Les douleurs neuropathiques sont un sujet d’intérêt majeur pour la recherche scientifique, car leur prise en charge reste souvent insuffisante. Les dernières avancées ouvrent des perspectives prometteuses pour mieux comprendre les mécanismes sous-jacents et développer des traitements innovants.

1. Exploration des biomarqueurs

Les biomarqueurs sont des indicateurs biologiques mesurables, comme des protéines ou des gènes, qui peuvent aider à identifier des patients susceptibles de répondre à certains traitements. Dans le cadre des douleurs neuropathiques, plusieurs biomarqueurs potentiels sont à l’étude :

• Cytokines inflammatoires : Les cytokines sont des substances produites par les cellules du système immunitaire qui relaient les signaux entre les cellules du système immunitaire. Des élévations de certaines cytokines, comme l’IL-6 ou le TNF-α, ont été associées à des états de douleur neuropathique chronique. Cette compréhension du rôle des cytokines dans les douleurs neuropathiques a conduit au développement de thérapies ciblant spécifiquement ces molécules.
• Récepteurs TRPV1 : Les récepteurs TRPV1 sont des capteurs de douleur situés sur les neurones sensoriels, sensibles à la chaleur, aux substances irritantes comme la capsaïcine (piment) et à l’inflammation. Dans les douleurs neuropathiques, leur activation excessive amplifie la douleur et la rend persistante. Pour soulager cette douleur, des traitements utilisent soit la capsaïcine pour désensibiliser ces récepteurs, soit des médicaments qui les bloquent, bien que ces derniers puissent avoir des effets secondaires comme l’hyperthermie.

Ces indicateurs biologiques permettent d’envisager une approche de médecine personnalisée, où les traitements seraient adaptés non seulement à la condition du patient, mais également à ses caractéristiques biologiques spécifiques. Cela augmenterait considérablement les chances de succès des thérapies.

2. Thérapies géniques

L’émergence des thérapies géniques représente une évolution majeure pour les douleurs neuropathiques. Ces approches visent à corriger les anomalies au niveau de l’ADN ou à moduler l’expression génique pour réduire la douleur.

• CRISPR-Cas9 : Cette technologie d’édition génomique permet de cibler précisément les gènes responsables de la douleur pathologique. Pour l’heure, cette technologie est encore à ses balbutiements et malgré quelques résultats encourageants, des recherches supplémentaires sont nécessaires pour en évaluer son efficacité.

• Thérapies basées sur les ARN : Des molécules comme les ARN interférents (ARNi) peuvent réguler l’expression de gènes impliqués dans la sensibilisation des nerfs. A titre d’exemple, le projet BIODOL financé par l’Agence Nationale de la Rechercheet 6 (ANR) s’intéresse au récepteur FLT3, identifié comme jouant un rôle dans le caractère chronique des douleurs neuropathiques. L’inactivation de ce récepteur, soit par des ARNi, soit par altération génétique, a montré une réduction de la sensibilité à la douleur chez le rongeur. Le projet vise à développer des inhibiteurs sélectifs de FLT3 pour traiter les douleurs chroniques et neuropathiques

Bien que prometteuses, ces thérapies sont encore en phase d’évaluation clinique et présentent des défis tels que la livraison ciblée aux tissus nerveux.

3. Neuromodulation et stimulation électrique

Les technologies de neuromodulation offrent des solutions novatrices pour réguler l’activité nerveuse anormale à l’origine des douleurs neuropathiques. Parmi elles :

• Stimulation de la moelle épinière (SME) : Une électrode est implantée près de la moelle épinière et reliée à un stimulateur externe qui envoie des impulsions électriques. L’objectif est de moduler les signaux de douleur. La SME est particulièrement efficace dans les syndromes de douleurs complexes régionales.
• Stimulation transcrânienne à courant direct (tDCS) : Cette technique non invasive stimule les zones du cerveau impliquées dans la perception de la douleur par application d’électrodes sur le cuir chevelu. Par impulsions électriques, les médecins contrôlent l’excitabilité des neurones dans les zones ciblées, ceci ayant pour but de moduler l’activité du cortex moteur afin de réduire la perception de la douleur. Cette méthode est plutôt bien tolérée et accessible pour une utilisation à domicile dans certains cas.

4. Nanotechnologies et biomatériaux

Les avancées en nanotechnologie permettent de développer des systèmes d’administration précis pour les médicaments contre la douleur neuropathique.

• Nanoparticules : Elles peuvent cibler directement les tissus nerveux affectés, réduisant ainsi les effets secondaires systémiques. Des chercheurs de l’Université de Séville ont développé une formulation dans laquelle un dérivé cannabinoïde est encapsulé dans une matrice polymère sous forme de nanoparticules. Administrée par voie orale chez le rat, cette formulation a permis un soulagement de la douleur neuropathique durant 11 jours.
• Hydrogels : Matériau polymère, il a la capacité d’absorber et de retenir une grande quantité d’eau tout en conservant sa structure. Ces biomatériaux sont capables de libérer des agents thérapeutiques de manière contrôlée sur une longue période. De récentes recherches explorent l’utilisation d’hydrogels innovants pour le soulagement des douleurs chroniques. Par exemple, le projet européen Hydrolieve vise à développer un hydrogel injectable capable de délivrer localement des agents thérapeutiques pour traiter la névralgie du trijumeau, une forme sévère de douleur neuropathique faciale.

Une innovation – Une Start-up : Apateya

Apateya, start-up basée à Bordeaux, a pour objectif de proposer des solutions thérapeutiques innovantes disruptives, first in class, non opioïdes et brevetées  basées sur l’identification de nouveaux mécanismes d’action afin de traiter efficacement les patients souffrant de douleurs neuropathiques tout en limitant les effets secondaires.

Son innovation ? Coupler deux molécules qui, par leur interaction, vont agir durablement sur les douleurs neuropathiques.

Cette découverte découle des travaux de recherche scientifique menés par les deux fondateurs de la start-up : Franck Aby et Pascal Fossat, respectivement chercheur et professeur à l’Institut des maladies neurodégénératives (IMN) au Neurocampus de l’Université de Bordeaux. Un brevet a été déposé pour protéger l’invention des deux inventeurs.

Le principe

Partant du fait que l’efficacité des médicaments actuellement prescrits est de l’ordre de 30% et que l’effet placebo joue pour 25%, les chercheurs ont imaginé une combinaison moléculaire permettant de restaurer la signalisation normale de la douleur.

Dans un système sain (c’est-à-dire sans douleurs neuropathiques), les voies descendantes des structures cérébrales supérieures inhibent les signaux de douleur. Lors d’un stimulus de douleur, le signal remonte jusqu’au cerveau à travers les fibres ascendantes en passant par la moelle épinière, premier relai de l’information nociceptive. La sensation de douleur est alors perçue par le cerveau. En condition physiologique, cette sensation douloureuse est perçue comme normale. En effet, celle-ci est contenue dans un intervalle acceptable pour l’organisme et est dite physiologique. Hélas, dans certaines conditions, cette sensation douloureuse est perçue comme anormale, car moins tolérable pour l’organisme, et est considérée comme extrême, il s’agit d’une douleur pathologique. En effet, en cas de lésions des nerfs périphériques, un disfonctionnement du contrôle de la douleur apparaît. Les voies descendantes ne parviennent plus à inhiber correctement les signaux de douleur, entrainant une sensibilité accrue à la douleur (hyperalgésie). L’information nociceptive de la lésion se propage à travers les fibres ascendantes périphériques jusqu’à la corne dorsale de la moelle épinière (la partie sensorielle de la moelle épinière). Résultat : perte du rôle protecteur du contrôle descendant de la douleur, facilitant la transmission excessive de la douleur conduisant à une douleur chronique.

L’objectif d’Apateya est de rétablir le fonctionnement normal des voies descendantes grâce un traitement médicamenteux innovant.

APS007 : le cocktail miracle

Ce cocktail médicamenteux, la APS007, va restaurer la transmission anormale de l’information nociceptive provenant des fibres ascendantes vers la corne dorsale de la moelle épinière. Résultat, la APS007 rétablit le rôle protecteur du contrôle de la douleur en réduisant la transmission excessive de la douleur, soulageant ainsi la douleur chronique.

L’innovation réside dans l’association de deux principes actifs ayant pour action de traiter les symptômes de la maladie et surtout de réparer les dysfonctionnements causant le développement et la persistance des douleurs chroniques de types neuropathiques quelle que soit la cause associée. Ces deux principes actifs sont la fluoxetine (le F), un inhibiteur de la recapture de sérotonine utilisé pour traiter la dépression, les troubles compulsifs obsessionnels ou la boulimie à laquelle est associé un booster de transporteur de chlore (le CL) dont l’objectif est de restaurer l’équilibre du chlore dans les cellules cérébrales, molécule essentielle à l’activité neuronale.

Selon Pascal Fossat, « chez des souris normales, la stimulation des neurones à sérotonine a un effet antalgique. En revanche, chez les souris neuropathiques, les mêmes stimulations ont l’effet inverse. Les souris ont encore plus mal. Selon nos partenaires canadiens, ce résultat surprenant s’expliquerait par un déséquilibre du chlore, qui joue un rôle important dans l’activation des neurones. Or, chez les patients atteints de neuropathie, le chlore s’accumule dans les cellules. Le déséquilibre du chlore empêche l’activation des réseaux neuronaux qui filtre la douleur. Tout n’arrive pas au cerveau, ce serait insupportable ! Par exemple, quand vous vous cognez le coude contre une table, vous avez le réflexe de vous frotter. Cette action active un réseau inhibiteur de la douleur qui vous soulage immédiatement. Le système inhibiteur ne laisse passer que ce qui est dangereux et peut générer du désordre dans l’organisme. En ajoutant la molécule boosteuse de chlore développée par les Québécois, nous avons aujourd’hui une combinaison thérapeutique qui rétablit les filtres « anti-douleur ».

Les tests sur les souris montrent des résultats très encourageants. Contrairement aux autres traitements médicamenteux classiques (antidépresseurs ou antiépileptiques) qui ont une approche principalement symptomatique, la APS007 est non seulement plus efficace pour traiter la douleur neuropathique à l’instant T mais permet une réduction drastique sur plus de 90 jours là où un antiépileptique classique se limite à une dizaine de jours.  Au-delà de l’efficacité, les effets secondaires sont également absents des observations.

INTERVIEW / 3 questions à Franck Aby, Président d’Apateya

• Quels sont les nouveaux mécanismes d’action que vous avez identifiés, et les solutions thérapeutiques que vous développez ?

Nous avons identifié un mécanisme qui contrôle la transmission de la douleur au niveau de la moelle épinière. Celui-ci implique les voies descendantes, voies qui assurent un mécanisme naturel de régulation de la douleur. Un déséquilibre en ion chlorure à ce niveau active un circuit nerveux descendant qui amplifie la sensation douloureuse. Apateya propose alors une association thérapeutique qui normalise le fonctionnement de la transmission de la douleur et facilite ses contrôles endogènes. En agissant à ces deux endroits, on observe une nette amélioration des symptômes douloureux et une efficacité de longue durée.

• Dans quel écosystème évoluez-vous et que vous apportent des structures comme UNITEC ?

Le domaine de la douleur neuropathique se caractérise par une compétition mondiale intense et des barrières d’entrée élevées. Chez Apateya, nous avons la chance d’évoluer dans un écosystème local dynamique, véritable vivier d’innovation. Il réunit des institutions de recherche de haut niveau, tant en recherche fondamentale, comme le Bordeaux Neurocampus, qu’en recherche clinique, à l’image du CHU de Bordeaux et ses centres spécialisés : le Centre d’Etude et de Traitement de la Douleur ou le département de Recherche Clinique et de l’Innovation. Nous tirons pleinement parti de ce contexte stimulant en collaborant étroitement avec les universités et en attirant des experts pour développer nos nouvelles solutions. C’est ici qu’UNITEC joue un rôle déterminant : grâce à son programme d’accompagnement, nous pouvons affronter la compétition mondiale avec confiance et transformer nos idées en solutions concrètes. Ensemble, cette synergie locale et globale est, selon nous, la clé pour bâtir l’avenir de la biotech à Bordeaux et au-delà.

• Quelles sont vos prochaines étapes dans le développement de solutions innovantes ?

Après avoir mis en évidence une combinaison phare efficace sur les symptômes douloureux dans nos modèles animaux de douleur pathologique (neuropathie périphérique), nous débutons les phases de développement sur un nouveau candidat. Cette nouvelle phase nécessite de mettre au point une voie de synthèse et de produire les molécules selon les standards industriels, pour ensuite établir une formulation et en tester l’innocuité sur l’animal. Cette démarche permettra de déposer une demande d’essais cliniques au niveau Humain. Nous entamerons alors les tests cliniques (innocuité chez l’homme, phase I, sujets sains volontaires), puis étudierons leur efficacité sur la douleur (phase II, tests randomisés en double aveugle contre placebo).

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Dans les temps modernes, la douleur est reconnue comme une expérience complexe. Elle ne se résume pas à une simple réaction biologique, mais intègre des dimensions émotionnelles, psychologiques et sociales. Selon une étude de la Haute Autorité de Santé publiée début 2024, « en France, la prévalence des douleurs chroniques d’intensité modérée à sévère chez l’adulte est à 19,9 %, soit environ 12 millions de personnes, sans compter les enfants », un fléau qui entraîne des coûts économiques et humains considérables.

Contrairement à une fracture ou à une maladie identifiable par des examens médicaux, la douleur est une expérience intrinsèquement subjective. Deux personnes confrontées à une même blessure peuvent ressentir des niveaux de douleur radicalement différents. Cette variabilité s’explique par des facteurs multiples :

• Facteurs génétiques : certaines prédispositions génétiques influencent la manière dont le corps perçoit et traite la douleur.
• Antécédents traumatiques : les individus ayant vécu des épisodes de douleur aiguë ou de traumatismes émotionnels peuvent être plus vulnérables à la douleur chronique (ou inversement être devenu plus « résistants » à la douleur).
• Contexte culturel : la manière de percevoir et d’exprimer la douleur varie énormément selon les cultures. Dans certaines sociétés asiatiques, par exemple, elle est minimisée pour éviter de perturber l’harmonie sociale, alors qu’elle peut être exprimée plus ouvertement dans d’autres régions.

L’International Association for the Study of Pain (IASP) définit la douleur est comme « une expérience sensorielle et émotionnelle désagréable associée à une lésion tissulaire réelle ou potentielle, ou décrite en des termes évoquant une telle lésion ». La discipline médicale qui s’intéresse aux causes et aux traitements de la douleur s’appelle l’algologie.

Les types de douleur : un spectre varié

Cette définition proposée par l’IASP souligne plusieurs points importants :

• La douleur est une expérience subjective influencée par des facteurs biologiques, psychologiques et sociaux.
• Elle peut exister même en l’absence de lésion évidente (ex. : douleurs neuropathiques ou psychogènes, c’est-à-dire exclusivement causées par des facteurs psychologiques, émotionnels ou comportementaux).

Pour mieux la comprendre et la traiter, les scientifiques classifient la douleur en plusieurs catégories :

• la douleur aiguë :

Cette douleur, souvent intense mais temporaire, survient immédiatement après une blessure ou un traumatisme. Par exemple, une entorse ou une brûlure superficielle s’accompagne de ce type de douleur. Elle joue un rôle essentiel en avertissant le corps d’une blessure. Lors d’une coupure, par exemple, les nocicepteurs (neurones sensoriels détectant les stimuli nocifs qu’ils transmettent au système nerveux déclenchant la sensation de douleur) dans la peau envoient un signal rapide au cerveau pour enclencher une réponse protectrice.

• La douleur chronique :

Une douleur persistante qui dure plus de trois mois, souvent sans relation avec une lésion identifiable est qualifiée de chronique. Elle touche environ 20 % des adultes dans le monde et inclut des pathologies comme la fibromyalgie, les maux de dos chroniques et les migraines récurrentes. Autre exemple, un patient souffrant d’arthrose peut ressentir une douleur constante même en l’absence de mouvement.

• la douleur neuropathique :

Elle résulte de dommages ou de dysfonctionnements au niveau du système nerveux. Contrairement à la douleur inflammatoire, elle survient sans stimulus douloureux extérieur. Une personne ayant subi une amputation peut développer une douleur du membre fantôme, où le cerveau continue de recevoir des signaux d’une partie du corps qui n’existe plus.

Le rôle du système nerveux dans la perception de la douleur

La douleur est générée et régularisée par le système nerveux, un réseau complexe qui agit selon un enchainement comme suit :

1. Détection par les nocicepteurs :

Les nocicepteurs, situés dans la peau, les muscles et les organes internes, sont activés lorsqu’ils détectent des stimuli nocifs (température extrême, pression excessive, ou substances chimiques).

2. Transmission via les nerfs périphériques :

Une fois activés, ces récepteurs envoient des signaux à travers les fibres nerveuses (fibres Aδ pour les douleurs rapides et aiguës, fibres C pour les douleurs lentes et persistantes).

3. Traitement dans la moelle épinière :

La moelle épinière agit comme un centre de tri. Elle filtre et amplifie les signaux avant de les transmettre au cerveau.

4. Interprétation par le cerveau :

Les signaux atteignent le thalamus qui les redirige vers le cortex somatosensoriel pour une localisation précise, et vers le système limbique, où les émotions associées à la douleur sont générées.

Dans le cas de douleurs neuropathiques, ces mécanismes sont déréglés, entraînant une hypersensibilité ou des signaux erronés, même en l’absence de stimulus nocif.

Les douleurs neuropathiques : une douleur différente

La douleur neuropathique est une forme de douleur chronique résultant d’une altération ou d’une lésion du système nerveux. Contrairement à la douleur « normale », qui est une réponse protectrice à une blessure ou un traumatisme, la douleur neuropathique persiste sans élément déclencheur direct. Elle touche environ 7 % de la population française, avec des répercussions profondes sur la qualité de vie des personnes atteintes : selon l’IASP, une personne concernée sur trois éprouve de sérieuses difficultés à mener une vie indépendante tandis que 25% affirment que la douleur perturbe ou détruit leurs relations familiales et amicales.

Les exemples sont nombreux. Chez les patients diabétiques, des niveaux élevés de glucose dans le sang peuvent endommager les nerfs, en particulier ceux des membres inférieurs. Cette affection, la neuropathie diabétique, est souvent associée à des sensations de brûlure ou de picotements, et parfois à une perte de sensibilité. À la suite d’une infection par le virus varicelle-zona, certaines personnes développent une douleur persistante dans les zones affectées. Ces douleurs peuvent durer des mois, voire des années, et sont souvent décrites comme lancinantes ou électriques. Une intervention chirurgicale peut parfois endommager les nerfs environnants, provoquant une douleur neuropathique durable. Par exemple, après une amputation, certains patients ressentent des douleurs dites du « membre fantôme ».

Par ailleurs, certains médicaments anticancéreux sont neurotoxiques et peuvent entraîner des neuropathies périphériques, caractérisées par des douleurs, des engourdissements et des faiblesses musculaires. Selon certaines études, environ 15% des patients atteints de cancer vont développer des maladies neurologiques diminuant la qualité et leur espérance de vie. Enfin, les maladies neurodégénératives, comme la sclérose en plaque peuvent provoquer des douleurs neuropathiques en raison de la dégradation de la gaine de myéline entourant les fibres nerveuses dans le cerveau et la moelle épinière.

