Exosquelette

Un exosquelette ou squelette externe, par opposition à l'endosquelette, est une caractéristique anatomique externe qui supporte et protège un animal. Beaucoup d'invertébrés, comme les insectes, les crustacés et les mollusques, possèdent un exosquelette. La partie abdominale d'un exosquelette est communément appelée carapace.

Un exosquelette biomécanique

Des recherches technico-scientifiques développent actuellement des exosquelettes biomécaniques ou motorisés pour des besoins militaires, mais aussi médicaux ou industriels. Ce sont des versions modernes et techniques des armures des chevaliers du Moyen Âge, lorsqu'ils enveloppent des êtres humains; ce sont aussi les peaux des robots humanoïdes.

Robert A. Heinlein est l'inventeur du concept de l'exosquelette en science-fiction.

Exosquelettes naturels

Des études ont montré que la dopamine, souvent associée à l'adrénaline, jouait un rôle dans la fabrication des exosquelettes chez les insectes, notamment chez la mouche drosophile [1].

Types d'exosquelettes

  • Os et cartilage
    • Carapace de tortue
  • Chitine
    • Arthropodes : les plaques sont appelées sclérites.
  • Composés du calcium
    • Coraux
    • Échinodermes
    • Mollusques
    • certains polychètes
  • Silice

Fonctions

L'exosquelette a un rôle de support physique (notamment pour la marche sur la terre ferme), de protection mécanique contre les prédateurs, de point d’attache pour les faisceaux de muscles striés insérés sur des apodèmes (saillies formées par invagination ou épaississement de l'exosquelette, analogues aux apophyses du squelette des Vertébrés, et qui mettent en action les appendices), de barrière contre la déshydratation, adaptation à la vie sur terre[2].

En revanche, la présence d’un exosquelette implique une croissance discontinue générée lors de mues, exposant l’animal aux prédateurs lors de l'exuviation, et demande une dépense d’énergie supérieure pour synthétiser la cuticule ou la carapace[3].

Exosquelettes en architecture

Le stade de Pékin

L'exosquelette en architecture relève de la blob architecture où la peau du bâtiment devient porteuse contrairement au système à poteaux porteurs et murs-rideaux où l'on a affaire à un endosquelette. Un exemple d'exosquelette architectural est l'association du « nid-d'oiseau » et du « cube » au Stade national de Pékin pour les JO de Pékin de 2008.

Exosquelettes d'assistance à l'effort

Un exosquelette d'assistance de la société Exhauss présenté à la biennale du design 2015 de Saint-Étienne

Les exosquelettes d'assistance à l'effort sont des structures mécaniques qui doublent celle du squelette humain et lui confèrent des capacités physiques qu'il n'a pas ou plus. Depuis quelques années, les militaires et la médecine entrevoient, moyennant plusieurs millions d'euros ou de dollars, les soldats du futurs surhumains renforcés d'exosquelettes pour les uns, pour les autres des exosquelettes redonnant la capacité de marcher ou de soulever des objets aux handicapés moteurs. L'exosquelette Re-walk, qui est commercialisé, a fait remarcher des paraplégiques lourdement handicapés. L'exosquelette Rex est aussi très prometteur[4].

On peut considérer les genouillères articulées comme des exosquelettes partiels. Ces orthèses suppléent en effet les faiblesses du squelette par des barres métalliques articulées.

On compte moins d'une dizaine de sociétés au monde[réf. nécessaire] qui effectuent des recherches sur le cas particulier des travailleurs préposés à la manutention de charges, parmi lesquelles la société française Exhauss[réf. à confirmer][5] qui produit depuis 2013 une gamme d'exosquelettes de portage destinée à la manutention.

Exosquelette médical

En France, le centre Clinatec installé sur le polygone scientifique de Grenoble teste depuis 2017 des exosquelettes se mouvant par la seule pensée d'un patient tétraplégique. Ce dernier doit au préalable se faire implanter deux implants cérébraux dotés chacun de 64 électrodes[6],[7],[8]. Une réussite totale a été observée sur le second patient implanté. Cependant, la prochaine grande étape du projet sera la recherche de l'équilibre de l'exosquelette.

Exosquelettes dans l'armée

L'armée de terre américaine a dévoilé le projet Armure TALOS, un exosquelette de combat ultra-perfectionné[9].

En 2016, l'armée de terre américaine et le corps des fusiliers-marins ont développé avec l'entreprise Bionic Power le premier exosquelette qui récupère l'énergie grâce aux mouvements des jambes. Ainsi le PowerWalk s'auto-alimente et le soldat devient sa propre batterie. Le but est de réduire le poids d'emport du soldat et d'accroître sa résistance face aux éléments. Selon l'armée de terre, le projet serait en phase de test dès le début de l'année 2017[10].

Références

  1. Riemensperger et al. (2011), "Behavioral consequences of dopamine deficiency in the Drosophila central nervous system". Proc Natl Acad Sci USA 108(2):834-839, cité in Les chercheurs font l’article : la vie sans dopamine, ESPI Paris Tech, 16 février 2011
  2. Jean Bailenger, Évolution de l'organisation animale, Elsevier Masson, , p. 78
  3. Oceanis : série de documents océanographiques, Institut océanographique, , p. 205
  4. Rex Bionics-Exosquelette.
  5. Présentation de la société Exhauss.
  6. « Le cerveau d'un tétraplégique a été opéré pour qu'il puisse actionner un exosquelette », sur sciencesetavenir.fr, (consulté le 15 juin 2018)
  7. « Un exosquelette pour rendre leur mobilité aux patients tétraplégiques », sur sciencesetavenir.fr, (consulté le 15 juin 2018)
  8. « À Grenoble, un tétraplégique fait un pas vers l’autonomie grâce à un exosquelette », sur la-croix.com, (consulté le 15 juin 2018)
  9. Clément Fages, « L'US Army se paye Tony Stark », Le Journal International, 17 octobre 2013.
  10. « Le premier exosquelette par l’US Army : Le PowerWalk ! », sur mywelkit.com, (consulté le 5 janvier 2017).

Voir aussi

  • Cuticule
  • Exosquelette motorisé
  • Mue des arthropodes

Liens externes

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