Two hundred years of modern science. We have to admit that our performance is not great. The machines we build continue to suffer from mechanical failures. The houses we build do not survive severe earthquakes. But we shouldn't be so critical of our scientists for a simple reason: they didn't have much time. Two hundred years is not a lot of time, while nature had three billion years to perfect some of the most amazing materials, that we wish we had in our possession. Remember, these materials carry a quality assurance of three billion years.
200 ans de science moderne. Nous devons l'avouer : notre performance n'est pas géniale. Les machines qu'on conçoit ont toujours des défaillances mécaniques. Les maisons qu'on bâtit ne résistent pas aux tremblements de terre. Mais il ne faut pas être trop dur envers les scientifiques : ils n'ont pas eu beaucoup de temps. 200 ans ce n'est pas beaucoup de temps, quand la nature a eu trois milliards d'années pour perfectionner certains de ses matériaux les plus incroyables, que nous aimerions tant posséder. Rappelez-vous, ces matériaux ont subi des tests qualité pendant trois milliards d'années.
Take, for example, sequoia trees. They carry hundreds of tons for hundreds of years in cold weather, in warm climates, UV light. Yet, if you look at the structure by high-resolution electron microscopy, and you ask yourself, what is it made of, surprisingly, it's made of sugar. Well, not exactly as we drink in our tea. It's actually a nanofiber called nanocrystalline cellulose. And this nanocrystalline cellulose is so strong, on a weight basis, it's about 10 times stronger than steel. Yet it's made of sugar.
Prenez, par exemple, le séquoia. Il supporte des centaines de tonnes pendant des centaines d'années, dans des climats glaciaux, dans des climats chauds, sous les rayons UV. Mais en observant sa structure à l'aide d'un microscope à haute résolution, vous vous demandez de quoi elle est faite et vous réalisez avec stupeur qu'elle est faite de sucre. Oui, mais pas le même sucre que vous mettez dans votre thé. Il s'agit en fait d'une nanofibre qui s'appelle cellulose nanocristalline. Cette cellulose nanocristalline est si résistante, rapportée à son poids, qu'elle est en fait dix fois plus solide que l'acier. Pourtant, elle est faite de sucre.
So scientists all over the world believe that nanocellulose is going to be one of the most important materials for the entire industry. But here's the problem: say you want to buy a half a ton of nanocellulose to build a boat or an airplane. Well, you can Google, you can eBay, you can even Alibaba. You won't find it. Of course, you're going to find thousands of scientific papers -- great papers, where scientists are going to say this is a great material, there are lots of things we can do with it. But no commercial source.
Ainsi, des scientifiques du monde entier croient que la nanocellulose deviendra l'un des matériaux les plus importants de toute l'industrie. Mais il y a un problème : disons que vous voulez acheter une demi-tonne de nanocellulose pour bâtir un navire ou un avion. Vous pouvez chercher sur Google, sur eBay ou même sur Alibaba ; vous ne trouverez pas. Évidemment vous trouverez des milliers d'articles scientifiques -- des articles intéressants, dans lesquels on vous dira que c'est un matériau génial et qu'on peut en faire tant de choses, mais pas de fournisseurs.
So we at the Hebrew University, together with our partners in Sweden, decided to focus on the development of an industrial-scale process to produce this nanocellulose. And, of course, we didn't want to cut trees. So we were looking for another source of raw material, and we found one -- in fact, the sludge of the paper industry. The reason: there is a lot of it. Europe alone produces 11 million tons of that material annually. It's the equivalent of a mountain three kilometers high, sitting on a soccer field. And we produce this mountain every year. So for everybody, it's an environmental problem, and for us, it's a gold mine.