Symptômes caractéristiques

Les douleurs neuropathiques se manifestent par des sensations variées et parfois difficiles à décrire :

• Des brûlures constantes ou intermittentes.
• Des décharges électriques soudaines.
• Une hypersensibilité au toucher (allodynie).
• Des picotements ou des engourdissements.

Impact sur la qualité de vie

La douleur neuropathique ne se limite pas à une sensation physique. Elle impacte profondément le bien-être global des patients au quotidien. Les nuits sont souvent perturbées par des douleurs intenses, entraînant une fatigue chronique qui exacerbe la douleur, créant un cercle vicieux. Sur le plan psychologique, l’anxiété et la dépression sont fréquentes, liées à la douleur chronique et à la perte de contrôle sur la vie quotidienne. Ce mal-être peut conduire à l’isolement social, à une baisse de l’estime de soi et à des difficultés dans les relations avec l’entourage.

Les mécanismes biologiques de la douleur neuropathique

Dysfonctionnements des voies nerveuses

La douleur neuropathique trouve son origine dans des altérations des circuits neuronaux impliqués dans la transmission et la perception des signaux douloureux. Normalement, les fibres nerveuses transmettent les signaux de douleur de manière précise et adaptée. Mais lorsqu’elles sont endommagées ou hyperactives, elles peuvent envoyer des messages erronés au cerveau. Ces dysfonctionnements se concentrent principalement autour de :

• La plasticité neuronale :

La plasticité neuronale désigne la capacité des neurones à se réorganiser en fonction de leur expérience et des lésions qu’elles pourraient subir. Dans le contexte des douleurs neuropathiques, cette réorganisation peut amplifier les signaux de douleur, même en l’absence de stimulus externe. On parle même de ces douleurs comme d’un processus d’« apprentissage aberrant » lié aux capacités de plasticité du système nerveux.

• La sensibilisation centrale :

La sensibilisation centrale, une sorte d’hypersensibilité du système nerveux central, correspond à une augmentation de l’excitabilité des neurones dans la moelle épinière et le cerveau. Cela conduit à une perception exagérée de la douleur et à une réponse douloureuse à des stimuli normalement non douloureux. La sensibilité centrale pourrait être impliquée dans les douleurs observées dans la fibromyalgie, l’arthrose, l’arthrite, les troubles tendineux, les maux de tête et le mal de dos. Certaines douleurs ressenties lors d’un cancer ou après une opération seraient aussi concernées.

• L’altération des neurotransmetteurs :

Les neurotransmetteurs sont des molécules chimiques (glutamate, aspartate, sérotonine, endorphines, ou noradrénaline) qui permettent la communication entre les neurones. Ils jouent un rôle crucial dans la transmission des signaux nerveux, y compris ceux liés à la douleur. Lorsque nous ressentons une douleur, des signaux électriques sont envoyés le long des nerfs jusqu’au cerveau. Ces signaux sont transmis d’un neurone à l’autre grâce aux neurotransmetteurs.

Une hyperactivation de ces neurotransmetteurs peut intensifier les symptômes douloureux.

Rôle des cellules gliales

Les cellules gliales, longtemps considérées comme des cellules de soutien et de protection des neurones (assurant le maintien de l’homéostasie, produisant la myéline) jouent un rôle actif dans les douleurs neuropathiques. En réponse à une lésion nerveuse, ces cellules libèrent des cytokines inflammatoires qui exacerbent les signaux de douleur. Cela crée un cercle vicieux où l’inflammation nerveuse maintient la douleur.

Les traitements actuels des douleurs neuropathiques

Le traitement des douleurs neuropathiques représente un défi majeur en médecine, en raison de leur complexité et de leur résistance relative aux approches classiques. Une stratégie multimodale est souvent nécessaire, combinant des traitements médicamenteux et non médicamenteux.

1. Les traitements médicamenteux

Antidépresseurs

Les antidépresseurs tricycliques et les inhibiteurs de la recapture de la sérotonine-noradrénaline sont couramment utilisés en raison de leur efficacité relative. Celle-ci repose sur l’action modulatrice des neurotransmetteurs impliqués dans la transmission des signaux douloureux.

Antiépileptiques

Le cerveau des personnes souffrant de douleurs neuropathiques présente une activité électrique anormale. Les antiépileptiques, en modulant cette activité, peuvent atténuer les sensations douloureuses. La gabapentine et la prégabaline sont des traitements contre l’épilepsie qui fonctionnent en inhibant certains canaux calciques et réduisent l’excitabilité des neurones.

Patchs à la capsaïcine

Ces patchs à la capsaïcine (principe actif du piment), appliqués localement, agissent en désensibilisant les récepteurs de la douleur. Ils sont particulièrement efficaces dans les cas de neuropathie périphérique localisée. « Le principe de ce patch est d’endormir les récepteurs de la douleur au niveau de la peau pour soulager le patient grâce à la libération de la capsaïcine », explique le Dr Roué de la Clinique Lille Sud.

Opioïdes

Bien que controversés en raison des risques d’addiction, les opioïdes à faible dose peuvent être prescrits pour des douleurs neuropathiques réfractaires (douleur intense et persistante causée par une lésion ou un dysfonctionnement du système nerveux central ou périphérique). Ils doivent être utilisés sous surveillance médicale stricte. Leur utilisation est limitée par le potentiel de dépendance et de dangerosité (75% d’overdoses et 220 décès par jour aux USA dus aux opioïdes) et les effets secondaires tels que la somnolence et la constipation.

2. Les approches non médicamenteuses

Physiothérapie

Les exercices physiques adaptés peuvent aider à réduire la douleur, à améliorer la circulation sanguine et à prévenir la raideur musculaire.

Thérapies miroirs

Développée dans les années 1990 par le neuroscientifique américano-indien, Vilayanur Ramachandran, cette technique de rééducation est particulièrement utilisée dans les cas de membre fantôme et de syndrome douloureux régional complexe. Basée sur la capacité plastique du cerveau, elle fonctionne en trois temps : la simulation visuelle, l’illusion sensorimotrice et l’effet cérébral. Tout d’abord, il s’agit de placer un miroir entre les deux bras ou les deux jambes du patient de façon à refléter l’image du membre sain à la place du membre endommagé. L’objectif est de créer l’illusion d’un membre capable de bouger en demandant au patient de réaliser différents mouvements. Cette illusion trompe le cerveau et modifie son interprétation des signaux douloureux ou anormaux provenant du membre affecté.

Thérapies cognitivo-comportementales (TCC)

La douleur chronique peut avoir un impact émotionnel et mental considérable (anxiété, dépression, sentiment d’impuissance). Les TCC aident les patients à gérer leurs réactions émotionnelles à la douleur et à développer des stratégies d’adaptation positives. Plusieurs techniques sont utilisées comme la restructuration cognitive, la relaxation pleine conscience, les thérapies d’acceptation et d’engagement, etc.

Stimulation nerveuse électrique transcutanée (TENS)

Cette technique utilise des impulsions électriques pour bloquer les signaux de douleur envoyés au cerveau par stimulation de la production d’endorphine, substances analgésiques produites par le cerveau. Elle est non invasive et souvent utilisée en complément des traitements médicamenteux. Bien que largement utilisée dans les hôpitaux et les cliniques de physiothérapie, les preuves irréfutables de son efficacité sont relativement minces.

Acupuncture

Pratique issue de la médecine traditionnelle chinoise, l’acupuncture peut également aider à réduire les douleurs neuropathiques en stimulant des points énergétiques spécifiques.

Toutes des approches, qu’elles soient médicamenteuses ou non, doivent tenir compte d’un aspect important. Chaque patient est unique et une approche standardisée est rarement efficace. Les médecins doivent tenir compte de facteurs tels que les causes sous-jacentes de la douleur (diabète, cancer, etc.), la tolérance individuelle aux traitements ou encore les préférences personnelles du patient avant d’envisager le moindre traitement. Souvent, une combinaison de traitements médicamenteux et non médicamenteux est retenue afin de soulager au maximum les malades.

Pour continuer la lecture vers la 2ème partie de la note, cliquez sur l’image ci-dessous.

En février 2022, la Commission européenne lançait le EU Chips Act afin de rester dans la course mondiale au marché des semi-conducteurs face à l’Asie et à l’Amérique du Nord principaux producteurs mondiaux. Pour cela, l’Union Européenne s’est engagée à investir 11 milliards d’euros à horizon 2030 en combinant budgets nationaux des Etats membres à celui de l’Union. Face aux géants asiatiques et américains, l’objectif est de « construire une Europe usine capable de conquérir une part croissante du marché mondial en pleine expansion ».

On le sait, les microprocesseurs, au cœur des technologies modernes, jouent un rôle central dans les appareils électroniques, des smartphones aux objets connectés, en passant par les serveurs et les systèmes embarqués. Cependant, leur conception traditionnelle, basée sur des architectures génériques, montre ses limites face à l’évolution des besoins industriels.

La personnalisation des microprocesseurs apparaît aujourd’hui comme une solution prometteuse. Elle s’appuie sur des approches innovantes comme les outils No Code et les architectures reconfigurables. Ces nouvelles méthodes permettent aux entreprises de concevoir des processeurs optimisés pour leurs applications spécifiques, réduisant coûts, consommation énergétique et impact environnemental.

Dans cette note, nous mettrons en lumière ces évolutions et montrerons comment Keysom, une startup française innovante, répond à ces défis avec sa solution de conception de processeurs sur mesure.

I. L’évolution des microprocesseurs : du générique au sur mesure

1. Microprocesseur : de quoi parlons-nous ?

Le microprocesseur, qu’on qualifie de « cerveau » de l’ordinateur, est essentiel au fonctionnement de ce dernier. Intégré à la carte mère, il exécute des opérations arithmétiques et logiques, permettant ainsi l’exécution de programmes, des systèmes d’exploitation aux applications. Composé de centaines de milliers de circuits intégrés sur une puce de silicium, le microprocesseur est connecté à la carte mère via un socket (un connecteur) et est équipé d’un système de dissipation thermique pour gérer la chaleur générée.

Les performances d’un microprocesseur dépendent des exigences de l’équipement dans lequel il est installé. Fonctionnant en synchronisation grâce à une horloge interne, il reçoit, décode et exécute des instructions stockées sous forme binaire dans la mémoire principale, produisant des résultats en fractions de seconde.

Les processeurs génériques, conçus pour être polyvalents, ont dominé l’industrie pendant des décennies. Basés sur des architectures telles que x86 (Intel, AMD) ou ARM, ils offrent des fonctionnalités diverses pour s’adapter à une multitude d’applications.

Cependant, cette polyvalence entraîne :

• Un gaspillage de ressources : une grande partie des fonctionnalités reste inutilisée dans des applications spécifiques (50% des fonctionnalités ne seront jamais exploitées au cours de la vie du processeur).
• Des coûts de production élevés : la conception et la fabrication incluent des circuits inutiles.
• Des performances limitées : un processeur générique ne peut rivaliser avec un processeur optimisé pour une tâche précise.

Par ailleurs, les architectures classiques de microprocesseurs sont aujourd’hui vieillissantes et inadaptées puisque nées dans les années 1990, période où les exigences en termes de performances et de coûts n’étaient pas celle des années 2020.

2. Une transition vers la personnalisation

L’évolution des besoins industriels pousse à une remise en question des processeurs génériques ou sur étagère. Les nouveaux défis nécessitent des solutions plus ciblées :

• Efficacité énergétique accrue : Avec l’explosion des appareils connectés et des centres de données, l’efficacité énergétique est devenue un impératif stratégique. Dans les data centers, où des milliers de serveurs fonctionnent en continu, chaque gain en consommation énergétique peut se traduire par des économies substantielles et une empreinte carbone réduite. De même, pour les appareils mobiles, une faible consommation énergétique prolonge l’autonomie des batteries, un critère clé pour les utilisateurs. La personnalisation des processeurs permet ici de développer des architectures spécifiques qui minimisent les dépenses énergétiques tout en répondant précisément aux besoins des tâches à exécuter. Par exemple, les circuits intégrés spécifiques à une application (ASIC pour Application-Specific Integrated Circuits) ou les puces programmables et configurables (FPGA pour Field-Programmable Gate Arrays) sont conçus pour exécuter des fonctions particulières de manière plus efficace que les processeurs génériques. De même, l’architecture modulaire (RISC-V) permet aux concepteurs de créer des configurations sur mesure en ajoutant ou supprimant des des modules en fonction des besoins.

• Réduction des coûts : la compétition pousse les entreprises à optimiser chaque aspect de leur production. En optant pour des processeurs personnalisés, les entreprises peuvent rationaliser leur chaîne de production en éliminant les fonctionnalités superflues, tout en optimisant les performances pour des usages spécifiques. Cette stratégie permet également de mieux contrôler les coûts liés à la maintenance et à l’obsolescence, puisque les solutions sur mesure sont souvent mieux adaptées à la durée de vie des produits concernés. Si les développements initiaux peuvent paraître coûteux, à grande échelle la production de processeurs personnalisés devient beaucoup moins dispendieuses.

• Performances spécifiques : les applications modernes, comme l’intelligence artificielle ou l’IoT, nécessitent des processeurs adaptés. Les architectures classiques sont définies avant la production et ne répondent pas forcément aux besoins spécifiques applicatifs finaux. Les tâches associées aux nouvelles applications (traitement en temps réel, analyse de données massives, inférences basées sur l’IA, etc.) nécessitent des architectures matérielles capables d’assurer des performances maximales pour des charges de travail précises. Par exemple, les processeurs optimisés pour l’IA, comme les unités de traitement neuronal (NPU), sont conçus pour accélérer les calculs matriciels nécessaires aux réseaux de neurones.

II. Le marché des micro-processeurs

Selon une étude de Mordor Intelligence, le marché des microprocesseurs est estimée à 103 milliards de dollars en 2024 et devrait atteindre 136 milliards d’ici 2029, avec une croissance de 5,7 % au cours de la même période.

Tiré par une demande toujours plus croissante de produits électroniques (smartphones, tablettes), par l’explosion des objets connectés, la domotique et la smart city, dopé par le déploiement de la 5G et par l’intensification de l’utilisation de l’intelligence artificielle par les entreprises, le marché des microprocesseurs ne devrait pas voir son rythme de croissance ralentir.

Les principaux acteurs sont américains (Intel, Nvidia, Qualcomm), sud-coréens (SK Hynix, Samsung), tawainais (tsmc) et japonais (Sony). En Europe, outre STMicroelectronics, et NXP (Pays Bas), l’Europe compte également Sipearl, un entreprise française spécialisée dans la conception de micro-processeurs haute performance et basse consommation pour répondre aux exigences techniques des supercalculateurs et de l’intelligence artificielle dans des secteurs aussi diversifiés que la santé (recherche médicale, médecine personnalisée, l’énergie, l’ingénierie, la sécurité ou la géologie).

Pour ce qui concerne l’architecture processeur (c’est-à-dire le design et les principes qui régissent le fonctionnement du processeur), l’entreprise ARM est en situation quasi-monopolistique puisqu’elle détient 95% du marché des smartphones et tablettes. Cette situation présente un risque accru de déstabilisation du marché en cas de conflits géopolitiques ou économiques.

Toutefois, malgré un contexte très favorable, les entreprises du secteur doivent faire face à une série de menaces. Tout d’abord, il existe des contraintes sur la chaîne d’approvisionnement. Les microprocesseurs nécessitent des matériaux et des terres rares dépendant notamment des tensions géopolitiques. De même, les capacités de production sont aujourd’hui limitées eu égard au coût d’implantation et de maintenance des usines et la forte concentration de la production mondiale entre quelques acteurs pourrait, en cas de conflit ou de catastrophes naturelles, entraîner des répercussions sur la disponibilité de ces composants.

De plus, des contraintes exogènes peuvent impacter ce marché : conflits géopolitiques, explosions des coûts énergétiques, émergence de technologies disruptives (puces photoniques, processeurs neuromorphiques, puces quantiques). Enfin, les cycles d’innovation étant de plus en plus courts, une entreprise peut perdre un avantage compétitif si elle ne maintient pas un rythme rapide d’innovation.

III. Keysom : la start-up bordelaise qui révolutionne l’industrie du micro-processeur

Face à ces défis majeurs, l’industrie de production de processeurs se doit d’être proactive, agile et imaginative. Keysom, start-up accompagnée par Unitec et basée à Bordeaux, propose des processeurs personnalisés permettant de développer des architectures sur-mesure adaptées aux besoins spécifiques des entreprises, et ce, sans nécessiter de compétences techniques avancées. Reposant sur un outil no code, la solution Keysom est novatrice et répond parfaitement aux défis du marché des microprocesseurs.

Keysom Studio : une solution no code pour des processeurs sur mesure …

Keysom Studio, solution phare de l’entreprise, est « outil intelligent et facile d’utilisation capable d’explorer, tester, modifier et optimiser une très grande variété d’architectures complexes afin d’aboutir à une solution chaque fois unique, entièrement adaptée aux besoins du client – sans avoir besoin de compétences techniques avancées, ni de disposer d’une équipe d’experts. » mettant à la portée des industriels la création de processeurs sur-mesure plus performants, plus économiques et plus écologiques.

Pour cela, la solution se distingue par :

• Une approche no-code c’est-à-dire un outil intuitif et intelligent qui simplifie la conception de processeurs sur-mesure, rendant cette technologie accessible même sans expertise en programmation. « On n’entre pas de lignes de code, ce n’est que du glisser-déposer, assure Luca Testa, cofondateur et directeur des opérations pour l’Usine nouvelle à l’occasion de la remise du Prix du public des Assises de l’embarqué en janvier 2024. Le client peut introduire le code informatique fonctionnel de son application et, après une analyse de quelques minutes, notre logiciel propose l’architecture de processeur la plus adaptée, en s’appuyant sur les briques que nous avons conçues. »

• Des performances sur-mesure par l’optimisation de chaque processeur en fonction des besoins précis des industriels, pour une efficacité énergétique accrue et des coûts de production réduits. Keysom offre la possibilité de modifier l’architecture du processeur après sa fabrication grâce à l’intégration d’eFPGA.

• Une rapidité inédite par la possibilité d’explorer et d’optimiser jusqu’à 12 millions de configurations en quelques itérations simples.

Car elle est disponible sans licence (contrairement à ARM) et qu’elle est un standard industriel, l’architecture Risc-V a été choisie par Keysom pour développer ses solutions.

… aux bénéfices concrets

Keysom Studio offre des avantages tangibles :

• Accessibilité : permet aux PME et startups de concevoir leurs propres processeurs.
• Flexibilité : facilite les ajustements rapides pour répondre à des exigences changeantes.
• Efficacité énergétique : processeurs plus écologiques.
• Démocratisation de la technologie : réduit la dépendance aux géants de l’industrie comme ARM et Intel.

Une croissance prometteuse

En octobre 2024, Keysom a levé 4 millions d’euros pour accélérer le développement de sa technologie, montrant un fort potentiel de croissance et d’impact dans l’industrie des microprocesseurs.

Les marchés visés sont porteurs et très diversifiés puisque l’entreprise vise tout à la fois :

• les fournisseurs de processeurs et de solutions de calculs hautes performances
• les fournisseurs de microcontrôleurs
• les fournisseurs de solutions embarquées dans l’automobile, la défense, la sécurité, la robotique mais aussi le secteur médical et l’IOT. Ces marchés en forte expansion sont en très forte demande de solutions personnalisables et performantes.

