujourd'hui, il est possible de reproduire en laboratoire des morceaux de tissus à partir de cellules de mammifères afin d'étudier leur biologie, de remplacer des parties du corps endommagées ou de tester des médicaments. Nous pouvons produire des tissus animaux pour l'alimentation (viande in vitro). Et fabriquer des cellules qui détectent certaines substances ou nettoient l'environnement des polluants. Ou des bactéries qui réparent les fissures dans les murs des maisons. Nous pouvons même construire des microrobots qui se déplacent avec agilité dans des environnements complexes - et tout cela sans dépendre de l'expérimentation animale.^{2, 3}

Les cellules vivantes sont constituées de composants souples et biodégradables. Elles produisent de l'énergie à partir de glucose ou d'autres combustibles non polluants, se développent et se déplacent silencieusement et très efficacement. Les emprunter à la nature promet non seulement un progrès technologique, mais aussi un pas vers un avenir écologique, car les systèmes hybrides biologiques fonctionnent de manière plus durable que leurs homologues synthétiques.

Cependant, la production de systèmes biohybrides en laboratoire se caractérise le plus souvent par des essais et des erreurs, ce qui nécessite beaucoup de ressources, d'énergie et de travail. Pour cultiver un tissu, il faut du matériel et des appareils coûteux. Il faut contrôler avec précision les conditions environnementales des cellules. Les méthodes traditionnelles génèrent donc beaucoup de déchets.

Des essais et des erreurs à la prédiction

Pour que la biofabrication soit durable, nous devons redéfinir la manière dont nous "biofabriquons" et développer des processus de production écologiquement rationnels.⁵ Nous avons besoin de nouveaux procédés de fabrication de haute précision pour augmenter l'efficacité et limiter la quantité de ressources consommées, de déchets produits et d'énergie utilisée.

L'approche la plus efficace pour rendre la biofabrication respectueuse de l'environnement consiste à déterminer à l'avance la procédure optimale en laboratoire. Les ordinateurs peuvent nous y aider. Nous devrions davantage modéliser les systèmes biologiques et simuler d'abord les processus de fabrication afin d'identifier les stratégies prometteuses pour le laboratoire - c'est-à-dire celles qui permettent de fabriquer des tissus artificiels avec certaines propriétés en un minimum d'essais. L'apprentissage automatique jouera un rôle central dans la simulation des systèmes biologiques, par exemple lorsqu'il s'agira de choisir des conditions optimales pour la biofabrication.

Bref, en expérimentant moins au hasard en laboratoire et en optimisant la procédure de manière ciblée, nous pouvons minimiser la consommation de ressources et d'énergie.⁵

Ma vision de l'avenir

Si nous parvenons à concevoir et à produire des systèmes bio-hybrides avec des prédictions intelligentes, je peux imaginer un avenir dans lequel les constructions se réparent d'elles-mêmes, les robots réagissent à leur environnement grâce à des capteurs et des muscles, ou les implants s'intègrent parfaitement dans le corps - grâce à une biofabrication durable.

Ainsi, je suis convaincu que si nous utilisons les capacités des cellules naturelles et la puissance de l'intelligence artificielle de manière synergique, il en résultera un grand potentiel d'innovation durable. La source de chaque cellule que nous utilisons pour la bio-fabrication est en fin de compte la nature. Rien que pour cela, nous devons en prendre soin.