Une vision stratégique de l'actualité scientifique et technologique du secteur des biotechnologies.

Les dix innovations de rupture de 2017

Edito du Sénateur René Trégouët en partenariat avec RTFlash

Le 20 Janvier dernier, j’avais mis en ligne un édito intitulé : « Quelles sont les technologies qui vont changer le monde ». Vous avez été très, très nombreux à lire cet édito et à me faire savoir combien il vous avait intéressés. Pour le préparer, je m’étais appuyé (entre autres) sur le document du MIT intitulé « Les 10 Technologies de rupture de 2016 ».

Or, ce célèbre Institut de Technologie du Massachusetts (Etats-Unis), véritable pépinière de prix Nobel, vient de publier sa sélection 2017 des 10 technologies de rupture qu’il a identifiées (Voir MIT Technology Review).

Vu l’intérêt que vous portez à ces technologies qui vont changer notre vie, j’ai décidé de vous en faire une synthèse sans attendre les études traitant du même sujet, publiées chaque année par l’OCDE et le World Economic Forum.

Cette année, il est très intéressant de souligner que, sur les 10 technologies retenues, six appartiennent au champ global des technologies numériques, quatre relèvent du domaine des sciences de la vie et des biotechnologies et une concerne le domaine de l’énergie. Ces 10 technologies ne sont pas d’égale importance et les passer toutes en revue serait fastidieux. Néanmoins, six d’entre elles me semblent vraiment porteuses de ruptures scientifiques, économiques et industrielles majeures et méritent d’être plus particulièrement développées.

La première innovation retenue, relevant du champ des technologies numériques est celle des camions autonomes, que le MIT voit déjà sur nos routes dès l’horizon 2025. Il est vrai que les poids-lourds effectuent la majeure partie de leur trajet sur autoroute, ce qui rend bien plus simple leur automatisation progressive. En outre, rendre les camions autonomes, puis automatiques, devrait permettre de réaliser des bénéfices économiques considérables en exploitant de manière bien plus efficace les infrastructures routières existantes et en augmentant sensiblement la valeur ajoutée des flux logistiques.

En octobre 2016, dans le Colorado, l’entreprise Otto a fait sensation en faisant rouler en mode autonome un semi-remorque de dix-huit roues sur presque 200 kilomètres, entre Fort Collins et Colorado Springs. Le véhicule, un Volvo Trucks de série, était équipé d’un système de guidage intégrant différents radars, capteurs et caméras, d’une valeur de 30 000 euros, un prix assez raisonnable au regard de la valeur du camion et qui devrait rapidement baisser, pour tomber à 10 000 €, avec une production en série. Ce voyage s’est effectué à la vitesse respectable de 90 km/h et s’est déroulé sans aucun incident. Outre l’intérêt de pouvoir gérer les flux logistiques d’une manière bien plus efficace et plus rentable qu’aujourd’hui, la généralisation du transport routier autonome, puis automatique permettrait également de réduire de manière considérable le coût humain et économique des accidents de la route provoqués par des poids lourds : 4 000 morts chaque année, rien qu’aux Etats-Unis et plus de 50 milliards de dollars de pertes pour l’économie américaine…

Parmi les autres technologies numériques innovantes en plein essor, le MIT a sélectionné cette année la reconnaissance faciale. Pour des raisons à la fois politiques, sociales et culturelles, la Chine est devenue leader mondial dans l’utilisation de cet outil numérique très polyvalent. Qu’il s’agisse de traquer plus efficacement les criminels, de mieux contrôler les bâtiments sensibles ou encore d’identifier rapidement et sûrement les porteurs de cartes bancaires, la reconnaissance faciale, devenue très performante grâce aux progrès de l’intelligence artificielle, est présente partout en Chine.