2 questions à KeySom

Quelle solution – et valeur ajoutée – propose Keysom ?

Keysom conçoit des processeurs innovants basés sur les architecture open-source RISC-V ainsi que des accélérateurs (bloc IP), adaptés aux besoins spécifiques de chaque client. Nos solutions combinent performance, faible consommation énergétique et flexibilité pour relever les défis des systèmes complexes.

Nous proposons également Keysom Studio, un outil logiciel no-code, intuitif, qui simplifie la personnalisation des IP et accélère les itérations. Grâce à ses capacités avancées de simulation et de validation, il permet à nos partenaires de concevoir des solutions optimisées dans des délais significativement réduits.

Nous adressons des domaines clés comme :

• IoT : En fournissant des solutions ultra-basse consommation pour les objets connectés.
• Edge AI : Avec des processeurs et accélérateurs conçus pour le traitement local des données ou l’intégration de SML (Small Model Language)
• Automation : En offrant des architectures adaptées aux besoins spécifiques de systèmes intégrant capteurs, robotique et contrôle en temps réel 

En alliant technologies innovantes et atelier logiciels, Keysom accompagne ses client dans la réalisation de produits différenciant avec un temps de développement extrêmement réduit.

Quelle vision avez-vous du marché sur lequel vous opérez ? (croissance, secteurs d’activité en plein essor ?)

Les marchés des semi-conducteurs et des outils de conception associés (EDA) dans lesquels nous opérons connaissent une forte dynamique, notamment avec l’essor de l’architecture RISC-V et des investissements réalisés en Europe, aux États-Unis et en Chine pour développer les capacités de production.

L’architecture RISC-V redéfinit les standards de l’industrie, offrant une flexibilité unique pour la personnalisation des processeurs et permettant de s’abstraire des architectures propriétaires historiques.

Les secteurs que nous ciblons incluent :

• L’IoT : En Europe, le marché de l’IoT est en pleine expansion, avec une augmentation de 13 % du nombre d’appareils connectés, atteignant 18,8 milliards d’ici la fin de 2024.
• Edge AI : Aux États-Unis, le marché de l’Edge AI est estimé à 10 milliards de dollars en 2024, avec une prévision de croissance de 20 % par an jusqu’en 2028.
• Automation : En Chine, le secteur de l’automatisation industrielle a connu une croissance de 12 % en 2023, atteignant un chiffre d’affaires de 50 milliards de dollars.

Des initiatives législatives récentes renforcent cette dynamique et confortent nos choix :

• en Europe : Le European Chips Act vise à doubler la part de marché mondiale des semi-conducteurs de l’UE pour atteindre 20 % d’ici 2030, en investissant massivement dans la production et la recherche.
• Aux États-Unis : Le CHIPS and Science Act, promulgué en 2022, alloue 39 milliards de dollars pour revitaliser la production nationale de semi-conducteurs, soutenant ainsi les secteurs de l’IoT, de l’Edge AI et de l’automatisation.

Keysom est fière de contribuer activement à une transformation technologique de grande envergure. Nous sommes résolument tournés vers l’avenir, soutenant la création de solutions sur mesure et ouvrant la voie à de nouvelles opportunités dans les secteurs clés d’aujourd’hui et de demain

Toutes ces perspectives de développement médical (auxquelles on peut ajouter celles liées à l’agriculture du futur ou la santé animale) nécessitent une utilisation massive d’ARNm. Lors de la campagne de vaccination contre le virus de la Covid-19, il a fallu très rapidement produire des brins d’ARNm pour répondre aux enjeux cruciaux d’une telle pandémie. Dès lors, la production de l’ARNm devient un enjeu majeur et répond à des étapes bien précises.

1 – Conception et synthèse in vitro : La première étape consiste à synthétiser l’ARNm in vitro en utilisant une matrice d’ADN linéarisé. Ce processus se fait généralement par transcription in vitro, une méthode dans laquelle des enzymes comme l’ARN polymérase sont utilisées pour transcrire de l’ADN en ARNm. Cette étape est cruciale pour s’assurer que l’ARNm produit est fonctionnel et exempt de contaminants.

2 – Modification chimique : Pour stabiliser l’ARNm et éviter une dégradation rapide dans l’organisme, il peut être modifié chimiquement. Les modifications incluent généralement l’ajout d’une coiffe en 5′ et d’une queue poly-A, qui protègent l’ARNm de la dégradation enzymatique et facilitent la traduction en protéines.

3 – Purification : L’ARNm doit être purifié pour éliminer toute trace d’ADN, d’enzymes, ou d’autres sous-produits issus du processus de transcription. La purification se fait via des techniques telles que la chromatographie ou l’ultrafiltration, assurant que l’ARNm final soit de haute pureté.

4 – Encapsulation dans des nanoparticules lipidiques (LNP) : Comme l’ARNm est instable et pourrait se dégrader rapidement dans le corps, il est encapsulé dans des nanoparticules lipidiques (LNP) qui le protègent et facilitent son passage à travers la membrane des cellules. Ce processus est crucial pour le succès de la thérapie, car il permet à l’ARNm d’atteindre les cellules cibles.

5 – Contrôle qualité : Avant que l’ARNm ne soit prêt pour la distribution et l’utilisation clinique, il doit passer par un ensemble rigoureux de contrôles de qualité. Cela inclut la vérification de sa pureté, de son intégrité et de sa capacité à être traduit en la protéine cible. Des tests sont également effectués pour garantir qu’aucun contaminant biologique ou chimique n’est présent.

Mais produire de l’ARNm n’est pas sans coût. Ce coût dépend de plusieurs facteurs, notamment la complexité des processus de fabrication et la disponibilité des matières premières. Actuellement, la production d’ARNm, bien qu’elle soit plus rapide que celle des vaccins traditionnels, reste très coûteuse en raison de certains composants clés et de la technologie de fabrication.

Le marché de la production d’ARNm est un marché porteur tiré par plusieurs facteurs de croissance : la prévalence croissante des maladies infectieuses, une attention accrue aux soins préventifs, l’augmentation des investissements en R&D pour la mise au point de vaccins basés sur l’ARNm et les politiques nationales de promotion de la vaccination à travers le monde et dans les pays du Sud plus particulièrement. Le marché mondial des vaccins anticancéreux à ARNm devrait, par exemple, connaître une croissance significative, avec des estimations allant de 230 à 300 milliards de dollars d’ici 2035. Selon Cyvita, les vaccins Pfizer/BioNTech et Moderna contiennent respectivement 30 μg et 100 μg d’ARNm non répliquant. Pour une campagne de production d’un milliard de doses, il serait nécessaire de produire entre 30 et 100 kg d’ARNm hautement purifié avec les coûts de production qui vont avec. Aujourd’hui, les ARNm sont produits par transcription d’ADN in vitro, coûteuse et difficile pour soutenir des volumes croissants, car elle nécessite de nombreux réactifs (ADN, enzymes, nucléosides modifiés…), dépend de nombreux brevets et présente de multiples étapes. Si les coûts ne cessent de baisser, en 2022, produire 1 kilogramme d’ARN coûtait entre 25M de dollars et 50M de dollars.

Deux méthodes de production de l’ARNm sont aujourd’hui concurrentes, présentant chacune, avantages et inconvénients. D’un côté, certaines entreprises (Moderna Therapeutics, BioNTech, CureVac, Arcturus Thérapeuthics ou eTheRNA) proposent une méthode de production basée sur la synthèse enzymatique in vitro d’ARN polymérases. Cette méthode permet de produire de grandes quantités d’ARNm de haute qualité, avec des modifications spécifiques si nécessaire. Elle offre un contrôle précis sur la séquence et la structure de l’ARNm produit, ce qui est crucial pour les applications thérapeutiques. La synthèse enzymatique est actuellement la méthode la plus utilisée pour la production d’ARNm à grande échelle, notamment pour les vaccins et les thérapies basées sur l’ARNm. Cependant, elle présente certains défis, notamment en termes de coût et de mise à l’échelle, que des entreprises comme bYoRNA (dont nous présentons la solution ci-dessous) cherchent à surmonter avec des approches alternatives comme la production en cellules eucaryotes. Outre bYoRNA, d’autres entreprises proposent cette méthode comme Vernal Biosciences ou Sensible Therapeutics (qui propose des thérapies antisens, basées sur l’inactivation des gènes réputés anormaux les empêchant de fonctionner. Cette méthode reste pour l’heure très expérimentale)

Une innovation – Une Start-up : bYoRNA

bYoRNA est une start-up biotechnologique spécialisée dans la production d’ARN messager (ARNm) thérapeutique. Accompagnée par Unitec, sa technologie innovante se concentre sur la production, l’isolation et l’extraction d’ARNm à l’aide de cellules eucaryotes.

Que sont les cellules eucaryotes ?

Les cellules eucaryotes ont un noyau qui contient l’ADN et où se forme un ARNm mature, proche de l’ARNm humain, ce qui les distingue des cellules procaryotes (comme les bactéries) qui sont pour leur part dépourvues de noyau et dont l’ARNm est immunogénique pour les êtres humains.

Comment bYoRNA fabrique-t-elle l’ARNm ?

bYoRNA utilise une technologie brevetée pour produire de l’ARNm dans des levures, organismes eucaryotes. Cette technologie permet de surmonter plusieurs obstacles rencontrés dans la production traditionnelle d’ARNm in vitro, a le potentiel des ARNm à une fraction du coût de production actuel, et d’une longueur bien plus grande, ce qui permettra de fabriquer notamment des ARNm autoamplifiants (saRNA), de réduire l’immunogénicité (effets secondaires), et d’améliorer l’efficacité des ARNm thérapeutiques.

bYoRNA utilise les levures comme des « usines cellulaires » pour produire de l’ARNm, in vivo. Ces levures sont modifiées génétiquement pour inclure des rétrosomes, sorte de capsides protéiques qui protègent l’ARNm d’intérêt à l’intérieur de la cellule. La technologie repose sur l’encapsulation de l’ARNm thérapeutique dans ces rétrosomes, ce qui permet de le protéger contre la dégradation enzymatique par des RNAses présentes dans le cytoplasme. Cela améliore ainsi la stabilité de l’ARNm et sa pureté, condition nécessaire pour pouvoir en produire des quantités industrielles grâce à un procédé basé sur la biotechnologie classique.

La vision de bYoRNA sur le potentiel de l’ARNm (Source : www.byorna.bio)

La proposition de valeur de bYoRNA

Une efficacité accrue : la technologie brevetée de bYoRNA permettra la production d’ARNm plus longs et plus complexes à un coût compétitif, ce qui est essentiel pour le développement de nouvelles thérapies au-delà des vaccins.

Une sécurité améliorée : la production dans les levures est sûre et permettra, grâce à la production d’ARNm autoamplifiants (saRNA) de réduire le risque d’immunogénicité.

Une production locale et durable : bYoRNA permet une production locale d’ARNm naturel en utilisant les capacités de production existantes, ce qui favorise la souveraineté et réduit l’impact environnemental.

Une technologie accessible : la production en levure réduit les coûts de production grâce à l’utilisation de matières premières facilement accessibles et moins onéreuses et à un processus de production plus efficace.

Un accès au marché et la possibilité de co-développement: bYoRNA adopte un modèle commercial de co-développement avec des entreprises de biotechnologie, des institutions académiques et de grandes entreprises pharmaceutiques, leur permettant d’accéder à sa technologie innovante et de collaborer sur le développement de nouvelles thérapies à ARNm.

Marchés cibles de la technologie bYoRNA

La technologie brevetée bYoRNA a le potentiel de révolutionner la production d’ARNm, en la rendant plus sûre, plus efficace et plus abordable.

Voici quelques marchés cibles :

• Vaccins contre les maladies infectieuses : l’ARNm est déjà utilisé dans les vaccins contre la Covid-19, et la technologie bYoRNA pourrait permettre de développer des vaccins plus efficaces contre d’autres maladies infectieuses.
• Immunothérapie : L’ARNm peut être utilisé pour stimuler le système immunitaire à attaquer les cellules cancéreuses. La technologie bYoRNA pourrait permettre de développer des immunothérapies plus efficaces et moins coûteuses.
• Thérapie génique : L’ARNm peut être utilisé pour remplacer ou réparer des gènes défectueux. La technologie bYoRNA pourrait permettre de développer des thérapies géniques plus sûres et plus efficaces.
• Remplacement de protéines : L’ARNm peut être utilisé pour produire des protéines thérapeutiques. La technologie bYoRNA pourrait permettre de produire des protéines thérapeutiques à grande échelle et à faible coût.

Et les clients que bYoRNA vise :

· Les entreprises de biotechnologie 

· Les entreprises pharmaceutiques 

· Les institutions universitaires et de recherche 

bYoRNA cible un marché de l’ARNm qui double tous les trois ans et prévoit de créer une cinquantaine d’emplois dans la région Nouvelle Aquitaine d’ici 5 ans.

3 questions à Pascal Viguié et Thierry Ziegler, respectivement CEO et CTO de bYoRNA

Comment et pourquoi bYoRNA fabrique-t-elle l’ARNm ?

bYoRNA utilise une technologie brevetée pour produire de l’ARNm in vivo dans des levures eucaryotes (un noyau au sein duquel l’ARNm est transformé et maturé), et qui permet de surmonter plusieurs obstacles rencontrés dans la production traditionnelle d’ARNm in vitro. Plusieurs bénéfices : une efficacité accrue, une sécurité améliorée, une production locale et durable, et une technologie accessible financièrement.

Quels sont vos marchés cibles ?

Celui des vaccins, bien entendu, car la technologie bYoRNA permettrait de développer des vaccins plus efficaces contre de nombreuses maladies infectieuses. L’immunothérapie avec des solutions plus efficaces et surtout moins coûteuses, mais aussi la thérapie génique. Enfin, le remplacement de protéines : notre technologie faciliterait la production de protéines thérapeutiques à grande échelle et à faible coût. Ces marchés sont détenus par des entreprises de biotechnologie, des groupes pharmaceutiques qui cherchent à externaliser la production d’ARNm, et les institutions universitaires et de recherche. Nous prévoyons un chiffre d’affaires de 30 millions d’€ d’ici 2030, sur un marché de l’ARNm qui double en moyenne tous les trois ans.

Pour quelles raisons vous développez-vous en Gironde ?

bYoRNA se développe en Gironde grâce à un accompagnement entrepreneurial remarquable comme celui que procurent l’incubateur UNITEC, l’ADI et INVEST IN BORDEAUX, la présence d’établissements de formation réputés comme l’ENSTBB qui nous a hébergé la première année, et un soutien institutionnel fort de la région Nouvelle-Aquitaine (nous avons bénéficié d’une subvention pour l’achat d’équipement pour nos nouveaux laboratoires). La qualité de vie est évidemment un plus, et le fait que Thierry Ziegler et Pascal Viguié, les deux fondateurs, aient déjà vécu en région bordelaise rendaient ce choix évident.

Lire la version courte de la note sur Les échos Judiciaires – Girondins

Le concept d’un intermédiaire entre l’ADN et les protéines a émergé progressivement, avec l’idée que cette molécule pourrait servir de « messager » transportant les instructions génétiques depuis le noyau jusqu’au cytoplasme où les protéines sont synthétisées. Cette hypothèse a été renforcée par les découvertes de plusieurs scientifiques sur la nature de la transcription et de la traduction.

Plusieurs chercheurs ont joué un rôle crucial dans la découverte de l’ARNm.

En 1961, François Jacob et Jacques Monod deux biologistes français ont été parmi les premiers à proposer l’existence d’une molécule d’ARN messager. Travaillant sur la régulation des gènes chez Escherichia coli, ils ont proposé un modèle dans lequel l’ARNm sert d’intermédiaire entre l’ADN et les protéines, contrôlant ainsi l’expression des gènes. Cette découverte leur a valu l’obtention du Prix Nobel de médecine en 1965.

La même année, François Jacob, accompagné de deux autres chercheurs (Sydney Brenner et Matthew Meselson) fournit les preuves expérimentales de l’existence de l’ARNm. En utilisant le phage T4, un virus qui infecte les bactéries, ils ont montré que l’ARN nouvellement synthétisé dirige la production de protéines virales, confirmant ainsi le rôle de l’ARNm comme messager entre l’ADN et la machinerie de synthèse des protéines.

Enfin, toujours en 1961, Marshall Nirenberg et Heinrich Matthaei mènent des expériences qui ont contribué à la compréhension de l’ARNm. Ils ont montré que les ARN synthétiques pouvaient programmer la synthèse de protéines spécifiques dans un système acellulaire, mettant en lumière le lien direct entre la séquence d’ARNm et la production de protéines.

Ces découvertes ont jeté les bases de la biologie moléculaire moderne, ouvrant la voie à des innovations majeures dans le domaine de la génétique et de la biotechnologie.

Qu’est-ce que l’ARNm ?

L’ARN messager, ou ARNm, est une molécule essentielle dans le processus de synthèse des protéines au sein des cellules. Il agit comme un intermédiaire entre l’ADN, qui contient l’information génétique, et les ribosomes, qui sont les structures cellulaires responsables de la fabrication des protéines.

L’ARN messager (ARNm) est une molécule d’acide ribonucléique (ARN) qui joue un rôle central dans l’expression des gènes dans les cellules vivantes (transcription). C’est un intermédiaire essentiel dans le processus de synthèse des protéines, transférant l’information génétique codée dans le noyau cellulaire (ADN) vers les ribosomes dans le cytoplasme, où cette information est traduite en protéines fonctionnelles. Contrairement à l’ADN, qui est double brin, l’ARNm est une chaîne simple composée de nucléotides, incluant l’adénine (A), la cytosine (C), la guanine (G) et l’uracile (U).

On peut reprendre l’image proposée par l’Inserm qui illustre la définition suivante : « Le génome est représenté comme un livre, qui est passé par une photocopieuse. Il en sort une copie (l’ARN messager) qui part vers une usine, le Ribosome. De l’usine sort d’un côté une protéine (un rubik’s cube) et de l’autre de l’ARN messager dégradé (une feuille de papier en boule). »

Fonction de l’ARNm dans la synthèse des protéines

L’ARNm joue un rôle central dans la synthèse des protéines, un processus fondamental pour la vie. Ce processus se déroule en deux étapes principales : la transcription et la traduction.

La transcription est le processus par lequel l’information génétique contenue dans l’ADN est transcrite en une molécule d’ARNm. Cette première étape se déroule dans le noyau des cellules eucaryotes. L’ARN polymérase se lie à l’ADN au niveau d’un gène spécifique et synthétise une molécule d’ARNm en utilisant l’un des brins d’ADN comme matrice.

Après sa synthèse, l’ARNm mature est exporté du noyau vers le cytoplasme, où il est « traduit » en protéine par les ribosomes, il s’agit de la traduction. Les ribosomes lisent la séquence de l’ARNm par groupes de trois nucléotides, appelés codons, chaque codon spécifiant un acide aminé particulier. Les acides aminés sont ensuite enchaînés pour former une protéine qui se replie pour acquérir une structure tridimensionnelle fonctionnelle.

