Des feuilles nageuses !

1 « L’idée m’est venue lors d’un voyage long-courrier entre la France et la Chine… un de ces rares moments où l’esprit peut divaguer », raconte Alexander Kuhn, chercheur à l’Institut des sciences moléculaires, du CNRS et de l’université de Bordeaux. Avec son équipe, il travaille depuis plusieurs années sur des microsystèmes nageurs artificiels, propulsés par des carburants chimiques, des champs électriques, magnétiques ou acoustiques. De tels dispositifs miniatures pourraient être utiles en nanomédecine ou pour la dépollution des eaux. C’est en cherchant une idée « 100 % bio » qu’il a pensé à tirer parti de l’oxygène produit par les feuilles des plantes. Au cours du processus de photosynthèse, des cellules nommées chloroplastes assimilent le dioxyde de carbone (CO₂) de l’air et l’eau puisée dans le sol pour produire, en présence de lumière, les sucres dont elles ont besoin pour leur métabolisme ainsi que de l’oxygène (O₂). Alexander Kuhn et son équipe viennent de montrer qu’il est possible d’utiliser directement la feuille et de détourner la production gazeuse en faisant « buller » les feuilles de façon contrôlée pour propulser de petits objets à la surface de l’eau.

2 Certes, la feuille n’avance pas bien vite, mais elle avance et la régularité du train de bulles produit est bel et bien contrôlable et corrélée aux conditions d’illumination et à la longueur de la feuille. Mais ne vous attendez pas à voir une feuille tombée à la surface de l’eau se mettre en mouvement. « Le dégagement de gaz est trop diffus, prévient le chercheur. Grâce à une coupe au scalpel par microchirurgie sous microscope, nous focalisons le flux d’oxygène à la pointe de la feuille, sur un côté ou sur la tranche, par un trou ou par la nervure centrale. » L’équipe a vérifié que ce gaz est bien de l’oxygène et que sa production peut être réglée avec précision selon l’intensité lumineuse. « Puis nous avons cherché les configurations idéales de ce minimoteur en matière de taille et de géométrie de la feuille », poursuit-il.

3 Les chercheurs ont mené leurs expériences sur des feuilles de l’arbuste Pyracantha coccinea (aussi nommé buisson-ardent) qui se sont révélées être dix fois plus efficaces que les autres testées, probablement en raison de leur grande concentration en chlorophylle et d’une densité élevée de stomates, ces bouches d’aération par lesquelles entre le dioxyde de carbone. Ces feuilles idéalement découpées sont placées dans de l’eau saturée en CO₂ et sous une illumination de 150 watts couvrant tout le spectre visible et ultraviolet pour assurer une production optimale d’oxygène.

4 La propulsion reste toutefois limitée : 0,5 millimètre par seconde dans le meilleur des cas, très peu comparé à certains micronageurs artificiels qui sont de véritables fusées, 1 000 fois plus rapides. À chacun son rythme… « Pour la suite, indique Alexander Kuhn, nous avons prévu d’augmenter le nombre de feuilles pour voir si elles s’auto-organisent, en s’attirant ou en se repoussant selon les gradients de CO₂ aux alentours. »