On estime qu’aujourd’hui un Chinois sur 10 utilise déjà l’application Alipay, qui permet un règlement électronique par simple reconnaissance faciale. Une autre application, également très en vogue dans l’empire du milieu, consiste à vérifier par reconnaissance faciale l’identité d’un chauffeur de VTC. Et pour ceux qui doutent encore de la puissance de cet outil, il faut rappeler l’expérience qu’a réalisée il y a un an le photographe russe Egor Tsvetkov. Celui-ci a passé une journée à photographier au hasard des inconnus dans les rue de Saint-Pétersbourg. Ensuite, en utilisant FindFace, un logiciel très puissant de reconnaissance faciale développé par la société russe N-Tech.Lab et qui utilise la technologie des réseaux de neurones artificiels, Egor Tsvetkov est parvenu à retrouver et à identifier sur le réseau social russe Vkontakte les deux tiers des personnes photographiées…

Cette technologie de reconnaissance faciale n’en est encore qu’à ses débuts et recèle un gigantesque potentiel d’utilisation dans tous les domaines de la vie quotidienne. Devenue extrêmement performante, très fiable et bon marché, elle pourrait bien remplacer définitivement d’ici seulement quelques années nos bonnes vieilles serrures mécaniques, non seulement pour le contrôle d’accès aux bâtiment dits « sensibles » mais plus largement pour l’ensemble des immeubles et habitation résidentielles.

Une autre technologie, que nous évoquons régulièrement dans cette lettre, a été également sélectionnée dans ce palmarès 2017 du MIT : le calcul quantique. Après plusieurs décennies de recherche, les premiers prototypes d’ordinateurs quantiques sortent enfin des laboratoires, même s’ils présentent encore des performances assez limitées au regard de leurs immenses potentialités. Rappelons que contrairement à l’informatique classique, qui utilise depuis 80 ans une logique binaire basée sur les bits qui peuvent prendre la valeur de 0 ou 1, les machines quantiques utilisent une logique holistique et manient des « qbits » entités qui peuvent prendre comme valeur à la fois 0 et 1, ce qui laisse entrevoir des puissances de calcul absolument colossales.

Problème : les qbits sont par nature particulièrement fragiles et instables, à cause du phénomène physique de décohérence qui tend à leur faire perdre leurs précieuses propriétés quantiques. Mais plusieurs équipes de recherche de par le monde essaient de contourner cet obstacle, comme QuTech, un centre de recherche aux Pays-Bas qui travaille sur l’utilisation de quasi-particules découvertes en 2012, qui apporteraient une solution à l’instabilité fondamentale des qbits. Plusieurs laboratoires travaillent également sur la fabrication de circuits quantiques sur des puces en silicium classiques.

IBM a déjà développé un ordinateur quantique expérimental dans ses laboratoires new-yorkais. Pour l’instant, cette machine affiche encore des performances modestes et n’est dotée que de cinq « qbits », mais il ne s’agit que d’une première étape vers une machine intégrant 50 « qbits » qui pourrait être opérationnelle d’ici 5 ans et rivaliser avec les plus puissants ordinateurs actuels. Une autre équipe internationale réunie au sein du Ion Quantum Technology Group de l’Université du Sussex au Royaume-Uni, et dirigée par le professeur Winfried Hensinger, travaille également à la mise au point, d’ici deux ans, d’un premier prototype d’ordinateur quantique complet en explorant une nouvelle voie prometteuse, celle des « pièges ioniques » générés par un champ de micro-ondes (Voir Nature).

D’une puissance de calcul phénoménale (peut-être plusieurs millions de fois celle des machines actuelles), l’ordinateur quantique pourrait s’attaquer à des problèmes tout simplement impossibles aujourd’hui à résoudre, comme la modélisation et la simulation évolutive de systèmes biologiques complexes, la conception de matériaux nouveaux aux propriétés inédites, ou encore la conception ultrarapide de molécules thérapeutiques « sur mesure », correspondant exactement à la pathologie spécifique d’un malade…

Dans le domaine des sciences de la vie et les biotechnologies, le MIT a distingué cette année deux innovations technologiques qui lui semblent particulièrement prometteuses, la thérapie génique et l’atlas cellulaire humain complet. La thérapie génique consiste à administrer, grâce à différents vecteurs comme des virus désactivés, à une personne qui souffre d’une maladie génétique, la copie saine du gène manquant ou défectueux. Aujourd’hui, les traitements à base de thérapie génique se comptent sur les doigts d’une main et coûtent une petite fortune. Mais l’arrivée de CRISPR-Cas9, un « ciseau » génétique à la fois simple et précis, est en train de changer complètement la donne. L’année dernière, des chercheurs chinois ont utilisé pour la première fois une thérapie génique réalisée grâce à CRISPR-Cas9 sur un malade atteint d’un cancer du poumon agressif et réfractaire à tous les traitements connus.