Vient ensuite la régulation : L’ARNm est rapidement dégradé après avoir été utilisé pour la synthèse protéique, ce qui permet de réguler la quantité de protéines produites dans la cellule. Contrairement à l’ADN, qui est stable et conservé tout au long de la vie de la cellule, l’ARNm est éphémère et ne persiste que quelques minutes à quelques heures dans le corps.

Ce processus, universel chez tous les êtres vivants, constitue le mécanisme par lequel l’information génétique est exprimée sous forme de phénotypes, c’est-à-dire de caractéristiques physiques et fonctionnelles des organismes.

L’ARNm et ses applications médicales

Les vaccins à ARNm

1. Principes et mécanismes

Les vaccins à ARNm représentent une approche innovante dans le domaine de l’immunisation, basée sur l’utilisation de l’information génétique plutôt que sur des formes atténuées ou inactivées du pathogène. Cette technologie repose sur l’insertion d’une molécule d’ARN messager synthétique dans l’organisme, codant pour une protéine spécifique du virus contre lequel on veut induire une réponse immunitaire.

a. Conception de l’ARNm : L’ARNm utilisé dans les vaccins est conçu pour coder une protéine spécifique du pathogène (comme la protéine spike pour le SARS-CoV-2), afin de déclencher une réponse immunitaire.

b. Administration : L’ARNm est encapsulé dans des nanoparticules lipidiques, qui agissent comme vecteurs pour protéger l’ARNm de la dégradation rapide et faciliter son entrée dans les cellules humaines après administration par injection intramusculaire.

c. Synthèse de la protéine virale : Une fois dans le cytoplasme des cellules, les ribosomes lisent l’ARNm et synthétisent la protéine virale correspondante. Cette protéine n’est pas nocive en elle-même, mais elle est reconnue comme étrangère par le système immunitaire.

d. Activation du système immunitaire : Les cellules immunitaires identifient la protéine virale et déclenchent une réponse immunitaire, incluant la production d’anticorps spécifiques et l’activation des cellules T. Si l’individu entre en contact avec le virus réel plus tard, son système immunitaire est prêt à répondre rapidement, neutralisant l’infection avant qu’elle ne cause des symptômes graves.

[Video Youtube Vaccin à ARNm : https://youtu.be/lzvmsC2k8uQ]

L’un des principaux avantages des vaccins à ARNm est leur rapidité de développement. Contrairement aux vaccins traditionnels, qui nécessitent la culture de virus en laboratoire et des procédés longs et coûteux, la technologie de l’ARNm permet de créer un vaccin en quelques semaines, une fois que la séquence génétique du virus est connue. De plus, ils ne contiennent ni virus vivant ni matériel pathogène, réduisant ainsi les risques liés à leur fabrication et à leur utilisation. Comme le signale le Dr Benoît Soubeyrand, consultant en vaccinologie « la personne vaccinée fabrique elle-même l’antigène, sans aucun risque de retour à des formes virulentes. La conformation de la protéine produite est parfaitement identique à la protéine virale. Ce qui n’est pas le cas avec d’autres types de vaccins utilisant des cellules d’insectes ou d’Escherichia coli pour fabriquer l’antigène ».

L’utilisation des vaccins ARNM dans le cadre de la Covid-19

La pandémie de Covid-19 a marqué un tournant décisif dans l’utilisation des vaccins à ARNm, avec le développement rapide de deux vaccins phares : Pfizer-BioNTech (BNT162b2) et Moderna (mRNA-1273). Ces deux vaccins ont démontré des niveaux d’efficacité inédits dans les essais cliniques (de l’ordre de 95%) et ont contribué de manière significative à la lutte contre la pandémie.

Les vaccins à ARNm ont été déterminants pour ralentir la propagation de la Covid-19 et réduire considérablement la mortalité liée à la pandémie. Leur flexibilité et la possibilité d’adapter rapidement les séquences d’ARNm à de nouveaux variants sont des avantages considérables. Par exemple, des versions mises à jour des vaccins à ARNm ont été développées pour lutter contre les variants Delta et Omicron.

Ces vaccins ont également démontré que la technologie de l’ARNm est non seulement viable, mais aussi extrêmement efficace pour répondre rapidement à une crise sanitaire mondiale, ce qui ouvre la voie à de futures applications de cette technologie pour d’autres maladies infectieuses, et même dans le traitement du cancer et d’autres pathologies.

Thérapies géniques à base d’ARNm

Les maladies génétiques sont causées par des mutations dans les gènes, entraînant soit la production de protéines dysfonctionnelles, soit l’absence totale de certaines protéines essentielles. Les thérapies à base d’ARNm offrent une stratégie pour pallier ces défaillances en fournissant directement les instructions nécessaires à la production des protéines manquantes ou correctrices.

Les thérapies géniques à base d’ARN messager (ARNm) représentent une innovation de pointe dans la médecine, visant à corriger ou traiter des maladies génétiques en modifiant directement l’expression des gènes défectueux. Cette approche utilise l’ARNm pour introduire des séquences d’ARN codant pour des protéines thérapeutiques ou correctrices dans les cellules affectées, contournant ainsi les mutations génétiques qui provoquent des pathologies. L’ARNm thérapeutique est conçu pour produire une version correcte de la protéine et est encapsulé dans des nanoparticules lipidiques pour le protéger et l’acheminer vers les cellules cibles. Une fois à l’intérieur, il est traduit en protéine fonctionnelle, permettant de restaurer une activité cellulaire normale et de corriger les effets de la mutation.

La thérapie génique consiste à introduire du matériel génétique dans des cellules pour soigner une maladie. Au départ, cette approche a été conçue pour suppléer un gène défectueux en cas de maladie monogénique (liée à la dysfonction d’un seul gène). Mais au cours des deux dernières décennies, l’évolution rapide des connaissances et des technologies a permis de démultiplier les stratégies possibles et d’élargir leur utilisation à de très nombreuses indications, dont certains cancers.

Source : Inserm

Les thérapies géniques à base d’ARNm en sont encore à leurs débuts, mais des avancées prometteuses ont déjà été réalisées dans plusieurs domaines de la médecine.

• Maladies génétiques rares : Certaines maladies monogéniques (celles causées par la mutation dans un seul gène) sont des candidates idéales pour les thérapies à ARNm. On peut notamment citer la dystrophie musculaire de Duchenne pour laquelle des recherches sont en cours afin d’utiliser l’ARNm pour restaurer la production de la dystrophine, une protéine essentielle dont l’absence conduit à une dégénérescence musculaire progressive. On peut également mentionner le déficit en ornithine transcarbamylase. Cette maladie génétique rare affecte le métabolisme de l’ammoniac dans le foie. Des essais cliniques explorent l’utilisation de l’ARNm pour produire une enzyme fonctionnelle chez les patients atteints de ce déficit.

• Maladies métaboliques : Les thérapies à base d’ARNm peuvent également viser des maladies métaboliques héréditaires, où une enzyme essentielle est absente ou non fonctionnelle. Le principe consiste à introduire un ARNm conçu pour coder une enzyme fonctionnelle dans les cellules du patient. Une fois traduit en protéine, cet ARNm permet à la cellule de produire l’enzyme nécessaire, rétablissant ainsi le fonctionnement normal du métabolisme. L’hypercholestérolémie familiale, le déficit en alpha-1-antitrypsine ou encore la maladie de Gaucher sont des pathologies génétiques visées par l’ARNm.

• Maladies respiratoires et fibrose kystique : dans le cas de maladies respiratoires comme la fibrose kystique (mucoviscidose), l’une des cibles prometteuses pour l’ARNm est la correction de la production défectueuse de la protéine CFTR (Cystic Fibrosis Transmembrane conductance Regulator). L’ARNm pourrait être utilisé pour restaurer une expression fonctionnelle de cette protéine dans les cellules pulmonaires, améliorant ainsi la qualité de vie des patients.

Oncologie et ARNm

L’utilisation de l’ARN messager dans le traitement du cancer représente une avancée prometteuse dans le domaine de l’immunothérapie. L’ARNm est utilisé pour stimuler le système immunitaire à cibler spécifiquement les cellules cancéreuses ou pour corriger des anomalies génétiques responsables de la croissance tumorale. Cette approche, encore en développement, offre de nouvelles perspectives dans la lutte contre les cancers résistants aux traitements traditionnels.

Les thérapies à base d’ARNm en oncologie reposent sur l’idée que l’ARNm peut être conçu pour exprimer des antigènes ou des protéines qui induisent une réponse immunitaire ciblée contre les cellules cancéreuses. Les applications les plus prometteuses incluent les vaccins thérapeutiques, les traitements d’immunomodulation (un immunomodulateur ou immunosuppresseur est un médicament qui bloque certaines fonctions du système de défense du corps humain et, par conséquent qui est administré pour réguler la réponse immunitaire du patient) et la thérapie génique ciblée.

Parmi les voies de développement possibles, on retrouve les vaccins. Contrairement aux vaccins prophylactiques utilisés pour prévenir les maladies infectieuses, les vaccins à ARNm contre le cancer sont thérapeutiques, destinés à traiter un cancer existant en stimulant le système immunitaire à reconnaître et attaquer les cellules tumorales. Le principe est « simple » : l’ARNm est conçu pour coder des protéines ou des fragments de protéines spécifiques aux cellules cancéreuses, appelés néoantigènes. Ces néoantigènes sont dérivés de mutations présentes dans les cellules cancéreuses, ce qui les rend uniques aux patient et inoffensifs pour les cellules saines. Une fois injecté, l’ARNm est absorbé par les cellules dendritiques (cellules présentatrices d’antigène) et traduit en néoantigènes. Ces antigènes sont ensuite exposés à la surface des cellules, ce qui entraîne une activation des lymphocytes T et une attaque ciblée contre les cellules cancéreuses.

Récemment, BioNTech a annoncé le lancement de la phase d’essai d’un vaccin anticancer du poumon très prometteur. Le premier essai clinique de phase 1 pour le vaccin BNT116 a été lancé dans 34 centres de recherche répartis dans sept pays : Royaume-Uni, États-Unis, Allemagne, Hongrie, Pologne, Espagne et Turquie. Selon BioNTech, 130 patients participeront à cet essai. Les chercheurs espèrent que ce vaccin, en complément des traitements immunothérapeutiques existants, pourra améliorer de façon importante les taux de survie. Les prochaines étapes incluent les phases 2 et 3 des essais cliniques, avec l’objectif, à terme, de généraliser ce vaccin à l’échelle mondiale et sauver, au passage, des milliers de vies chaque année.

L’avenir des thérapies à base d’ARNm est prometteur, et les applications potentielles sont vastes. Les progrès rapides dans la recherche ouvrent de nouvelles perspectives pour traiter des maladies génétiques complexes ou des pathologies où les thérapies classiques sont limitées ou inefficaces. Voici quelques domaines clés où cette technologie pourrait transformer la médecine :

Régénération tissulaire : L’ARNm pourrait également être utilisé pour stimuler la production de protéines favorisant la régénération tissulaire après des blessures ou des maladies dégénératives.

Médecine personnalisée : À terme, il pourrait être possible de concevoir des traitements à ARNm sur mesure pour corriger les mutations spécifiques de chaque patient, ouvrant la voie à une médecine véritablement personnalisée.

Maladies neurodégénératives : Des recherches sont en cours pour utiliser l’ARNm afin de traiter des maladies comme la maladie de Parkinson ou Alzheimer en codant des protéines neuroprotectrices.

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Les biostimulants suscitent un intérêt grandissant auprès des agriculteurs, des chercheurs et des décideurs politiques, en raison de leur capacité à améliorer la productivité des cultures tout en minimisant l’impact environnemental. Leur utilisation s’inscrit dans une démarche d’agriculture raisonnée, visant à optimiser les processus naturels des plantes plutôt que de les supplanter.

Cette note de synthèse se propose d’explorer les différents aspects des biostimulants, en examinant leur définition, leur composition, leurs principales fonctions, ainsi que leurs avantages et leurs modes d’application. Elle vise à fournir une compréhension claire et concise de ces produits, de leur rôle dans l’agriculture moderne et de leur potentiel pour relever les défis agricoles du 21e siècle.

Qu’est-ce qu’un biostimulant ?

Les biostimulants, contrairement aux engrais et aux pesticides, ne fournissent pas directement des nutriments aux plantes ni ne les protègent contre les ravageurs ou les pathogènes (stress biotiques). Au lieu de cela, ils agissent dans l’ombre, stimulant les processus naturels des plantes pour améliorer leur santé et leur croissance. En d’autres termes, ils stimulent le vivant. Cela peut inclure une meilleure absorption des nutriments, une plus grande tolérance aux stress environnementaux comme la sécheresse ou le gel, et une résistance accrue aux maladies.

Les biostimulants stimulent les processus naturels de défenses de la plante vis-à-vis des stress abiotiques. Ces stress sont dus à des phénomènes physiques ou physico-chimiques, comme la chaleur ou le manque d’eau, ou à des carences (nutritives, hydriques). Grâce aux biostimulants, la plante va réorienter une plus grande partie de son énergie vers sa croissance et sa reproduction plutôt que pour lutter contre les stress.

Le règlement européen 2019/1009, entrée en application en juillet 2022, leur a donné une définition officielle. Les biostimulants sont « des produits qui stimulent les processus de nutrition des végétaux indépendamment des éléments nutritifs qu’ils contiennent, dans le seul but d’améliorer une ou plusieurs des caractéristiques suivantes des végétaux ou de leur rhizosphère :

• l’efficacité d’utilisation des éléments nutritifs ;
• la tolérance au stress abiotique ;
• les caractéristiques qualitatives ;
• la disponibilité des éléments nutritifs confinés dans le sol et la rhizosphère. »

Pourquoi s’intéresser aux biostimulants ?

L’un des défis majeurs assignés à l’agriculture est d’augmenter la production alimentaire pour une population mondiale toujours plus nombreuse (les Nations Unies prévoient une population mondiale de 8,5 milliards en 2030 et 9,7 milliards en 2050) tout en minimisant son impact sur l’environnement. Les biostimulants offrent une solution prometteuse pour atteindre ces objectifs en rendant les cultures plus robustes et en réduisant la dépendance aux produits chimiques.

Le champ d’action des biostimulants est vaste. Il s’étend du traitement des semences (afin de favoriser une levée vigoureuse), jusqu’à la préservation de la qualité des récoltes. Certains biostimulants améliorent l’absorption par la plante des nutriments présents dans l’environnement ou apportés par les engrais. D’autres favorisent la biodisponibilité des composés nutritifs du sol. Ils peuvent améliorer l’activité microbienne ou des propriétés physico-chimiques des sols permettant une meilleure dégradabilité des composés organiques. Les biostimulants peuvent également agir sur la qualité technique, nutritionnelle ou organoleptique de la plante ou de la récolte, en soutenant les métabolites secondaires (composés chimiques synthétisés par les plantes, c’est-à-dire des composés phytochimiques, qui remplissent des fonctions non essentielles, de sorte que leur absence n’est pas mortelle pour l’organisme, contrairement aux métabolites primaires). 

Les biostimulants agissent à différents niveaux par :

• L’amélioration de l’absorption par la plante des nutriments présents dans l’environnement ou apportés par les engrais (en solubilisant les phosphates, en fixant l’azote atmosphérique et en augmentant la disponibilité des nutriments dans le sol) ;
• L’amélioration de la biodisponibilité des composés nutritifs du sol permettant une meilleure absorption et utilisation au sein de la plante ;
• L’augmentation de la tolérance et de la résilience des plantes face aux stress abiotiques (sécheresse, excès d’eau, gelées, salinité, etc.) ;
• L’amélioration des critères de la qualité des produits récoltés tant au niveau des rendements que des propriétés nutritives (vitamines, minéraux ou autres composés bénéfiques) ;
• L’amélioration de l’activité microbienne ou des propriétés physico-chimiques des sols permettant une meilleure dégradabilité des composés organiques ;
• L’augmentation de la biomasse : les racines plus longues et plus ramifiées permettent une meilleure absorption des nutriments et de l’eau, ce qui se traduit par une croissance plus rapide et plus robuste des plantes.
• Un gain économique (via l’augmentation des rendements et de la qualité de ces derniers) ;
• Un gain environnemental par la réduction de l’utilisation de fertilisants issus de sources non renouvelables.

Les biostimulants appliqués aux semences pour les aider à bien démarrer
Les biostimulants peuvent être également appliqués sur les semences. L’objectif est d’améliorer la germination, la croissance puis la vigueur des plantes dès les premières étapes de leur développement. Certains biostimulants comme le THYL 121 L, composés de Pseudomonas fluorescens, est utilisé pour améliorer le contact sol-racines et favoriser une levée rapide. L’enrobage des semences de tournesol, par exemple, permet une stimulation de la croissance racinaire puis une levée plus rapide. Enfin, certains biostimulants contiennent des nutriments (comme le phosphore, le potassium du magnésium) qui enrichissent les sols et favorisent la germination des graines.
Si le champ des possibles est vaste, ce dossier est loin d’être simple. Il faut trouver des méthodes permettant de stabiliser la tenue du biostimulant sur la graine (pelliculage ou enrobage), identifier la charge de l’actif à doser pour qu’elle soit efficace et homogène. S’assurer de la stabilité dans le temps avec une durée de vie du biostimulant d’au moins six mois. De nombreuses entreprises travaillent en ce sens, comme Cérience ou le groupe RAGT.

Comme tous les êtres vivants, les plantes sont soumises à des facteurs externes pouvant occasionner du stress qui va affecter leur croissance, leur développement et leur productivité. Deux grandes catégories de stress cohabitent et influencent la vie de la plante : les stress biotiques et les stress abiotiques.

Ces deux types de stress ont des impacts différents sur les plantes, mais les obligent dans les deux cas à réagir et à lutter pour leur survie.

Stress biotiques

Les stress biotiques sont toutes les contraintes imposées aux plantes par des organismes vivants. Ceux-ciincluant les pathogènes (champignons, bactéries, virus), les herbivores (insectes, mammifères) et la compétition avec d’autres plantes.

a. Les pathogènes

• Champignons, bactéries, virus : Maladies, nécroses, réduction de la photosynthèse, détérioration des tissus.

b. Les ravageurs et les herbivores

• Insectes, mammifères : Consommation de feuilles, tiges, racines, réduction de la surface foliaire, perte de biomasse.

c. La compétition

• Autres plantes (adventices) : Compétition pour les ressources (eau, lumière, nutriments), réduction de la croissance des plantes cultivées.

Face à ces stress, les plantes mettent en place des mécanismes de défense, physiques (épines, poils, cuticules, etc.), chimiques (production de toxines et de répulsifs) et induits (production d’éthylène, d’acide salicylique, etc.). L’homme peut également intervenir pour protéger les plantes de manière artificielle ou naturelle grâce aux traitements chimiques, à la sélection des cultures et des variétés résistantes, par le contrôle biologique (utilisation de prédateurs naturels) ou par des pratiques culturales (comme la rotation des cultures).

Stress abiotiques

Les stress abiotiques désignent les facteurs environnementaux non vivants, tels que la sécheresse, les températures extrêmes, la salinité, la lumière excessive ou insuffisante, et les polluants chimiques. L’accélération du dérèglement climatique augmente les risques de survenue des stress abiotiques sur les plantes.

