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Des sauterelles cyborg pour détecter les explosifs
De nouvelles recherches à l’université de Washington à St Louis, Missouri (Etat-Unis), consistent à détecter des explosifs… avec des insectes.
Depuis 2016, le laboratoire du Dr Barani Raman de l’université de Washington tente de transformer des sauterelles américaines (Schistocerca americana) en renifleuses de bombes. Afin d’accéder à leur minuscule nez d’insecte, l’équipe a implanté des électrodes dans les centres olfactifs de leur cerveau.
Image d’entête : la sauterelle cyborg. (Baranidharan Raman / Washington University, St. Louis)
Les antennes des insectes abritent des récepteurs olfactifs (odeurs) que les animaux utilisent pour trouver de la nourriture et détecter les menaces. Les données de ces récepteurs sont envoyées à une zone de leur cerveau appelée lobe antennal, qui remplit un grand nombre des mêmes fonctions que nos aires olfactives. Les informations provenant de chacune des antennes des sauterelles, explique l’équipe, sont transmises à environ 50 000 neurones dans le lobe antennal. Les chercheurs pensent que cela leur permettra de mieux détecter les explosifs que tout autre dispositif conçu jusqu’à présent.
Afin de tirer parti de leur capacité, l’équipe a implanté de minuscules électrodes dans les lobes antennaires des insectes et elle a diffusé des vapeurs de différents matériaux explosifs. L’équipe a utilisé de la dynamite (TNT) et son précurseur le 2,4-dinitrotoluène (DNT), ainsi que de l’air chaud et du benzaldéhyde (le composant principal de l’huile d’amandes amères) comme contrôle. Elle a mesuré les modèles d’activation neurale de chacun des composés produits dans le cerveau des sauterelles. Avec un peu de pratique, ils ont finalement appris à distinguer les différentes vapeurs par la simple observation de l’activité cérébrale des insectes.
La dernière étape a consisté à équiper les sauterelles d’un « sac à dos » de capteurs qui enregistreraient et transmettraient leur activité neurale en temps réel à un ordinateur, où elle serait interprétée.
Au total, ces insectes mécanisés ont pu détecter avec succès des composés explosifs jusqu’à 7h après l’implantation des électrodes, mais après cette période, les insectes sont morts. Toute la procédure a également entrainé l’incapacité pour les sauterelles de se déplacer, si bien que l’équipe a dû les monter sur une plateforme roulante et télécommandée pour les tester.
Image tirée de l’étude : A) Un schéma de l’approche globale utilisée dans cette étude. B) Un aperçu de l’utilisation du système olfactif des insectes pour décoder l’identité des odeurs dans un cadre dynamique. (Debajit Saha et Coll./ bioRxiv)
Les chercheurs rapportent que l’odorat des insectes était suffisamment sensible pour leur permettre de détecter les zones à plus forte concentration d’explosifs lorsqu’ils étaient déplacés entre les différents points du site de test (ci-dessus). Chaque insectes avaient une précision moyenne de 60 % pour la détection d’explosifs, ajoutent-ils. Utilisés par groupes de 7, ils ont donné des précisions de 80 %. Cependant, l’équipe ne les a pas testés dans des environnements où plusieurs odeurs étaient présentes en même temps.
Le projet a été financé par l’Office de la recherche navale des États-Unis et les chercheurs pensent que les sauterelles pourraient être utilisées à des fins de sécurité intérieure…
L’étude en prépublication dans bioRxiv : Explosive sensing with insect-based biorobots.
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