Biomimétisme : comment la nature boost notre créativité?

Biomimétisme : comment la nature boost notre créativité?

Le biomimétisme, ou comment la créativité humaine est inspirée par la nature

La nature est une source inépuisable de créativité pour les ingénieurs ! En effet, voilà près de 4 milliards d’années qu’elle innove afin que les espèces soient les plus adaptées possibles à leur environnement. C’est toute la magie de la sélection naturelle ! Cette formidable variété nous offre sur un plateau des solutions pour toutes sortes de problèmes que nous rencontrons dans la vie quotidienne. Les ingénieurs n’ont plus qu’à observer la créativité de la nature et la copier ! Cela s’appelle le biomimétisme.

Cet article participe au Carnaval d’articles “La Nature, Source de Créativité”, organisé par le blog S’élever par l’art, à l’occasion du Festival de la Créativité 2023, se déroulant en ligne du 6 au 15 mai 2023.

Qu’est-ce que le biomimétisme ?

Voilà des siècles que les humains s’inspirent de la créativité de la nature pour innover. Certains pensent même que l’invention de la roue par les hommes préhistoriques il y a 5 500 ans, a été inspirée par un bousier roulant sa boule ! Cette théorie n’est pas vérifiable. Mais il est certain que l’ingéniosité de la nature est source d’innovation pour les humains depuis très longtemps !

La première certitude concernant le biomimétisme date de Léonard de Vinci. En effet, ce savant inventa l’ornithoptère, une machine volante inspirée des chauves-souris.

Ornithoptère, un bel exemple de biomimétisme
Le schéma de l’ornithoptère imaginé par Léonard de Vinci en observant les chauves souris.

Cependant, c’est Janine Benyus qui a concrètement décrit le phénomène de biomimétisme dans son livre intitulé Biomimicry : Innovation Inspired by Nature, publié en 1998. Elle émet l’hypothèse que la nature exerce sa créativité depuis si longtemps qu’elle a probablement trouvé une solution pour tous les problèmes rencontrés lors de l’adaptation des espèces à leur environnement. Surtout avec plus de 20 millions d’espèces dénombrées sur Terre !

Pour dépasser une difficulté, il nous suffit donc de copier la solution trouvée par Dame Nature. Et ce, en toute légalité puisqu’Elle ne dépose aucun brevet !

De plus, ces solutions sont développées pour demander le moins d’énergie possible et produire quasiment aucun déchet. Sans oublier qu’elles fonctionnent en local : les déchets des uns devenant des matériaux d’intérêt pour les autres.

Nous pouvons nous inspirer de la Nature dans pratiquement tous les domaines ! Que ce soit la gestion de l’information, la chimie, les énergies, les sciences des matériaux, la médecine, l’architecture et même la philosophie ou l’organisation des entreprises ! L’inventivité n’a pas de secret pour la nature !

Cette pratique a réellement pris son essor dans les années 1990. Nous allons maintenant voir 12 inventions pour lesquelles les humains ont puisé leur créativité dans la nature !

Des bardanes au velcro

Le velcro est sans doute l’une des inventions inspirées par la nature la plus connue. C’est Georges de Mestral, ingénieur suisse, qui en est à l’origine. Lors de ses régulières promenades avec son chien, il avait repéré que les fruits de bardane, une plante que l’on trouve dans les champs, s’accrochaient au pelage de son chien. Il décida donc d’étudier ce phénomène et sorti son microscope. Il découvrit que le fruit s’agrippait grâce à des petits crochets présents à sa surface. Ceux-ci se déforment quand on tire dessus puis reprennent leur forme initiale.

Il s’associa avec un ingénieur en textile pour reproduire ces crochets en nylon et inventa ainsi une fermeture autoagrippante : le velcro (pour « velours crochet », les crochets qui se fixent au velours). Celui-ci fut commercialisé en 1941.

Biomimétisme des bardanes
Les fruits des bardanes sont à l’origine…
Le velcro, inspiré par la nature
…du velcro que l’on trouve aujourd’hui sur de nombreux équipements

Le martin-pêcheur sur rail, un bel exemple de biomimétisme

Le shinkansen est le nom donné au TGV japonais. L’inconvénient de ce train ? Sa vitesse (plus de 300km/h) provoque beaucoup de bruit, en particulier lorsqu’il entre dans un tunnel. En effet, le tunnel étant un environnement clôt, l’arrivée du train va compresser l’air présent dans le tunnel. Celui-ci va ensuite brutalement reprendre sa place. Cette compression de l’air s’accompagne d’un bruit d’explosion. Et plus la vitesse est importante, plus le bruit est fort. C’est donc sans surprise que les riverains qui habitaient proche du Shinkansen se plaignaient du bruit.

