Des ingénieurs de l'université Northwestern, aux États-Unis, ont mis au point des neurones artificiels capables d'interagir avec succès avec des cellules cérébrales vivantes. Les résultats de cette étude ont été publiés dans la prestigieuse revue Nature Nanotechnology.
Nature de l'innovation
Ces nouveaux dispositifs consistent en des neurones artificiels fabriqués par impression à jet d'aérosol. Cette technique repose sur l'application d'une « encre électronique » — des matériaux spécifiques dédiés à l'impression de circuits électriques — avec une précision extrême sur les zones ciblées d'un support polymère flexible. Grâce à ce procédé, les composants obtenus sont souples et présentent des propriétés physiques proches de celles des tissus biologiques.
La particularité majeure de cette invention réside dans sa capacité à générer des signaux électriques complexes, semblables à ceux émis par les neurones réels. Contrairement à la plupart des systèmes artificiels qui produisent des impulsions simples, ces nouveaux neurones reproduisent divers types d'activité : des pics isolés, des salves de signaux ou encore des motifs intermittents.
Fonctionnement du système
Les scientifiques ont su tirer profit d'une caractéristique spécifique du polymère utilisé. Généralement, ce matériau est retiré des systèmes neuromorphiques car il entrave le passage du courant. Dans ce cas précis, le polymère est partiellement décomposé, puis continue de se désagréger de manière irrégulière lors du passage du courant. Il en résulte la formation d'un canal conducteur étroit qui produit une réponse électrique vive, imitant le fonctionnement d'un véritable neurone.
Preuve d'efficacité
Afin de vérifier la compatibilité des neurones artificiels avec des tissus vivants, les chercheurs les ont testés sur des coupes de cervelet de souris. Les signaux électriques provenant des neurones artificiels ont déclenché une réaction chez les neurones réels, les impulsions coïncidant non seulement en termes de temporalité, mais aussi de forme. Cela démontre que ces dispositifs sont réellement capables d'activer des circuits neuronaux.
Avantages de la technologie
Ces neurones imprimés se distinguent par une efficacité énergétique remarquable. Grâce à la diversité des signaux qu'il émet, un seul de ces neurones peut coder davantage d'informations que les neurones artificiels classiques utilisés dans les systèmes informatiques actuels. Cela permet de réduire le nombre de composants nécessaires et la consommation d'énergie par rapport aux derniers modèles d'IA, qui exigent d'énormes capacités de calcul.
Le procédé d'impression limite également la production de déchets, puisque les matériaux ne sont déposés qu'aux endroits strictement nécessaires. De plus, ces dispositifs s'avèrent relativement abordables et simples à produire.
Applications futures
Les auteurs de l'étude estiment que ces neurones imprimés pourraient devenir le socle de :
- nouvelles interfaces neuronales ;
- des neuroprothèses destinées à restaurer l'ouïe, la vue ou la motricité ;
- des systèmes informatiques fonctionnant selon des principes proches du cerveau humain.
Les technologies capables d'interagir directement avec les neurones pourraient accélérer la convergence entre tissus biologiques et systèmes électroniques. Ces dispositifs ne seraient plus perçus comme des éléments « extérieurs » au corps, mais fonctionneraient comme une extension naturelle du système nerveux. Une telle approche transformera la prise en charge des maladies neurologiques et la restauration des fonctions corporelles.
Ces nouveaux neurones peuvent encoder plus d'informations au niveau d'un seul élément, ce qui pourrait réduire le nombre total de composants d'un système. Cela ouvre la voie à des dispositifs plus compacts et économiques. Si cette technologie se déploie à grande échelle, les calculs complexes deviendraient plus accessibles pour les petites entreprises et le secteur médical. Par conséquent, l'IA pourrait se diffuser plus rapidement au-delà du cercle des grandes firmes technologiques.
Contexte : pourquoi cet enjeu est-il actuel ?
L'intelligence artificielle consomme de plus en plus d'énergie : l'expansion des modèles et du volume de données accroît la pression sur les centres de données, leurs systèmes de refroidissement et les réseaux électriques. Cela devient un enjeu non seulement technologique, mais aussi environnemental.
Dans l'électronique classique, l'efficacité énergétique est améliorée en augmentant le nombre de transistors et en optimisant l'architecture des puces, mais cette méthode se heurte progressivement à des limites physiques et économiques. Les chercheurs explorent donc des alternatives en s'inspirant du cerveau biologique, l'un des « calculateurs » les plus sobres au monde, capable de traiter des informations complexes avec une consommation infime. Cette tentative de reproduire les principes du cerveau au sein de l'électronique est appelée calcul neuromorphique.
De telles approches sortent déjà des laboratoires. En février 2026, un centre a ouvert au Texas pour utiliser des systèmes de calcul imitant le fonctionnement neuronal.
Cette avancée marque une étape cruciale dans l'évolution des interfaces neuronales et du calcul de nouvelle génération, à la jonction de la bio-ingénierie, de l'électronique et des neurosciences.
