W.L. Gore, l’innovateur américain classique, construit des cornées artificielles et se réinvente en cours de route.

Akpek est professeur d’ophtalmologie à la Johns Hopkins University School of Medicine de Baltimore. L’une de ses spécialités est le remplacement cornéen, dans lequel elle remplace la fine couche transparente à l’avant de l’œil par une couche donneuse ou artificielle. Comparée au réseau neuronal spécialisé de la rétine ou au diaphragme en argent rapide de l’iris, la cornée est une simple pièce d’équipement biologique. Sa clarté permet à la lumière d’entrer dans l’œil, et sa courbure aide à focaliser cette lumière sur la rétine, où elle devient les images que nous voyons. Mais la simplicité de la cornée dément son importance. Les dommages qui lui sont causés par la maladie ou un traumatisme rendent des millions de personnes malvoyantes – une étude réalisée en 2017 par le Lancet Global Health classe cette maladie au cinquième rang des causes de cécité. L’opération d’aujourd’hui est un test d’une cornée artificielle prometteuse.

La procédure commence par la suture par Akpek d’un mince anneau métallique à la sclérotique blanche veinée pour maintenir l’œil en place. Avec un tampon personnalisé, elle encre sur une grille en forme de viseur pour guider l’incision. Puis, avec une lame cylindrique et des scalpels, elle commence à exciser la cornée. De temps en temps, elle raconte la procédure. « J’aime bien celle-ci « , dit-elle d’un outil de coupe concave – une  » cuillère « , comme elle l’appelle, dans son anglais à accent turc. A l’écran, ses mouvements sont décisifs et rapides ; observés directement, ce ne sont que des secousses.

C’est une routine qui n’a normalement pas beaucoup de public, mais la salle d’opération d’Akpek est très animée. Un ingénieur chimiste nommé Anuraag Singh prend des notes, pose des questions et suggère des ajustements. Un physicien à bretelles nommé Thomas Schmiedel surveille un écran de tomographie à cohérence optique montrant une coupe transversale de la cornée. De temps en temps, Akpek lui demandera de l’aider à l’orienter ; à certains moments, il sonnera sans le lui demander. Deux autres ingénieurs observent la plupart du temps en parlant doucement.

Tous les quatre travaillent pour W.L. Gore & Associates Inc, le fabricant le plus connu pour Gore-Tex, la membrane imperméable utilisée dans les vêtements de dessus haut de gamme. L’entreprise fabrique également des filtres à air, des évents pour phares, des endoprothèses cardiaques, des cordes de guitare et plus encore. Ses membranes aident à alimenter les batteries des voitures électriques. Ses câbles recouverts d’un revêtement spécial relient les composants électroniques de la Station spatiale internationale. Et il a fait l’implant expérimental Akpek se plie maintenant, tacolike, avec ses pincettes et s’adapte dans l’oeil du lapin. Si tout se passe bien, l’entreprise en fabriquera bientôt beaucoup d’autres. C’est la première incursion de Gore dans l’œil, et le succès apporterait un nouveau marché, une nouvelle mission et, espérons-le, un nouvel élan.

À la fin des années 1950, Wilbert Lee Gore, chimiste de recherche de DuPont, est devenu obsédé par un polymère appelé polytétrafluoroéthylène. Le PTFE n’était pas du tout obscur : découvert des décennies auparavant chez DuPont, elle fut commercialisée en 1945 sous la marque Teflon. Reconnue pour son extraordinaire glissance, elle est également très flexible, résistante aux rayons ultraviolets et aux températures extrêmes, peu inflammable et chimiquement inerte.

DuPont, cependant, ne s’intéressait qu’à la fabrication du composé, transformant des cristaux translucides de fluorite brute en résines que d’autres entreprises pourraient transformer en revêtements miracles. En 1958, Gore quitte son emploi et devient lui-même client de DuPont. Lui et son épouse, Geneviève, ont établi le siège social de leur nouvelle entreprise dans le sous-sol de leur maison dans le Delaware, près de Wilmington. Les premiers produits de W.L. Gore étaient des fils et câbles isolés au PTFE, dont certains se sont retrouvés à bord des premiers satellites de télécommunications et, en 1969, sont allés sur la lune avec Neil Armstrong et Buzz Aldrin.

La liaison carbone-fluorure est l’une des plus solides connues en chimie ; dans le PTFE, une phalange de parois d’atomes de fluor provenant d’une colonne de carbone. Cette structure empêche le polymère de réagir avec d’autres matériaux, qu’il s’agisse d’un oeuf qui grille dans une poêle antiadhésive ou d’un gaz corrosif qui traverse les vannes et les tuyaux revêtus du complexe où le projet Manhattan a enrichi son uranium. « Dans un sens, c’est le matériau américain par excellence », a dit un jour Gore.

