Lorsqu’une innovation est présentée, dans un laboratoire, une startup deeptech ou pour obtenir un financement, une question revient presque toujours : où en est réellement cette technologie ? Est-ce une idée encore fragile, née dans un article scientifique ? Un prototype fonctionnel ? Ou un système prêt à être utilisé dans l’industrie ? Cette question est centrale pour tous les acteurs de l’innovation : chercheurs, entreprises, investisseurs, agences publiques, incubateurs technologiques. Pourtant, les réponses restent souvent floues. Les mots employés, prototype, preuve de concept, pilote ou démonstrateur, ne recouvrent pas toujours les mêmes réalités selon les interlocuteurs. Pour réduire cette ambiguïté, un outil s’est progressivement imposé dans les politiques d’innovation et dans la gestion de projets technologiques : l’échelle des TRL (Technology Readiness Levels, ce qui peut se traduire par niveau de maturité technologique).
L’échelle TRL est particulièrement employée par les organismes finançant la recherche technologique et l’innovation (comme par exemple le programme Horizon Europe).
La zone intermédiaire de maturation, souvent située autour des TRL 4 à 6, est fréquemment associée à ce que l’on appelle la « vallée de la mort » technologique : cette phase délicate où une technologie doit franchir le fossé entre résultats de recherche et applications suffisamment robustes pour intéresser des acteurs économiques.
- Dans cet article
- I. Comprendre les fondements des TRL
- II. Pour une lecture encore plus simple des TRL
- III. Les TRL comme interface entre recherche et industrie
- IV. Utiliser les TRL pour piloter l’innovation
- V. Les limites des TRL
- VI. Au-delà des TRL : une innovation peut être mature de plusieurs façons
- VII. Utiliser les TRL pour trouver les meilleurs financements
- VIII. À retenir
- IX. Références
- X. Ressources
Comprendre les fondements des TRL
Développée à l’origine dans les années 1970 par la NASA pour suivre la maturation des technologies spatiales, cette échelle est aujourd’hui utilisée dans de nombreux contextes :
- programmes européens de recherche
- politiques publiques d’innovation
- projets industriels deeptech
- dispositifs de transfert de technologie
Elle permet de répondre à une question simple, mais fondamentale : Quel est le niveau réel de maturité d’une technologie ? Mais derrière cette apparente simplicité, les TRL jouent un rôle plus profond. Ils constituent aujourd’hui un cadre structurant pour penser la trajectoire de matruration d’une technologie, notamment dans les environnements où la recherche scientifique rencontre l’industrie.
Une origine scientifique et industrielle
L’échelle des TRL apparaît à la NASA dans les années 1970. D’abord construite autour d’un nombre plus réduit de niveaux, elle évoluera ensuite vers l’échelle à neuf niveaux que nous connaissons aujourd’hui, notamment sous l’impulsion de John Mankins dans les années 1990. Les ingénieurs de l’agence spatiale doivent alors résoudre un problème très concret : évaluer le degré de maturité des technologies avant de les intégrer dans des missions spatiales extrêmement coûteuses.
Dans ce contexte, intégrer une technologie encore instable peut entraîner l’échec d’une mission entière. Il devient donc nécessaire de disposer d’un outil permettant de distinguer clairement :
- une idée scientifique prometteuse
- un prototype expérimental
- une technologie réellement opérationnelle
L’échelle évolue ainsi progressivement vers les neuf niveaux de maturité technologique que nous connaissons aujourd’hui. Au fil du temps, cette approche s’est diffusée bien au-delà du secteur spatial. Aujourd’hui, les TRL sont utilisés par :
- la Commission européenne
- les agences nationales de recherche
- les programmes de financement deeptech
- les grands groupes industriels
Ils constituent désormais un langage commun entre la recherche et l’industrie.
Le document de John Mankins ci-dessous, publié par la NASA en 1995, constitue l’une des références fondatrices de la formalisation moderne des TRL :
Ce document est en téléchargement pour les membres.
Les neuf niveaux de maturité technologique
L’échelle TRL décrit la progression d’une technologie depuis l’observation scientifique jusqu’à son utilisation opérationnelle.
