Programmabilité sur Bitcoin : sidechains, rollups et BitVM

Sidechains : Liquid, Rootstock (RSK) et Stacks (sBTC)

Les sidechains sont des blockchains autonomes qui fonctionnent parallèlement à Bitcoin et permettent l’activation de fonctionnalités absentes de la couche principale. Elles reposent sur des mécanismes de verrouillage du BTC sur la blockchain principale et d’émission d’actifs équivalents sur la sidechain. Ces systèmes disposent généralement de leurs propres règles de consensus, de machines virtuelles et de logiques transactionnelles spécifiques.

Liquid Network

Liquid Network, développé par Blockstream, est une sidechain fédérée conçue pour accélérer les règlements entre plateformes d’échange. Elle permet aux utilisateurs d’effectuer un peg-in de BTC, lequel devient du L-BTC sur le réseau Liquid. Les transactions y sont plus rapides (blocs d’une minute), confidentielles grâce aux Transactions Confidentielles, et prennent en charge l’émission de tokens pour des actifs comme les stablecoins ou les titres. La gouvernance de Liquid est assurée par une fédération de membres chargés de la signature des blocs et de la gestion des opérations de peg-in/peg-out. Si Liquid garantit performance et confidentialité, sa sécurité dépend de la probité de la fédération, et non de la preuve de travail de Bitcoin.

Rootstock

Rootstock (RSK) est une sidechain indexée sur Bitcoin offrant une compatibilité totale avec l’Ethereum Virtual Machine (EVM). Elle permet l’exécution de smart contracts en Solidity, ouvrant la voie à la création d’applications DeFi, d’oracles, de NFT, et davantage, tout en utilisant le BTC comme actif de référence. RSK recourt au merge-mining avec Bitcoin, de sorte que les mineurs Bitcoin peuvent valider à la fois les blocs Bitcoin et RSK. Cependant, le mécanisme de peg reste sous contrôle d’une fédération, la sécurité de l’ensemble reposant sur cet intermédiaire.

Stacks

Stacks, anciennement connu sous le nom de Blockstack, adopte une approche singulière. Cette solution s’appuie sur Bitcoin comme couche de règlement et d’ancrage tout en conservant une chaîne distincte pour l’exécution. En 2023, Stacks a lancé sBTC, un actif BTC programmable adossé à du bitcoin réel à parité 1:1. Le sBTC permet d’écrire des smart contracts dans le langage Clarity — un modèle de programmation décidable, non Turing-complet. Contrairement au modèle Ethereum basé sur le gas, Clarity offre une exécution prévisible et une logique contractuelle explicite. Stacks procède actuellement à sa mise à jour Nakamoto, qui vise à accélérer le temps de bloc et introduit une nouvelle couche de consensus pour renforcer la réactivité.

Rollups sur Bitcoin

Les rollups sont une famille de protocoles de couche 2 qui agrègent de multiples transactions dans une preuve unique remise à la chaîne principale. Très répandus sur Ethereum, ils ont permis de bâtir des écosystèmes DeFi évolutifs en minimisant la charge sur la chaîne principale. Dans ces systèmes, le calcul et le stockage se font hors chaîne, tandis que le règlement et la vérification des preuves s’effectuent sur la chaîne. Cette architecture permet d’augmenter nettement le débit des transactions tout en maintenant un certain niveau de sécurité offert par la couche principale.

L’adaptation des rollups à Bitcoin s’est avérée difficile du fait des limites du langage de script de Bitcoin et de l’absence de support natif pour la vérification de preuves complexes comme les SNARKs ou STARKs. Malgré ces défis, plusieurs projets ont accompli d’importants progrès en 2024–2025 dans la conception de rollups sur Bitcoin.

Citrea

Citrea, développé par Chainway, est le premier rollup à connaissance nulle conçu spécifiquement pour Bitcoin. Il s’appuie sur la mise à jour Taproot de Bitcoin pour ancrer les preuves zk sur la chaîne, tout en exécutant les transactions hors chaîne dans une zkVM (machine virtuelle à connaissance nulle). Grâce à Citrea, les développeurs peuvent écrire des smart contracts et des applications vérifiables cryptographiquement, sans nécessiter le traitement complet de chaque étape par les nœuds Bitcoin. Ce modèle privilégie l’intégrité et la modularité, avec l’ambition de soutenir la DeFi tout en reposant sur la finalité native des blocs Bitcoin.