Dans les années 1990, Eiji Nakatsu, un ingénieur ferroviaire japonais, s’intéressait, à ses heures perdues, aux oiseaux. Il constata que le martin-pêcheur rencontrait également un brusque changement de pression lorsqu’il plonge dans l’eau pour attraper un poisson. Mais malgré ces circonstances proches de celles du shinkansen, les martins pêcheurs n’émettent pas le moindre bruit lorsqu’ils plongent.

Eiji Nakatsu s’inspira donc de la forme du bec du martin-pêcheur pour repenser le design du train.

Le résultat fut au-delà de son espérance : le train était non seulement beaucoup plus silencieux mais en plus il avait encore gagné en vitesse. Tout cela en consommant moins d’énergie !

Le martin-pêcheur est à l'origine de la forme du shinkansen
Le martin-pêcheur a inspiré…
Le design du shinkansen fait par biomimétisme
…le design du Shinkansen

Une termitière géante

Les termites sont d’incroyables architectes ! Alors qu’elles construisent leur termitière dans des environnements avec de très grandes variabilités de températures (jusqu’à 40°C d’amplitude), celle-ci présente une température toujours constante.

C’est donc en s’inspirant de la créativité des termites que l’architecte Mick Pearce a imaginé l’Eastgate building, un immense centre commercial (30 000 m²) construit dans la ville d’Harare, capitale du Zimbabwe, en 1996.

Durant les journées, alors que les températures sont au plus haut, le bâtiment est capable d’emmagasiner une partie de cette chaleur et d’éliminer le reste grâce à de grandes cheminées. Lorsque la nuit arrive, les murs du bâtiment restituent la chaleur stockée en journée. Et l’air frais est à son tour stocké pour être relâché durant la journée suivante.

Selon Mick Pearce, l’Eastgate building consomme 90% d’énergie en moins qu’un bâtiment classique de la même taille.

Les termitières ont inspiré un architecte par biomimétisme
Les termitières sont à l’origine de…
L'eastgate building imite la structure d'une termitière
…l’eastgate building, à Harare (photo de Damien Farrell, flickr)

Les éoliennes inspirées des baleines

Les éoliennes permettent de produire de l’électricité à partir du vent. Pour augmenter leur efficacité, des chercheurs de l’université de Harvard se sont penchés sur le cas de la baleine à bosses ! Pourquoi !

Ces mastodontes arrivent à se déplacer dans l’eau avec la grâce d’une danseuse étoile. Quel est leur secret ? Et bien Dame Nature leur a offert des petits tubercules (c’est-à-dire des bosses…d’où son nom !) sur leurs nageoires pectorales. Grâce à ceux-ci, l’eau peut plus facilement s’écouler le long de la nageoire et permettraient ainsi une diminution de l’énergie nécessaire à la baleine pour déplacer ses 30 tonnes.

Il y a donc une société canadienne, du nom de WhalePower, qui a eu l’idée de reproduire ces petites bosses sur les pales des éoliennes. Le premier prototype est sorti en 2004. Et le succès était au rendez-vous ! La production d’énergie par ces éoliennes customisées augmentait de 20% !

Les baleines à bosses inspirent les pales des éoliennes
Les nageoires des baleines ont inspiré…
Le biomimétisme à l'origine du design des pales
…les pales des éoliennes de la société WhalePower (Photo WhalePower)

Le scotch du gecko

Je dois bien avouer que Dame Nature s’est surpassée en créativité avec le gecko ! Connais-tu cet animal ? C’est un mélange de lézard et de caméléon qui vit où ? Et figures-toi que ce reptile arrive à grimper sur types de surfaces (du verre, de la pierre…) et même à marcher sur un plafond…sans tomber !

Voilà plusieurs siècles que des scientifiques se demandent comment il fait pour se déplacer ainsi au plafond !

Après avoir étudier cet animal, les chercheurs ont découvert que le dessous des pattes du gecko sont recouverts de lamelles, elles-mêmes recouvertes de tout petit poils (que l’on appelle setae). Au bout de ces poils il y a quelque chose qui ressemble à deux petites spatules. Et voilà le secret ! Des lamelles + des poils + des mini spatules = surface adhésive d’enfer ! Avoue que Dame Nature s’est surpassée sur ce coup-là !

Ni une ni deux, des ingénieurs américains ont inventé du scotch avec le même design ! C’est le geckskin, développé en 2011. D’après ses concepteurs, un morceau de geckskin de 40cm² permet de tenir jusqu’à 317 kg ! Le plus du geckskin ? On peut le réutiliser, il demande peu d’effort pour être décrocher !

Le gecko, bel exemple de biomimétisme
Le gecko arrive à marcher la tête à l’envers…
Le geckskin inspiré du gecko
…ce qui a inspiré le développement du geckskin (photo de Geckskin)

Les requins, source importante de biomimétisme

Quoi de mieux que de s’inspirer de la peau d’animaux aquatiques pour créer une combinaison de natation ?

