Un robot permet d’expliquer l’évolution du système nerveux locomoteur des vertébrés

Une collaboration entre deux équipes de chercheurs français et suisses⁽¹⁾, spécialisées respectivement en neurobiologie et en robotique, a permis l’élaboration d’un “robot salamandre”, modèle numérique du réseau de neurones qui régit la locomotion chez cet amphibien. Le choix de cet animal comme modèle ne doit rien au hasard. « La salamandre peut être considérée comme le représentant actuel des premiers vertébrés tétrapodes. Elle est capable d’utiliser deux modes locomoteurs : la nage, telle l’anguille, et la marche terrestre, comme le crocodile. La salamandre est donc un modèle expérimental de choix pour explorer les mécanismes évolutifs lors du passage de la locomotion aquatique à la locomotion terrestre », explique le neurobiologiste Jean-Marie Cabelguen.

Les chercheurs ont mis au point un modèle numérique du réseau locomoteur de la moelle épinière, en s’appuyant sur des données neurobiologiques obtenues chez la salamandre. Les auteurs ont ensuite validé ce modèle informatique en l’implantant dans un “robot salamandre” capable de marcher sur le sol et de nager, grâce à un téléguidage Wifi.

Cette approche a montré comment le « circuit neuronal de nage » des vertébrés primitifs peut être transformé en un « circuit neuronal de marche » similaire aux vertébrés terrestres plus évolués. Les auteurs ont ainsi pu proposer un mécanisme simple de contrôle de la direction, de la vitesse et du mode locomoteur, valable chez tous les vertébrés.

La fabrication de ce robot amphibie a donc permis d’émettre, puis de valider, un certain nombre d’hypothèses concernant les mécanismes nerveux de genèse et de contrôle de l’activité locomotrice. De plus, ce “robot salamandre” pourrait servir d’outil permettant d’élaborer et d’évaluer des stratégies de réadaptation locomotrice post-traumatique.

• (1) Dirigées par Jean-Marie Cabelguen (centre de recherche Inserm 862 « Physiopathologie du système nerveux central », Institut François-Magendie, à Bordeaux) et par Auke Jan Ijspeert(Ecole polytechnique fédérale de Lausanne). Sources : www.inserm.fr et« From swimming to walking with a salamander robot driven by a spinal cord model », par Auke Jan Ijspeert, Alessandro Crespi, Dimitri Ryczko, Jean-Marie Cabelguen, paru dans la revue Science du 9/2/2007, vol. 317, n° 5817.