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 la plus critique se situe généralement entre les niveaux TRL 4 et TRL 6. C’est ce que l’on appelle souvent la vallée de la mort technologique. Nous consacrerons un article complet à ce phénomène.
- 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 : SRL et MRL
- VII. Utiliser les TRL pour trouver les meilleurs financements
- VIII. À retenir
- IX. Références
Comprendre les fondements des TRL
Développée 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 l’innovation, notamment dans les environnements où la recherche scientifique rencontre l’industrie.
Une origine scientifique et industrielle
L’échelle des TRL apparaît dans les années 1970 au sein de la NASA. 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
La NASA formalise alors une échelle de maturité technologique en neuf niveaux. 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.
L’article de Mankin ci-dessous (6 avril 1995) est considéré comme à l’origine des TRL :
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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 correspondent au domaine de la recherche scientifique.
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, l’innovation reste largement conceptuelle.
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 le laboratoire pour entrer dans un processus d’industrialisation.
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
- production
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, possède déjà un prototype fonctionnel.
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, notamment dans les programmes européens de financement de la recherche et de l’innovation. Les TRL sont donc donc aujourd’hui largement utilisés dans les programmes publics de financement de l’innovation.
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 la faisabilité scientifique |
| TRL 3 → TRL 4 | construire un dispositif expérimental |
| TRL 4 → TRL 5 | stabiliser la technologie |
| TRL 5 → TRL 6 | produire un prototype crédible |
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 : SRL et MRL
Avec le temps, plusieurs chercheurs et agences d’innovation ont souligné les limites d’une approche uniquement technologique. D’autres échelles complémentaires ont donc été proposées.
SRL — System Readiness Level
Les SRL évaluent la maturité d’un système complet, et non d’une technologie isolée.
Ils s’intéressent notamment à :
- l’intégration de plusieurs technologies
- la compatibilité entre sous-systèmes
- la fiabilité globale du système
MRL — Manufacturing Readiness Level
Les MRL mesurent la capacité à produire la technologie à l’échelle industrielle.
Ils portent sur :
- la chaîne de production
- la qualité industrielle
- la reproductibilité
Une vision plus complète de l’innovation
Dans les projets technologiques complexes, il devient donc pertinent d’articuler plusieurs niveaux de maturité :
- TRL : maturité technologique
- SRL : maturité du système
- MRL : maturité industrielle
Cette approche permet de mieux saisir la réalité des trajectoires d’innovation.
Cette multiplication des indicateurs de maturité reflète une réalité simple : l’innovation n’est pas seulement un problème technologique, mais aussi un problème d’intégration industrielle, organisationnelle et économique. Plusieurs auteurs ont souligné cet aspect.
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.
- D’autres échelles (SRL, MRL) complètent aujourd’hui cette approche.
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