On peut discuter le découpage précis des niveaux, mais il reste difficile de contester l’intérêt d’un référentiel commun. On peut trouver les niveaux inutilement nombreux ou au contraire pas assez précis. Quoique similaires, plusieurs définitions co-existent et sont utilisées par différentes agences. Les définitions les plus communément employées sont celles utilisées par le Département de la Défense des États-Unis (DoD) et l’Administration nationale de l’aéronautique et de l’espace (NASA).
En 2013, l’Organisation internationale de normalisation (ISO) publie un nouveau standard (ISO 16290:2013) définissant les niveaux de maturité technologique et leurs critères d’évaluation, plutôt orienté pour le domaine spatial, même si les définitions et exemples donnés peuvent s’utiliser beaucoup plus largement.
Les TRL selon le DoD (Department of Defense) sont les suivants :
| Niveaux | TRL | Description |
|---|---|---|
| 1 | Principes de base observés et rapportés | Plus bas niveau de maturité technologique. La recherche scientifique commence à se traduire en recherche appliquée et développement. Les exemples peuvent inclure des études papiers des propriétés de base d’une technologie. |
| 2 | Concepts ou applications de la technologie formulés | L’invention débute. Une fois les principes de base observés, les applications pratiques peuvent être inventées. L’application est spéculative et il n’y a aucune preuve ou analyse détaillée pour étayer cette hypothèse. Les exemples sont toujours limités à des études papier. |
| 3 | Fonction critique analysée et expérimentée ou preuve caractéristique du concept | Une recherche et développement active est initiée. Ceci inclut des études analytiques et des études en laboratoire afin de valider physiquement les prévisions analytiques des éléments séparés de la technologie. Les exemples incluent des composants qui ne sont pas encore intégrés ou représentatifs. |
| 4 | Validation en laboratoire du composant ou de l’artefact produit | Les composants technologiques de base sont intégrés afin d’établir que toutes les parties fonctionnent ensemble. C’est une « basse fidélité » comparée au système final. Les exemples incluent l’intégration ‘ad hoc’ du matériel en laboratoire. |
| 5 | Validation dans un environnement significatif du composant ou de l’artefact produit | La fidélité de la technologie s’accroît significativement. Les composants technologiques basiques sont intégrés avec des éléments raisonnablement réalistes afin que la technologie soit testée dans un environnement simulé. Les exemples incluent l’intégration ‘haute fidélité’ en laboratoire des composants. |
| 6 | Démonstration du modèle système / sous-système ou du prototype dans un environnement significatif | Le modèle ou le système prototype représentatif (bien au-delà de l’artefact testé en TRL 5) est testé dans un environnement significatif. Il représente une avancée majeure dans la maturité démontrée d’une technologie. Les exemples incluent le test d’un prototype dans un laboratoire « haute fidélité » ou dans un environnement opérationnel simulé. |
| 7 | Démonstration du système prototype en environnement opérationnel | Prototype dans un système planifié (ou sur le point de l’être). Représente une avancée majeure par rapport à TRL 6, nécessitant la démonstration d’un système prototype dans un environnement opérationnel, tel qu’un avion, véhicule… Les exemples incluent le test du prototype sur un avion d’essai. |
| 8 | Système réel complet qualifié à travers des tests et des démonstrations | La preuve a été apportée que la technologie fonctionne sous sa forme finale et avec les conditions attendues. Dans la plupart des cas, cette TRL représente la fin du développement de vrais systèmes. Les exemples incluent des tests de développement et l’évaluation du système afin de déterminer s’il respecte les spécifications du design. |
| 9 | Système réel prouvé à travers des opérations / missions réussies | Application réelle de la technologie sous sa forme finale et en conditions de mission, semblables à celles rencontrées lors de tests opérationnels et d’évaluation. Dans tous les cas, c’est la fin des derniers aspects de corrections de problèmes (bug fixing) du développement de vrais systèmes. Les exemples incluent l’utilisation du système sous conditions de mission opérationnelle. |
Voilà, tout parait bien logique et ordonné mais j’ai toujours trouvé qu’un tel niveau de détail était inutilement complexe pour la plupart des projets. Voici donc une explication simplifiée des niveaux de TRL :
Recherche exploratoire (TRL 1 à 3)
Les premiers niveaux sont ceux qui se rencontrent le plus fréquemment dans les activités de recherche et de R&D exploratoire. Un phénomène est observé, une hypothèse est formulée, puis un premier principe expérimental est testé. C’est le moment où apparaissent :
- les publications scientifiques
- les résultats expérimentaux
- les premières idées d’application
À ce stade, la technologie reste largement exploratoire et son éventuelle transformation en innovation demeure encore très incertaine.