1. Stress hydrique

Le stress hydrique se traduit par deux phénomènes opposés :

• Sécheresse : Réduction de la croissance des plantes, flétrissement, diminution de la photosynthèse, accumulation de composés osmoprotecteurs.
• Excès d’eau : Asphyxie des racines, développement de maladies fongiques, réduction de la disponibilité d’oxygène.
• Stress thermique

• Températures élevées : Dégradation des protéines, dysfonctionnement des membranes cellulaires, réduction de la photosynthèse.
• Températures basses : Gel des tissus, cristallisation de l’eau intracellulaire, ralentissement de la croissance.

c. Stress salin

• Salinité : Déséquilibre ionique, toxicité ionique, réduction de l’absorption de l’eau, perturbation de la photosynthèse et de la respiration.

d. Stress lumineux

• Excès de lumière : Dommages photo-oxydatifs, production de radicaux libres, dommages aux chloroplastes.
• Déficit de lumière : Réduction de la photosynthèse, croissance étiolée.

e. Stress chimique

• Polluants : Accumulation de métaux lourds, toxines, réduction de la croissance, perturbation de la physiologie des plantes.

Impacts à long terme des stress sur les plantes

Les stress abiotiques et biotiques ont des impacts significatifs et diversifiés sur la vie des plantes, affectant à la fois les écosystèmes naturels et les systèmes agricoles.

1. Réduction de la productivité agricole

Les stress abiotiques et les stress biotiques causent des pertes importantes de rendement agricole. Les cultures de base, comme le riz et les pommes de terre, peuvent subir des pertes de rendement allant jusqu’à 30 % à cause de ces facteurs combinés​​. Ces pertes menacent la sécurité alimentaire mondiale, surtout dans un contexte de changement climatique.

2. Déclin de la biodiversité et des écosystèmes forestiers

Les forêts sont des écosystèmes particulièrement vulnérables aux combinaisons de stress abiotiques et biotiques, exacerbées par le changement climatique. La mortalité massive des arbres, consécutive à l’enchainement de plus en plus rapide des sécheresses, affecte de nombreuses espèces importantes comme les pins, les peupliers et les eucalyptus. Ces événements entraînent une diminution de la biodiversité, une réduction de la surface forestière mondiale, et perturbent les services écosystémiques essentiels fournis par les forêts.​

3. Adaptations et évolution des plantes

Les plantes développent des mécanismes complexes pour s’adapter aux conditions de stress, y compris des modifications épigénétiques (sur l’expression des gènes, mais sans impact sur l’ADN) et l’activation de voies moléculaires spécifiques. Ces adaptations peuvent améliorer la résilience des plantes à long terme, mais elles peuvent aussi entraîner des coûts énergétiques élevés et une croissance réduite dans des conditions non stressantes. Par exemple, les changements dans la régulation des stomates en réponse à des combinaisons de stress peuvent influencer la photosynthèse et la transpiration, impactant ainsi la croissance et la productivité des plantes.

4. Dégradation des sols et pollution environnementale

L’utilisation d’intrants chimiques pour compenser les effets des stress abiotiques a conduit à la dégradation des sols et à la pollution environnementale. Les engrais et des pesticides nuisent à la qualité des sols, réduisent la biodiversité microbienne et posent des risques pour la santé humaine et environnementale. Ce sont les raisons pour lesquels les biostimulants émergent comme une alternative plus durable pour améliorer la tolérance des plantes aux stress abiotiques tout en réduisant l’impact environnemental​.

5. Changements dans les pratiques agricoles

Pour faire face aux impacts des stress à long terme, les pratiques agricoles évoluent. L’intégration de biostimulants, l’amélioration des variétés végétales par sélection génétique et biotechnologique, et l’adoption de techniques de gestion de l’eau plus efficaces sont des stratégies essentielles pour augmenter la résilience des cultures face aux conditions de stress. De plus, la recherche continue sur les interactions entre les différents types de stress et les réponses des plantes est cruciale pour développer des solutions innovantes​​.

Réponses des plantes aux stress

Les plantes possèdent divers mécanismes pour faire face aux conditions de stress qu’elles rencontrent :

• Réponse hormonale : Les hormones végétales (comme l’acide abscissique, les auxines, les cytokinines) jouent un rôle clé dans la régulation des réponses aux stress hydriques ou pathogènes.
• Synthèse de composés protecteurs : En réponse au stress, les plantes synthétisent divers composés qui aident à protéger les cellules et les structures internes : Osmoprotecteurs (en réponse aux stress hydriques et salins), antioxydants (réaction au stress oxydatif), protéines de choc thermique.
• Modification de la physiologie : Les plantes adaptent leur physiologie pour minimiser les dommages causés par le stress grâce à la fermeture des stomates pour réduire la perte d’eau lors des stress hydriques ; ajustement de la croissance racinaire afin d’aller chercher plus profondément les ressources nécessaires à la croissance. La capacité photosynthétique peut être ajustée en réduisant l’activité photosynthétique pour faire face à des conditions de lumière changeantes
• Expression génétique : les plantes activent et répriment divers gènes en réponse au stress pour réguler les processus cellulaires et physiologiques.

Stratégies d’adaptation aux stress abiotiques :
La perception : reconnaissance par des récepteurs membranaires spécifiques du « non soi » (MAMP) ce qui permet l’identification du stress, de la condition « anormale », du danger.
La transduction du signal : c’est-à-dire la diffusion de l’information dans la plante. Elle se fait de proche en proche (cellule à cellule) via un flux de calcium.
La réponse cellulaire au travers de l’expression de gènes de résistance, de signaux et de régulation du statut hormonal permettant une résistance locale induite. Il y a activation des processus métaboliques de résistance de base et/ou d’une réponse adaptative via un système intégratif (espèces réactives à l’oxygène (ROS) / phytohormones).

Pour autant, face à la multiplication des situations de stress consécutives au dérèglement climatique, à l’utilisation accrue de pesticides, à l’appauvrissement des sols et à la prolifération des éléments pathogènes, les plantes ont de plus en plus de mal à lutter. L’homme dispose d’un arsenal diversifié de méthodes et de procédés pour accompagner les plantes dans leur lutte. Sélection variétale et génie génétique, gestion intégrée des cultures (par des pratiques agronomiques ou par contrôle biologique), utilisation de produits chimiques ou techniques culturales avancées (utilisation de drones ou de systèmes intelligents). Pour autant, depuis le début des années 1950 et la découverte des vertus de l’utilisation des algues sur la croissance racinaire des plantes, la recherche d’une voie alternative, respectueuse de la plante et de son environnement s’est développée autour de la notion de biostimulation.

Les différents types de biostimulants

Plus que par leurs constituants ou leur nature, ce sont leurs mécanismes d’action et leurs revendications qui vont définir les biostimulants. Ils peuvent être classés en plusieurs catégories, chacune avec ses propres mécanismes d’action et avantages.

Les biostimulants microbiens

Les biostimulants microbiens incluent les bactéries et les champignons qui interagissent avec les plantes pour améliorer leur croissance. Les bactéries fixatrices d’azote, par exemple, convertissent l’azote atmosphérique en une forme utilisable par les plantes. Les mycorhizes, des champignons qui vivent en symbiose avec les racines des plantes, augmentent la surface d’absorption des racines, facilitant ainsi l’absorption de l’eau et des nutriments.

Exemples et applications

– Rhizobium : bactéries aérobies présentes naturellement dans le sol, elles sont utilisées principalement avec les légumineuses (fabacées), fixent l’azote atmosphérique, réduisant ainsi le besoin en engrais azotés.

– Mycorhizes : appliqués à une variété de cultures, des céréales aux légumes, ils augmentent la résistance aux stress et améliorent la nutrition des plantes.

Biostimulants d’origine végétale

Ces biostimulants sont dérivés d’algues, d’acides humiques et fulviques, et d’autres extraits végétaux. Les extraits d’algues, par exemple, sont riches en hormones de croissance naturelles et autres composés bénéfiques qui stimulent la croissance des plantes et augmentent leur résistance aux stress abiotiques.

Avantages et mécanismes d’action

– Extraits d’algues : ils facilitent la photosynthèse et renforcent la tolérance aux conditions environnementales difficiles.

– Acides humiques et fulviques : ils améliorent la structure du sol, augmentent la capacité de rétention d’eau et facilitent l’absorption des nutriments. Ils renforcent également la tolérance au stress abiotique et stimulent la croissance des plantes.

Biostimulants à base de composés organiques

Les acides aminés et les hydrolysats de protéines font partie de cette catégorie. Ils fournissent les blocs de construction essentiels pour la croissance cellulaire et aident les plantes à se rétablir après des périodes de stress.

Impact sur la croissance et la santé des plantes

– Acides aminés : utilisés pour la synthèse des protéines, ils jouent un rôle crucial dans la croissance et le développement des plantes.

– Hydrolats de protéines : il s’agit d’un groupe de biostimulants végétaux qui sont produits par hydrolyse enzymatique et/ou chimique et contiennent un mélange de peptides et d’acides aminés. Ils peuvent également contenir d’autres composés susceptibles de contribuer à leur action biostimulante, tels que des glucides, des phénols, des éléments minéraux, des phytohormones et d’autres composés organiques. Selon des études scientifiques, ils aident à la récupération des plantes après des stress et stimulent la croissance notamment par l’augmentation du métabolisme du carbone et de l’azote, l’amélioration du métabolisme secondaire, la régulation positive des gènes codant pour l’absorption des nitrates, et la stimulation des activités enzymatiques liées à l’absorption du fer par les racines.

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Les grands enjeux liés aux biostimulants

Si les biostimulants représentent une avancée prometteuse pour l’agriculture, leur adoption et leur développement sont associés à plusieurs enjeux majeurs :

1. Réglementation et normalisation

Complexité des cadres législatifs

Les biostimulants ne sont pas encore réglementés de manière uniforme à l’échelle mondiale. Chaque pays peut avoir ses propres règles et définitions, ce qui complique la commercialisation et l’utilisation des biostimulants. Par exemple, en Europe, la législation récemment mise à jour inclut les biostimulants sous la catégorie des fertilisants, tandis qu’aux États-Unis, ils peuvent être classés sous différentes catégories selon l’État puisqu’il n’existe pas de cadre réglementaire national. Certains États refusent même l’utilisation de la terminologie biostimulant.

En France, les biostimulants font partie de la famille des MFSC (Matières Fertilisantes et Supports de Culture). Or, les biostimulants n’ont pas de norme d’application comme les amendements, les engrais ou les supports de culture. Afin d’être commercialisés, tous les produits biostimulants doivent être homologués et avoir une Autorisation de Mise sur le Marché (AMM). Le site E-phy géré par l’ANSES, permet de vérifier si le biostimulant possède bien une AMM, ses allégations et ses usages.

L’obtention d’une AMM peut passer par trois voies en France :
> un processus national d’homologation sous l’expertise de l’ANSES qui vérifie l’efficacité de la solution (essais significatifs sur chaque usage autorisé), le mode d’action et une évaluation toxicologique.
> un processus national de reconnaissance mutuelle en conformité avec les règles européennes. Le soumettant doit démontrer aux autorités nationales que le produit est commercialisé en tant que biostimulant dans un autre état de l’EU. L’évaluation est uniquement documentaire sans vérifier l’efficacité ni la toxicité.
> un processus européen d’évaluation et d’enregistrement dans le cadre du règlement 2019/1009 avec un dossier efficacité et une preuve d’absence de contaminants (ETM, contaminants, pathogènes).
Source : Comprendre la biostimulation – Frayssinet

Il est crucial d’établir des normes internationales pour garantir la qualité, la sécurité et l’efficacité des biostimulants. Des normes claires et harmonisées faciliteraient le commerce international et assureraient aux agriculteurs que les produits qu’ils utilisent sont fiables et efficaces.

2. La recherche et développement

Innovation continue

Les biostimulants sont un domaine en évolution rapide, nécessitant une recherche constante pour découvrir de nouveaux ingrédients actifs, comprendre leurs mécanismes d’action et développer des formulations plus efficaces. Les entreprises et les institutions de recherche doivent investir de manière significative dans la R&D pour rester compétitives et répondre aux besoins changeants des agriculteurs.

Preuves scientifiques et validation

Pour gagner la confiance des agriculteurs et des régulateurs, les biostimulants doivent être soutenus par des preuves scientifiques solides. Cela inclut des essais sur le terrain, des études de cas et des publications dans des revues scientifiques. La validation scientifique est essentielle pour démontrer l’efficacité des biostimulants dans des conditions réelles.

3. Adoption par les agriculteurs

L’adoption des biostimulants par les agriculteurs ne va pas de soi. Comme pour toute innovation technologique, il est nécessaire de convaincre les utilisateurs finaux des bienfaits de leur utilisation. Pour cela, il est important d’être transparent et pédagogue.

Éducation et formation

Les agriculteurs doivent être formés sur les avantages des biostimulants et sur la manière de les utiliser correctement. Cela peut inclure des démonstrations sur le terrain, des ateliers et des programmes de formation continue. Une compréhension claire de l’utilisation et des bénéfices des biostimulants est cruciale pour leur adoption à grande échelle.

Coûts et bénéfices

Le coût des biostimulants peut être un obstacle à leur adoption, en particulier pour les petits agriculteurs. Il est important de démontrer que les bénéfices économiques à long terme, comme l’augmentation des rendements et la réduction des coûts des intrants chimiques, compensent les coûts initiaux. Des incitations financières ou des subventions pourraient également aider à encourager l’adoption.

4. Impact environnemental

Durabilité et impacts écologiques

Bien que les biostimulants soient généralement considérés comme plus respectueux de l’environnement que les engrais et les pesticides chimiques, il est essentiel de surveiller et d’évaluer leur impact écologique. Les critères de surveillance portent :

• sur la toxicité et la sécurité, notamment les effets à moyen et long terme des biostimulants sur la santé humaine et animale ;
• sur l’accumulation des substances actives dans les organismes vivants et le sol ainsi que leur durée de vie et leur dégradabilité (ainsi que celle des sous-produits liés à cette dégradation) ;
• sur les interactions écologiques entre les biostimulants et les différents composants de l’écosystème (ainsi que les interactions avec d’autres intrants agricoles) ou en surveillant les évolutions dans les équilibres et les dynamiques des populations (faune et flore) à la suite de l’introduction des biostimulants.

Réduction de l’utilisation de produits chimiques

L’un des principaux avantages des biostimulants est leur potentiel à réduire l’utilisation de produits chimiques agricoles. Cependant, il est crucial de s’assurer que cette réduction ne compromet pas la productivité agricole par la réalisation d’essais en champs contrôlés, d’études comparatives de rendement et de productivité, de tests d’efficacité.

Les biostimulants doivent être intégrés de manière équilibrée dans les systèmes de gestion des cultures pour maximiser les bénéfices environnementaux et économiques.

5. Technologie et innovation

Intégration avec l’agriculture de précision

Les biostimulants peuvent être particulièrement efficaces lorsqu’ils sont utilisés en conjonction avec les technologies de l’agriculture de précision, telles que les capteurs de sol, les drones et les systèmes de gestion de l’irrigation. L’intégration de ces technologies permet une application plus précise et efficace des biostimulants, optimisant leur impact. Agritech Tomorrow propose l’intégration de capteurs permettant une utilisation très localisée des biostimulants. L’objectif est d’optimiser les rendements agricoles au niveau de la parcelle, du rang voire du pied. De son côté, CropX fournit des solutions d’irrigation de précision et des recommandations sur l’utilisation des biostimulants basées sur des données en temps réel collectées à partir de capteurs de sol et de gestions de données massives.

Développement de nouvelles formulations

La recherche en biotechnologie et en chimie continue de développer de nouvelles formulations de biostimulants, comme les encapsulations et les libérations contrôlées, qui peuvent améliorer leur efficacité et leur facilité d’utilisation. L’encapsulation permet une amélioration de la stabilité des biostimulants qui se retrouvent protégés des conditions environnementales parfois défavorables (variations de chaleur, d’UV, etc.). De même, cette technologie permet de libérer à la demande les principes actifs permettant une application plus efficace et économe. Les Espagnols de Green Universe Agriculture développent des biostimulants encapsulés dans des matrices polymères qui se dégradent lentement, libérant les principes actifs de manière progressive et contrôlée.

Marché des biostimulants : un aperçu mondial et français

Marché mondial des biostimulants

Le marché mondial des biostimulants est en pleine expansion. En 2023, sa valeur était estimée à environ 3,64 milliards de dollars. Ce chiffre devrait croître de manière significative pour atteindre environ 9,75 milliards d’ici 2032, avec un taux de croissance annuel de 10,5%​ (Fortune Business Insights)​​.

Leader du marché avec une valeur de 1,43 milliard USD en 2023, l’Europe continue de dominer grâce à des réglementations favorables et une forte demande pour des produits agricoles durables. Les pays comme l’Italie, l’Espagne, l’Allemagne et la France sont les principaux consommateurs​​. En 2029, le marché européen pourrait atteindre 2,34 milliards de dollars.

Deuxième plus grand marché, avec une croissance continue soutenue par des investissements en R&D et une adoption croissante des biostimulants pour améliorer les rendements agricoles​, le continent américain pourrait atteindre 1 milliard de dollars en 2029 contre 530 millions de dollars en 2024.

Les cultures en rang, comme les céréales, les oléagineux et les légumineuses, dominent le marché en raison de la grande superficie de leur culture. Les fruits et légumes représentent également un segment important, avec une croissance prévue de 10,5% jusqu’en 2032​.

Les extraits d’algues, les substances humiques et les acides aminés sont parmi les ingrédients les plus couramment utilisés dans les biostimulants et les traitements foliaires sont les plus répandus, représentant environ 2,5 milliards USD en 2022, en raison de leur efficacité et de leur facilité d’application.​

Marché français des biostimulants

En France, le marché des biostimulants suit la tendance européenne avec une forte croissance. La France est l’un des principaux consommateurs en Europe, bénéficiant de politiques agricoles favorables et d’une sensibilisation accrue à l’agriculture durable. Entre 2017 et 2020, le chiffre d’affaires des biostimulants en France a connu une croissance de 87%. En 2022, la France était leader du marché européen des biostimulants avec une part de marché d’environ 18% (les acides aminés représentant 78% des biostimulants consommés). Le marché français des biostimulants devrait continuer à croître à un rythme soutenu, porté par la demande croissante pour des solutions agricoles, écologiques et efficaces.

La France bénéficie de réglementations favorables à l’utilisation des biostimulants, soutenues par des initiatives comme la Stratégie Ecophyto2030 qui vise à réduire l’utilisation de pesticides et à promouvoir des alternatives durables (objectif de réduction de 50% de l’utilisation et des risques globaux des produits phytopharmaceutiques à l’horizon 2030 par rapport à la moyenne triennale 2011-2013).

• Entreprises : Plusieurs entreprises, à la fois nationales et internationales, sont actives sur le marché français. Des sociétés comme jouent un rôle crucial dans l’innovation et la distribution de biostimulants en France​.

Cartographie des grands acteurs du domaine des biostimulants

Le marché des biostimulants est dominé par de nombreux acteurs clés répartis à travers le monde. Aux États-Unis, on trouve des industriels comme BASF SE, Valent BioSciences LLC (qui propose une large gamme de produits biostimulants, Agrinos ou FMC Corporation. En Europe, des fleurons des biostimulants ne sont pas en reste : Syngenta Biologicals, Rovensa Next, Biolchim. Comme en Asie, on trouve Sumimoto Chemicals au Japon, Coromandel International Limited en Inde.

