Les six technos qui ont marqué 2011

Pendant la crise, la recherche continue. Elle sort même des laboratoires, comme le montrent six technologies innovantes qui se sont distinguées durant cette année 2011.

Les nanotechnologies restent en pointe, en médecine comme en électronique. Les énergies renouvelables poursuivent leur développement : le photovoltaïque arrive sur de nouveaux supports, tandis que des hydroliennes de grandes tailles sont mises à l'eau. Les smartphones jouent au médecin et les robots s'humanisent un peu plus.

LES NANOTECHNOLOGIES, DES MÉDICAMENTS QUI VISENT JUSTE

Pour administrer un médicament à l'endroit du corps où il est utile, les chimistes et biologistes travaillent à l'échelle nano. Ils développent des nanovecteurs, des nanoparticules qui embarquent la molécule active et la protègent des défenses naturelles de l'organsime jusqu'au moment où elle atteint les cellules malades.

La première génération pour le traitement de certains cancers réalise un ciblage "passif" : les nanoparticules, des liposomes, s'accumulent préférentiellement dans les tissus malades. Mais une nouvelle génération de nanovecteurs se profile. La start-up japonaise NanoCarrier utilise en phase d'essais précliniques et cliniques des micelles - des nanoparticules à base de polymères - pour des traitements anticancéreux. Des nanocapsules fonctionnant sur un principe analogue aux micelles ont aussi été mises au point à l'université d'Angers.

Pour augmenter l'efficacité du traitement, des laboratoires cherchent aussi à créer des ciblages plus actifs. L'idée est de greffer sur les nanoparticules des molécules - des ligands (fragments d'anticorps, peptides...) - qui se lieront spécifiquement à des récepteurs sur les cellules malades. Indispensable quand il faut délivrer le médicament à l'intérieur de la cellule.

L'université de Tokyo a montré sur la souris que des micelles pouvaient véhiculer un anticancéreux jusqu'à proximité du noyau de la cellule, évitant ainsi la destruction prématurée du médicament. Des équipes françaises travaillent également sur la libération contrôlée du médicament, couplée à une technique d'imagerie médicale. Les idées foisonnent, mais la sélection des essais cliniques est sévère.

LES PUCES 3D REDYNAMISENT LES PERFORMANCES

La 3D vient au secours de la loi de Moore. Comme il ne sera bientôt plus possible de réduire encore la finesse de gravure, on empile les composants. La rupture technologique est importante et va donner un vrai coup d'accélérateur aux performances. Avec la 3D, les processeurs du futur pourraient être mille fois plus rapides.

Le CEA Leti est l'un des quatre laboratoires dans le monde à proposer à ses partenaires une ligne d'intégration 3D complète. Samsung et IBM en ont profité et sont déjà passés à l'industrialisation. Le premier fabrique depuis deux ans des capteurs optiques pour les smartphones. Début décembre, le second a annoncé avec son partenaire Micron une mémoire CMOS 3D. Elle utilise pour la première fois la technologie des vias traversants, des "trous" qui permettent les connexions entre les couches.

La nouvelle puce offre des débits de 10 à 15 fois supérieurs à ceux des mémoires actuelles. Intel, quant à lui, a beaucoup communiqué sur sa technologie, mais il ne s'agit que de transistors 3D, sans aucun empilement.

DES ROBOTS PLUS PROCHES DES HOMMES

La famille des robots humanoïdes conçus pour travailler avec l'homme ou l'assister ne cesse de grandir. L'ancêtre, l'Asimo de Honda né en 2000, montre maintenant son agilité en courant à 9 km/h et en sautant à cloche-pied. Il sait aussi éviter les collisions avec les humains qu'il croise et servir délicatement un verre à un malade.

Chez le français Aldebaran Robotics, la quatrième génération du robot Nao a gagné en puissance de traitement. Il est doté d'un système de deux caméras HD pouvant être utilisées en même temps et bénéficie d'un système de reconnaissance vocale plus fiable et plus rapide.

Par ailleurs, une partie du logiciel de Nao va devenir open source, afin de s'ouvrir aux contributions des chercheurs et enseignants qui l'utilisent. Darwin OP (au centre), le petit robot de 45 cm de Virginia Tech, est devenu quant à lui 100 % open source. Même les plans des composants mécaniques et électroniques sont accessibles sur internet.

Pour être utile, un robot n'a pas forcément besoin d'effectuer des prouesses humanoïdes. Jazz (ci-contre), lancé cette année par le français Gostaï, se contente d'associer mobilité, vision et communication via internet, pour servir d'instrument de télésurveillance mobile ou de système de téléprésence permettant d'entrer en communication avec des interlocuteurs.

LE PHOTOVOLTAÏQUE S'AFFRANCHIT DES PANNEAUX

Une carrosserie de voiture recouverte de cellules photovoltaïques, un téléphone portable qui produit de l'électricité via son écran, des fenêtres transparentes capables de la même prouesse... Les promesses offertes par une nouvelle génération de cellules photovoltaïques sont légion.

Demain, les solutions photovoltaïques s'affranchiront des traditionnels panneaux rigides. Au coeur de cette révolution se trouvent les technologies dites de couches minces telles que le cadmium-tellure (CdTe), le cuivre-indium-gallium-sélénium (CIGS), le silicium amorphe ou les composés organiques. Elles permettent de produire de l'électricité avec le minimum de matière et surtout, de s'adapter à toutes les formes !