Développement technologique (TRL 4 à 6)
La technologie commence ensuite à être traduite en dispositifs concrets. Les chercheurs et ingénieurs construisent des prototypes, testent leur fonctionnement et cherchent à stabiliser la technologie.
Cette phase correspond souvent à ce que l’on appelle la maturation technologique :
- validation en laboratoire
- démonstration dans des environnements simulés
- premiers prototypes crédibles
C’est aussi le moment où les interactions avec l’industrie deviennent plus fréquentes.
Industrialisation et déploiement (TRL 7 à 9)
Aux niveaux les plus élevés, la technologie est testée dans des conditions proches de l’utilisation réelle.
Les étapes incluent :
- démonstrateurs industriels
- qualification du système
- intégration dans des produits ou services
La technologie quitte alors progressivement le laboratoire pour être démontrée, qualifiée puis utilisée dans des conditions représentatives de son environnement opérationnel.
Pour une lecture encore plus simple des TRL
Pour une lecture plus simple des TRL, on peut se contenter de répérer les grandes étapes suivantes, que tout le monde comprendra aisément :
- idée
- prototype
- validation
- utilisation opérationnelle
En adaptant la grille proposée par le projet CloudWatch, cela donne la représentation ci-dessous :
Si ce tableau vous parait encore un peu trop détaillé, vous pouvez simplifier de nouveau la lecture des TRL en ne gardant que 3 phases :
- recherche
- développement
- déploiement
D’expérience c’est très grandement suffisant dans la plupart des cas (à moins que vous ne soyez expert en transfert de technologie et ne fassiez votre miel d’arguties absconses pour la plupart de vos contemporains 🙂 ).
Les TRL comme interface entre recherche et industrie
Les TRL jouent aujourd’hui un rôle essentiel dans les écosystèmes d’innovation, notamment lorsqu’il s’agit de faire dialoguer des mondes qui n’ont pas toujours les mêmes temporalités : la recherche académique et l’industrie.
Un langage commun pour éviter les malentendus
Dans les collaborations entre laboratoires et entreprises, un malentendu revient fréquemment. Pour un chercheur, une technologie peut sembler très avancée dès lors qu’elle a démontré un principe scientifique. Pour un industriel, la même technologie peut apparaître extrêmement immature.
L’échelle TRL permet de réduire cette ambiguïté. Dire qu’un projet est TRL 3 signifie clairement qu’il s’agit encore d’une preuve de concept expérimentale. Un projet TRL 6, en revanche, dispose déjà d’un modèle ou prototype représentatif démontré dans un environnement pertinent.
Cette clarification facilite les discussions entre :
- chercheurs
- industriels
- investisseurs
- décideurs publics
Un outil structurant pour les politiques d’innovation
L’échelle TRL s’est progressivement diffusée dans les politiques publiques d’innovation, au point de devenir un critère courant dans les programmes de financement de la recherche et de l’innovation, notamment européens.
De nombreux appels à projets précisent désormais :
- le TRL de départ attendu
- le TRL cible à atteindre
Par exemple, certains dispositifs visent explicitement à faire progresser une technologie de TRL 3 à TRL 5, c’est-à-dire à passer de la preuve de concept à une validation technologique plus robuste.
Dans ce cadre, les TRL permettent de structurer la chaîne de financement de l’innovation :
- recherche fondamentale
- maturation technologique
- démonstrateurs industriels
- déploiement économique
Un repère pour les projets deeptech
Dans les projets deeptech, la progression technologique est souvent longue et incertaine. Les TRL permettent de structurer cette progression en étapes intermédiaires lisibles.