Nous, à l'Université hébraïque, avec l'aide de nos partenaires suédois, avons choisi de miser sur le développement d'un processus à l'échelle industrielle pour produire cette nanocellulose. Et pour ce faire, pas question de couper des arbres. Nous avons donc cherché une autre source de matière première et nous en avons trouvé une : les résidus de l'industrie papetière. La raison première : il y en a énormément. En Europe seulement, on produit 11 millions de tonnes de cette mixture chaque année. C'est l'équivalent d'une montagne de trois kilomètres de hauteur, sur un terrain de football. Et on produit cette montagne chaque année. Pour tout le monde, cela constitue un problème environnemental, alors que pour nous, c'est une mine d'or !
So now, we are actually producing, on an industrial scale in Israel, nanocellulose, and very soon, in Sweden. We can do a lot of things with the material. For example, we have shown that by adding only a small percent of nanocellulose into cotton fibers, the same as my shirt is made of, it increases its strength dramatically. So this can be used for making amazing things, like super-fabrics for industrial and medical applications. But this is not the only thing. For example, self-standing, self-supporting structures, like the shelters that you can see now, actually are now showcasing in the Venice Biennale for Architecture.
En Israël nous produisons maintenant, à l'échelle industrielle, cette nanocellulose et bientôt en Suède aussi. On peut faire des tas de choses avec ça. Par exemple, on a démontré qu'en ajoutant un petit pourcentage de nanocellulose à des fibres de coton, les mêmes dont ma chemise est faite, on augmente sa durabilité de façon remarquable. Elle peut donc être utilisée pour créer des choses incroyables, comme des super-tissus à dessein industriel ou médical. Et ça ne s'arrête pas là. Par exemple, on peut en faire des structures autoportantes comme les abris que vous voyez ici et qui sont présentement en démonstration à la Biennale d'architecture de Venise.
Nature actually didn't stop its wonders in the plant kingdom. Think about insects. Cat fleas, for example, have the ability to jump about a hundred times their height. That's amazing. It's the equivalent of a person standing in the middle of Liberty Island in New York, and in a single jump, going to the top of the Statue of Liberty. I'm sure everybody would like to do that. So the question is: How do cat fleas do it?
Les merveilles de la nature ne se limitent pas au règne végétal. Pensons aux insectes. Les puces du chat, par exemple, peuvent sauter cent fois leur hauteur. C'est incroyable ! C'est l'équivalent d'une personne qui, debout sur Liberty Island à New York, atteindrait d'un seul bond le sommet de la Statue de la Liberté. Je crois qu'on voudrait tous pouvoir le faire ! Mais la question est : comment les puces y arrivent-elles ?
It turns out, they make this wonderful material, which is called resilin. In simple words, resilin, which is a protein, is the most elastic rubber on Earth. You can stretch it, you can squish it, and it doesn't lose almost any energy to the environment. When you release it -- snap! It brings back all the energy. So I'm sure everybody would like to have that material. But here's the problem: to catch cat fleas is difficult.
Il s'avère qu'elles produisent un matériau fantastique, qui s'appelle la résiline. Pour dire les choses simplement, la résiline est une protéine qui est en fait le caoutchouc le plus élastique du monde. Vous pouvez l'étirer, vous pouvez la compresser, elle dispersera très peu d'énergie dans son environnement. Et lorsque vous la libérez -- snap ! Elle libère toute son énergie. Je suis certain que tout le monde aimerait avoir ce matériau. Mais il y a un problème : attraper des puces est difficile.
(Laughter)
(Rires)
Why? Because they are jumpy.
Pourquoi ? Elles sautent sans arrêt !
(Laughter)
(Rires)
But now, it's actually enough to catch one. Now we can extract its DNA and read how cat fleas make the resilin, and clone it into a less-jumpy organism like a plant. So that's exactly what we did. Now we have the ability to produce lots of resilin.
Heureusement, en attraper une seule est suffisant. Nous pouvons maintenant extraire son ADN et analyser comment les puces fabriquent leur résiline, pour ensuite la cloner dans un organisme moins sautillant, telle qu'une plante. C'est exactement ce qu'on a fait. Maintenant nous sommes en mesure de produire beaucoup de résiline.
