Je nage, marche et rampe. Je suis un...

Yaroslav Pigenet

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Robot Salamandre sur les rives du lac de Genève
Robot Salamandre sur les rives du lac de Genève — Photograph by A. Crespi, courtesy Biologically Inspired Robotics Group, EPFL

Une équipe européenne a conçu un robot salamandre capable d’évoluer sur le sol et en milieu aquatique. Ces travaux, publiés aujourd’hui dans la revue Science, ouvrent de nouvelles perspectives dans le domaine de la robotique et permettent également de mieux comprendre comment s’est effectuée la transition entre la nage et la locomotion terrestre chez les vertébrés au cours de l’évolution.

De la biologie à la robotique
Pour fabriquer leur robot, les équipes de Jean-Marie Cabelguen, de l’Université de Bordeaux, et d’Auke Jan Ijspeert de l’Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (Suisse) ont d’abord élaboré un modèle numérique du réseau de neurones de la moelle épinière régissant la locomotion chez la salamandre. Ils se sont pour cela appuyés sur des données neurobiologiques obtenues chez l’animal. Le modèle informatique a ensuite été validé en l’implantant dans un robot salamandre capable de nager dans le lac de Genève et de marcher sur ses rives grâce à un téléguidage WiFi.
Un modèle pour des robots amphibie

Selon les chercheurs, ce robot amphibie peut servir de prototype pour les roboticiens qui veulent construire des automates capable d’évoluer dans plusieurs environnements. Il pourrait également être une base d’inspiration pour élaborer des stratégies de réhabilitation locomotrices après un traumatisme de la moelle épinière. En effet, au-delà de la prouesse technique, la fabrication de ce robot-salamandre a permis d’éclaircir de nombreuses interrogations sur les mécanismes nerveux de la locomotion des vertébrés.

Des poissons aux tétrapodes

L’approche pluridisciplinaire -neurobiologique et informatique- des deux équipes a notamment permis de mettre en évidence comment le circuit neuronal de la nage présent chez les vertébrés primitifs comme les poissons, peut être transformé en un circuit de la marche similaire à celui des vertébrés terrestres.

Selon Jean-Marie Cabelguen, «la salamandre peut être considérée comme le représentant actuel des premiers Vertébrés tétrapodes. Cet amphibien est capable d’utiliser deux modes locomoteurs : la nage, telle l’anguille, et la marche terrestre, tel le crocodile. La salamandre est donc un modèle expérimental de choix pour explorer les mécanismes évolutifs lors du passage de la locomotion aquatique à la locomotion terrestre ».

Tout est dans la moelle

Les chercheurs ont ainsi pu démontrer que c’est dans la moelle épinière et non dans le cerveau que sont situés les réseaux neuronaux qui génèrent et contrôlent le déplacement et la coordination des membres ; le cerveau n’intervient que pour les « commandes de haut-niveau », pour initier, stopper ou orienter le mouvement. Ils ont également montré qu’il suffit de modifier légèrement le réseau de neurone primitif qui permet à la lamproie de nager, pour aboutir à celui du robot salamandre, qui peut nager, marcher et même ramper comme un serpent. (voir la vidéo de démonstration ici) .