Chaque transition correspond généralement à un changement de nature du projet :
| Transition | Enjeu |
|---|---|
| TRL 2 → TRL 3 | démontrer expérimentalement le concept |
| TRL 3 → TRL 4 | valider les composants en laboratoire |
| TRL 4 → TRL 5 | valider la technologie dans un environnement pertinent |
| TRL 5 → TRL 6 | démontrer un modèle ou prototype représentatif dans cet environnement |
Ces étapes sont souvent associées à des moments clés :
- programmes de prématuration
- financements publics de R&D
- levées de fonds technologiques
Utiliser les TRL pour piloter l’innovation
Au-delà de leur usage descriptif, les TRL peuvent devenir un outil de pilotage stratégique.
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Au-delà des TRL : une innovation peut être mature de plusieurs façons
Les TRL ont un avantage considérable : ils ramènent une question complexe à une échelle relativement simple. Mais cette simplicité a son revers. Une technologie peut être parfaitement mature sur le plan technique sans que l’innovation qui en découle soit prête à être déployée.
Imaginez par exemple un procédé industriel arrivé au TRL 8. Il fonctionne, ses performances ont été démontrées et le système est qualifié. Cela ne signifie pas nécessairement qu’il puisse être produit à un coût acceptable, que les capacités industrielles existent pour le fabriquer en série, que les utilisateurs soient prêts à l’adopter ou que son déploiement soit acceptable d’un point de vue social, éthique ou réglementaire.
C’est une limite assez fondamentale des TRL : ils mesurent ce qu’ils ont été conçus pour mesurer, c’est-à-dire la maturité technologique. Rien de plus. Le problème apparaît lorsque l’on commence à leur faire dire autre chose.
C’est pourquoi de nombreux travaux ont cherché à compléter les TRL par d’autres grilles de lecture de la maturité. On rencontre ainsi des Manufacturing Readiness Levels (MRL) pour la maturité industrielle, mais également des échelles portant sur la maturité commerciale, organisationnelle, réglementaire ou encore sociétale. Certains chercheurs proposent d’ailleurs explicitement de combiner plusieurs de ces dimensions plutôt que de chercher à tout faire entrer dans une seule échelle de maturité. C’est par exemple l’approche retenue par Vik et ses collègues, qui articulent plusieurs formes de readiness pour obtenir une appréciation plus équilibrée de la maturité d’une innovation.
Les SRL : la maturité sociétale d’une innovation
Parmi les approches développées pour prendre en compte d’autres dimensions de la maturité, les Societal Readiness Levels (SRL) posent une question assez différente de celle des TRL. Il ne s’agit plus seulement de savoir si la technologie est prête, mais aussi, en simplifiant un peu, si la société et l’innovation sont suffisamment prêtes l’une pour l’autre. L’idée est notamment de prendre en compte les besoins et attentes des parties prenantes, les usages réels, l’acceptabilité, les conséquences sociales ou éthiques de l’innovation et, plus généralement, les conditions dans lesquelles celle-ci pourra effectivement trouver sa place dans la société.
L’Innovation Fund Denmark a notamment proposé une échelle SRL en neuf niveaux, construite volontairement en parallèle des TRL : les premiers niveaux interrogent le problème sociétal et les parties prenantes concernées ; les niveaux intermédiaires confrontent progressivement la solution à son contexte réel avec ces parties prenantes ; les derniers concernent son appropriation et son déploiement.
Mais il faut se garder de considérer les SRL comme un simple « TRL social ». Les travaux de Bernstein et ses collègues sur le Societal Readiness Thinking Tool insistent justement davantage sur la réflexion, l’anticipation et l’implication des parties prenantes tout au long du projet que sur l’attribution mécanique d’une note. Leur outil s’inscrit dans les travaux sur la Responsible Research and Innovation et cherche à rendre les projets de recherche et d’innovation plus attentifs aux valeurs, besoins et attentes de la société.
