ARAGO 25  BIOMIMETISME ET MATERIAUX

Rapport de synthèse du Groupe "Biomimétisme et matériaux" de l'Observatoire Français des Techniques Avancées (Janvier 2001)

Un apport de la biologie au domaine des matériaux avancés est le savoir-faire de certains organismes vivants dans l’élaboration de systèmes. Son étude peut conduire, via la transcription des règles et des modes de construction, au développement de matériaux et systèmes nouveaux ou plus performants. Le thème Biomimétisme et matériaux est donc un thème de première importance, dans la mesure où les matériaux avancés s’affirment comme un domaine technologique de caractère stratégique.

Le Groupe Biomimétisme et matériaux de l’Observatoire Français des Techniques Avancées (OFTA) a procédé à une analyse approfondie des moyens de synthèse et d’élaboration de matériaux du vivant et de matériaux bio-inspirés, ainsi que des modes de fonctionnement biomimétiques. Cette analyse, qui a été menée dans le but de définir des concepts et de tirer des leçons, a été conduite de plusieurs points de vue :

Du point de vue technologique, de nombreux domaines d’application pourront tirer un bénéfice de la réflexion du Groupe. Citons, à titre d’exemples et de manière non exhaustive : l’encapsulation, les catalyseurs et les capteurs, les membranes, les applications mécaniques, les revêtements de surface, les actuateurs, les matériaux stimulables, les biomatériaux et tissus hybrides.

Ce livre, rapport de synthèse du Groupe Biomimétisme et matériaux de l’Observatoire Français des Techniques Avancées, offre un état de l’art approfondi du sujet, passe en revue les principaux domaines d’action identifiés ainsi que les thèmes de recherche les plus prometteurs en cours d’étude et présente des propositions et recommandations visant à accroître la place de ce secteur créatif et, par essence, pluridisciplinaire dans les activités françaises de recherche, développement et formation.

Coordinateur du Groupe : Clément SANCHEZ, Directeur de Recherche au CNRS, Directeur du Laboratoire de Chimie de la Matière Condensée, Université Pierre et Marie Curie (Paris VI) ; Professeur chargé de cours à l’Ecole Polytechnique

SOMMAIRE

Conclusions et recommandations du Groupe

Argumentaire

I- Introduction : des chimistes à l’école du vivant

Bernadette BENSAUDE-VINCENT, Hervé ARRIBART, Yves BOULIGAND et Clément SANCHEZ Matériaux du vivant

II- Matériaux chitine et collagène

Marie-Madeleine GIRAUD-GUILLE

III- Les membranes plasmiques des cellules eucaryotes : un matériau composite vraiment doué d’intelligence

Daniel SAMAIN

IV- Polymorphisme structural de l’ADN en milieu dense

Françoise LIVOLANT

V- Mécanismes biomoléculaires de la biosilification

Daniel MORSE ; synthèse réalisée par Thibaud CORADIN

VI- Phosphates de calcium : biominéraux et biomatériaux

Albert LEBUGLE et Christian REY

VII- Quelques illustrations

VII A- Biomimétisme et structures des lépidoptères

Serge BERTHIER

VII B- La tige de silice incassable de l’éponge Monorhaphis

Claude GUILLEMET

VII C- La peau du dauphin : un matériau-système extraordinaire ?

Claude WEISBUCH

VII D- Du biomimétisme à l’ingénierie génétique : la production de fil d’araignée par voie lactée à faible coût

Hervé ARRIBART

VII E- La croissance de la nacre : un exemple de la biosynthèse d’un matériau composite

Thibaud CORADIN

Matériaux bio-inspirés

VIII- Structures à base inorganique

Clément SANCHEZ, Bénédicte LEBEAU et Joël PATARIN

IX- Structures de matériaux polymères

Jean-François GERARD

X- Texturation en milieu ouvert

X A- Autoassemblage induit par évaporation : un accès facile à des films nanostructurés

Florence BABONNEAU

X B- La phase " oignon " et son potentiel en biologie

Pascale CHENEVIER, Brigitte DELORD et Didier ROUX

XI- Potentialités biomimétiques des défauts et textures

Yves BOULIGAND

XII- Biomimetic and bio-inspired materials : properties and processing

Paul CALVERT

XIII- Structural biomaterials and biomimetic strategies

Julian VINCENT

XIV- Quelques illustrations industrielles

XIV A- Bio-inspiration et élaboration industrielle de matériaux

Jean-Yves CHANE-CHING, Frédéric COBO et Gilles ORANGE

XIV B- L’art du compromis dans les biomatériaux : l’exemple des biomatériaux

Philippe BOCH

XIV C- Gélatine et grains d’halogénure d’argent photosensibles

Olivier PONCELET

F Fonctionnement biomimétique

XV- Stratégies en chimie supramoléculaire et biomimétique

Jean-Pierre VIGNERON

XVI- Matériaux à empreintes moléculaires : principe et applications

Karsten HAUPT et Alain FRADET

XVII- Matériaux polymères stimulables

Christophe TRIBET et Ilias ILIOPOULOS

XVIII- Bioencapsulation, vectorisation

XVIII A- Bioencapsulation inorganique

Jacques LIVAGE, Cécile ROUX et Thibaud CORADIN

XVIII B- Immobilisation de biomolécules sur systèmes polymères

Thierry DELAIR et Christian PICHOT

XIX- Quelques illustrations technologiques

XIX A- Biomimétisme et cosmétologie

Francis X. QUINN

XIX B- Les biocapteurs

Thibaud CORADIN

XIX C- Les polymères biodégradables

Michel VERT

XIX D- Matériaux de construction et photocatalyse

Sandrine MANSOUTRE

XIX E- Biomimétisme et matériaux autonettoyants

Christian MARZOLIN

XIX F- Biofonctionnalisation de surface : application aux plaques de microtitration

Isabelle GEAHEL

XIX G- Muscles artificiels

Philippe AUROY

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