BOB

BOB (Build on Bitcoin) est un rollup hybride compatible EVM qui relie Bitcoin à une couche applicative basée sur les outils Ethereum. Il combine l’infrastructure OP-stack avec un pont BTC natif, permettant l’usage de Solidity tout en maintenant la finalité sur Bitcoin. BOB mise sur la composabilité avec l’écosystème Ethereum, ce qui séduit les développeurs multichaînes. Cependant, la confiance placée dans les systèmes de pont BTC et la décentralisation des validateurs demeurent des enjeux centraux.

Botanix

Botanix, lancé début 2025, propose aussi un rollup compatible EVM pour Bitcoin. Il s’appuie sur une architecture innovante pour ancrer des transactions EVM sur Bitcoin tout en assurant une exécution rapide sur la couche rollup. Botanix offre des blocs toutes les 5 secondes, une infrastructure portefeuille intégrée et des outils pour la liquidité. Son modèle de peg autorise le transfert de BTC soit via une fédération, soit via un dépositaire fondé sur un smart contract, selon la configuration. Botanix se positionne comme un environnement natif Bitcoin destiné aux développeurs familiers des outils Ethereum.

Les rollups sur Bitcoin représentent un champ en développement. À ce jour, aucune solution ne propose un peg-in/out aussi trustless que sur Ethereum. Les modèles actuels s’appuient sur des architectures hybrides (ponts tiers, mécanismes de rachat verrouillés dans le temps). L’absence d’opcodes généralistes de vérification sur Bitcoin limite la validation directe des zk-proofs ou des preuves de fraude. Cependant, les avancées autour de primitives telles qu’OP_CAT, OP_TAPLEAF_UPDATE_VERIFY ou Covenants pourraient ouvrir la voie, à terme, à des rollups minimisant la confiance intermédiaire.

BitVM

BitVM est un cadre récemment proposé permettant le calcul Turing-complet sur Bitcoin, sans modification des règles de consensus. Présenté pour la première fois en 2023, BitVM repose sur un protocole de challenge-réponse entre deux acteurs — le prouveur et le vérificateur — pour simuler tout calcul à travers une succession d’engagements hachés et de scripts conditionnels. Il exploite les arbres Taproot et des transactions pré-signées pour instaurer des garanties incitatives, ancrées dans la théorie des jeux.

Concrètement, BitVM autorise l’exécution hors chaîne de toute fonction calculable, avec vérification sur la chaîne pour autant qu’une des deux parties respecte le protocole de challenge. Ce modèle ouvre des usages comme la vérification de preuves à connaissance nulle, la création de ponts natifs BTC ou la validation de rollups.

Contrairement aux smart contracts classiques, BitVM n’exécute rien sur la chaîne principale : toute l’exécution se fait hors chaîne, ne ramenant les litiges sur Bitcoin qu’en cas de désaccord. Cette approche limite l’utilisation de l’espace de bloc tout en préservant la philosophie conservatrice de Bitcoin. Elle introduit néanmoins une forte latence et une grande interactivité, ce qui rend BitVM particulièrement adapté aux cas de validation de règlements, détection de fraude ou déblocages conditionnels, plutôt qu’aux applications directement orientées utilisateurs.

Nouvelle génération de Layer-2 Bitcoin : Merlin, B² Network et Bitlayer

En plus des projets Layer-2 existants comme Citrea, Stacks et RSK, plusieurs solutions inédites ont vu le jour en 2025 pour aller plus loin dans la programmabilité et la scalabilité de Bitcoin. Merlin s’affiche comme une Layer-2 native Bitcoin axée sur la DeFi, offrant une finalité rapide, un débit élevé et des outils conçus pour reproduire l’expérience applicative d’Ethereum, tout en garantissant le règlement et la confiance sur Bitcoin. En permettant la compatibilité EVM des smart contracts et en intégrant des incitatifs puissants pour la liquidité, Merlin entend combler l’écart d’utilisabilité entre Bitcoin et la DeFi moderne.

B² Network propose une architecture zk-rollup spécifique à Bitcoin, apportant scalabilité et programmabilité via des systèmes de preuve à connaissance nulle. Grâce à la compatibilité EVM, les développeurs peuvent réutiliser du code Solidity tout en profitant de la sécurité de règlement de la couche principale Bitcoin. Le recours aux SNARKs récursifs permet de compresser les données transactionnelles et d’accroître la vérification, même si, à l’instar d’autres rollups, le passage de BTC entre couches dépend toujours des mécanismes de pont.

Bitlayer privilégie une approche modulaire et se présente comme la première Layer-2 Bitcoin dotée d’une zkVM. Elle permet d’écrire des applications généralistes avec des garanties cryptographiques avancées, en utilisant Bitcoin pour le règlement et la disponibilité des données. Bitlayer vise une flexibilité élevée dans le design des smart contracts, le support du messaging cross-chain, ainsi qu’une compatibilité avec des outils Ethereum comme Remix et Hardhat. Même à ses débuts, Bitlayer suscite l’intérêt pour son ambition de devenir un environnement d’exécution Bitcoin universel.

