Des nuages qui filent, un vent félon, un pâle soleil. Dans ce clair-obscur, un étrange pavillon se détache. Tout en bois, il dessine une vague d’une rare élégance. Il est l’un des plus fameux emblèmes d’architecture inspirée du vivant. Son modèle? Le squelette d’un oursin de mer.

Nous sommes en Allemagne, au cœur d’une ville moyenne, Heilbronn. A 50 kilomètres de là, l’Université de Stuttgart est célèbre pour les pavillons-modèles qu’elle expose chaque année depuis dix ans. Des féeries. Fabriqués sur mesure, ils sont façonnés en réseaux d’alvéoles, tissés de farandoles de fils, percés d’étranges ouvertures «vivantes»…

Ces édifices à l’esthétique futuriste sont issus de recherches «parmi les plus poussées» du monde sur le biomimétisme en architecture, saluent les experts. Elytres de scarabée, toiles d’araignée, pommes de pin…: autant de structures vivantes qui les ont influencés.

Inspiré du squelette d’oursin

Approchons-nous. L’édifice apparaît comme un puzzle de pièces de bois polygonales (à cinq ou six côtés, parfois sept, toutes étant différentes). Ouvert sur ses côtés, il repose sur trois pieds. Pénétrons maintenant sous son toit doublement incurvé. Chaque pièce de bois apparaît creusée de larges trous plus ou moins elliptiques. Illuminés, ils donnent au bâtiment une grâce singulière, entre années pop et futurisme.

L’analyse des structures naturelles nous pousse à sortir de nos modes de pensée figés. Elle déverrouille la pensée créative et favorise l’innovation

Jan Knippers, directeur de l’Institute of Building Structures and Structural Design

Chaque pièce est reliée à sa voisine par des joints en forme de doigts: un assemblage «à entures», disent les experts. «Pour concevoir les pièces de bois polygonales de ce pavillon et leurs joints, nous avons observé les principes de la structure du squelette d’oursins plats», raconte Monika Göbel, architecte et chercheuse à l’Université de Stuttgart.

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Ce squelette, en effet, apparaît formé d’un maillage de plaques calcaires polygonales, assemblées entre elles par des excroissances de calcite qui s’interpénètrent. Le tout lui confère une solidité et une résistance élevées, ainsi qu’une grande capacité portante.

Parcimonie d’énergie

«Utiliser moins de matériau en mettant plus de formes»: tel est le mantra d’Achim Menges, architecte et théoricien, un des pionniers du domaine. A Stuttgart, il a fondé en 2008 un institut dédié à cette approche: l’Institut for Computational Design and Construction (ICD). Ce centre s’adosse à l’Institute of Building Structures and Structural Design (ITKE). Main dans la main, ces deux instituts ont créé ces fameux pavillons, en s’appuyant sur la conception assistée par ordinateur.

«L’analyse des structures naturelles nous pousse à sortir de nos modes de pensée figés. Elle déverrouille la pensée créative et favorise l’innovation», se réjouit Jan Knippers, qui dirige l’ITKE. Prendre les êtres vivants comme modèles? Oui, car le vivant doit sans cesse s’adapter aux fluctuations de son environnement. Pour survivre, il doit innover.

«Mais il le fait avec une grande parcimonie d’énergie, sans créer de nouvelles substances qu’il ne sait dégrader, comptant toujours un «acheteur pour ses déchets», résume Gilles Bœuf, ancien président du Muséum national d’Histoire naturelle à Paris, dans la préface du livre Biomimétisme & Architecture (Rue de l’Echiquier, 2019). L’ouvrage est signé d’un autre précurseur: l’architecte britannique Michael Pawlyn.

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«En appliquant le biomimétisme, nous tirons parti d’une mine d’idées issues de 3,8 milliards d’années de R&D: cette source, ce sont les multiples espèces qui ont survécu à la sélection naturelle», écrit-il. Economie de matériaux, allègement des structures, ventilation passive, confort thermique, gestion optimisée de l’énergie…: les enjeux sont multiples.

Copier le livre de la nature

Les illustres pionniers n’ont pas manqué. «L’architecte du futur construira en imitant la nature, parce que c’est la méthode la plus rationnelle, la plus durable et la plus économique», notait un visionnaire, l’architecte espagnol Antoni Gaudi (1852-1926), père de la Sagrada Familia à Barcelone. Sa devise: «Copier le grand livre toujours ouvert de la nature.»

Parmi ses célèbres prédécesseurs, Léonard de Vinci (1452-1519) déclarait à ses élèves: «Va prendre tes leçons dans la nature, c’est là qu’est notre futur.» Autre pionnier d’exception: l’architecte et ingénieur allemand Frei Otto (1925-2015). Lui aussi a travaillé à l’Université de Stuttgart. Il est célèbre pour avoir conçu le toit du stade olympique de Munich. Inspiré de la structure de la toile d’araignée, combinant force et légèreté, il met à profit la notion de surface minimale.

Et aujourd’hui? «Le biomimétisme est une science très jeune, il n’y a pas beaucoup de réalisations abouties», observe Xavier Marsault, du CNRS-Ministère français de la culture, à Lyon. Les grandes références internationales sont les deux immeubles de bureaux de l’architecte zimbabwéen Mick Pearce: l’Eastgate, construit en 1996 à Harare, et le CH2, construit en 2005 à Melbourne. Leur ventilation naturelle ascendante, combinée à une ventilation traversante nocturne, est en partie inspirée des termitières.

Alibi pseudo-scientifique

Plus nombreux sont les projets concernant l’enveloppe ou la façade des bâtiments. Par exemple, ce projet de café, à Taïwan, doté d’une «architecture presque hormonale», explique son concepteur, le Suisse Philippe Rahm, qui enseigne à la HEAD à Genève.

La prise de conscience de l’accélération du changement climatique rebat les cartes. Il me semble que le biomimétisme ouvre une nouvelle voie.

Nicolas Vernoux-Thélot, de l’agence In Situ Architecture à Paris

Le principe: proposer trois espaces avec une temporalité différente. Le premier, entouré d’une bulle de verre jaune, mime «un soir perpétuel». Sa lumière jaune favorise la survenue du sommeil. Le deuxième, entouré d’une bulle de verre bleu, reproduit «un jour perpétuel». Sa lumière bleue bloque la production de mélatonine, cette hormone du sommeil. Quant au troisième espace, il est entouré d’une bulle de verre clair, laissant passer l’alternance naturelle du jour et de la nuit. Ici, «l’architecture est une construction autant culturelle que naturelle, agissant autant sur le sens esthétique que sur le système hormonal du visiteur», note l’architecte.

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Reste une interrogation légitime: les bâtiments revendiquant une forme bio-inspirée sont-ils vraiment issus d’une conception bio-inspirée? «La référence à la nature sert très souvent d’alibi pseudo-scientifique», regrette Jan Knippers. Un verdissage, en somme. De surcroît, «il existe une multitude de défis architecturaux auxquels la nature ne peut répondre».

Reste l’enjeu du développement durable. «La prise de conscience de l’accélération du changement climatique rebat les cartes. Il me semble que le biomimétisme ouvre une nouvelle voie», estime Nicolas Vernoux-Thélot, de l’agence In Situ Architecture à Paris.