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La bouche artificielle

Comprendre le rôle de la bouche

Tous les jours, plusieurs fois par jour, la bouche effectue la manducation. La manducation est l'action qui regroupe les opérations antérieures à la digestion que sont la préhension, la mastication, l'insalivation, la ventilation et la déglutition.
Les mécanismes en jeu dans la bouche étant complexes, une équipe de chercheurs de l'INRA (Centre des Sciences du Goût et de l’Alimentation et Flaveur Food Oral Processing & Perception) collabore afin de les étudier en profondeur, et ce en particulier, grâce au développement d'une "bouche artificielle". Leurs travaux se focalisent sur les perceptions humaines des flaveurs (sensations olfactives, gustatives et tactiles ressenties lors de la consommation d'un produit alimentaire), notamment en étudiant la mastication et la salivation « c’est-à-dire à la manière dont un aliment est déstructuré en bouche et les stimuli sont libérés pour atteindre les récepteurs », explique Christian Salles, directeur de recherche à l'INRA.
Afin d'étudier les interactions entre la mastication et la libération des arômes en bouche, les chercheurs utilisent le plus souvent une procédure in vivo en recourant à un jury de dégustateurs. Cette procédure est cependant limitée, compte tenu de la dispersion des données collectées. Pour cette raison, les chercheurs se sont tournés vers des expérimentations in vitro en utilisant une bouche artificielle ou « machine à mâcher ».

La bouche artificielle

L'idée étant inédite, il a fallu créer l'instrument de toutes pièces. Cela a nécessité trois ans d'ébauches et de développement (en collaboration avec l'IUT du Creusot). La bouche artificielle voit le jour en 2006. Sans cesse améliorée depuis, elle consiste en des mâchoires supérieure et inférieure, des dents faites à partir de molaires scannées en 3D, et d’une langue alimentée en salive artificielle. De nombreuses études ont pu être réalisées en contrôlant les paramètres de la machine (chose impossible à effectuer sur les humains ! ). Il est par exemple possible de suivre en temps réel la libération des arômes, grâce à un spectromètre de masse. La bouche humaine continue toutefois à faire partie des expériences. Les données collectées servent par exemple à calibrer plus minutieusement le simulateur de mastication.
Les chercheurs travaillent à présent sur une bouche artificielle de seconde génération pour l'horizon 2020. L'instrument, ajusté, optimisé et plus facile à utiliser permettra aux chercheurs de comprendre en profondeur l'influence de certains paramètres physiologiques sur la libération de la flaveur.

Publié le 22/11/2018

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La photosynthèse artificielle
De nombreux travaux de recherche s'inspirent du processus naturel de photosynthèse

CC by U.S. Department of Energy / United Joint Center for Artificial Photosynthesis

Une quête bioinspirée

La photosynthèse est le mécanisme grâce auquel les plantes produisent des matières organiques telles les glucides, en utilisant l'énergie fournie par les rayons du soleil. Pour cela, elles consomment de l'eau (et des minéraux), du CO2 (dioxyde de carbone) et rejettent de l'oxygène.
Depuis les années 1990, l'idée de reproduire de manière artificielle le mécanisme de la photosynthèse se développe au sein de la communauté scientifique, plus particulièrement chez les chimistes et les biologistes. Comme le souligne Bill Gates, cofondateur de Microsoft, « si cela marche, cela pourrait être magique », notamment parce que la photosynthèse artificielle consomme du CO2, le principal gaz à effet de serre, responsable du réchauffement climatique. Mais parvenir à reproduire cette conversion de l'énergie solaire en énergie chimique qu'effectue la photosynthèse reste un vrai défi auquel s'attèlent de nombreuses équipes de recherche dans le monde, dans une démarche qui s'inspire de la nature. 

Diverses pistes de recherche

Certaines approches visent à se servir de l'énergie solaire pour produire un carburant, l'hydrogène, ainsi que de l'oxygène. L'idée est de séparer les molécules d'eau (H20) en hydrogène (H2) et en oxygène (02), grâce à des catalyseurs. Pouvoir dissocier en même temps du dioxyde de carbone, conduirait à des composés riches en carbone et hydrogène, des carburants très énergétiques. Les émissions en CO2 de ces carburants pourraient alors être recyclées par le même processus. C'est ce que semblent avoir réussi des chercheurs de Harvard, en utilisant des micro-organismes spécifiquement sélectionnés. Le rendement global de conversion serait de 10%, à comparer au chiffre de 1% du rendement de la photosynthèse naturelle (production de glucose). Ces pistes de recherche bénéficient des travaux fondamentaux sur le phénomène de la photosynthèse, qui est loin d'avoir livré tous ses secrets. Des chercheurs français viennent ainsi d'apporter une nouvelle brique à cet édifice intellectuel en cours d'élaboration. Ils sont parvenus à caractériser l'un des quatre électrons impliqués dans les réactions photochimiques au coeur de la photosynthèse. L'enjeu est en effet d'identifier les édifices moléculaires parfois transitoires et les processus qui permettent de capter l'énergie lumineuse, et d'accumuler des charges électriques, ce qui permet à des réactions chimiques de se produire.

Applications extraterrestres

Les bienfaits de la photosynthèse artificielle sont multiples. Des chercheurs américains ont en effet réussi à produire des composés riches en nitrates, qui peuvent être utilisés comme engrais. Les différentes formes de photosynthèse artificielle pourraient ainsi servir à la colonisation de planètes telles que Mars, dont l'atmosphère est très riche en CO2 (plus de 95%), en y produisant du carburant, des engrais et de l'oxygène, pour approvisionner une future base sur la planète rouge.

Pour en savoir plus

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