La peau de requin, en particulier, semble parfaitement adapté à la glisse rapide dans l’eau. En effet, des petits sillons présents sur les écailles permettent une meilleure circulation de l’eau. Ce qui fait que les requins dépensent bien moins d’énergie pour se déplacer dans l’eau.

En 2004, la société Speedo commercialise la première combinaison de natation au design approchant celui de la peau de requin ! Et, encore une fois, la créativité de la nature prouve sa supériorité puisque ces combinaisons de haute technologie ont permis de battre de nombreux records mondiaux (plus de 100 uniquement sur l’année 2008 !) Cela fut d’ailleurs à l’origine d’une polémique : fallait-il interdire l’usage de cette combinaison lors des compétitions ? Elle est maintenant autorisée, mais réglementé.

Les requins à l'origine d'une combinaison révolutionnaire
La peau des requins a inspiré…
Speedo s'inspire des requins
…les designers de chez Speedo (photo Speedo)

Les bactéries battues par les requins

La peau de requin n’a pas seulement inspiré les fabricants de combinaison de natation, mais également des chercheurs qui travaillent dans le domaine médical ! En effet, le requin, malgré sa peau de haute technologie, ne nage pas très vite. Pourtant, aucune bactérie ou bernacle ne se développe sur sa peau. Pourquoi ? Et bien parce que la forme des écailles, encore elles, empêche les bactéries de s’accrocher ! On imagine tout de suite quel impact peut avoir ce genre de découverte dans le domaine médical.

En effet, il y a chaque année de très nombreux patients dont l’état de santé se dégrade à cause de la prolifération de bactéries. Des chercheurs ont donc développer un revêtement formé par des tout petits motifs qui reprennent la forme des écailles de requins, nommé Sharklet. Les dispositifs médicaux équipés de ce revêtement deviennent ainsi bien plus sûr et tout cela, sans antibiotique !

Les requins contre les bactéries
Les requins ont une peau qui ne permet pas l’adhérence des bactéries…
Un revêtement antibactérien développé par biomimétisme
…tout comme le sharklet développé par biomimétisme. (photo sharklet)

Les moustiques, des bienfaiteurs méconnus

Qui n’a jamais maudit un moustique qui venait de le piquer ? Et bien figures-toi que cet impertinent insecte pourrait bien être à l’origine d’une autre révolution médicale !

Pourquoi détestons-nous autant les moustiques ? Parce qu’ils nous piquent bien sûr ! Mais c’est rarement sur le moment-même que l’on se rend compte du crime ! Bien souvent, la piqure passe complètement inaperçue et c’est quand les démangeaisons débarquent que l’on se met à maudire les moustiques !

Deux sociétés japonaises se sont inspirées de la créativité de Dame Nature pour développer, en 2005, une seringue qui nous offre une piqure indolore. Ces seringues ne sont plus cylindriques comme les seringues classiques mais coniques. De plus, elles ont une taille plus petite, leur diamètre équivaut à celui de la trompe des moustiques. Ces avantages font que plusieurs millions de seringues Nanopass33 (c’est leur petit nom) sont vendues dans le monde.

Les moustiques, pas si inutiles que ça
Les moustiques ont permis le développement…
Nanopass, l'aiguille inspirée par les moustiques
…d’aiguilles par biomimétisme

Le ténébrion du désert au secours des zones arides via le biomimétisme

Dans les régions les plus arides du monde, il n’y a que très peu d’eau pour permettre aux populations de vivre dignement. Pourtant, des animaux arrivent à vivre dans ces mêmes régions. Quel est le secret de ces espèces ?

Le ténébrion du désert est un petit insecte qui vit dans le désert du Namib. Et pour s’hydrater, il collecte tout simplement l’humidité qui est présente dans le brouillard. Pour cela, il monte au sommet d’une dune, se met sur ses pattes avant et hop ! L’eau de l’air se condense et forme des petites gouttes d’eau sur son dos.

Des chercheurs se sont donc inspirés de cet insecte pour mettre au point un système de collecte d’eau. Leurs travaux ont été publiés dans la prestigieuse revue Science en 2001 et depuis des scientifiques du monde entier tentent de développer ce système à grande échelle.

le ténébrion du désert, source de biomimétisme
Le ténébrion du désert est une source d’inspiration pour
test grandeur nature pour récupérer l'eau du brouillard
…développer des systèmes de récupération de l’eau du brouillard (photo prise ici)

Une voiture poisson 

Tu connais le Bionic Car 2005 ? C’est une voiture sortie tout droit de la créativité de Mercedes-Benz lorsque les ingénieurs ont regardé du côté de la nature ! Inspiré du poisson coffre, ce véhicule est l’un des plus légers et des plus aérodynamiques malgré ses 4 mètres de long ! Résultat ? Il ne consomme que très peu de carburant puisqu’il affiche une consommation inférieure de 20% aux véhicules équivalent!