À côté des mastodontes industriels, on trouve également des entreprises très innovantes qui cherchent à conquérir quelques parts de marché dans ce secteur très florissant. Ces entreprises mobilisent de la recherche et développement en vue de proposer des solutions technologiques respectueuses de la plante et de son environnement. L’entreprise espagnole Seipasa par exemple, entreprise qui a reçu le Prix national de l’Innovation en 2020, travaille sur la formulation agrochimique efficace, Natural Technology^® à partir de principes actifs et ciblés de biostimulants, de biopesticides ou de biofongicides. SAS Agri, autre entreprise espagnole, développe une plateforme technologique, appelée NOBA, qui mixe recherche en laboratoire et expérimentations en pleine terre.

Enfin, il est important de noter la présence de nombreuses start-up qui ont la particularité de s’intéresser plus spécifiquement au sol et à l’apport des microbes dans celui-ci.  Agrinos est une entreprise canadienne spécialisée dans les biostimulants microbiens. Elle développe des solutions qui améliorent la santé et la productivité des sols grâce à des micro-organismes bénéfiques. À ces fins, elle utilise des consortiums de micro-organismes permettant d’augmenter la fixation de l’azote et améliorer l’absorption des nutriments. Symborg, également basée en Espagne, se concentre sur les biostimulants microbiens et les biofertilisants. Sa technologie repose sur des champignons mycorhiziens (Glomus iranicum var. tenuihypharum) et des bactéries bénéfiques. MyCoUp, son produit phare augmente la tolérance des plantes au stress et améliore la nutrition. On peut également citer Bioline AgroSciences, PlantResponse Biotech, Aphea.Bio, Gaiago ou Bactiva.

Une innovation – Une Start-up : Starfish Bioscience

Innover pour la régénération des sols

La dégradation des sols agricoles est un problème majeur à l’échelle mondiale. Un rapport des Nations Unies de 2017 a révélé qu’un tiers des terres de la planète était gravement dégradé par l’érosion, la salinisation, le compactage, l’acidification et la pollution chimique. Cette dégradation et cette érosion accélérée (selon la F.A.O., 90% des terres souffriront d’une érosion accélérée d’ici 2050) menacent la sécurité alimentaire mondiale et pourraient entraîner une pénurie alimentaire d’ici 50 ans si la tendance se poursuit.

Parmi les solutions possibles, l’agriculture régénératrice. L’agriculture régénérative rassemble des pratiques agricoles et de pâturage qui se concentrent sur la régénération de la couche arable, permettant notamment aux agriculteurs de maintenir les rendements des cultures, d’améliorer la rétention d’eau et l’absorption des plantes, d’augmenter la rentabilité de l’exploitation et de soutenir la bioséquestration du carbone et de l’azote.

Parmi les solutions prônées, les méthodes mises en avant incluent : réduction du travail du sol, couverture permanente des sols cultivés, rotation des cultures, intégration de l’élevage dans les systèmes des cultures, utilisation du compost et recyclage des déchets verts. Ces pratiques permettent une amélioration de la structure du sol, l’augmentation de sa teneur en matière organique et la restauration d’une vie microbienne active.

Le microbiome du sol regroupe l’ensemble des micro-organismes (bactéries, champignons, virus, archées et protozoaires) qui vivent dans un écosystème, ainsi que leurs gènes et les interactions qu’ils entretiennent entre eux et avec leur hôte ou leur milieu. En agissant sur cet écosystème microbien, il est possible de restaurer l’équilibre physiologique d’un sol et par-là ses grandes fonctions. Pour protéger le microbiome terrestre, trois actions sont nécessaires :

• Protéger la biodiversité microbienne au sein d’un écosystème préservé
• Restaurer la biodiversité microbienne lorsque les écosystèmes sont dégradés
• Entretenir les écosystèmes restaurés.

1. Présentation de la Start-up

Fondée en novembre 2023 et basée à Bordeaux, Starfish Bioscience se spécialise dans la régénération des sols par la restauration de leurs microbiomes. Sa mission est d’améliorer la durabilité et la productivité agricoles tout en minimisant l’impact environnemental.

La particularité de Starfish Bioscience est l’utilisation de bactéries clés de voûte pour développer des biostimulants microbiens capables de restaurer la diversité et la fonctionnalité des microbiotes des sols.

Une espèce clé de voûte est une espèce dont la présence est indispensable à l’existence même d’un écosystème, non pas par son effectif, mais par l’action qu’elle exerce sur les comportements et/ou effectifs des autres espèces qui composent le système. Parmi les espèces clés de voûte, l’étoile de mer, le loup gris ou l’abeille domestique qui tous exercent une activité régulatrice de leur écosystème.  

Les bactéries dites clés de voûte jouent un rôle essentiel dans le maintien des fonctions vitales des sols grâce à des propriétés génétiques uniques. Aujourd’hui, seulement 1% des bactéries du sol ont été identifiées. La restauration des sols passe nécessairement par l’identification des bactéries essentielles et leur cartographie. Une fois cette cartographie effectuée, la deuxième phase du processus peut être menée. Celle-ci conduit à valider l’essai (en conditions in vitro puis in vivo en plein champ) et à formuler un produit stable et facile d’utilisation par l’agriculteur.

C’est l’objectif de Starfish Bioscience qui utilise des applications de technologies éprouvées dans le monde de la pharmaceutique (et sous dépôt de brevets) :

• Séquençage ADN à Haute Résolution pour accéder aux fonctions des microbes du sol,
• Application de nouveaux algorithmes pour identifier les bactéries clés de voûte,
• Utilisation de méthodes d’isolement innovantes pour conserver la viabilité des bactéries du sol.

La technologie proposée par Starfish Bioscience comble les lacunes des méthodes traditionnelles de régénération des sols car elle agit sur l’ensemble de l’écosystème microbien qui sous-tend les fonctions du sol. la solution qui se présentera sous la forme d’une poudre ou d’un liquide contenant les bactéries stabilisées est aussi économique et très facile à utiliser, faisant d’elle une candidate sérieuse à un déploiement massif dans les années à venir.

2. La vigne : premier marché visé par Starfish Bioscience

En février 2024, la start-up a levé 900 000 euros auprès de Seventure Partners pour financer sa recherche et son développement. Parallèlement à cette levée de fonds, Startfish Bioscience a signé un partenariat avec le domaine viticole Château La Tour Carnet (Haut-Médoc) du groupe Bernard Magrez. Cette collaboration consiste en la réalisation d’un atlas des communautés microbiennes présentes dans les sols de différentes parcelles viticoles, l’étude de la relation entre les microbiotes des sols et la santé des vignes et enfin l’étude de l’impact du réchauffement de la vigne sur le microbiote du sol.

Pourquoi un partenariat avec un domaine viticole ?

Le marché viticole européen est l’un des marchés les plus porteurs pour la jeune start-up. En effet, l’industrie viticole cumule les avantages : marges très élevées, un marché dont la valeur ne cesse de croître malgré la stagnation de la consommation, une règlementation favorable qui pousse les exploitants à adopter des mesures pour limiter les besoins en intrants chimiques. Par ailleurs, par ses méthodes de culture particulièrement exigeantes avec les sols (labours récurrents et aucune rotation des cultures n’est possible), la viticulture présente aussiune dégradation de ses sols plus fortes devant les légumineuses et les céréales. Enfin l’Europe est le premier marché mondial pour les produits biostimulants toutes agricultures confondues. En régénérant les sols viticoles, Starfish Bioscience espère améliorer la productivité agricole et contribuer à une agriculture plus durable.

INTERVIEW / 3 questions à Sandrine Claus, Fondatrice de STARFISH Bioscience

La start-up bordelaise créée en 2023 a pour mission de réparer les écosystèmes microbiens des sols viticoles en développant des produits restaurateurs des fonctions bactériennes.

 Qu’apporte concrètement la solution que vous développez ?

Starfish Bioscience participe activement à la régénération des sols et de leur biodiversité microbienne grâce à ses solutions bactériennes adaptées aux spécificités des sols : climat, nature du sol, mode et type de culture. Adaptée aux besoins de chaque type de sol, notre solution permet d’agir sur les 4 fonctions essentielles du sol : le recyclage des nutriments, la rétention de l’eau, la structuration du sol et la fixation du carbone et de l’azote. Elle s’inscrit pleinement dans la transition agricole rendue inévitable par le changement climatique et les besoins croissants de production végétale.

Quelles perspectives pressentez-vous pour le marché des biostimulants ?

Il existe un impératif mondial à produire plus et à produire mieux pour répondre aux besoins croissants en matière végétale (nutrition humaine et animale, bio-énergie, bio-emballages, textile, etc.) et pour lutter contre le changement climatique. Les biostimulants font clairement partie des solutions. Nous avons la conviction que ce marché va croitre de façon importante : + 8% par an pendant les 5 prochaines années. Le marché sera alors de 6,6 Mrd $ en 2029 au niveau mondial, dont 2,3 Mrd € pour l’Europe.

Quels partenariats mettez-vous en œuvre pour accélérer votre activité ?

Essentiels à notre développement, ils sont pluriels : UNITEC depuis 2023 et par extension la Région Nouvelle-Aquitaine dont l’aide nous est précieuse pour nous structurer et nous financer ; l’incubateur Start-Up Win du groupe Bernard Magrez spécialisé WineTech, mondialement connu pour ses grands vignobles. D’où l’accès à de grands domaines bordelais et le lancement de notre activité, notamment grâce à un partenariat avec le Château La Tour Carnet qui mène depuis plusieurs années des expérimentations sur son vignoble. Mais aussi l’INRAe qui héberge notre laboratoire, et celui de Bioaster (situé à l’Institut Pasteur à Paris), spécialisé en microbiologie avec lequel nous avons un partenariat stratégique. Enfin, des partenaires financiers nous ont rejoints cette année, dont Seventure Partners spécialisé dans le financement des start-ups à impact positif sur la santé et la nutrition.

Pour lire la 1ère partie de cette note, cliquez sur l’image ci-dessous.

L’aide à la création

La grève des scénaristes Hollywoodien l’a bien montré : l’IA pénètre le champ de la création et créé, si ce n’est de la peur, des prises de conscience que toutes les sphères de l’économie bougent à vitesse grand V. Des jeux tels que AI Dungeon utilisent déjà l’intelligence artificielle pour générer des scénarios uniques, ramifiés et infinis, basés sur les interactions avec le joueur. Pour les créateurs de jeux, les outils comme Novel AI sont un appui aux scénarios, aux dialogues et aux illustrations. Vous souhaitez un univers et un style à la Arthur Conan Doyle ou à la H.P. Lovecraft ? L’IA est là. Si l’on pressent tout le potentiel d’aide à la création qu’elle représente, l’IA a ses limites ; le résultat est « à la manière de », une brillante copie ou inspiration, mais sans création réellement originale. Et c’est là que le bât blesse.

Les métiers du design d’espace entrent dans le jeu

Toujours en aide aux concepteurs, un outil comme Dungeon Alchemist va entièrement automatiser la conception d’espaces intérieurs parcourus par le futur joueur. Un tracé de la pièce, un choix d’ambiance, de mobilier et la cuisine viking, ou encore le jardin moyenâgeux et la salle de réception du donjon… autant d’environnements prêts à jouer et reconfigurables à loisir. La transposition pour les métiers de décorateurs d’intérieurs, de cuisiniste ou de paysagiste est ici évidente.

Les mêmes outils se retrouvent pour du design de grands espaces extérieurs, générer des quartiers de villes futuristes pour des décors de jeu, à partir de descriptions textuelles ou d’images. Prenez Atlas AI : outil adapté, aux mains d’architectes et urbanistes, pour concevoir des idées d’aménagements d’un nouveau quartier en l’alimentant de plans et de photos des constructions existantes. Du virtuel au réel, il n’y a qu’un pas…

L’interaction avec l’Humain

Longtemps les personnages rencontrés dans les jeux vidéo ont été conçus pour échanger quelques informations préprogrammées avec le joueur et « s’excuser » le reste du temps de ne pas comprendre les autres demandes sortant du cadre prévu. L’IA dote désormais les PNJ – personnages non joueurs – d’une capacité à répondre au joueur, de le comprendre, de dialoguer avec lui. La démonstration de NVidia, célèbre constructeur de carte vidéo, acteur clé du développement dans les IA , montre ce type d’interaction avec le joueur humain. Les dialogues générés à chaque interaction, ne sont donc jamais les mêmes, ils s’adaptent totalement à vos demandes. Qu’est ce qui relève du dialogue programmé par le concepteur ? Qu’est ce qui est du dialogue généré par l’IA ? Les deux s’entremêlant, l’illusion d’humanité est troublante.

Où sont les Hommes ?

Compréhension des questions, réponses générées en temps réel, synthèse vocale irréprochable,… ces technologies se déclinent de plus en plus vers les outils de relation client : hotline, SAV, tuteur, conseiller, qui est humain qui est virtuel ?

Les avatars gérés et générés par IA sont désormais personnalisables (chez la fabrique d’avatar Replika par exemple) ; Facile désormais de demander à son avatar ou assistant d’agir en tant que guide touristique de Bordeaux, prof d’anglais, conseiller financier…Les applications sont grandes et à inventer.

« L’intelligence artificielle développée par Locuta autorise à traiter les gros volumes d’appels sans effort, afin de focaliser les téléconseillers sur des traitements plus complexes. Elle permet également une réponse 24/7, de réduire les durées moyennes de traitement et les coûts opérationnels des entreprises. Pour l’appelant, il n’y a pas de différence entre un humain et nos callbots. »

Maxime DEGENNE Maxime – CEO, Co-Founder – LOCUTA

L’assistant qui analyse et conseille

La technique de Dynamic Difficulty Adjustment permet d’adapter le niveau d’un jeu aux compétences du joueur pour éviter une difficulté trop grande. Ce qui le frustrerait et pourrait lui faire abandonner le jeu. Ou une difficulté trop faible menant à l’ennui face au jeu. L’IA analyse ainsi le temps de réaction, la précision, la prise de décision et les performances passées pour créer un profil de joueur unique. Elle crée un sentiment d’accomplissement et de progression, motivant les joueurs à améliorer toujours plus leurs compétences. Il est tentant de projeter cette technique dans le secteur de l’apprentissage et de la formation à distance pour en voir tout l’intérêt : pour l’apprenant mais aussi pour le fournisseur de solutions, non ?!

Meilleur, plus rapide, plus fort

Que ce soit pour les joueurs professionnels du eSport ou pour les simples amateurs, les services d’analyse, de conseil ou de coaching se multiplient. Mobalytics – et ses 10 millions de gamers fans !-, identifie et corrige les faiblesses des joueurs. Son IA analyse le jeu pour conseiller le joueur à s’améliorer, optimiser ses stratégies à l’entrainement.

Enfin, l’IA automatise désormais la production de contenus des meilleurs moments d’un match de jeu vidéo : sur l’écran de jeu, comme les avis sur le match du commentateur qui se filme sur Twitch ou Youtube. Les extraits produits par le service Ehlipse par exemple, permettent de produire des résumés du match automatisés, pour diffusion sur les réseaux sociaux.

Sur ces deux exemples d’outils, on ne peut que penser à leur projection dans le monde du sport pour les joueurs, les entraineurs ou les média couvrant les retransmissions de matchs.

D’ici 5 à 10 ans, les experts estiment que l’IA pourrait gérer plus de la moitié du développement des jeux vidéo. L’IA ne devrait pas seulement améliorer la qualité des jeux et réduire le temps de mise sur le marché, mais aussi créer des expériences plus vastes, immersives et personnalisées

En 2022, le marché mondial de l’IA dans les jeux vidéo était évalué à environ 1,1 milliard de dollars et il est prévu qu’il atteigne 11,4 milliards de dollars d’ici 2032, avec un taux de croissance annuel de 26,8% (source : AI in Video Games Market Size | Industry Forecast – 2032 (alliedmarketresearch.com))

« Le Jeu Vidéo fait progresser d’innombrables champs technologiques »

INTERVIEW / 3 questions à Davide Elahee, Président de SO.Games

Association des professionnels du jeu vidéo en Nouvelle-Aquitaine ayant pour missions de développer la filière, accompagner les porteurs de projets, notamment les studios, attirer de nouveaux talents et mettre en relation les acteurs. L’association : + de 100 acteurs (studios, freelance, etc), soit + de 100 millions de CA pour un effectif de + d’1 millier d’emplois (ETP) ; 5 éditeurs, 1 distributeur, la seule école publique nationale, + de 20 écoles privées formant les futurs professionnels de l’industrie.

En quoi le Jeu Vidéo a-t-il influencé et enrichi les autres secteurs de l’économie ?

Le Jeu Vidéo fait progresser d’innombrables champs technologiques. C’est une composante essentielle de nombreuses technologies, que ce soit dans la formation, l’architecture ou les applications militaires. Des sociétés comme Asobo ou Nyx avec leurs outils de formation ou d’exploration ont clairement démontré ses apports.

 Qu’est-ce que l’IA apporte de bon mais aussi de néfaste au secteur du Jeu Vidéo ?

L’Intelligence Artificielle est un grand sujet ! Mais quelque peu survendu, car à date, elle ne tient pas ses promesses. Le cadre légal demeure problématique et certains acteurs ne respectent pas les législations en matière de droit d’auteur. Si certains usages sont intéressants et déjà déployés comme le DLSS de nvidia qui sert à afficher des images plus fines très rapidement dans les jeux vidéo, force est de constater que l’on reste sur des usages de niche. Côté bénéfice d’usage, nous sommes encore dubitatifs. Ce que l’on note en revanche, c’est qu’à l’image des NFT ou des cryptomonnaies, le risque de fragmentation de la communauté pour une recherche de profit est bien réel. Quant aux implications environnementales, elles sont également très préoccupantes comme le démontre la hausse de consommation de ressources des GAFAM l’an dernier.

 Comment voyez-vous l’évolution des entreprises du secteur sur la région ?

De manière plutôt sereine. Le secteur se développe, rebondit vite. Et nous sommes bien accompagnés par les pouvoirs publics à tous les niveaux, de l’État, en passant par la Région, les départements jusqu’aux agglomérations. Beaucoup de beaux projets sont en cours ou en développement parmi la 100aine d’adhérents que l’association SO GAMES regroupe. On peut citer les annonces autour des prochains titres tels que Microsoft Flight Simulator 2024, Tenjutsu ou encore Warhammer Mechanicus 2.

Bien que l’hydrogène présente un potentiel considérable en tant que source d’énergie propre, plusieurs défis doivent être surmontés pour réaliser pleinement son potentiel.