Ces scientifiques ont d’abord prélevé des lymphocytes T, puis les ont modifiés génétiquement à l’aide de CRISPR-Cas9, afin que ce type de cellules immunitaires apprenne à reconnaître et à tuer les cellules cancéreuses. Ces lymphocytes T, ainsi modifiés, ont été finalement réinjectés dans l’organisme du malade et l’espoir des chercheurs est qu’ils puissent combattre efficacement les cellules tumorales et peut-être les éliminer.

Une autre innovation, tout à fait complémentaire de la précédente, a également été distinguée dans ce classement 2017, l’Atlas cellulaire humain complet. Ce projet, bien plus ambitieux encore que celui de la cartographie et du séquençage complet du génome humain, achevé au début de ce siècle, consiste à réaliser un atlas des 37 200 milliards de cellules dont nous sommes constitués. L’idée est de parvenir à cartographier de manière extrêmement précise l’ensemble des cellules composant notre corps et à classer celles-ci en fonction de leur spécificité biologique et génétique.

Pour mener à bien un projet aussi pharaonique, un consortium international a été constitué et regroupe plusieurs dizaines de laboratoires et centres de recherche disséminés principalement aux États-Unis, en Europe et au Japon. En combinant les nouvelles ressources technologiques offertes par la microfluidique, le séquençage génétique et l’adressage numérique, les chercheurs espèrent pouvoir réaliser le catalogue complet de toutes les cellules de notre corps, leur situation spatiale, leurs caractéristiques génétiques et leurs fonctions biologiques. Les retombées potentielles qu’un tel atlas pourrait avoir dans les domaines scientifiques et médicales sont tout simplement incalculables.

Évoquons enfin la seule innovation technologique distinguée par le MIT qui ne relève ni des sciences du vivant, ni des outils numériques mais du domaine tout aussi stratégique des nouvelles sources d’énergie propre, l’énergie solaire thermophotovoltaïque. Cette nouvelle forme d’énergie solaire consiste à dépasser les contraintes et limitations intrinsèques au solaire thermique et au solaire photovoltaïque. Actuellement, en dépit des progrès indéniables réalisés, le rendement moyen d’une cellule solaire reste de l’ordre de 30 % et il faut au moins 40 m² de panneaux solaires correctement orientés pour satisfaire les besoins énergétiques moyens d’une habitation.

Mais il y a quelques mois, des chercheurs du MIT ont annoncé ce qui pourrait bien être une rupture technologique véritablement décisive dans le domaine de la production d’énergie solaire à haut rendement (Voir Nature). En combinant de manière ingénieuse des nanotubes de carbone et des cristaux nanophotoniques, ces scientifiques ont montré qu’il était possible de concevoir un nouveau type de cellule solaire capable de récupérer une grande partie de la chaleur produite et de la convertir en rayonnement producteur d’énergie. Ces nouvelles cellules solaires thermophotovoltaïques devraient ainsi, à terme parvenir à convertir 60 % de l’énergie solaire en électricité, et en outre, stocker la chaleur pour qu’elle soit convertie en électricité la nuit !

En permettant de doubler la quantité d’énergie récupérable à partir d’une même surface de panneaux solaires, cette technologie très prometteuse des panneaux thermophotovoltaïques pourrait tout simplement changer la donne énergétique mondiale et faire du rayonnement solaire la principale source d’énergie de la planète à l’horizon 2050. Ici, on comprend bien évidemment que l’enjeu n’est pas seulement technologique et économique mais climatique et environnemental car si l’homme devient capable d’exploiter massivement et plus efficacement le gisement énergétique immense et inépuisable que représente l’énergie solaire, il aura franchi une étape décisive vers la réduction drastique des émissions de gaz à effet de serre et la maîtrise du changement climatique, à présent incontestable, qui affecte la planète.

Ce passionnant palmarès 2017 du MIT nous montre à quel point les frontières entre recherche fondamentale et recherche appliquée sont artificielles et doivent être dépassées. Ces innovations nous montrent en effet de manière éclairante que les ruptures technologiques en cours, celles qui vont bouleverser nos sociétés et changer nos vies ne sont pas séparables des avancées théoriques et conceptuelles dans les domaines fondamentaux de la connaissance et de la compréhension des grandes lois de la nature qui régissent la matière, l’énergie et l’information.

René TRÉGOUËT

Sénateur honoraire

Fondateur du Groupe de Prospective du Sénat

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