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La demarche traditionnelle de miniaturisation a surtout consiste a enlever de la matiere par couches successives, grâce a des techniques comme la photolithographie optique utilisee dans la fabrication des microprocesseurs. L'essor des nanotechnologies, au contraire, a ete fonde sur des capacites d'assemblage de structures supra-moleculaires, du «bas vers le haut». De tels travaux ont ete suscites par les recherches de Langmuir et Blodgett, aux Etats-Unis, qui ont reussi a fabriquer des couches minces, aux multiples applications, qui portent desormais leur nom («couches LB»). Plusieurs laboratoires travaillent actuellement sur des nano-assembleurs programmes utilisant la microscopie a champ proche (microscope a effet tunnel ou microscope a force atomique) manipulant la matiere, atome par atome, pour fabriquer des materiaux sensibles ou reactifs a leur environnement. Des nanolaboratoires peuvent analyser en parallele plus de 500 000 molecules nouvelles par jour, et des micro-usines, fondees sur le principe des MEMS (microelectromecanical systems), sont capables de synthetiser des structures complexes, de separer des melanges comportant des concentrations tres faibles de molecules, ou de proceder a la catalyse de processus varies. Une application spectaculaire des MEMS est la «pilule intelligente» fabriquee par Robert Langer au Massachusetts Institute of Technology (MIT, MA, USA). Un implant comporte des reservoirs miniatures remplis d’un medicament et recouverts d'une membrane d'or jouant le role d'anode [1]. Sous l'effet d'un faible courant electrique provenant, par exemple, d'un biocapteur, les reservoirs s'ouvrent, liberant in situ le produit actif. La capsule peut etre implantee sous la peau, et le courant electrique programme par un microprocesseur. Les applications potentielles d'une telle pilule bioelectronique sont nombreuses : liberation d'insuline, d’antalgiques ou d'hormones pendant des durees atteignant plusieurs mois. Les nanotechnologies sont de plus en plus utilisees a des fins d’analyse. Recemment, des equipes de Berkeley (CA, USA) ont mis au point des quantum dots, des nanoparticules dont la couleur varie en fonction de la taille. La longueur d'onde de la lumiere emise par ces cristaux varie dans un spectre allant de l'ultraviolet a l'infrarouge et possede une bande d'emission tres etroite (et donc tres specifique). Une particule de 2 nanometres emettra une lumiere de couleur vert intense, tandis qu'une particule de 5 nanometres une lumiere de coloration rouge vif. Une famille de quantum dots va donc engendrer des couleurs allant du violet au rouge en passant par le bleu, le vert, le jaune et l'orange. Si on enrobe ces nanoparticules d'une substance jouant le role de «velcro» chimique, on peut leur accrocher des molecules diverses, telles que des proteines ou de l'ADN. Il devient alors possible de suivre et de visualiser ces substances au cours de processus biologiques au sein de cellules et de s'en servir pour creer une batterie de tests diagnostiques tres fiables, ultrarapides et pouvant etre mis en parallele dans des appareils automatiques de lecture. Une autre approche, particulierement interessante pour la mise au point de bio-tests, a ete developpee au MIT par le professeur Joseph Jacobson qui a reussi, avec son equipe, a imprimer sur du plastique des circuits integres capables de traiter de l'information. Ils ont utilise pour cela une imprimante a jet d'encre modifiee, et chargee d'encre produite a partir de semi-conducteurs. De tels microprocesseurs plastiques pourront etre integres a du materiel biologique pour servir de bio-capteurs, de systemes de suivi en continu de certains parametres vitaux, voire d'emetteurs capables de transmettre de l'information a distance. Ils devraient en outre benefiDepartement de la Prospective et de l’Evaluation, Cite des Sciences et de l’Industrie, La Villette, 75930 Paris Cedex 19, France.

Bio-, info- et nano-technologies : l’essor de la biotique