Coût de Production et d’Infrastructure

Le coût de production de l’hydrogène, surtout celui produit de manière écologique (hydrogène vert), reste élevé comparé aux combustibles fossiles et même à d’autres sources d’énergie renouvelables. Les technologies d’électrolyse, nécessaires à la production d’hydrogène vert, requièrent des investissements significatifs. De plus, le développement d’une infrastructure spécifique pour le transport, le stockage et la distribution de l’hydrogène représente un autre ensemble de coûts importants. Une étude poussée réalisée en 2023 par le Cereme évalue les coûts de l’hydrogène (quant à la production, le stockage et la distribution) et conclue que « en raison des limites technologiques et économiques liées notamment à la nécessité d’infrastructures diffuses de transport et de stockage, mais aussi des incertitudes liées au développement des piles à combustible, l’hydrogène ne pourra pas nécessairement être le carburant propre de l’avenir pour tous les types de transport, en dehors de quelques cas particuliers [le transport routier lourd par exemple]. » Les technologies de production, de stockage ou de transport de l’hydrogène sont soit insuffisamment matures, soit encore excessivement onéreuses, soit les deux. »

Efficacité énergétique

L’hydrogène présente des défis en termes d’efficacité énergétique. Le processus d’électrolyse, le stockage, le transport et la conversion de l’hydrogène en électricité via des piles à combustible entraînent des pertes d’énergie à chaque étape.  Selon une étude de Connaissance des Énergies (datant de 2020), le rendement de la chaîne « Power-to-H2-to-Power », qui consiste à produire de l’hydrogène par électrolyse, à le comprimer, à le stocker puis à le reconvertir en électricité par une pile à combustible, est estimé entre 25 et 35 %. Ce rendement est nettement inférieur à celui d’une chaîne de batterie, qui est de l’ordre de 70 à 80 %. Une autre analyse citée par Futura arrive à peu près aux mêmes conclusions.

Sécurité et perception publiques

Comme toute énergie, l’hydrogène n’est pas sans risque. Si en tant que gaz synthétique utilisé depuis des décennies dans l’industrie, il est réputé fiable et sécurisé, son développement pour des usages plus grand public (voire domestique) nécessite la mise en place de réglementations et de normes bien définies. L’hydrogène étant la plus petite molécule qui existe, elle est dotée d’une grande capacité de diffusion à travers les matériaux, augmentant ainsi le risque de fuite. L’hydrogène est hautement inflammable au contact de l’oxygène, avec une température de flamme de l’ordre de 2000°C pouvant entraîner une détonation et une explosion. Le public peut donc se demander si rouler à l’hydrogène est sécurisé. Des tests réguliers sont effectués sur les réservoirs (dont nous avons parlé précédemment), mais aussi sur les stations de remplissage qui sont extrêmement sécurisées et réglementées.

Dépendance aux technologies et matériaux rares

La production et l’utilisation de l’hydrogène dépendent de technologies avancées qui nécessitent souvent des matériaux rares ou coûteux (comme le platine, l’iridium, le cobalt, ou le lithium). Par exemple, les électrolyseurs et les piles à combustible utilisent des catalyseurs qui peuvent inclure des métaux précieux comme le platine, métaux qui sont soumis à des risques de pénuries, de fluctuations de leur cours ou des conflits géopolitiques. L’Europe est par exemple très dépendante des pays exportateurs de ces minerais, ce qui pose d’évidentes questions de souveraineté énergétique qu’on ne peut passer sous silence.  En 2023, la dépendance énergétique des pays de l’UE aux imports en ressources fossiles est toujours importante et représentera probablement plus de 90 % des ressources en pétrole et plus de 80 % de celles en gaz naturel.

Politiques et initiatives pour l’hydrogène

L’essor de l’hydrogène en tant que source d’énergie clé est soutenu par diverses politiques et initiatives à travers le monde. Ces efforts visent à surmonter les obstacles technologiques, économiques et réglementaires, et à positionner l’hydrogène comme un élément essentiel de la transition énergétique.

L’invasion de l’Ukraine par la Russie a mis en relief les faiblesses du modèle énergétique de l’Union européenne, fondé principalement sur une dépendance aux hydrocarbures russes. Dès le mois de mai 2022, la Commission européenne a proposé un plan dont l’objectif est de mettre fin à sa dépendance avant 2030 et d’atteindre la neutralité carbone d’ici 2050. Pour y parvenir, l’Union européenne a lancé le plan REPowerEU  qui prévoit d’agir sur différents leviers : économies d’énergie, diversification des sources d’approvisionnement, accélération du déploiement des énergies renouvelables, réduction de la consommation d’énergies fossiles dans l’industrie et les transports et investissement dans l’hydrogène. Le plan de la Commission repose sur l’utilisation de 20 MT d’hydrogène bas carbone d’ici 2030, couverte par une production européenne (50 %, ce qui suppose la fabrication et l’installation d’une capacité d’électrolyse de 100 GW) et des importations (50 %). Ces 20 MT d’hydrogène renouvelable, selon les usages, remplaceraient entre 25 et 50 milliards de m³ de gaz naturel.

Initiatives internationales

Hydrogen Council: lancé lors du World Economic Forum de Davos en 2017, l’Hydrogen Council est une initiative mondiale regroupant des entreprises majeures dans divers secteurs d’activités, réunies autour de la promotion de l’hydrogène comme élément crucial de la transition énergétique. Composé de 150 entreprises et multinationales, le Conseil couvre l’ensemble de la chaîne de valeur de l’hydrogène.

Clean Hydrogen Alliance : alliance de plus de 1400 membres (dont des États, des acteurs industriels, des organisations non gouvernementales, des associations, des investisseurs, des centres de recherches et des représentants de la société civile) résidant dans l’Union européenne. Créée en 2020, cette alliance travaille à la création d’un pipeline de projets d’investissement (plus de 1000 ont ainsi été recueillis) prévus par ses membres en vue de déployer les technologies de l’hydrogène visant plusieurs objectifs :

• Production d’hydrogène renouvelable et bas carbone électrolysée d’ici 2024 (6 GW) et 2030 (46 GW)
• Transport et distribution d’hydrogène propre
• Applications industrielles de l’hydrogène propre
• L’hydrogène propre au service de la mobilité
• L’hydrogène propre dans le secteur de l’énergie
• De l’hydrogène propre pour les applications résidentielles

International Renewable Energy Agency (IRENA) : l’Agence internationale pour les énergies renouvelables joue un rôle crucial dans le développement et la promotion de l’hydrogène, notamment l’hydrogène vert, comme élément clé pour atteindre des émissions nettes nulles dans les secteurs industriels lourds et les transports. Pour soutenir le développement de l’hydrogène vert, l’IRENA propose un guide pour l’élaboration de politiques, soulignant l’importance d’une stratégie nationale sur l’hydrogène, la définition de priorités politiques, la garantie de l’origine pour refléter les émissions de carbone sur l’ensemble du cycle de vie de l’hydrogène, et un système de gouvernance adapté pour intégrer l’hydrogène vert dans le système énergétique global.

Politiques nationales

Les États-Unis mènent une politique agressive en faveur de l’hydrogène qui s’articule autour de plusieurs initiatives clés qui visent à positionner le pays comme un leader mondial de l’hydrogène propre. L’Inflation Reduction Act, adopté en août 2022, joue un rôle central en renforçant considérablement le soutien à l’hydrogène propre, notamment par l’intermédiaire de crédits d’impôt. Cette législation a attiré un nombre important d’investisseurs, avec plus de 100 projets de production d’hydrogène propre annoncés aux États-Unis, visant une capacité de production cumulée de 12 millions de tonnes par an à l’horizon 2030. Cette dynamique vise à répondre à une demande américaine estimée à près de 10 millions de tonnes par an en 2030 et à 20 millions de tonnes par an en 2040. L’objectif est de faire des États-Unis l’un des principaux producteurs, consommateurs, et exportateurs mondiaux d’hydrogène propre et de ses dérivés.

La Chine a mis en œuvre une stratégie hydrogène complète, englobant le développement de véhicules à pile à combustible, la construction de nouvelles installations de production d’hydrogène vert, et la création d’une chaîne industrielle intégrée. Près de 27 provinces chinoises sur 31 ont élaboré leurs feuilles de route pour le développement de l’hydrogène, visant une utilisation et production massives d’hydrogène vert dans les années à venir. Fin 2023, plus de 30 installations de production d’hydrogène vert étaient en cours de construction, tandis que les marchés publics pour les électrolyseurs ont bondi à 2 055 MW. La Chine prévoit de déployer près de 117 000 véhicules à pile à combustible d’ici à 2025, dépassant son objectif initial de 50 000. En outre, le pays a vu une augmentation significative des ventes de véhicules à pile à combustible en 2023 (+45% sur l’année), principalement dans le secteur des véhicules lourds, largement subventionné par l’État. Plus de 439 stations de ravitaillement en hydrogène sont opérationnelles dans tout le pays, à l’exception du Tibet, avec une croissance notable de la production d’hydrogène vert à travers la construction de plusieurs installations majeures. Pourtant, selon l’Institut Montaigne, la Chine souffre de handicaps qui la ralentissent dans son développement comme la dépendance aux technologies étrangères (notamment  en ce qui concerne la membrane échangeuse de protons (PEM), cruciale pour pallier l’intermittence des énergies renouvelables) qui, combinée à un cadre législatif qui ne fait pas de distinction entre les différents types d’hydrogène et une politique principalement axée sur le secteur des transports, pourrait ralentir le développement de l’hydrogène vert en Chine.

Le Japon est à l’avant-garde du mouvement vers une « société de l’hydrogène » visant à diminuer sa dépendance aux combustibles fossiles et à réduire les émissions de gaz à effet de serre. La stratégie du pays, adoptée en 2017, tourne autour de l’amélioration de l’efficacité énergétique, de la sécurité énergétique, de la réduction des émissions de CO₂, et du développement des activités industrielles dans le secteur de l’hydrogène. Les objectifs clés incluent la réduction du coût de production de l’hydrogène de plus de trois fois d’ici 2030 et de 80 % vers 2050. Le Japon a également investi environ 1,5 milliard de dollars dans la R&D.

La stratégie allemande se concentre sur quatre marchés stratégiques : la production d’hydrogène propre, l’industrie (où l’hydrogène vert doit remplacer l’hydrogène gris), le transport, et le chauffage de bâtiments résidentiels et commerciaux. En 2023, le gouvernement allemand a revu sa stratégie nationale de l’hydrogène, décidant de doubler l’objectif de capacité de production à 10 gigawatts d’ici 2030. L’Allemagne cherche à couvrir environ deux tiers de ses besoins en hydrogène vert par des importations, établissant des coopérations internationales avec des partenaires stratégiques tels que des États en Afrique du Sud et de l’Ouest ainsi qu’avec l’Australie.

Normes et Réglementations

Au niveau européen, la Commission européenne a mis en avant le Paquet hydrogène et gaz, introduit en décembre 2021, qui pose les bases d’un futur marché commun européen de l’hydrogène. Ce paquet comprend des réformes législatives destinées à établir un cadre global pour la production, le transport, le stockage et l’utilisation de l’hydrogène renouvelable et bas-carbone. L’objectif est de décarboner des secteurs difficiles à électrifier et de créer un marché européen où l’hydrogène serait échangé comme une marchandise. Vig’Hy, l’observatoire de l’hydrogène a listé l’ensemble des réglementations en vigueur applicables à l’hydrogène dans un site internet.

Et la Nouvelle-Aquitaine ?

La Région Nouvelle-Aquitaine a adopté en 2020 une feuille de route visant à structurer et développer une filière sur toute la chaîne de valeur de l’hydrogène. L’objectif est de faire de la région un leader dans le secteur de l’hydrogène vert. Pour cela, la Région focalise sur cinq grands chantiers :

1. Développement de la production: augmentation de la capacité de production d’hydrogène vert à travers des projets d’électrolyse utilisant des sources d’énergies renouvelables.
2. Infrastructures de distribution: mise en place d’un réseau de distribution efficace pour l’hydrogène, y compris les stations de recharge pour les véhicules hydrogène.
3. Mobilité hydrogène: promotion de l’utilisation de l’hydrogène dans les transports publics et privés, avec le déploiement de flottes de véhicules hydrogène.
4. Soutien à l’innovation: encouragement de la recherche et du développement de nouvelles technologies liées à l’hydrogène, en collaboration avec les universités, les centres de recherche, et les entreprises.
5. Engagement des partenaires et des citoyens: sensibilisation et implication des acteurs locaux et du grand public dans la transition énergétique vers l’hydrogène.

Quel avenir pour l’hydrogène ?

L’avenir de l’hydrogène en tant que vecteur énergétique est devant nous. Alors que le monde s’oriente vers des solutions énergétiques plus durables et moins polluantes, l’hydrogène se positionne comme un candidat de choix, en particulier dans les secteurs où d’autres formes d’énergies renouvelables sont moins efficaces. Pourtant, de nombreux verrous restent encore à faire sauter. On peut en lister huit :

1. Coût de production : Le coût de production de l’hydrogène, notamment l’hydrogène vert produit par électrolyse de l’eau utilisant de l’électricité renouvelable, reste élevé par rapport aux combustibles fossiles. La réduction de ces coûts est essentielle pour rendre l’hydrogène compétitif.
2. Infrastructure de distribution : Le développement d’une infrastructure pour le transport et la distribution de l’hydrogène est primordial. Cela comprend la construction de pipelines, de stations de recharge pour les véhicules à hydrogène et de systèmes de stockage adaptés.
3. Efficacité énergétique et pertes : L’électrolyse, le transport puis l’utilisation de l’hydrogène entraînent des pertes énergétiques, nous l’avons vu. Améliorer l’efficacité à chaque étape est crucial pour maximiser les bénéfices environnementaux et économiques.
4. Capacités de production d’énergies renouvelables : La production d’hydrogène vert dépend de la disponibilité de sources d’énergie renouvelable (solaire, éolienne, etc.) en grande quantité et à un coût abordable. L’expansion de ces capacités est donc un prérequis.
5. Réglementations et normes : La mise en place de cadres réglementaires et de normes internationales pour la production, le stockage, le transport et l’utilisation de l’hydrogène est nécessaire pour assurer la sécurité et favoriser l’adoption à grande échelle.
6. Acceptation publique et sensibilisation : Il est crucial de sensibiliser le public et les décideurs aux avantages et aux défis de l’hydrogène, afin de favoriser son acceptation et son intégration dans les systèmes énergétiques.
7. Recherche et développement : Les investissements dans la recherche et le développement sont essentiels pour améliorer les technologies liées à l’hydrogène, réduire les coûts, et augmenter l’efficacité à travers toute la chaîne de valeur.
8. Intégration dans les systèmes énergétiques existants : L’hydrogène doit être intégré de manière efficace dans les systèmes énergétiques existants, ce qui inclut la production d’électricité, le chauffage, les transports et l’industrie, tout en assurant la compatibilité et l’efficacité.

UNE INNOVATION – UNE ENTREPRISE : MADIC INDUSTRIES

Fondée en 1971, Madic Industries est aujourd’hui un acteur clé régional dans le domaine des stations multi-énergies, avec un engagement fort pour l’innovation et la transition énergétique. Avec plus de 1400 employés répartis sur 30 sites à travers le monde, Madic Group est reconnu pour sa capacité à accompagner ses clients dans la sécurisation et l’optimisation de leur parcours clientèle, offrant plus de 6 000 stations de service équipées, 20 000 points de recharge électrique et 25 000 terminaux de paiement extérieurs. Depuis plus de 10 ans, l’entreprise s’est tournée vers la mobilité zéro émission, en déployant des stations de recharge électrique et, plus récemment, dans les stations d’hydrogène, soulignant son rôle dans l’accélération de l’indépendance énergétique de l’Europe​​.

La maîtrise de la chaine de valeur de l’hydrogène

Madic Industries se distingue dans le marché compétitif des stations d’hydrogène par sa maîtrise complète de la chaîne de valeur, de la conception à la maintenance des solutions de stockage, distribution et gestion de l’énergie, ainsi que dans la construction et l’entretien des stations multi-services. L’entreprise propose des solutions modulaires et évolutives adaptées aux besoins spécifiques de ses clients, avec un engagement profond envers les normes et exigences de sécurité dans l’environnement de l’hydrogène​​.

Une station hydrogène aux multiples avantages

Ces stations, conçues pour répondre aux besoins spécifiques des clients, se distinguent par leur flexibilité, leur capacité à s’adapter à diverses sources d’hydrogène (de l’électrolyseur à la livraison sur site par tube trailer) et un taux de disponibilité optimisé grâce à des systèmes de maintenance prédictive. Elles offrent un processus de remplissage rapide et efficace, compatible avec les normes SAE J2601, permettant de recharger les véhicules légers en seulement 3 à 5 minutes.

Par ailleurs, Madic Industries fait le pari d’une réduction de l’impact environnemental de ses stations en optant pour l’utilisation de réfrigérants naturels (CO2 ou propane)  plus respectueux de l’environnement que les alternatives conventionnelles de type HFO.

Une station pilote au cœur de la Gironde

Pour illustrer son engagement et sa compétence dans le domaine, Madic Industries a récemment inauguré une nouvelle usine de 18 000 m² à Saint-André-de-Cubzac, destinée à la production de lignes d’assemblage, y compris pour l’hydrogène, renforçant sa capacité à répondre à la demande croissante pour des solutions d’énergies alternatives​​.

INTERVIEW : 3 questions à…
Benjamin STRAUBHAAR, Responsable Produit, Hydrogène & GNC – MADIC Industries

Madic Industries (Groupe Madic, 1 400 employés, 30 sites dans le monde, 6 000 stations de service équipées, 20 000 points de recharge électrique et 25 000 terminaux de paiement extérieurs construits et installés) est implantée en Nouvelle-Aquitaine via son Pôle Technologique à Saint-André-de-Cubzac. Acteur clé dans le domaine des stations multi-énergies, avec un engagement fort pour l’innovation et la transition énergétique, l’entreprise fait du développement des stations d’hydrogène, un axe stratégique pour les années à venir.

Une station pilote hydrogène en Gironde : qu’apporte-t-elle au territoire ?

En cours de déploiement sur notre Pôle Technologique de Saint-André-de-Cubzac, cette station hydrogène intègre des technologies de pointe dans la distribution tels qu’un compresseur innovant, un refroidisseur à faible pouvoir de réchauffement global et un système de paiement facilité. Cela contribue à stimuler l’innovation technologique, attirant ainsi des investissements et des talents. Véritable centre d’innovation, elle crée un écosystème propice au développement économique local et doit favoriser l’émergence de start-ups, encourager les entreprises à diversifier leurs activités et attirer les industries de haute technologie dans la région.

Réduire l’empreinte environnementale locale, en agissant sur la promotion des énergies renouvelables et de la mobilité décarbonée (station alimentée en hydrogène vert), tel est l’enjeu de ce nouvel outil. Autres atouts du site : sensibiliser les acteurs girondins (pompiers, écoles, transporteurs, etc.), avec des programmes de formation dédiés aux enjeux environnementaux et technologiques. 

Quelles perspectives pressentez-vous pour ce marché de l’hydrogène ?

De très prometteuses ! C’est un vecteur clé dans la transition énergétique. Carburant dit « propre », il offre la possibilité de réduire les émissions de gaz à effet de serre dans l’industrie ou les transports en ce qu’il est particulièrement attractif pour les véhicules lourds (camions, bus, cars), où l’électrification est moins pertinente, offrant une alternative zéro émission aux combustibles fossiles. Avec la demande croissante pour des véhicules plus propres, ce marché et son infrastructure associée vont se développer, soutenus par l’adoption de mesures européennes récentes telles que l’AFIR.

L’hydrogène peut également jouer un rôle crucial dans le stockage d’énergie à grande échelle, permettant de lisser les fluctuations de la production d’énergie renouvelable intermittente comme l’éolien et le solaire. Cette capacité de stockage peut stabiliser les réseaux électriques et accroître la fiabilité des sources d’énergie renouvelable. Dans des secteurs tels que la chimie, la métallurgie et la production d’engrais, l’hydrogène est utilisé comme matière première ou agent de réduction. Avec une demande croissante pour des processus de production plus propres et des réglementations environnementales plus strictes, le marché de l’hydrogène pour les applications industrielles devrait également croître.

