Les nanotechnologies dans les sciences sportives

Après un panorama sur les nanotechnologies et leur importance dans les différentes sciences, nous nous sommes centrés sur les applications concrètes et le rôle de la nanobiologie dans les sciences relatives au sport.

En ce qui concerne la nano biologie, elle se manifeste dans les médecines sportives de part son utilisation frauduleuse avec ce qu’on appelle le dopage génétique. Cette pratique illégale est mentionnée dans un ouvrage de Jean-Louis Pautrat, chercheur et conseiller scientifique, titré "Des puces, des cerveaux et des hommes" (éditions Fayard). Il y est écrit : "Nous n'avons cessé de montrer comment des avancées de montrer comment des avancées scientifiques remarquables pouvaient [...] nous faire progressivement entrer dans des domaines où leur légitimité n'était plus aussi contestable. [...] On peut rappeler que l'EPOe est une substance qui a été synthétisée pour remédier à de graves problèmes d'anémie (diminution de la quantité d'hémoglobines entravant le transport de dioxygène dans le sang). Elle se trouve également être un produit dopant efficace dont l'usage doit être sévèrement réglementé."

Dopage génétique : Il s’agit d’un procédé utilisé afin d’améliorer les performances d’un futur sportif dès sa naissance, mais il semblerait qu’il ne soit pas entièrement abouti et qu'on ne connaisse pas exactement les effets indésirables de ce type de dopage. Les chercheurs le considèrent comme un danger réel pour le sportif et l'agence mondiale d’antidopage a investi 7 milliards de dollars pour lutter contre cette pratique et pouvoir en permettre la détection. Concrètement, le dopage génétique consiste à introduire un gène capable de produire de l'érythropoïétine (EPOe), par exemple, dans le muscle, ou un gène de facteur de croissance dans une cellule d'un tendon. Des virus inactifs amènent alors des gènes dans les cellules ciblés et ces gènes peuvent ensuite produire des enzymes et de ce fait des protéines.


Schéma explicatif de l'érythropoïetine

Ce schéma nous montre l'objectif que recherche les sportifs dans ce qu'on nomme EPOe. Le but premier est d'assurer un transport du dioxygène plus performant, grâce à une augmentation du taux de globules rouges. Ceux-ci étant chargés d'amener l'oxygène aux différents muscles lors d'un effort soutenu, leur augmentation permet d'être beaucoup plus endurant dans des sports comme le cyclisme. Cependant, le risque encouru par le sportif prenant de l'EPOe est la possibilité d'un infarctus causé par une thrombose artérielle, c'est à dire la formation d'un caillot sanguin bloquant la circulation dans une artère.

Si la prise de produits synthétisés est facilement détectable, la preuve d'une production anormale dans l'organisme de facteurs de croissance musculaire ou hématopoïétique ne l'est pas et seules les traces attestant de manipulations génétiques effectuées permettent de prouver cette pratique.
Selon le Professeur Theodore Friedmann : "Le sport est affecté par la génétique sur deux plans principaux. Le premier effet, positif, est le développement de nouveaux types de tests pour toutes les formes de dopage. L’AMA a lancé une série importante de projets de recherche dont les résultats indiquent que les outils de la révolution génétique modernise le même type d’instruments qui ont permis le déchiffrage du génome humain il y a quelques années pourront être utilisés pour trouver des preuves de l’exposition à du matériel et à des procédures visant à améliorer la performance sportive."

Les changements que la nanotechnologie apportent aux matériel sportif :

Les apports de la nanotechnologie au sport sont nombreux et variés. Nouveaux vêtements, nouveaux matériaux, autant de changements qu'on ne peut nier. Ces innovations visent à fournir des expériences sportives bien différentes de celles d'autrefois. Même si les changements qu'apportent cette grande vague technologique sont encore difficiles à évaluer, on ne peut douter de leur nécessité.

Parmi ces nombreuses innovations, il y a la création de textiles totalement imperméables, ils ont la propriété de superhydrophobie.

Un matériau est jugé comme superhydrophobe lorsqu'il est très difficile de le mouiller (avec n'importe quel liquide). Ce phénomène est décrit par la loi de Cassie, celle-ci explique qu'un angle de contact supérieur à 150° ne permet pas à l'eau d'accrocher. Cette propriété peut être retrouvé dans la nature, notamment avec les feuilles de lotus sur lesquelles l'eau ruisselle sans jamais les mouiller. D'où le nom de ce phénomène : l'effet lotus.

Un insecte aquatique très connu met également à profit ce phénomène : le gerris. Il est capable de se déplacer à la surface de l'eau sans jamais s'y enfoncer ni se mouiller. Ces pattes révèlent au microscope électronique une structure semblable à celle des feuilles de lotus : une forêt de poils coniques dont l'angle de pénétration dans l'eau répond parfaitement à la loi de Cassie et empêche la patte de se mouiller.

Ce procédé peut être reproduit grâce aux nanotechnologies, cela permet de créer toutes sortes de textiles totalement imperméables à n'importe quel liquide. Cela se révèle particulièrement utile pour des sports en extérieur en cas d'intempéries, ou aussi pour les nageurs, qui peuvent ainsi ressortir de la piscine avec un maillot totalement sec.

En effet, l'exploitation des nanotubes de carbone permet d'améliorer de façon non-négligeable les équipements de nombreux sports.