Well, my team decided to do something really cool at the university. They decided to combine the strongest material produced by the plant kingdom with the most elastic material produced by the insect kingdom -- nanocellulose with resilin. And the result is amazing. This material, in fact, is tough, elastic and transparent. So there are lots of things that can be done with this material. For example, next-generation sport shoes, so we can jump higher, run faster. And even touch screens for computers and smartphones, that won't break.
Alors, mon équipe à l'université a décidé de faire un truc vraiment chouette. On a décidé de combiner le matériau le plus solide produit par le règne végétal avec le matériau le plus élastique produit par le règne des insectes -- nanocellulose avec résiline. Le résultat est épatant. Ce matériau est résistant, élastique et transparent et on peut donc en faire des tas de choses : la nouvelle génération de chaussures de sport, nous permettant de sauter plus haut et de courir plus vite, ou des écrans tactiles pour les ordinateurs et les téléphones qui seront incassables.
Well, the problem is, we continue to implant synthetic implants in our body, which we glue and screw into our body. And I'm going to say that this is not a good idea. Why? Because they fail. This synthetic material fails, just like this plastic fork, that is not strong enough for its performance. But sometimes they are too strong, and therefore their mechanical properties do not really fit their surrounding tissues.
Il y a aussi le problème causé par les implants synthétiques que l'on insère à l'intérieur de nos corps, à l'aide d'adhésifs et de quincaillerie. Et je vous dirai que ce n'est pas une bonne idée. Pourquoi ? Parce qu'ils sont défaillants. Ces matériaux sont défaillants, comme l'est cette fourchette en plastique, qui n'est pas assez résistante pour le besoin. Parfois ils sont trop solides et leurs propriétés mécaniques les empêchent de bien s'intégrer aux tissus les entourant.
But in fact, the reason is much more fundamental. The reason is that in nature, there is no one there that actually takes my head and screws it onto my neck, or takes my skin and glues it onto my body. In nature, everything is self-assembled. So every living cell, whether coming from a plant, insect or human being, has a DNA that encodes for nanobio building blocks. Many times they are proteins. Other times, they are enzymes that make other materials, like polysaccharides, fatty acids. And the common feature about all these materials is that they need no one. They recognize each other and self-assemble into structures -- scaffolds on which cells are proliferating to give tissues. They develop into organs, and together bring life.
En fait, la raison est beaucoup plus fondamentale. La raison est : dans la nature, vous ne trouverez rien qui puisse visser ma tête sur mon cou, ou qui puisse coller ma peau sur mon corps. Dans la nature, tout est auto-assemblé. Ainsi, chaque cellule vivante, qu'elle provienne d'une plante, d'un insecte ou d'un être humain, possède un ADN qui encode ses blocs nanobiologiques. Souvent ce sont des protéines. Parfois, ce sont des enzymes qui forment d'autres matériaux, comme les polysaccharides ou acides gras. La caractéristique commune de tous ces matériaux est qu'ils sont autosuffisants. Ils se reconnaissent entre eux et s'assemblent eux-mêmes en structures ; des échafauds sur lesquels les cellules prolifèrent et produisent des tissus. Ils forment des organes et s'unissent pour produire de la vie.
So we at the Hebrew University, about 10 years ago, decided to focus on probably the most important biomaterial for humans, which is collagen. Why collagen? Because collagen accounts for about 25 percent of our dry weight. We have nothing more than collagen, other than water, in our body. So I always like to say, anyone who is in the replacement parts of human beings would like to have collagen.
Il y a 10 ans, à l'Université hébraïque, nous avons décidé de mettre l'emphase sur sans doute l'un des biomatériaux les plus importants pour les humains : le collagène. Pourquoi le collagène ? Parce que le collagène représente environ 25% de notre masse sèche. Après l'eau, c'est la substance dont le corps possède la plus grande quantité. Comme j'aime le dire, quiconque veut fabriquer des pièces de remplacement pour les humains doit posséder le collagène.