En quoi votre activité participe-t-elle de l’indépendance énergétique de l’Europe ? 

En promouvant l’utilisation de l’hydrogène comme vecteur énergétique, nous aidons à diversifier les sources d’énergie de l’Europe. Cela réduit la dépendance à l’égard des importations de combustibles fossiles, tout en renforçant la sécurité énergétique de la région. En investissant dans des technologies de production d’hydrogène à partir de ressources locales telles que l’énergie éolienne, solaire et hydraulique, nous contribuons à développer des sources d’énergie domestiques et renouvelables.

L’hydrogène produit à partir de sources d’énergie renouvelable contribue à réduire les émissions de gaz à effet de serre. En favorisant l’adoption de cette technologie, nous aidons l’Europe à progresser vers une économie à faible émission de carbone et à atteindre ses engagements en matière de lutte contre le changement climatique.

De plus, en investissant dans la recherche et le développement de technologies liées à l’hydrogène, nous contribuons à stimuler l’innovation et à renforcer la compétitivité de l’Europe sur la scène mondiale. Avec, à la clé, la création d’emplois de haute qualité, la croissance économique et la consolidation de la position de l’Europe en tant que leader dans le domaine des énergies propres. Pour accélérer ce développement, il sera nécessaire d’avoir un appui fort des pouvoirs publics, régionaux, nationaux et européens. 

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Pourtant, derrière son apparente simplicité se cachent des défis technologiques, économiques et environnementaux considérables.

L’hydrogène est-il vraiment la clé d’un avenir énergétique durable ? C’est ce que nous allons découvrir.

L’Hydrogène : petit par sa simplicité, grand par son potentiel

L’hydrogène, souvent cité comme le carburant du futur, présente un potentiel immense pour alimenter en énergie des secteurs variés, allant du transport à l’industrie lourde. Sa capacité à stocker l’énergie de manière dense le rend particulièrement attrayant dans un contexte où les sources d’énergie renouvelables prennent une importance croissante.

Cependant, malgré ses atouts, l’hydrogène n’est pas la panacée. Sa production, son stockage et son utilisation posent des questions complexes. À titre d’exemple, 94% de l’hydrogène actuellement produit est issu de sources fossiles (pétrole, gaz naturel, charbon : hydrogène qu’on appelle gris), ce qui soulève des inquiétudes environnementales. De plus, le développement d’une infrastructure adaptée à une utilisation à grande échelle représente un défi majeur.

Les différents types d’Hydrogène

Selon la source d’énergie utilisée pour sa production, l’hydrogène est catégorisé en différentes catégories :

• Hydrogène Gris : Produit à partir de combustibles fossiles, principalement par reformage du méthane, avec des émissions significatives de CO₂. C’est l’hydrogène le plus couramment produit et aussi celui à l’impact environnemental négatif le plus important.
• Hydrogène Bleu : Similaire à l’hydrogène gris, mais les émissions de CO₂ sont capturées et stockées (principe Capture et Stockage du Carbone) ou réutilisées. Bien que plus propre que l’hydrogène gris, son impact environnemental dépend de l’efficacité du processus de capture du CO₂.
• Hydrogène Vert : Produit par électrolyse de l’eau en utilisant de l’énergie renouvelable. C’est la forme la plus propre d’hydrogène, sans émissions directes de gaz à effet de serre. Principal écueil : il est l’hydrogène le plus coûteux à produire.
• Hydrogène Jaune : L’hydrogène jaune fait référence à l’hydrogène produit par électrolyse où l’électricité provient de sources d’énergie solaire.
• Hydrogène Violet : Hydrogène est produit par électrolyse en utilisant de l’électricité générée par l’énergie nucléaire.
• Hydrogène turquoise : Produit par pyrolyse du méthane, ce processus émet du carbone solide au lieu du CO₂, offrant ainsi une alternative potentiellement moins polluante que le reformage du méthane.
• Hydrogène blanc (ou natif) : hydrogène naturellement présent dans la roche terrestre, il est sans contexte la molécule la moins polluante. Pour autant, son extraction n’est pas sans conséquence environnementale (processus de recherche en bas-fonds marins, fuites, stockage et transport, production de vapeur à effet de serre). Une réserve a très récemment été découverte en Moselle alimentant les fantasmes quant à la possibilité de faire de l’hydrogène le pétrole du 21^e siècle.

Selon le Global Hydrogen Review 2022 publié par l’Agence Internationale à l’Énergie, la demande en hydrogène a atteint 94 millions de tonnes en 2021 (dont 8,5 millions de tonnes en Europe), représentant 2,5% de la consommation finale d’énergie au niveau mondial et pèse plus de 100 milliards d’euros. À cette production sont associées des émissions de CO₂ de l’ordre de 900 millions de tonnes. Le gaz naturel sans utilisation de la capture et du stockage du carbone (CCUS) est la principale voie de production, représentant 62% de la production totale d’hydrogène. La part d’hydrogène produit à partir de charbon comptait pour 19% de la production totale en 2021, principalement en Chine. L’hydrogène est également un sous-produit du reformage du naphta dans les raffineries, ce qui représente 18% de la production totale et est ensuite utilisé pour d’autres processus de raffinerie.

La production d’Hydrogène

La production d’hydrogène peut être réalisée par divers procédés :

1. Électrolyse de l’Eau : L’électrolyse utilise le courant électrique pour décomposer l’eau (H₂O) en oxygène (O₂) et hydrogène (H₂). Lorsque cette électricité provient de sources renouvelables, l’hydrogène produit est qualifié de « vert ». C’est une méthode propre, car elle n’émet que de l’eau et de l’oxygène. Cependant, elle est énergivore et nécessite donc des sources d’énergie renouvelable bon marché et abondante pour être viable économiquement.

2. Reformage du Méthane : C’est la méthode la plus répandue pour la production d’hydrogène industriel. Elle implique de faire réagir du méthane avec de la vapeur d’eau pour produire de l’hydrogène et du dioxyde de carbone (CO₂). Bien que cette méthode soit plus économique que l’électrolyse, elle produit du CO₂, contribuant ainsi aux émissions de gaz à effet de serre.

À côté de ces méthodes principales, on trouve d’autres procédés moins courants :

• La gazéification du charbon qui utilise la chaleur et les réactions chimiques pour libérer l’hydrogène contenu dans des matériaux organiques comme le charbon.
• La pyrolyse du méthane ; par la montée en température du méthane sans oxygène. Le gaz se décompose alors en deux types de produits : du carbone (solide) et de l’hydrogène (gaz).
• Des procédés biologiques qui utilisent des microorganismes comme les bactéries pour produire de l’hydrogène à partir de matières organiques ou de la lumière. Ways2H, entreprise américaine, propose une solution de production d’hydrogène à partir de retraitement des déchets, y compris organiques et plastiques.
• La production d’hydrogène renouvelable comme le propose Lhyfe avec ses unités de production adaptées et modulables : unités de production Onshore, unités de production On-site et unités de production Offshore. La technologie propre de Lhyfe combine de l’eau douce et de l’énergie renouvelable (éolien principalement) pour des rejets sans aucun impact sur l’environnement.

Pour un panorama exhaustif des solutions hydrogène, le lecteur pourra se tourner vers l’excellent rapport réalisé en octobre 2023 par France Hydrogène.

« À l’horizon 2050, la trajectoire d’indépendance énergétique européenne pourrait impliquer l’utilisation de 40 à 60 millions de tonnes d’hydrogène, dont 2 à 4 pour la France. »

PIERRE-ETIENNE FRANC, GÉOPOLITIQUE DE L’HYDOGÈNE

Stockage et Transport

L’un des défis majeurs en ce qui concerne l’hydrogène est son stockage et son transport. Une fois l’hydrogène produit, il faut être en mesure de le stocker pour pouvoir le convertir en électricité le moment venu. Pour cela, il existe différentes méthodes, chacune présentant quelques avantages et pour l’instant encore trop d’inconvénients. Le stockage sous forme liquide qui, certes, présente une densité intéressante est très coûteux en énergie puisqu’il ne devient liquide qu’à des températures inférieures à -250°C. Il nécessite des réservoirs cryogéniques pour être stocké sous cette forme. Autre possibilité : conserver l’hydrogène à l’état gazeux. L’avantage est son poids puisque sous cette forme il est très léger. Ce qui en fait également son principal inconvénient, car il va falloir le compresser pour le stocker dans des bouteilles ou des réservoirs en acier prévus à cet effet. Ainsi, les avantages sont contrebalancés par un encombrement et une masse importants.

Le stockage sous forme solide est également possible par la séquestration du gaz au sein d’un matériau solide. Cette séquestration peut être de nature chimique ou physique selon le type de matériau. Enfin, l’hydrogène peut être stocké sous forme chimique dans des “vecteurs d’hydrogène” comme l’ammoniac (NH₃) ou des liquides organiques hydriques, permettant un transport plus facile. Cependant, ces méthodes impliquent des processus de conversion supplémentaires, avec des pertes d’énergie et des coûts accrus.

Forte de plus de 100 années d’existence, Roth2 est une société lyonnaise, spécialisée à l’origine dans la fabrication des siphons cafetiers à haute pression, qui fabrique des bouteilles de stockage de l’hydrogène en acier allant jusqu’à une pression de 1000 bars. En applications stationnaires pour les métiers de la mobilité (fourniture d’énergie pour les véhicules équipés) ou en applications stationnaires pour les process industriels, Roth2 permet un stockage et un transport facilités de l’hydrogène.

HySiLabs, autre start-up française spécialisée dans le stockage de l’hydrogène, propose une innovation qui permet d’enfermer les molécules d’hydrogène dans un support liquide à base de silice, d’où il peut ensuite être libéré à la demande. Les premiers tests ont donné des résultats très positifs, le transport est stable et l’hydrogène peut être stocké en toute sécurité dans un endroit respectant les conditions de pression et de température appropriées.

L’Hydrogène, acteur clé de la transition énergétique

L’hydrogène, avec ses propriétés uniques, joue un rôle crucial dans la transition énergétique. Sa capacité à se fondre dans différents secteurs énergétiques tout en offrant une alternative propre aux combustibles fossiles le positionne comme un acteur essentiel de l’énergie durable.

Complémentarité avec les énergies renouvelables

L’hydrogène permet de répondre au défi de l’intermittence de certaines énergies renouvelables, comme l’éolien ou le solaire et à la nécessité de devoir stocker l’énergie produite.  L’hydrogène, en tant que moyen de stockage d’énergie, peut accumuler l’énergie excédentaire produite par ces sources renouvelables, la libérant ensuite selon les besoins. Pour cela, les piles à combustible permettent le stockage/déstockage à la demande de l’énergie produite par l’hydrogène. Une pile à combustible est un générateur électrique dans lequel la fabrication de l’électricité se fait grâce à l’oxydation, sur une électrode, d’un combustible réducteur (par exemple le dihydrogène), couplée à la réduction sur l’autre électrode d’un oxydant, tel que le dioxygène de l’air.  L’intérêt de la pile à combustible est qu’elle ne rejette que de l’eau lors de la production d’énergie, en faisant d’elle une technologie peu polluante.

On dénombre actuellement six grands types de piles à combustible

AFC (Alcaline Fuel Cells) : ces piles alcalines fonctionnent à une température très limitée comprise entre 65 et 90 degrés Celsius. Utilisées dans le cadre des missions Apollo, elles offrent un rendement de 50 %.

PEMFC (Proton Exchange Membrane Fuel Cells) : ces piles à membranes échangeuses de protons bénéficient d’un démarrage rapide et puissant. Fonctionnant à faible température (entre 20 et 100 degrés Celsius), elles servent généralement à alimenter des véhicules ou des installations de petites dimensions.

DMFC (Direct Methanol Fuel Cell) : ces piles sont alimentées par du méthanol. Celui-ci est injecté sur leur anode grâce à de l’eau. Son oxydation suite à la catalyse génère des ions H+, ainsi que du gaz carbonique.

PAFC (Phosphoric Acid Fuel Cells) : issues d’une technologie récente, ces piles à acide phosphorique peuvent fonctionner jusqu’à 210 degrés Celsius. La chaleur très importante qu’elles produisent permet de les utiliser pour une cogénération. Elles alimentent généralement des structures stationnaires dotées d’une puissance de plusieurs dizaines de mégawatts.

MCFC (Molten Carbonate Fuel Cells) : ces piles à carbonates de potassium et de lithium fondus fonctionnent à des températures supérieures comprises entre 600 et 700 degrés Celsius. Leur rendement va de 60 à 80 %. Elles servent à alimenter d’importantes installations énergétiques stationnaires.

SOFC (Solid Oxyde Fuel Cells) : ces piles à oxydes solides fonctionnent à une température encore plus forte que la catégorie précédente (entre 800 et 1000 degrés Celsius). Démarrant lentement et nécessitant des composants pouvant résister à des températures très élevées, elles permettent de générer de l’électricité stationnaire.                     

Source : www.h2-mobile.fr

Intégration dans les infrastructures existantes

Un avantage majeur de l’hydrogène est sa capacité à s’intégrer dans l’infrastructure énergétique existante. Par exemple, certains réseaux de gaz naturel peuvent être adaptés pour transporter l’hydrogène, ou un mélange de gaz naturel et d’hydrogène, ce qui facilite la transition vers un système énergétique plus propre. L’Allemagne s’est engagée dans une initiative appelée « Power-to-Gas« , qui consiste à utiliser l’électricité excédentaire, notamment celle produite à partir d’énergies renouvelables intermittentes, pour produire de l’hydrogène par électrolyse de l’eau. Cet hydrogène peut ensuite être injecté dans le réseau de gaz naturel existant, notamment le réseau de gaz naturel de l’Allemagne, l’un des plus importants d’Europe. Le Royaume-Uni déploie depuis décembre 2023 l’initiative HyDeploy dont l’objectif est d’injecter de l’hydrogène dans le réseau de gaz naturel britannique pour alimenter les foyers et les entreprises à hauteur de 20%.

Applications pratiques de l’hydrogène

Au-delà de son rôle dans la transition énergétique, l’hydrogène offre des opportunités dans plusieurs domaines, ouvrant la voie à de nouvelles innovations et améliorations technologiques. En 2018, l’hydrogène était essentiellement utilisé dans l’industrie comme réactif. En France, l’hydrogène sert en particulier pour le raffinage des carburants (60 %), pour produire de l’ammoniac essentiellement pour les engrais agricoles (25 %), et la chimie (10 %).

Transport

En France, le secteur des transports était à lui seul responsable de 29% des émissions nationales de gaz à effet de serre en 2020. Véritable enjeu pour les pouvoirs publics,  le transport est l’un des domaines les plus prometteurs pour l’hydrogène. Les véhicules à pile à combustible (VPC) utilisent de l’hydrogène pour produire de l’électricité qui alimentera le moteur électrique. Contrairement aux véhicules électriques à batterie, les VPC peuvent être rechargés en quelques minutes et offrent une plus grande autonomie, ce qui les rend particulièrement adaptés aux véhicules lourds tels que les bus, les camions et les trains (12 TER à hydrogène devraient être déployés d’ici fin 2025 en France).

Plusieurs constructeurs automobiles et entreprises de transport investissent déjà dans cette technologie, montrant un avenir prometteur pour les VPC dans le secteur des transports. Une autre technologie d’hydrogène est également en développement, celle des moteurs à combustion interne à hydrogène (Hydrogen ICE). Il s’agit ici d’une modification des moteurs à explosion essence (soupapes différentes, bielles plus solides, bougies sans embout platine, etc.) dans lequel on injecte de l’hydrogène pur qui ne produit, en brulant, aucun rejet de monoxyde de carbone, ni d’hydrocarbure, ni de dioxyde de carbone. L’une des compagnies les plus en pointe est sans aucun doute Hyundai qui a présenté, lors du CES24 de Las Vegas, sa feuille de route du déploiement de sa stratégie hydrogène Hydrogen Vision 2040 avec comme objectif d’atteindre la neutralité carbone ­­avant 2040.

La décision européenne d’arrêter la production de véhicules thermiques neufs d’ici 2035 avec pour objectif d’atteindre la neutralité carbone d’ici 2050 sur le continent devrait contribuer à l’accélération de la recherche-développement autour des moteurs hydrogène et la commercialisation de véhicules propres.

Le transport aérien s’est fixé pour objectif de réduire d’ici à 2050 ses émissions de CO₂ de 50% par rapport à leur niveau de 2005. Pour y parvenir, le secteur travaille à améliorer la performance des avions et des moteurs. Parmi les solutions envisagées, le e-fuel. Le e-fuel est un carburant de synthèse qui n’est pas fabriqué à partir de ressources fossiles comme le pétrole mais à partir de biomasse ou encore de dioxyde de carbone et d’hydrogène, mais nécessite un traitement industriel complexe : l’électrolyse décompose l’eau en hydrogène et en oxygène, puis l’hydrogène est combiné au dioxyde de carbone (CO2) pour créer un e-carburant liquide. L’hydrogène est produit à partir d’électricité renouvelable — idéalement, sinon l’opération n’a aucun intérêt — et le CO2 est prélevé directement dans l’atmosphère ou capturé dans des installations industrielles.

Industrie

L’hydrogène joue également un rôle crucial dans les processus industriels. On le retrouve dans les domaines suivants :

• Raffinage et désulfurisation des produits du pétrole
• Production d’ammoniac, à partir d’hydrogène et d’azote
• Métallurgie où l’hydrogène remplace les combustibles fossiles.

En France, à l’occasion de l’Assemblée générale de France Hydrogène qui s’est tenue en février 2023, une série d’engagements a été prise par le Ministre délégué chargé de l’Industrie, Roland Lescure pour non seulement faire de la France l’un des leaders mondiaux de l’hydrogène décarboné (grâce à une stratégie ambitieuse et des investissements forts)  réaffirmant les engagements tenus en 2018 (dans le cadre du plan hydrogène) puis dans la Stratégie nationale énoncée en 2020, mais aussi et surtout pour veiller à investir massivement dans la production d’hydrogène vert comme levier de décarbonation de l’industrie. En utilisant l’hydrogène comme intrant énergétique en substitution du charbon et du gaz naturel dans les procédés industriels (sidérurgiques, chimiques, etc.) et en développant des techniques de production de carburants synthétiques (combinant hydrogène et dioxyde de carbone) à émission neutre, la France veut miser sur cette énergie propre pour décarboner son industrie.

Chauffage et Production d’Electricité

L’hydrogène peut également être utilisé dans les centrales électriques et les systèmes de chauffage. Les centrales électriques à hydrogène, combinées avec la capture et le stockage du carbone, peuvent fournir une électricité bas carbone. Dans le secteur du chauffage, l’hydrogène pourrait être mélangé au gaz naturel ou utilisé pur dans les réseaux de distribution de gaz, réduisant ainsi les émissions de gaz à effet de serre des bâtiments résidentiels et commerciaux. BDR Therma Group propose, par exemple, la première chaudière domestique à hydrogène qui offre la possibilité à l’utilisateur de choisir entre un système de chauffe entièrement alimenté par de l’hydrogène ou par un mix gaz/hydrogène.

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