En octobre de la même année, la famille Gore fait son propre pas de géant. Le fils aîné de Bill et Vieve, Bob, ingénieur chimiste et directeur de la recherche de l’entreprise, s’est demandé si le PTFE pouvait être étiré pour couvrir plus de surface, ce qui le rendrait plus rentable. Dans un laboratoire de l’usine de l’entreprise à Newark, dans le Delaware, il chauffait des tiges de polymère trouble et tirait avec précaution à chaque extrémité. A chaque fois, le fluorocarbure s’étire à peine avant de commencer à se rompre. Finalement, vers la fin d’une autre journée infructueuse, il a pris un échantillon dans le four et a ailé ses bras en arrière dans une secousse frustrée.

À son grand choc, le matériau n’a pas craqué. Il s’est étiré, et d’une manière qui semblait défier la physique. En espérant obtenir une prolongation de 50 %, il avait réalisé quelque chose de plus près de 1 000 %. Et le PTFE ne s’étirait pas comme le font normalement les choses extensibles, s’amincissant au fur et à mesure qu’il s’allongeait. Il s’est télescopé, conservant son épaisseur. L’expansion était interne : Des chaînes moléculaires pliées ont été arrachées droites, ouvrant des milliards d’espaces microscopiques partout.

Le nouveau polymère chargé d’air, appelé PTFE expansé, promettait bien plus que des économies. Plus léger et pourtant plus résistant que le PTFE ordinaire, le PTFEe et ses pores minuscules se sont avérés parfaits pour capturer les substances utiles et nocives. De nombreux problèmes d’ingénierie consistent à laisser entrer certaines choses tout en en empêchant d’autres d’entrer, et les chercheurs de Gore se sont rapidement mis à surveiller les frontières structurelles du monde. En quelques années, l’entreprise fabriquait des filtres purificateurs d’air Gore-Tex, puis des vaisseaux sanguins prothétiques pour les opérations de pontage. Les pores du polymère offraient un espace dans lequel les cellules du receveur pouvaient se développer, tandis que son inertie chimique réduisait le risque d’inflammation et d’infection. La flexibilité et la résilience du PTFEe ont permis aux greffons de survivre pendant des décennies dans l’environnement à fort impact que constitue le corps humain.

Le premier vêtement de pluie Gore-Tex « imperméable et respirant » a été mis en vente en 1976. Bill et Vieve Gore, randonneurs et skieurs chevronnés de l’arrière-pays, connaissaient depuis longtemps les limites des imperméables existants, dont les tissus imperméables empêchaient la pluie et la neige d’entrer, tout en laissant les porteurs mouillés par la transpiration emprisonnée de manière tout aussi fiable. La structure du PTFEe offrait une solution : Les pores, bien que minuscules, étaient encore des centaines de fois plus grands que les molécules individuelles qui composent la vapeur d’eau. Par contre, même la plus petite goutte de pluie contient des billions de molécules d’eau liées entre elles. Cela signifie que la sueur qui s’évapore peut facilement passer à travers le PTFEe, alors que la pluie ne le peut pas. Gore a choisi de ne pas fabriquer la plupart des vêtements intégrant sa technologie, mais de vendre la membrane à des licenciés, ce qui la transforme en parkas North Face et en coquilles de ski Patagonia. Les accords imposent strictement la manière dont Gore-Tex est incorporé dans les produits finaux, en veillant, par exemple, à ce que son logo soit toujours visible.

Au fil du temps, les ingénieurs de Gore sont devenus fous du PTFE électronique, perfectionnant un ensemble de techniques ésotériques pour ajuster sa structure moléculaire et, par conséquent, ses capacités. Ils ont appris à la rendre plus forte, plus mince ou aussi onctueuse que la meringue. Ils l’ont combiné à d’autres polymères pour fabriquer un tissu qui permettait aux combinaisons de protection contre les matières dangereuses d’évacuer la chaleur et la transpiration. Ils ont ajusté la taille de ses pores pour qu’il puisse contenir des particules de carbone piégant le mercure pour les filtres de cheminée de marque Gore. Ils ont créé des endoprothèses et des timbres chirurgicaux, des cordes à haute tension pour les plates-formes pétrolières en eau profonde et du fil dentaire de première qualité (un vrille soyeux commercialisé sous le nom de Glide). L’entreprise n’a cessé de croître, franchissant le cap du milliard de dollars de revenus en 1996, de 2 milliards de dollars en 2007 et de 3 milliards de dollars en 2012. Aujourd’hui, il s’élève à 3,7 milliards de dollars.

Les cornées seront certainement la prochaine branche du pipeline. Le monde vieillit et beaucoup d’yeux auront besoin de réparations dans les années à venir. Il n’est pas surprenant que Balaji hésite à décrire leur nouveau projet en détail, citant les craintes de la concurrence. En plus, dit-il, « même si je le faisais, ça changerait demain. »

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