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Comment s'inspirer de la nature pour innover en pédagogie ?

Dernière mise à jour : 17 nov. 2021

Par Learning Experience


La biodiversité regorge d'espèces aux mécanismes et aux organismes complexes. Des milliards d’années durant, la nature a assuré la survie de millions d’espèces dans un environnement instable, provoquant l’évolution progressive de leur organisme. Les changements opérés au sein de leur système nous offrent de nombreuses leçons en termes d’efficacité, de durabilité et de précision. Le biomimétisme désigne ainsi une démarche dans laquelle le vivant inspire les innovations contemporaines. Elle consiste à reprendre les solutions créées par la nature pour répondre aux problématiques liées à notre société, notamment dans le domaine de la santé.



L’évolution des espèces, un large réservoir de connaissances.


Le biomimétisme est une science interdisciplinaire qui associe la biologie et l’innovation pour améliorer les soins de santé. Il s’agit d’un processus d’analyse fonctionnelle des systèmes biologiques qui observe, analyse et modélise les espèces animales et végétales. Depuis l’apparition des premières formes de vie il y a 3,8 milliards d’années, les espèces ont développé des capacités exceptionnelles pour pouvoir s’adapter à leur environnement. Certaines causes physico-chimiques propres aux écosystèmes ont une influence particulière sur la biocénose, que l’on nomme « facteurs abiotiques ». Ces facteurs nous prouvent l’influence qu’un environnement peut avoir sur les espèces animales, engendrant des changements physiologiques drastiques au cours des millénaires.

Voilà comment Janine Benyus, l’une des scientifiques américaines les plus influentes, fait l’approche de la notion de biomimétisme. Cette biologiste de formation s’est intéressée à cette discipline qui étudie les modèles présents dans la nature en reproduisant leurs formes et leurs stratégies. Accompagnée de plusieurs chercheurs, Benyus fait abstraction de ces transformations pour mettre au point des systèmes technologiques performants dans différents domaines.



Le biomimétisme au service de l’éducation et de la santé.


Les influences des biotechnologies essaiment peu à peu dans le domaine éducatif, au travers d’une série de méthodes instructives évolutives. L’une d’entre elles s’appuie sur l’autonomie des élèves, encouragés à raisonner sous forme d’hypothèses au sujet du comportement des micro-organismes. Les espaces intracellulaires font souvent l’objet de thèses qui soulignent l’évolution des espèces. Dans les plus petites parcelles de vie par exemple, les virus sont les plus anciens organismes du corps humain. Ces agents infectieux ont une capacité de démultiplication considérable pour exploiter toutes les failles du système immunitaire. N’est-ce pas-là un indice quant à la désarmante simplicité des virus ? C’est au travers de problématiques similaires que les chercheurs tentent d’associer plusieurs évolutions au monde de la médecine.

Depuis plusieurs années, le secteur de la santé jouit d’une forte activité. L’accroissement des technologies de précision et de l’exigence du métier en font un secteur en pleine mutation. L’intérêt suscité pour les biotechnologies est croissant et les enjeux sont de taille. Dans cette optique, le biomimétisme ouvre de nouvelles perspectives en matière d’oncologie, de dermatologie, de traitements de maladies chroniques ou infectieuses. Nous est-il possible d’avoir une approche efficace et durable en matière d’opérations ou d’hospitalisations ? Le biomimétisme répond à ces nouveaux enjeux en prenant pour modèles différentes espèces animales.

L’apparition des premiers requins il y a plus de 400 millions d’années prouve l’étonnante capacité évolutive de ces espèces au fil des millénaires. Leur peau est en effet constituée de denticules qui empêchent l’amoncellement des bactéries et des parasites sur cette surface instable. Il s’agit d’un véritable répulsif bactérien naturel. Les chercheurs ont ainsi développé un revêtement qui imite ces denticules mais à une plus petite échelle. Ce matériau empêche les organismes de se fixer et limite jusqu’à 80% leur prolifération. Le revêtement pourrait à terme, recouvrir les salles d’opération, les cathéters ou encore les bandages. Le contact physique est souvent la cause de la prolifération des bactéries. Ce revêtement pourrait être une précaution supplémentaire pour limiter leur présence dans les soins d’urgence.



Dans l’espace intracellulaire, les tardigrades inspirent les principaux laboratoires de biotechnologies. Ces petits animaux d’un demi-millimètre sont de véritables « survivants en milieux extrêmes » en vivant dans des conditions défiant toute forme de vie. L’une de leurs particularités est de pouvoir vivre en condition d’anhydrobiose, dans un milieu dépourvu d’eau. Cet état implique le dessèchement de leur organisme pour pouvoir ralentir, voire stopper leur métabolisme. Les tardigrades subviennent à leurs besoins en eau par le sucre, pour assurer l’intégrité des cellules. Cette caractéristique, appelée « cryptobiose », leur permet de vivre dans un milieu glacial ou soumis à des pressions intenses. L’étude de ces espèces découle sur des innovations concrètes dans le milieu de la santé. La cryptobiose pourrait faciliter de façon exhaustive le stockage et la conservation des vaccins, sans avoir recours à la congélation ni rompre la chaîne du froid. C’est dans cette perspective qu’une société de biotechnologies expérimente cette technique pour le stockage de l’ADN et de l’ARN, inspirée des conditions de vie extrêmes des tardigrades.

