Plus d'un demi-siècle après sa mise sur les tablettes, la modeste brique Lego reste un jouet extrêmement populaire, grâce à la polyvalence de ce bloc de construction et aux multiples contrats de licence passés au cours de la dernière décennie (qui, récemment, ont catapulté la société sur Mattel le meilleur fabricant de jouets au monde).
Mais les briques Lego ont aussi parfois trouvé leur place dans les laboratoires en tant qu'outils de recherche scientifique. Une équipe de l’Université de Cambridge, par exemple, a utilisé les briques pour fabriquer des os synthétiques.
Des chercheurs de l’Iowa State University se sont tournés vers les briques Lego transparentes en tant que moyen novateur et peu coûteux d’étudier la croissance des plantes. Les travaux, récemment publiés dans la revue PLOS One, soutiennent que les briques peuvent être utilisées pour créer des systèmes très précis à l'échelle du centimètre avec des gradients chimiques afin d'étudier la manière dont les changements chimiques affectent la croissance des racines.
Comprendre comment les changements chimiques et environnementaux affectent la croissance des racines des plantes pourrait augmenter les rendements et nous aider à mieux comprendre comment certaines cultures vont réagir au changement climatique.
Ludovico Cademartiri, professeur assistant en science des matériaux et en génie à l'Iowa State University et co-auteur du document, a déclaré à Smithsonian.com que l'idée d'utiliser Legos est née d'une séance de réflexion animée par le peu de connaissances étonnantes dont on dispose les plantes réagissent aux changements environnementaux.
«Il existe un consensus croissant pour affirmer que c'est l'un des domaines les plus importants qui nécessitent un développement en phytologie et en agronomie», déclare Cademartiri. «Si nous voulons améliorer les rendements de nos cultures, nous devons apprendre comment les plantes réagissent à des signaux environnementaux très complexes.»
Il explique que la raison pour laquelle nous n'en savons pas encore plus sur le sujet est, en partie, à cause du manque d'outils disponibles pour ces types d'expériences précises. Les techniques de haut niveau existent depuis longtemps pour étudier de petits organismes monocellulaires ou multicellulaires, mais les plantes présentent un problème en ce qu'elles commencent au début de leur développement et deviennent beaucoup plus grandes au cours de la période étudiée. Les serres fonctionnent bien pour les grandes études qui exigent que toutes les plantes aient un environnement externe homogène (même niveau de chaleur et d'humidité, par exemple). Mais imaginez une expérience dans laquelle les scientifiques pourraient devoir installer 100 plantes dans 100 environnements contrôlés différents, à la fois au-dessus et au-dessous du niveau du sol, chaque configuration laissant suffisamment de place à la plante pour qu’elle se développe. problème.
Les technologies microfluidiques existantes permettent aux scientifiques, comme les biologistes moléculaires, de contrôler les environnements de test avec une précision d'un millionième de mètre, mais ces systèmes peuvent être très difficiles et coûteux à développer pour la recherche sur les plantes.
Les briques Lego transparentes constituent un juste milieu, en ce sens qu’elles sont abordables mais qu'elles créent des environnements suffisamment précis pour permettre une étude sérieuse, comme l’a appris Cademartiri et son équipe lorsqu’ils ont commencé à étudier l’idée.
Les chercheurs ont choisi des pièces Lego transparentes disponibles dans le commerce, qui peuvent être achetées individuellement directement sur le site Web de Lego, placées dans un autoclave pour la stérilisation, puis utilisées pour construire des récipients rectangulaires contenant le gel ou un autre substitut de sol. Les conteneurs peuvent être construits de différentes tailles pour s'adapter à différentes tailles de plantes ou types de racines. À la fin d'une expérience, les morceaux peuvent être décomposés, nettoyés et réutilisés.
La doctorante Kara Lind, un autre auteur de l'étude, a travaillé sur des moyens de garantir que les briques Lego puissent contenir les gels transparents utilisés comme substituts du sol pour permettre aux chercheurs de voir facilement les changements de racines, a rapporté le Iowa State News Service. Elle a également mis au point des méthodes pour créer des gradients chimiques spécifiques au sein des structures, afin de voir comment les plantes réagissent à différents produits chimiques, qu'il s'agisse de toxines ou de nutriments.
Le résultat: «Lego s’est avéré bien meilleur que nous le pensions, pour plusieurs raisons», déclare Cademartiri.
D'une part, un «Lego transparent est en polycarbonate, ce qui signifie qu'il peut être stérilisé, ce qui le rend parfaitement adapté au travail biologique», explique-t-il. Les briques sont également chimiquement inertes, elles ne réagiront donc pas avec les matériaux environnants. potentiellement gâcher des expériences.
L’équipe a pour objectif de continuer à développer Legos en tant que plate-forme et ensemble d’outils pour l’étude sérieuse des plantes, dans l’espoir que d’autres scientifiques trouvent les briques emblématiques utiles dans leurs propres recherches.
Cademartiri dit qu'il est trop tôt pour dire dans quelle mesure les scientifiques choisiront ou non d'utiliser Legos pour l'étude des plantes, mais il est optimiste. Les enseignants utilisent depuis longtemps Legos dans les salles de classe et la ligne de robotique Mindstorms de la société, en plus d’être utilisée pour construire des os artificiels, a également été utilisée par des chercheurs de l’Université du Vermont pour créer des robots qui changent de forme pour «apprendre» à marche. Il est donc au moins probable que les briques Lego continueront de trouver une place de choix dans les laboratoires de recherche ainsi que dans les coffres à jouets.
«Nous nous sommes efforcés de créer les outils les plus simples, les moins chers, les plus pratiques et les plus performants que nous puissions concevoir», explique Cademartiri. "Nous espérons donc que d'autres scientifiques les trouveront utiles, et nous pensons qu'ils le feront."
