Comment diriger des machines plus fines qu’un cheveu à l’intérieur du corps humain sans pouvoir y intégrer de GPS ou d’électronique encombrante ? La réponse pourrait bien se trouver dans les équations d’Albert Einstein. Des physiciens de l’Université de Pennsylvanie viennent de réussir l’impensable : piloter des microrobots nageurs en recréant un « espace-temps artificiel » à l’aide de motifs lumineux. En transformant un simple labyrinthe en une pente gravitationnelle virtuelle, ils ouvrent la voie à une chirurgie microscopique d’une précision absolue, capable d’aller traquer les cellules cancéreuses là où aucune main humaine ne peut s’aventurer.

La relativité générale comme GPS microscopique

Le défi majeur de la microrobotique réside dans la taille : à l’échelle de 100 microns (l’épaisseur d’un cheveu), il est impossible d’ajouter des capteurs ou des processeurs sans rendre le robot trop massif. Pour contourner cet obstacle, l’équipe du professeur Marc Miskin a utilisé les principes de la relativité générale, où la gravité courbe l’espace-temps pour guider les objets sur des trajectoires appelées géodésiques.

Les chercheurs ont immergé des robots nageurs équipés de minuscules cellules solaires dans une solution ionisée. Plutôt que de coder un programme complexe pour chaque mouvement, ils ont modélisé leur environnement comme un espace virtuel courbe. En projetant une carte lumineuse en 2D, ils ont créé des zones de lumière qui repoussent les robots et des zones sombres qui les attirent, à la manière d’un « faux trou noir » vers lequel les machines glissent naturellement. Résultat : peu importe leur point de départ, les robots évitent les obstacles et atteignent leur cible en suivant la courbure de cet espace artificiel.

Un pont entre physique abstraite et mécanique concrète

Cette avancée, publiée en novembre 2025 dans la revue npj Robotics, démontre que le comportement de ces robots est mathématiquement identique à celui de la lumière traversant l’univers selon les théories d’Einstein. Selon Marc Miskin, cette approche transforme la relativité générale, souvent perçue comme abstraite, en un outil de contrôle réactif extrêmement concret pour la robotique.

Au-delà de la prouesse technique, cette méthode permet de simplifier drastiquement la conception des machines miniatures. En déléguant l’intelligence du mouvement à l’environnement lumineux plutôt qu’au robot lui-même, les scientifiques peuvent se concentrer sur la mission de la machine plutôt que sur sa navigation.

Crédit : Reinhardt et al. / CC-BY 4.0Ces microrobots ont une largeur comparable à celle d’un cheveu humain et utilisent la lumière pour se déplacer vers ou loin d’une cible.Reinhardt et al. / CC-BY 4.0
Des biopsies dentaires aux microprocesseurs : l’horizon 2035

Si ces tests en labyrinthe ne sont qu’une première étape, les applications concrètes pourraient transformer la médecine et l’industrie d’ici une dizaine d’années. Les chercheurs imaginent déjà des scénarios qui semblent tout droit sortis de la science-fiction :

  • Médecine dentaire : Utiliser ces robots pour effectuer des biopsies à l’intérieur des canaux dentaires afin de s’assurer de l’absence totale de cellules cancéreuses.

  • Oncologie : Déployer des micro-machines pour détruire des tumeurs de l’intérieur après avoir confirmé leur diagnostic in situ.

  • Micro-électronique : Assister l’assemblage de microprocesseurs de nouvelle génération grâce à la précision nanométrique de ces nageurs lumineux.

Cette technologie n’est, selon ses concepteurs, que la partie émergée de l’iceberg. En maîtrisant les lois de l’infiniment grand pour diriger l’infiniment petit, l’humanité s’apprête à explorer le monde microscopique avec une agilité totalement inédite.