Le rôle de l’IA dans l’innovation des matières – Partie 2 : Les matériaux biofabriqués

Ce second article sur l’innovation des matériaux fait suite à celui consacré à la nouvelle génération de fibres conçues pour remplacer les fibres synthétiques conventionnelles. Nous explorons ici le rôle de l'intelligence artificielle dans les avancées de la bioingénierie et de la biofabrication des matériaux.

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Tandis que la recherche sur les biopolymères progresse dans diverses industries basées sur les plastiques — avec une croissance annuelle prévue d'environ 13 % entre 2024 et 2029 (Skoczinski et al., 2025 : Bio-based Building Blocks and Polymers – Global Capacities, Production and Trends 2024–2029, nova-Institut GmbH, Hürth, Allemagne, 2025.¹)—, le secteur textile reste principalement porté par les marchés de l’outdoor et de la performance. Les liens entre le sport et la mode, en continuelle expansion, sauront apporter de belles perspectives à ces développements.

Une référence clé du secteur, Understanding ‘Bio’material Innovation: A Primer for the Fashion Industry, publié par Fashion for Good et Biofabricate, définit les matériaux biofabriqués comme suit :

« Les matériaux biofabriqués sont produits par des cellules vivantes (ex. : mammifères) et des micro-organismes tels que des bactéries, des levures et du mycélium. Parmi les exemples de matériaux biofabriqués, on trouve les ingrédients biosynthétiques fermentés et biofabriqués, ainsi que les matériaux bioassemblés. »

Les avancées dans les fibres biofabriquées

Parmi les entreprises pionnières travaillant sur les fibres biofabriquées, Spiber se distingue avec Brewed Protein™, une fibre 100 % biofabriquée dérivée de bactéries. L'entreprise a récemment collaboré avec Burberry, The North Face, Pangaia, Helly Hansen et Yuima Nakazato. Dans le domaine de la teinture et de la pigmentation biofabriquées, des entreprises comme Colorifix et Octarine produisent des pigments bactériens et ont respectivement établi des partenariats avec des fournisseurs clés tels que RDD et Positive Materials. Ces innovations apparaissent même dans les collections de créateurs, notamment Patrick McDowell, dont le défilé SS25 à Milan a mis en avant de nombreuses start-ups innovantes.

Une autre innovation majeure concerne la nanocellulose microbienne, telle que vue chez Modern Synthesis, un des pionniers dans la biofabrication de cette fibre. De manière similaire, l’entreprise textile australienne Nanollose a développé Nullarbor™, une fibre issue de la cellulose microbienne obtenue par un processus lyocell écologique, dont la matière première provient de la fermentation naturelle de glucides issus de déchets et de sous-produits de l’industrie agricole et alimentaire. De son côté, Celium™ de Polybion utilise des déchets de fruits pour développer une alternative au cuir à base de cellulose, et collabore avec Ganni et d'autres marques. Une start-up plus récente dans ce domaine, Gozen, propose le Lunaform, un biomatériau produit par des micro-organismes lors de la fermentation. Balenciaga a présenté cette innovation dans sa collection printemps-été 2024 sous la forme d'un peignoir.

Gozen brand at the PV Paris show

En combinant biofabrication, biophysique et biochimie, les entreprises explorent des alternatives à la soie. Bolt Threads a développé Microsilk, une fibre biofabriquée inspirée de la soie d’araignée, créée uniquement à partir de levure, de sucre et d’eau. De même, AMSilk a introduit en 2013 la fibre Biosteel®, une fibre performante à base de protéines inspirées de celles de la soie d’araignée, produites par des microbes génétiquement modifiés.

Un exemple de matériau biosynthétique biofabriqué est le plastique PHA de Mango Materials, obtenu en nourrissant des bactéries avec du méthane. Ce processus permet de transformer ce gaz à effet de serre en un polymère durable, adapté aux textiles, aux emballages et aux biens de consommation, contribuant ainsi à la réduction des déchets.

La plus avant garde des innovations se trouve dans les matériaux cultivés en laboratoire, tels que le cuir cultivé à partir de cellules animales ou encore le coton cultivé en laboratoire, comme celui de Galy.co, qui nécessitent moins de ressources que l’agriculture conventionnelle.

Le rôle de l'IA dans la biofabrication

L'IA joue un rôle particulièrement intéressant dans l'accélération et l'amélioration des performances en science des matériaux.

« L'IA e se limite pas à une tendance technologique ; elle représente un changement de paradigme dans l'approche de la science des matériaux. En exploitant l'IA, il est possible d'analyser d'immenses ensembles de données, de prédire avec précision les propriétés des matériaux et d'automatiser des processus complexes auparavant dépendants d'une approche laborieuse par essais et erreurs. »

– Rishi Gurnani³

L'apport majeur de l'intelligence artificielle réside dans l'apprentissage en haute dimension. Cette capacité permet de traiter des ensembles de données complexes, dépassant ainsi les limites des capacités cognitives humaines, de la même manière que des systèmes tels que DeepBlue et AlphaGo ont surpassé les performances humaines dans les jeux stratégiques. (L'apprentissage en haute dimension désigne l'utilisation d'algorithmes capables d'analyser et d'extraire des informations pertinentes à partir de jeux de données comportant un grand nombre de variables. Cette approche permet de surmonter les limites humaines en détectant des schémas complexes et souvent cachés dans des ensembles de données volumineux et multifactoriels). En science des matériaux, cette puissance analytique se manifeste par la découverte de nouveaux matériaux et l’optimisation des processus de fabrication à toutes les étapes — du développement à la gestion des enjeux liés au recyclage —, en identifiant des motifs cachés dans des ensembles de données complexes.