Le poisson coffre, à l'origine d'une voiture
Le poisson coffre est à l’origine du…(photo de François Libert, flickr)
Une voiture designée par biomimétisme
…design de la voiture Bionic Car 2005 (photo Mercedes-Benz)

Quand le biomimétisme permet aux lucioles de nous éclairer davantage

Tu connais les lucioles ? Ces petits insectes qui font de la lumière avec leur abdomen. Et bien figures-toi que Dame Nature a donné à leur abdomen une forme bien précise, avec des espèces de dents de scie, qui permet d’amplifier la lumière. Top, non ?

Ni une ni deux, les ingénieurs décident de changer la forme des LED, ces ampoules que l’on utilise au quotidien, pour qu’elles émettent plus de lumière ! Et encore une fois, l’expérience a montré que la créativité de la Nature est bien supérieure à celles des êtres humains puisque ces ampoules repensées émettent 55% de lumière en plus par rapport la précédente génération de LED !

Les lucioles étudiées pour leur luminosité
Les lucioles ont une luminosité particulièrement importante…
Des LED nouvelles générations inspirées du biomimétisme
…qui ont inspiré le développement de nouvelles LED.

Les papillons se font écrans

Quoi de plus énervant que les reflets dus au soleil sur nos téléphones portables ou autres appareils avec un écran ? Heureusement, le Greta Oto va bientôt nous sortir d’affaire !

Le Greta Oto ? Et bien il s’agit d’un papillon d’Amérique centrale qui a quelques caractéristiques remarquables ! Tout d’abord, ses ailes sont transparentes et évitent les reflets de la lumière (pour ne pas se faire repérer par les prédateurs présents dans le coin !).

Mais ces ailes magiques ne sont pas simplement « invisibles » ! Elles sont aussi autonettoyantes et imperméables ! Encore une prouesse comme seule Dame Nature est capable de nous offrir !

Des ingénieurs allemands se sont donc inspirés de ce papillon en vue de développer des écrans d’une nouvelle génération ! Ceux-ci sont recouverts d’un revêtement nanoscopique qui recopie le relief des ailes du papillon.

Le greta oto a des ailes transparantes
Le papillon Greta oto a des ailes qui pourraient bien inspirer…
Les prochains écrans seront biomimétiques
…les prochaines générations d’écrans.

Le biomimétisme de demain

Le biomimétisme ne fait que commencer, les études sont de plus en plus nombreuses ! On suppose donc que la créativité de Dame Nature n’a pas fini de nous étonner ! Les futures études qui m’ont le plus parler ?

D’une part celle sur les oiseaux et les araignées ! Pourquoi les oiseaux savent éviter les toiles d’araignée ? Quelle stratégie les araignées ont-elles développée pour éloigner les oiseaux de leur toile ? Tout simplement, en reflétant les UV. Les oiseaux, contrairement à nous, sont capables de voir les rayons UV. Les toiles d’araignées sont donc parfaitement visibles pour les oiseaux qui peuvent alors les éviter. L’idée est donc d’équiper les fenêtres avec le même système pour que les oiseaux arrêtent de foncer tête baisser sur nos fenêtres !

D’autres part comment les fourmis, malgré leur très grand nombre, arrivent à ne pas créer de bouchon quand nous autres, pauvre être humain, ne comptons plus les kilomètres de bouchon dès qu’un long weekend pointe le bout de son nez ! Si les scientifiques arrivent à identifier la stratégie des fourmis, on sera en droit d’espérer ne plus voir de bouchon sur nos routes de vacances !

Alors? Que penses-tu de la créativité inspirée par la Nature, le biomimétisme?

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6 réponses

  1. sebastien dit :

    Merci pour cet excellent article 😉 J’adore tous ces exemples qui nous montrent régulièrement que nous n’avons rien inventé et que nous ne faisons que nous inspirer des merveilles de la nature !!! Maintenant, à nous de la respecter pour tout ce qu’elle nous a apporté 😉

  2. Anne dit :

    La nature est incroyable et me surprendra toujours mais il faut avouer que tous ces inventeurs, ingénieurs, chercheurs… qui ont su observer ce que faisait la nature et reproduire à échelle d’hommes sont géniaux aussi.
    La nature a encore beaucoup à nous apprendre, il s’agit de savoir l’écouter 🙂

  3. Stella dit :

    Article passionnant ! J’ai beaucoup aimé découvrir toutes ces découvertes de biomimétisme !

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