Cette distinction est importante. Une innovation ne devient pas mécaniquement « sociétalement mature » à mesure qu’elle devient technologiquement mature. TRL et SRL peuvent progresser à des rythmes très différents. Une technologie peut atteindre un niveau technique élevé alors que persistent des controverses, des difficultés d’appropriation ou des questions éthiques importantes. À l’inverse, un besoin social peut être parfaitement identifié et largement partagé alors que les solutions technologiques permettant d’y répondre restent encore très immatures.
Pour aller plus loin
Et la maturité industrielle ?
Les Manufacturing Readiness Levels (MRL) répondent encore à une autre question : sommes-nous capables de fabriquer cette technologie dans les conditions nécessaires à son exploitation industrielle ?
Une technologie peut en effet fonctionner parfaitement sous la surveillance attentive de quelques ingénieurs dans un laboratoire ou sur une ligne pilote, tout en étant encore très loin d’être industrialisable. Reproductibilité, procédés de fabrication, contrôle qualité, fournisseurs, équipements, cadence, coûts : passer du prototype au produit industriel introduit toute une série de problèmes que le TRL décrit assez mal.
Les MRL cherchent précisément à apprécier cette maturité de la capacité de production. Ils sont donc particulièrement intéressants lorsqu’un projet quitte progressivement la logique de démonstration technologique pour entrer dans celle de l’industrialisation.
Il n’existe pas une maturité, mais des maturités
C’est probablement la principale précaution à retenir lorsqu’on utilise les TRL. Une innovation n’a pas un niveau de maturité unique. Elle peut être technologiquement avancée mais impossible à produire économiquement. Elle peut être industrialisable mais ne répondre encore à aucun marché suffisamment structuré. Elle peut être techniquement et commercialement prometteuse tout en se heurtant à des obstacles réglementaires ou à une forte contestation sociale.
Les TRL restent donc extrêmement utiles, à condition de ne pas leur demander ce qu’ils ne peuvent pas mesurer. Dans un projet réel, surtout lorsqu’il s’agit d’une innovation de rupture ou d’une deeptech, la bonne question n’est finalement plus seulement « Quel est notre TRL ? », mais plutôt « Qu’est-ce qui, aujourd’hui, n’est pas encore suffisamment mature pour permettre à cette innovation d’exister réellement ? » Et la réponse n’est pas toujours technologique.
Utiliser les TRL pour trouver les meilleurs financements
Les TRL sont également très utilisés pour orienter les dispositifs publics de financement de l’innovation. Si vous êtes une entreprise, et a fortiori une PME, il est probable que vous soyez à la recherche de financement pour les niveaux TRL 3 et plus de vos projets. A contrario, si vous êtes un laboratoire de recherche, c’est souvent pour le financement des phases 1 à 4 que la redoutée ANR vous demandera de candidater à ses innombrables appels à projets.
Il est donc possible d’utiliser les TRL comme un outil pour s’orienter dans le maquis (c’est l’expression consacrée) des aides et financements publics. Je reproduis ci-dessous un graphique proposé par le cabinet Erdyn.
À retenir
- Les TRL sont une échelle de maturité technologique développée par la NASA.
- Elle comprend neuf niveaux, de la recherche scientifique à l’utilisation opérationnelle.
- Les TRL permettent de qualifier le niveau réel de développement d’une technologie.
- Ils facilitent le dialogue entre chercheurs, industriels, investisseurs et décideurs publics.
- Ils sont largement utilisés dans les programmes publics de financement de l’innovation.
- Ils permettent de structurer les trajectoires technologiques, notamment dans les projets deeptech.
- Mais ils ne mesurent ni la viabilité économique ni la maturité industrielle.
- Les TRL ne décrivent qu’une dimension de la maturité d’une innovation. D’autres approches permettent d’interroger notamment sa maturité industrielle (MRL), sociétale (SRL), commerciale ou organisationnelle.
Références
Ressources
Retrouvez l’outil « Innovation Readiness » pour évaluer le niveau de maturité de votre innovation. Vous pourrez choisir d’estimer le niveau de TRL de votre projet et ajouter les autres dimensions (sociétale, organisation, réglementaire, commerciale, …) si vous le souhaitez. Vous obtiendrez un positionnement de votre projet selon les dimensions choisies, en fonction des réponses que vous apporterez à des questions simples.
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