Admittedly, before we started our project, there were already more than 1,000 medical implants made of collagen. You know, simple things like dermal fillers to reduce wrinkles, augment lips, and other, more sophisticated medical implants, like heart valves. So where is the problem? Well, the problem is the source. The source of all that collagen is actually coming from dead bodies: dead pigs, dead cows and even human cadavers. So safety is a big issue. But it's not the only one. Also, the quality.
Il faut reconnaître que, avant de débuter notre projet, il y avait déjà plus de 1 000 implants médicaux faits de collagène. Vous savez, des trucs comme les agents de remplissage pour atténuer les rides, augmenter les lèvres et d'autres implants plus sophistiqués, comme les valves cardiaques. Alors, où est le problème ? En fait, c'est l'approvisionnement. La source de tout ce collagène, ce sont des cadavres : cadavres de porcs et de vaches et même des cadavres humains. La sécurité est donc un gros problème et ce n'est pas le seul. Il y aussi la qualité.
Now here, I have a personal interest. This is my father, Zvi, in our winery in Israel. A heart valve, very similar to the one that I showed you before, seven years ago, was implanted in his body. Now, the scientific literature says that these heart valves start to fail 10 years after the operation. No wonder: they are made from old, used tissues, just like this wall made of bricks that is falling apart. Yeah, of course, I can take those bricks and build a new wall. But it's not going to be the same. So the US Food and Drug Administration made a notice already in 2007, asking the companies to start to look for better alternatives.
Ici, j'ai un intérêt particulier. Voici mon père, Zvi, dans notre vignoble en Israël. Une valve cardiaque, similaire à celles que vous avez vues plus tôt, a été implantée dans son corps il y a sept ans. La littérature scientifique nous dit que ces valves ont des problèmes 10 ans après leur implantation. C'est sans surprise : elles sont faites de vieux tissus usagés, tout comme ce mur de briques qui s'effrite peu à peu. Bien sûr, je peux prendre ces briques et en faire un nouveau mur, mais ça ne donnera pas le même résultat. La Food and Drug Administration des États-Unis a déjà publié un avis en 2007 demandant aux entreprises de chercher une meilleure solution.
So that's exactly what we did. We decided to clone all the five human genes responsible for making type I collagen in humans into a transgenic tobacco plant. So now, the plant has the ability to make human collagen brand new, untouched. This is amazing. Actually, it's happening now. Today in Israel, we grow it in 25,000 square meters of greenhouses all over the country. The farmers receive small plantlets of tobacco. It looks exactly like regular tobacco, except that they have five human genes. They're responsible for making type I collagen. We grow them for about 50 to 70 days, we harvest the leaves, and then the leaves are transported by cooling trucks to the factory. There, the process of extracting the collagen starts.
C'est précisément ce qu'on a fait. Nous avons décidé de cloner les cinq gènes humains qui sont responsables de la fabrication du collagène de type 1 dans le corps humain dans un plant de tabac transgénique. Cette plante est maintenant en mesure de fabriquer du collagène humain, neuf et intact. C'est incroyable. En fait, ça se passe en ce moment même. De nos jours, nous cultivons cette plante dans 25 000 mètres carrés de serres partout en Israël. Les fermiers reçoivent des plantules de tabac, semblables aux plants de tabac normaux, à l'exception de ces cinq gènes humains, qui produisent le collagène de type 1. Nous les cultivons pendant 50 à 70 jours, cueillons les feuilles et les transportons jusqu'à l'usine dans des camions réfrigérés. Là-bas, on entame le processus d'extraction du collagène.
Now, if you ever made a pesto -- essentially, the same thing.
C'est en fait le même procédé que pour faire du pesto.