The Moon Parka / The North Face x Spiber

L'intégration de l'IA dans la science des matériaux a conduit à l'émergence de l'informatique des matériaux, un domaine spécialisé qui allie apprentissage automatique, science des données et recherche sur les matériaux afin de construire des modèles prédictifs reliant la structure aux propriétés. Initialement développée pour prévoir le comportement des médicaments à partir de leur composition moléculaire dans la recherche pharmaceutique, cette approche a été efficacement adaptée aux polymères et aux matériaux avancés. Elle permet ainsi aux chercheurs de prédire avec précision des caractéristiques telles que la résistance mécanique, les propriétés de traction, l’élasticité ou d’autres attributs à partir de vastes ensembles de données. De ce fait, les fabricants de textiles peuvent ajuster les propriétés des fibres et des tissus dès la phase de conception pour répondre à des critères spécifiques de performance, d’esthétique et de durabilité.

À titre d’exemple, Matmerize Inc., une spin-off du Georgia Institute of Technology basée à Atlanta, a exploité son logiciel d’IA pour analyser plus de 20 000 candidats biopolymères pour Kimberly Clark. Cette analyse a permis d’identifier plus d’une douzaine de compositions prometteuses, alliant des propriétés mécaniques à la biodégradabilité. Ces polymères font actuellement l’objet d’évaluations rigoureuses afin de vérifier leur conformité aux normes de durabilité et de performance exigées par Kimberly Clark.³

Additionally, AI-driven personalised search engines allow researchers to refine their queries based on highly specific parameters—such as reaction constraints, chemical inventories, and supplier lists—yielding tailored insights and precise recommendations.

Biomatériaux émergents conçus par l'IA

Ginkgo Bioworks se positionne à l'avant-garde de la biofabrication pilotée par l'IA. L'entreprise modifie des cellules vivantes grâce à la biologie synthétique pour produire des biomatériaux, des produits chimiques et des protéines.
Parmi ses collaborations figurent la fermentation microbienne pour des teintures biosourcées, notamment avec Huue pour l’indigo et le développement d’alternatives au cuir, comme avec Bolt Threads pour optimiser Mylo, un cuir à base de mycélium. Sa plateforme pilotée par l'IA accélère la découverte et l’industrialisation de ces systèmes biologiques. En 2023, Ginkgo a collaboré avec Google Cloud pour développer des modèles de langage avancés adaptés aux applications biologiques, et en 2024, l’entreprise a lancé Ginkgo Datapoints, un service générant de vastes ensembles de données biologiques pour affiner les modèles d'IA.

Plusieurs start-ups exploitent l'IA pour concevoir de nouveaux matériaux biofabriqués :

Solena Materials est une entreprise de biotechnologie qui utilise l'IA pour concevoir des fibres durables et performantes, produites par des micro-organismes, destinées aux marques de vêtements haut de gamme. Elle recourt au design computationnel pour développer une nouvelle classe de protéines synthétiques à partir de zéro. Les protéines ainsi créées, structurées en forme de ressort, confèrent une grande résistance et possèdent la capacité de s’auto-assembler en cristal liquide, un état stable intermédiaire entre le solide et le liquide. Nanoloom se spécialise dans les nanomatériaux à base de graphène, qui offrent une alternative performante et compétitive aux fibres synthétiques traditionnelles dans le secteur de l’habillement. Son objectif initial est de développer des fils élastiques pour les textiles. L’entreprise utilise également des algorithmes d’IA pour sélectionner intelligemment les combinaisons optimales de fibres, déterminer les ratios idéaux pour chaque mélange et prédire avec précision les caractéristiques finales du textile ou du tricot produit.

Patrick McDowell SS25

Au-delà de l'innovation en matière de matériaux, l'IA transforme également l'évaluation des impacts, la vérification et la modélisation prédictive des scénarios de durabilité. Dans le domaine de l'agriculture régénérative, par exemple, des outils de surveillance satellitaire pilotés par l'IA – tels que ceux développés par l'entreprise d'intelligence environnementale Kayrros – révolutionnent le suivi de l'utilisation des terres, de la déforestation, du stockage du carbone et de la biodiversité. Ces analyses permettent de vérifier les pratiques régénératives et de renforcer la confiance dans les marchés volontaires du carbone.

Conclusion : L'IA comme catalyseur de l'artisanat du futur

À l’instar de ce qui se fait en pharmacologie et en biologie, les perspectives offertes par l’IA dans la découverte de nouveaux matériaux pour la mode sont immenses :

« En tant qu’industrie (chimie et pharmacologie), nous n’avons testé qu’un nombre de composés encore très limité, par analogie suffisant pour remplir un seau d’eau, comparé à l’ensemble des océans de la planète. »

– Karen Akinsanya, President of R&D, Schrödinger Therapeutics

Si la recherche de solutions innovantes reste essentielle, il ne faut pas sous-estimer la contribution de l'IA à la préservation du savoir institutionnel. Sa capacité à enregistrer les expériences passées, extraire des enseignements clés et faciliter la transmission des expertises s’avère particulièrement précieuse. Cependant, le véritable savoir-faire, l’artisanat, qui englobe des compétences manuelles, tangibles, spécialisées — allant de techniques de couture précises aux pratiques artisanales haut de gamme, qui définissent l’essence et la beauté de la mode—, ne sera sans doute pas si rapidement maîtrisé par les robots.( même si certainement ce sera possible un jour.) Mais jusque’à ce jour, et justement pour cela, ces savoir-faire doivent être valorisés, mis en lumière et préservés. Ceux qui parviendront à conjuguer technologie et savoir-faire seront ceux qui façonneront l’avenir de la mode de la manière la plus innovante et significative.

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