Enfin, toujours à une petite échelle, le Phragmatopoma californica communément nommé « ver du château de sable » fait l’objet d’une étude menée par l’Université de l’Utah. Une équipe de chercheurs a ainsi découvert que pour construire son habitat, ce petit animal sécrète une substance adhésive hydrophobe particulièrement puissante. À première vue, difficile de comprendre son rapport à la santé. Cette colle pourrait pourtant, à l’avenir, être expérimentée dans les soins d’urgence pour des fractures multiples. Le processus d’opération traditionnel consiste à utiliser des connecteurs mécaniques pour maintenir l’alignement des fragments d’os. Certains de ces matériaux synthétiques peuvent être rejetés par l’organisme et endommager sérieusement les tissus. Pour une reconstruction durable des os, les scientifiques ont reconnu que cet adhésif biocompatible et biodégradable permettrait d’obtenir une guérison deux fois plus efficace.


Les biotechnologies, une nouvelle notion pédagogique :


Le processus de biomimétisme classique consiste en une pratique rigoureuse. Elle se décompose en trois étapes : observer et détecter une particularité biologique intéressante, comprendre ses principes de fonctionnement et la reproduire à l’échelle d’un projet concret. Une équipe de chercheurs internationaux a récemment participé à l’élaboration d’une base de données présentée sous le nom évocateur de « AskNature ». Ce registre dispose d’un système de classification des espèces très complet. La taxonomie établie par les scientifiques a pour objectif de regrouper et classer les organismes vivants en entités appelées « taxons ». Ce classement est organisé par domaines en fonction des embranchements logiques et des organismes biologiques. Portée par l’Institut de Biomimétisme, cette initiative vise à encourager l’enseignement des biotechnologies dans les formations santé. L’objectif est de comprendre comment les organismes ont évolué au fil des siècles, pour mieux appréhender la complexité des organismes et s’en inspirer.


Comment l’animal inspire-t-il notre méthode d’apprentissage?


Au sein de la sphère animale, la gestation des individus provoque un attachement maternel profond, qui favorise le modelage des comportements dès la naissance. L’exposition à l’échec et le sentiment de persévérance alimentent, chez l’animal, ses capacités cognitives. Nous pouvons observer, notamment chez les jeunes félins, que l’approche de la chasse se fonde sur le jeu. Souvent, les lions ne parviennent à tuer leurs proies que dans 15 à 30% des cas. L’obstination que suscite une telle activité contribue à enrichir l’apprentissage des individus. L’engagement émotionnel intense provoqué par le plaisir pousse inévitablement ces espèces à recommencer pour s’améliorer.

Dans le même principe, les capacités d’apprentissage de l’Homme sont augmentées grâce au divertissement, qui provoque une sécrétion de dopamine. Quand le circuit de la récompense est stimulé, il permet aux individus d’assimiler de nouvelles notions. Les neurones de l’aire tegmentale ventrale et du noyau accumbens sont à l’origine de cette « molécule du plaisir » libérée dans la partie centrale du cerveau. L’hormone du plaisir joue un rôle prépondérant dans la compréhension et l’intégration des informations. Différentes observations prouvent alors l’intérêt de la ludopédagogie, qui vise à enseigner une notion particulière au travers du divertissement. Le jeu permet l’amélioration de la vitesse d’analyse et l’accroissement des capacités multitâches. Gagner et réussir sont fondamentaux pour améliorer les capacités cognitives d’un individu ou d’un groupe d’individus.



La nature est une source extraordinaire de savoirs. Les comportements des espèces et les stratégies développées au sein même de leur organisme sont autant d’éléments qui inspirent la science au quotidien. Ces caractéristiques font l’objet de recherches, pour pouvoir développer des technologies qui pourraient révolutionner différents secteurs, dont celui de la santé. Les espèces animales sont de véritables références qui nous permettent de répondre plus efficacement aux difficultés rencontrées dans la médecine. Le biomimétisme pourrait permettre d’améliorer, de façon considérable, la qualité des soins hospitaliers.


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SOURCES :

- biomimesis.fr

- cntrl.fr

- universalis.fr

- ceebios.com

- cursus.edu

- asknature.org

- wikipedia.org

- educavox.fr

- asknature.org

- pourlascience.fr

- bioxegy.com

- sciencepresse.qc.ca

- phys.org

- lemonde.fr

- sciencesetavenir.fr

- Biomimétisme: quand la nature inspire des innovations durables de Jeanine M. BENYUS

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