Pour la première fois, un assemblage de milliers de nano-machines capables de produire un mouvement de contraction coordonné s'étendant jusqu'à une dizaine de micromètres, comme les mouvements des fibres musculaires, a été synthétisé par une équipe CNRS de l'Institut Charles Sadron. Ce travail novateur, dirigé par Nicolas Giuseppone, professeur à l'Université de Strasbourg, et impliquant des chercheurs du Laboratoire de Matière et Systèmes Complexes (CNRS/Université Paris Diderot), fournit une validation expérimentale d'une approche biomimétique conceptualisée depuis quelques années dans le domaine des nanosciences.

Cette découverte ouvre des perspectives pour une multitude d'applications en robotique, en nanotechnologie pour le stockage de l'information, dans le domaine médical pour la synthèse de muscles artificiels ou dans la conception d'autres matériaux incorporant des nano-machines (dotées de nouvelles propriétés mécaniques). Ce travail a été publié dans la version en ligne de la revue Angewandte Chemie Édition Internationale .

La nature fabrique de nombreuses machines dites « moléculaires ». Assemblages de protéines très complexes, ils sont impliqués dans des fonctions essentielles des êtres vivants comme le transport des ions, la synthèse d'ATP (la "molécule énergétique"), et division cellulaire. Nos muscles sont ainsi contrôlés par le mouvement coordonné de ces milliers de nano-machines à protéines, qui ne fonctionnent individuellement que sur des distances de l'ordre du nanomètre. Cependant, lorsqu'ils sont combinés par milliers, de telles nano-machines amplifient ce mouvement télescopique jusqu'à atteindre notre échelle et le font de manière parfaitement coordonnée. Même si les chimistes de synthèse ont fait des progrès fulgurants ces dernières années dans la fabrication de nano-machines artificielles (dont les propriétés mécaniques intéressent de plus en plus la recherche et l'industrie), la coordination de plusieurs de ces machines dans l'espace et dans le temps restait jusqu'ici un problème non résolu.

Plus maintenant :pour la première fois, L'équipe de Giuseppone a réussi à synthétiser de longues chaînes polymères incorporant, via des liaisons supramoléculaires (1), des milliers de nano-machines capables chacune de produire un mouvement télescopique linéaire d'environ un nanomètre. Sous l'influence du pH, leurs mouvements simultanés permettent à toute la chaîne polymère de se contracter ou de s'étendre sur une dizaine de micromètres, amplifiant ainsi le mouvement d'un facteur 10, 000, selon les mêmes principes que ceux utilisés par les tissus musculaires. Des mesures précises de cette prouesse expérimentale ont été réalisées en collaboration avec l'équipe dirigée par Eric Buhler, physicien spécialisé en diffusion des rayonnements au Laboratoire Matière et Systèmes Complexes (CNRS/Université Paris Diderot).

Ces résultats, obtenu par une approche biomimétique, pourrait conduire à de nombreuses applications pour la conception de muscles artificiels, des micro-robots ou le développement de nouveaux matériaux intégrant des nano-machines dotées de nouvelles propriétés mécaniques multi-échelles.