(Laughter)
(Rires)
You crush the leaves, you get the juice that contains the collagen. We concentrate the protein, transfer the protein to clean rooms for the final purification, and the end result is a collagen identical to what we have in our body -- untouched, brand new and from which we make different medical implants: bone void fillers, for example, for severe bone fractures, spinal fusion. And more recently, even, we've been able to launch into the market here in Europe a flowable gel that is used for diabetic foot ulcers, that is now approved for use in the clinic.
Vous écrasez les feuilles pour en extraire le jus contenant le collagène. Vous concentrez la protéine et la transférez vers une salle stérilisée pour la purification finale. Le résultat final est un collagène identique à celui dans votre corps -- intact, neuf et à partir duquel on fabrique divers implants médicaux : un agent de remplissage de vide osseux, par exemple, utilisé lors de fractures sévères ou de fusions spinales. Plus récemment, nous avons même été capables de mettre sur le marché ici, en Europe, un gel fluide utilisé pour les ulcères de pied causés par le diabète, qui est maintenant utilisé en clinique.
This is not science fiction. This is happening now. We are using plants to make medical implants for replacement parts for human beings. In fact, more recently, we've been able to make collagen fibers which are six times stronger than the Achilles tendon. That's amazing.
Ce n'est pas de la science-fiction. Ça se passe aujourd'hui. Nous utilisons des plantes pour fabriquer des implants médicaux, des pièces de remplacement pour le corps humain. Plus récemment, nous avons été en mesure de fabriquer des fibres de collagène qui sont six fois plus résistantes que le tendon d'Achille. C'est fantastique.
Together with our partners from Ireland, we thought about the next thing: adding resilin to those fibers. By doing that, we've been able to make a superfiber which is about 380 percent tougher, and 300 percent more elastic. So oddly enough, in the future, when a patient is transplanted with artificial tendons or ligaments made from these fibers, we'll have better performance after the surgery than we had before the injury.
Avec nos partenaires irlandais, nous avons songé à la prochaine étape : ajouter de la résiline à ces fibres. En faisant cela, nous avons été capables de fabriquer une superfibre qui est 380% plus résistante et 300% plus élastique. Donc, étrangement, dans le futur, lorsqu'un patient recevra un implant de tendons ou ligaments artificiels, fabriqués avec ces fibres, on obtiendra une performance supérieure après l'opération à celle d'avant la blessure.
So what's for the future? In the future, we believe we'll be able to make many nanobio building blocks that nature provided for us -- collagen, nanocellulose, resilin and many more. And that will enable us to make better machines perform better, even the heart. Now, this heart is not going to be the same as we can get from a donor. It will be better. It actually will perform better and will last longer.
Alors, que nous réserve l'avenir ? Dans le futur, nous croyons être capables de fabriquer plusieurs des blocs nanobiologiques créés par la nature : le collagène, la nanocellulose, la résiline et beaucoup d'autres. Cela nous permettra de fabriquer des machines plus performantes, et même un cœur. Eh oui, ce cœur ne sera pas le même que celui qu'on reçoit d'un donneur d'organes. Il sera encore mieux. Il fonctionnera mieux et durera plus longtemps.
My friend Zion Suliman once told me a smart sentence. He said, "If you want a new idea, you should open an old book." And I'm going to say that the book was written. It was written over three billion years of evolution. And the text is the DNA of life. All we have to do is read this text, embrace nature's gift to us and start our progress from here.
Une fois, mon ami Zion Suliman m'a dit cette phrase brillante. Il m'a dit : « Si tu cherches une idée nouvelle, tu devrais ouvrir un vieux livre. » Je veux vous dire que le livre a été écrit. Il a été écrit pendant trois milliards d'années d'évolution Son texte est l'ADN de la vie. Tout ce que nous avons à faire est de lire ce texte, et de savourer ce cadeau que la nature nous fait et de poursuivre notre progrès à partir de cela.
Thank you.
Merci.
(Applause)
(Applaudissements)