Cette année 2011 aura été riche en annonces dans ce domaine. Le japonais Mitsubishi Chemical assurait en septembre avoir mis au point des cellules photovoltaïques... à vaporiser ! Le rendement atteindrait 10 %, soit deux fois moins que celui du silicium conventionnel. Des travaux qui ouvrent la voie aux revêtements photovoltaïques pour les voitures.

La start-up Wysips a fait état au printemps d'une invention prometteuse : un film photovoltaïque souple et transparent adapté aux écrans de téléphones portables. L'application permet de réduire la consommation de l'appareil et pourrait être déclinée pour les tablettes, les panneaux publicitaires et même les stores en tissu.

Encore plus étonnant, cet été, des chercheurs italiens de l'Enea ont publié des travaux concernant des pierres photovoltaïques plus vraies que nature ! Les performances constatées laissent augurer l'étendue des possibilités.

LES SMARTPHONES EN ESSAIS CLINIQUES

Un bilan de santé ? Sortez votre smartphone et pressez le doigt sur l'objectif de l'appareil photo. Grâce à l'App développée au Worcester polytechnic institute (WPI) aux États-Unis, déjà en phase d'essais clinique, vous obtiendrez des mesures de vos rythmes cardiaque ou respiratoire et même le taux d'oxygène de votre sang. Les chercheurs veulent maintenant détecter aussi des arythmies cardiaques.

Le téléphone peut aussi se faire microscope. Il suffit de coller sur l'objectif une microbille d'un millimètre de diamètre qui, couplée avec les millions de pixels du capteur d'images, révèle des détails de 1,5 micron. En collant devant la lentille une goutte de sang, un smartphone ainsi modifié par une équipe de l'université de Californie à Davis peut mettre en évidence des anomalies sanguines.

Un autre appareil, transformé par le Media Lab (MIT), mesure les défauts de réfraction de l'oeil (myopie, hypermétropie, astigmatisme). Un outil de diagnostic très utile pour les zones géographiques privées de spécialistes.

Le smartphone peut aussi s'associer à un instrument médical portable. SHL Télémédecine va lancer SmartHeart, un système d'électrocardiographie. Porté sur la poitrine, il communique sans fil avec le smartphone sur laquelle l'App ECG affiche les résultats et les transmet au médecin, qui pourra en retour envoyer des alertes.

Instrument de surveillance médicale personnelle, le smartphone peut enfin jouer collectif, à des fins de recherche. Ainsi, à l'Institut Max Planck de psycholinguistique (Allemagne), des chercheurs travaillant sur les liens entre l'activité cérébrale et la lecture ont proposé des tests en sept langues à télécharger sur smartphone. En quatre mois, ils ont collecté autant de données qu'en trois ans de recherche en laboratoire !

LES ÉNERGIES MARINES ÉMERGENT 

Selon Carbon Trust, les énergies marines (énergies des courants, des vagues, des marées, énergie thermique des mers et osmotique) pourraient représenter une puissance installée de 240 GW à l'horizon 2050. Dans deux domaines - l'énergie des courants et celle des vagues - quantité de projets et de développements technologiques sont en cours.

Les prototypes récemment mis à l'eau se rapprochent de machines de production industrielle d'électricité. Ainsi, le britannique Atlantis Ressources a mis à l'eau une hydrolienne de 1 megawatt (MW), dont le rotor fait 18 mètres de diamètre. Ce prototype d'études est avant tout destiné à améliorer la technologie. Selon EDF, qui a immergé son hydrolienne de 500 kW sur le site de Paimpol-Bréhat, une division par deux ou trois du coût de l'électricité produite est envisageable.

En 2012, Alstom pourra le vérifier grâce au prototype Beluga 9, d'une puissance d'1 MW avec un rotor de 13 mètres de diamètre, dans la baie de Fundy au Canada. Du côté de l'énergie des vagues, une centaine de projets d'énergie houlomotrice sont à l'étude. Certains prototypes testés en mer atteignent une puissance suffisante pour envisager la création de sites de plusieurs MW. Les machines sont souvent surprenantes.

Ainsi, le "serpent de mer" P2 de Pelamis Wave Power. De la taille d'un train (150 mètres de longueur, 3,5 mètres de diamètre), il oscille sur les vagues et affiche une puissance nominale de 750 kW. Ou l'"huître" Oyster 800 d'Aquamarine Power (26 mètres de largeur). En "baillant" au gré de la houle, elle pourrait faire aussi bien. Les deux machines sont en test à l'Emec, le centre européen de l'énergie marine, situé au nord de l'Écosse.

Développé par l'australien Carnegie Wave Energy, le procédé Ceto fait appel à des bouées immergées dont l'oscillation actionne des pompes, qui à leur tour envoient de l'eau sous pression vers une turbine hydroélectrique sur le rivage. L'équipementier naval DCNS construit un démonstrateur du système, qui doit être testé à La Réunion. Carnegie Wave Energy a aussi réalisé des études de sites pour installer, au large de l'Irlande, un système dont la puissance atteindrait 5 MW.

Quant à Alstom, il a choisi d'adopter la technologie développée par l'écossais AWS : une couronne de 60 mètres de diamètre, constituée de 16 cellules pneumatiques. Dans chacune d'elles, une membrane flexible compresse de l'air sous l'impulsion des vagues. Des turbines embarquées convertissent l'énergie pneumatique en électricité. Puissance attendue pour une machine : 2,5 MW. Mais trois ans de qualification sont encore nécessaires.

Par Patrick Desmedt, Olivier James et Thierry Lucas