Utiliser des organismes vivants comme biocapteurs naturels
L’évaluation de l’état des milieux aquatiques passe généralement par la collecte de données au moyen de capteurs ou par l’analyse d’échantillons en laboratoire. Si ces méthodes traditionnelles fournissent des informations précises et facilement quantifiables, telles que les concentrations de métaux lourds, les niveaux de chlorophylle ou la présence de pesticides, elles peuvent s’avérer coûteuses et chronophages. Cela limite leur adéquation à des programmes de surveillance à long terme.
Systèmes biohybrides et approches de biosurveillance
Le projet Robocoenosis(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), financé par l’UE, a cherché à résoudre ce problème en utilisant des organismes vivants, tels que des moules ou des puces d’eau, comme capteurs naturels. L’objectif était d’intégrer ces organismes dans des dispositifs capables de détecter les variations environnementales et d’assurer une surveillance continue en temps réel. «Contrairement aux analyses chimiques ponctuelles, nous pensions que la biosurveillance fondée sur des organismes vivants pourrait fournir une évaluation plus intégrée de la qualité de l’eau», explique Wiktoria Rajewicz, membre du projet Robocoenosis, de l’université de Graz(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) en Autriche. «En effet, les organismes réagissent à l’influence combinée de plusieurs facteurs environnementaux plutôt qu’à des paramètres isolés.» L’équipe du projet a entrepris de développer des systèmes biohybrides qui s’appuient sur les approches de biosurveillance existantes et de les améliorer. «Un projet de cette ampleur implique des essais et des ajustements, et nous avons développé de nombreux prototypes différents», explique Wiktoria Rajewicz. «Nous avons combiné de nouveaux développements en ingénierie, en biologie et en robotique, et nous avons souvent adopté des approches de conception non conventionnelles.» L’équipe a commencé par identifier les organismes dont le comportement pouvait être analysé, classé et corrélé à des influences externes. Elle a ensuite développé des prototypes intégrés pour capturer et enregistrer les données, puis les a améliorés. Ces dispositifs biohybrides ont été testés dans divers environnements d’eau douce, souvent de nuit, pour mieux observer les organismes planctoniques attirés par la lumière.
Surveillance précise des bassins d’eau douce
Ces expériences ont démontré que les robots biohybrides pouvaient constituer une solution innovante et abordable pour surveiller les bassins d’eau douce. «La combinaison de composants de pointe et la capacité à surveiller l’eau directement à la source sont des résultats clés», déclare Wiktoria Rajewicz. «Cette méthode permet de s’affranchir des conditions de laboratoire et offre un système d’alerte précoce fiable.» L’équipe a démontré qu’en utilisant et en affinant des capteurs biologiques, il était possible de réaliser des analyses rapides et précises des données environnementales. «La robustesse de ces systèmes tient à la couche d’analyse supplémentaire que nous appliquons aux données brutes», souligne Wiktoria Rajewicz. «En plus des informations environnementales, nous obtenons également des indications concernant l’effet net de l’environnement sur les organismes vivants.»
Aquaculture, capteurs et robotique
Les prochaines étapes consistent à amener sur le marché les technologies développées et à explorer leurs potentielles applications commerciales. «Cela permettra à un public plus large de bénéficier de nos résultats et, potentiellement, de contribuer à des activités d’information et à des missions de surveillance de l’environnement», ajoute Wiktoria Rajewicz. En effet, l’équipe de Robocoenosis estime que cette technologie pourrait présenter un intérêt pour de nombreux secteurs. Il s’agit notamment de l’aquaculture continentale et marine, ainsi que des secteurs des capteurs et de la robotique. Les autorités responsables de la sûreté et de la sécurité des bassins hydriques, tout comme les chercheurs travaillant en milieux marins et dulcicoles, pourraient également tirer parti de ces dispositifs.. «La mise en œuvre de ce système de mesure pourrait bénéficier aux missions de surveillance à long terme d’habitats protégés, où l’activité humaine doit être limitée», conclut Wiktoria Rajewicz. Les progrès réalisés dans le cadre de Robocoenosis vont maintenant être poursuivis dans le cadre d’un projet de suivi financé par l’UE baptisé BioDiMoBot. Le projet permettra de perfectionner encore davantage des outils robotiques conviviaux afin de fournir des analyses approfondies sur la santé écologique.