Ces projets incarnent une tendance forte : l’émergence de solutions Layer-2 qui vont au-delà du simple passage à l’échelle, transformant Bitcoin en infrastructure financière programmable et composable. Chacune comporte ses arbitrages en matière de sécurité, de performance et de décentralisation, mais toutes traduisent une conviction croissante : Bitcoin peut accueillir des applications avancées sans renier ses principes fondamentaux.

Modèles de peg-in/peg-out, ensembles de validateurs et hypothèses de preuve

Toutes les Layer-2 programmables de l’écosystème Bitcoin reposent sur un transfert d’actifs entre la chaîne principale et la seconde couche. Ces transferts nécessitent des mécanismes de peg qui verrouillent le BTC sur la chaîne principale et émettent un équivalent hors chaîne. L’intégrité de ces opérations est cruciale pour la confiance et la sécurité des protocoles.

Le modèle le plus répandu demeure le peg fédéré, où un groupe de signataires contrôle un portefeuille multisignature sur Bitcoin. Les utilisateurs y déposent leur BTC et reçoivent des tokens (L-BTC, RBTC…) sur la sidechain. Pour le retrait, ils rendent ces tokens et la fédération restitue le BTC. Ce modèle, simple et évolutif, introduit toutefois un risque de garde : une collusion ou une attaque contre la fédération peut entraîner la perte ou le gel des fonds utilisateurs.

Certains modèles reposent sur des pegs via smart contracts ou contrats à verrouillage temporel haché (HTLC). Ces solutions autorisent des ponts non-custodiaux, mais sont limitées par les contraintes du script Bitcoin. Les rollups, par exemple, peuvent utiliser des pegs unidirectionnels : le BTC est envoyé dans un contrat de blocage, puis récupéré plus tard après vérification hors chaîne. En l’absence de vérification native des zk-proofs ou des preuves de fraude sur Bitcoin, la confiance se reporte sur des relais ou validateurs externes.

La composition des ensembles de validateurs varie. Certaines sidechains comme RSK reposent sur le merge-mining, exploitant l’incitation économique des mineurs Bitcoin, tandis que d’autres utilisent des signataires dédiés, la preuve d’autorité ou la preuve d’enjeu. La sécurité et la résistance à la censure d’une Layer-2 dépendent largement du degré de décentralisation et de transparence de ses validateurs.

Les systèmes de preuve diffèrent également. Les rollups peuvent employer des preuves à connaissance nulle (type SNARKs) ou des preuves de fraude optimistes. BitVM introduit une nouvelle classe de preuves interactives fondées sur la contestation computationnelle. Chaque méthode présente ses compromis en matière de rapidité, de coût de vérification et de niveau de confiance offert à l’utilisateur.

Écosystèmes développeurs et outils

Une Layer-2 programmable ne prend son sens que si les développeurs peuvent l’exploiter efficacement. En 2025, l’écosystème Bitcoin a vu l’émergence d’outils dédiés au développement de smart contracts, à l’émission d’actifs et à l’intégration de portefeuilles.

Stacks propose le langage Clarity, garantissant une exécution déterministe et une intégration native avec les blocs Bitcoin. Les développeurs peuvent déployer des applications DeFi, des plateformes NFT ou des DAO en Clarity, ancrées directement dans la chaîne Bitcoin.

RSK prend en charge Solidity et les outils EVM, facilitant la transition des développeurs Ethereum vers l’infrastructure Bitcoin. Des projets comme Sovryn et Tropykus se sont appuyés sur RSK pour apporter le prêt, le trading et les stablecoins à l’écosystème Bitcoin.

Citrea et Botanix ambitionnent de fournir des SDK de rollup, permettant aux développeurs de concevoir des applications dans des langages issus de l’univers Ethereum, avec intégration à Remix, compatibilité Metamask et indexation subgraphique pour l’analyse des données.

Les outils fondés sur BitVM en sont à leurs débuts, avec l’apparition de prototypes de compilateurs, de moteurs de résolution de litiges et de vérificateurs on-chain. Ces solutions seront déterminantes pour le développement d’applications pratiques autour de preuves interactives ou de calculs personnalisés.

Des opérateurs tels que L2.watch, Chainway ou BOB Studio développent tableaux de bord, ponts et portails pour les développeurs Layer-2 sur Bitcoin. Avec l’amélioration de l’interopérabilité, il sera possible de concevoir des applications cross-chain associant règlement en BTC et logique contractuelle issue des Layer-2.