Nanotube de carbone : C’est un matériau qui ajoute force et souplesse à l'équipement de sport, sans pour autant l'alourdir. Les nanotubes de carbone poussent cette amélioration encore plus loin. Cent fois plus résistants que l'acier, mais n'ayant que le sixième de son poids, leur structure cristalline accroît leur robustesse, si bien qu'ils se brisent moins aisément que les fibres de carbone qu'on trouve couramment dans une multitude d'articles comme les clubs de golf, les bâtons de ski et les bâtons de hockey. Ajouter 3 % de nanotubes de carbone à un caoutchouc synthétique revient à multiplier par 10 sa rigidité. Pour se faire une idée encore plus précise, un fil tressé en nanotube est dix fois plus résistant qu’un câble en acier.


(Source)

Les balles de tennis : Dans des conditions normales, une balle de Tennis a une durée de vie maximale d'environ 3 sets. Afin de garantir une balle plus résistance, il faut réduire la perméabilité du gaz présent à l'intérieur de celle-ci. Le poids de la nouvelle balle n'est pas différente de celle des anciennes . Ainsi, les joueurs de Tennis bénéficient d'une plus grande précision, d'une plus grande vitesse au niveau de la balle, et tout cela avec une longévité accrue.


Interieur d'une balle de Tennis (Source)
Balle de Tennis sans barrière en nanocomposé / Balle avec (Source)

Le matériel de golf : Un dilemme se pose, car si une balle plus molle procure un meilleur toucher, elle diminue la distance que parcours la balle. Mais ce choix cornélien n’aura plus bientôt plus raison d’être, grâce à la création d’un nouveau type de balle : une sphère métallique creuse. Cela aura pour but de diminuer les effets de rotations pour augmenter la distance que pourra parcourir la balle.

Les raquettes de Tennis : Le but premier concernant la raquette de tennis est d'en produire de beaucoup plus légère tout en laissant à l'utilisateur la possibilité d'insuffler de la puissance dans la raquette sans entraver son contrôle. Des champions de Tennis comme Federer et Nadal utilisent déjà des raquettes renforcées aux nanotubes de carbones. Pour donner un ordre d'idée, leur raquette ne possèdent que 2 grammes de nanotubes de carbones, et cela est amplement suffisant pour les rendre hypersolides, empêchant une fragilisation de la matière avec des nanofractures.

Le cyclisme : L'industrie du cyclisme n'est pas en reste face aux nanotechnologies. Comme tous les équipements sportifs composés à base de composite, ceux-ci peuvent dors et déjà potentiellement contenir des technologies nano.


Quelles sont les améliorations qu'apportent les nanotechnologies aux sportifs ?

La volonté de l'humain de s'émanciper des limites que lui impose son corps n'est pas nouvelle. Mais la résignation d'avoir un corps faible et en proie à des maladies quelquefois mortelles est remise en question par la nanomédecine. J.L. Pautrat parle dans son livre des possibilités offertes par les nanotechnologies : "L'homme ne cesse de vouloir dépasser sa condition, entrer dans une ère post-humaine. Icare voulait prendre son envol et s'arracher une fois pour toutes à sa condition de rampant. L'homme moderne en a assez de sa vie trop brève, de son humeur incertaine, de sa mémoire qui flanche et de ses muscles trop faibles. [...] Les propositions d'ingénierie [...] ne manquent pas :
- soumettre le cerveau à des rayonnements électromagnétiques spécialement conçus afin d'accroître ses performances ;
- créer des organes artificiels de remplacement aux possibilités supérieures à celles des organes naturels ;
- rajouter dans le cerveau une mémoire artificielle pour suppléer à la mémoire naturelle".

Dans la revue Quasimodo, il est aussi question de permettre à des personnes de retrouver des sens autrefois perdus :
- Le touché, avec l'aide de prothèse permettant d'avoir une sensibilité tout à fait normale. Tout ceci est assuré grâce à des électrodes reliées directement au nerf responsable, assurant une dextérité suffisante pour saisir un objet sans le laisser glisser.
- Des systèmes de visions artificielles sont en cours d’expérimentation partout dans le monde, dont à l’Institut de la vision, à Paris, offrant l’espoir de redonner la vue, ou des embryons de vue à des personnes souffrant de certaines déficiences visuelles. L’Institut Dobelle de Zurich a développé un système de vision artificielle. Une micro-caméra, logée dans des verres de lunettes capte les images qui sont ensuite traitées par un ordinateur porté à la ceinture. Des recherches d’implants rétiniens sont aussi en cours : il s’agirait de placer des prothèses visuelles directement connectées au nerf optique. Ces prothèses rétiniennes peuvent être placées soit à l’intérieur du cristallin, soit au sein du globe oculaire, soit encore dans la région postérieure de l’oeil, au voisinage du nerf optique, et ainsi transmettre instantanément à celui-ci les signaux enregistrés. Ces technologies ne peuvent être proposées qu'à des personnes qui bien qu’atteinte de cécité totale, ont pu voir au cours de leur existence. Ceci est indispensable pour que leur système nerveux puisse apprendre à analyser les images.

On peut constater que les nanotechnologies permettent des progrès significatifs en ce qui concerne le corps humain. De telles innovations permettront ainsi à des sportifs, souffrant d'handicaps ayant trait aux sens, de recouvrir une partie, voire la totalité, de leurs capacités sensorielles. Certaines de ces prouesses scientifiques vont même au-delà de l'idée de permettre à des sportifs des Jeux Paralympiques de pouvoir un jour disputer les Jeux Olympiques, puisque la possibilité d'avoir des organes artificielles plus performants permettra, dans le cas des poumons, de dépasser les limites du corps qu'on croyait fixer pour l'éternité.