Inverser les ondes pour communiquer, voir et soigner

PRENEZ un bureau en bois. Collez-y un petit microphone, que vous brancherez à la carte son de votre ordinateur. Dessinez sur la surface de ce plan de travail quelques pictogrammes ou appliquez un autocollant représentant un clavier. Tapez sur chaque touche tandis que l'ordinateur enregistre le son émis et l'associe à une fonction donnée : vous voilà doté d'une interface tactile, telle que la start-up Sensitive Object rêve d'en implanter sur presque toutes les surfaces de la vie courante, pourvu qu'elles réverbèrent les sons.

Mur, table, mappemonde, miroir... Au Laboratoire ondes et acoustique (LOA) de l'université Paris-VII-CNRS-Ecole supérieure de physique et de chimie industrielle de Paris, où est née la technologie de Sensitive Object, on tapote partout, sur tout. Pour commander là l'éclairage, ici l'affichage des caractéristiques d'un pays sur un écran ou encore tester sa mémoire acoustique.

Tous ces objets sont devenus des interfaces tactiles par la grâce du " renversement temporel" d'ondes acoustiques, un principe physique dont le LOA s'est fait une spécialité. " Si l'on tape à un endroit donné d'un objet qui n'absorbe pas les sons, un microphone placé sur cette surface enregistre un signal très long qui, s'il est renvoyé après avoir été renversé, se refocalise sur le point initial, sur une tache de quelques millimètres", explique Mathias Fink, le directeur du LOA.

La théorie acoustique indiquait qu'il était possible de renvoyer une onde vers sa source. Mais le LOA a été l'un des premiers à mettre ce principe en application, en utilisant, dès qu'ils ont été disponibles, des transducteurs piézo-électriques capables aussi bien de capter que de restituer, après qu'ils ont été inversés, des signaux sonores. Pour les faire reconverger vers leur point de départ.

Ces " miroirs" ont paru d'emblée prometteurs. Mais Mathias Fink a connu plusieurs déconvenues lorsqu'il s'est agi d'en proposer des applications, en contrôle de matériaux - pour distinguer des irrégularités dans les métaux, en aéronautique et dans le nucléaire - ou en santé humaine. Financement, gestion des brevets et des ressources humaines ont parfois été contrariés. Après avoir songé à s'expatrier aux Etats-Unis, Mathias Fink reste résolu à lancer plusieurs activités fondées sur le retournement temporel.

La domotique semble tout indiquée pour exploiter le principe dans sa version simplifiée à un seul trajet d'onde. " On peut enregistrer toutes les signatures acoustiques ponctuelles d'un objet et en conserver une sorte de carte dans l'ordinateur", s'enthousiasme-t-il. Il suffit ensuite d'associer une fonction donnée à chaque signature pour obtenir un objet " intelligent".

" Nous sommes en phase d'évangélisation : les gens sont intéressés, mais ne savent pas encore quoi faire de cette technologie", note Ros-Kiri Ing, fondateur et président de Sensitive Object. La société a été lancée fin 2003 pour exploiter un brevet du CNRS et de l'université Paris-VII. Un industriel de la domotique serait déjà sur les rangs.

Au rez-de-chaussée du laboratoire, on travaille sur une autre technologie : appliquer le renversement temporel aux ondes électromagnétiques, pour des moyens de télécommunication du futur. " L'objectif est de mettre au point une sorte de fibre optique virtuelle, de point à point", indique Mathias Fink. Alors que les télécommunications classiques sont rendues plus difficiles dans la jungle architecturale des villes, les immeubles, qui composent un paysage chaotique, représentent un avantage pour le renversement temporel : l'écho allongé qu'ils induisent enrichit le signal porteur, dans lequel on peut insérer, par modulation, des messages qui peuvent reconverger vers de petites antennes de quelques centimètres. Mais " les vraies applications seront d'abord militaires", estime le chercheur.

Dans la pièce suivante, un grand aquarium côtoie une armoire d'appareils de mesure et d'ordinateurs. C'est là qu'est mis au point un système de destruction de tumeurs cérébrales par concentration des ondes. " On parvient à créer des nécroses de coagulation dans le cerveau, à 65 ºC, sans endommager les tissus environnants", se félicite Mathias Fink. Le prototype a été testé à l'Institut Montsouris, à Paris, sur vingt-deux brebis, après implantation d'une cible dans le cerveau.

L'étape suivante consistera à créer une cible virtuelle dans le crâne de singes à partir de cartes en trois dimensions obtenues grâce aux rayons X. Cartes qui permettent de déduire toutes les propriétés acoustiques du cerveau. Il s'agit d'être ainsi capable d'intervenir sur une tumeur de façon non invasive. Les alternatives sont soit onéreuses, comme le " bistouri" à rayons gamma, soit moins précises, comme la radiothérapie, dont la résolution n'est que de 1,5 cm, contre 1 millimètre avec les miroirs acoustiques.

Ce nouvel outil pourrait être couplé à un système d'imagerie visualisant l'élasticité des tumeurs du sein, que le médecin évalue grossièrement à la palpation, mais qui échappe à l'échographie classique. L'idée est de suivre l'avancée d'une onde de cisaillement dans les tissus humains, à raison de 5 000 images par seconde et d'en déduire les différences de densité. Cet " élastographe" a déjà été testé sur une vingtaine de patientes, mais il faut désormais multiplier les essais cliniques pour confirmer son intérêt.

Ce sera la tâche de Supersonic Imaging, une start-up qui vient d'être créée. Mathias Fink a fait appel à Jacques Souquet, directeur de la recherche de Philips Medical, qui va quitter le géant néerlandais pour se consacrer à ce projet. " Après vingt-deux ans aux Etats-Unis, pourquoi revenir en France, qui a la réputation de ne pas savoir transformer les idées académiques en produits ?, demande Jacques Souquet. Justement, pour relever ce défi : réussir à faire de cette technologie extrêmement innovante, trop révolutionnaire pour intéresser les grands groupes, un produit industriel."

Un premier tour de table vise à lever 5 millions d'euros. Supersonic Imaging se donne ensuite dix-huit mois pour développer un prototype et une année supplémentaire pour les évaluations cliniques, aux Etats-Unis et en Europe.

Hervé Morin