Création de la première cellule artificielle autonome

tế bào - Ảnh 1. — Outre sa valeur scientifique fondamentale, la réussite de la création de cellules artificielles autonomes ouvre également de nombreuses applications potentielles en biomédecine et dans le domaine de la construction. - Photo : IA

Dans un article publié dans la revue Science, un groupe de scientifiques de L'Institut de biotechnologie de Catalogne (IBEC) , l'Université de Barcelone, l'University College London, l'Université de Liverpool, l'Institut de biophysique et la Fondation scientifique Ikerbasque affirment que cette cellule artificielle est l'une des structures les plus simples jamais créées : elle se compose uniquement d'une membrane lipidique, d'une enzyme et d'un pore. Pourtant, elle est capable de s'orienter et de se déplacer grâce à des réactions chimiques, à l'instar des spermatozoïdes qui repèrent les ovules ou des globules blancs qui détectent les signes d'une infection.

Ce phénomène s'appelle la chimiotaxie, la capacité de se déplacer en fonction des concentrations chimiques, une compétence essentielle à la survie dans le monde vivant. La particularité de cette cellule artificielle est qu'elle ne nécessite pas de structures complexes telles que des flagelles ou des récepteurs.

« Nous avons recréé toute cette mobilité avec seulement trois éléments : une membrane, une enzyme et un pore nucléaire. Sans complications. Et alors, les règles cachées de la vie ont émergé », a expliqué le professeur Giuseppe Battaglia (IBEC).

Ces cellules artificielles sont constituées de liposomes, des vésicules lipidiques qui imitent les membranes cellulaires. Placées dans un milieu présentant un gradient de concentration de glucose ou d'urée, les enzymes contenues dans les liposomes réagissent avec ces molécules, créant ainsi une différence de concentration.

Ce déséquilibre crée un flux microscopique à la surface de la cellule, la poussant vers le côté de plus forte concentration. Les pores de la membrane agissent comme une vanne contrôlée, créant l'asymétrie nécessaire à la génération de la poussée, à l'instar d'un bateau qui se propulse grâce au courant de l'eau.

Dans leurs expériences, l'équipe a examiné plus de 10 000 cellules artificielles dans des canaux microfluidiques, sous des conditions de gradient rigoureusement contrôlées. Les résultats ont montré que les cellules possédant davantage de pores nucléaires se déplaçaient plus vigoureusement dans le sens de la chimiotaxie ; les cellules dépourvues de pores se déplaçaient passivement, probablement par simple diffusion.

Dans la nature, la motilité est une stratégie de survie essentielle qui permet aux cellules vivantes de trouver des nutriments, d'éviter les toxines et de coordonner leur croissance. La simulation précise de ce phénomène à l'aide de seulement trois composants minimaux a permis aux scientifiques de mieux comprendre comment la vie a pu commencer à se mouvoir au début de son évolution.

Outre son intérêt scientifique fondamental, cette recherche ouvre également de nombreuses applications potentielles en biomédecine et dans le secteur de la construction. Par exemple, il est possible de concevoir des cellules artificielles capables d'acheminer des médicaments précisément là où la lésion se situe dans l'organisme, de détecter des changements chimiques dans le microenvironnement ou encore de créer des systèmes auto-organisés programmables pour le secteur du bâtiment.

Comme ces composants cellulaires sont omniprésents en biologie, ils peuvent être agrandis ou adaptés pour créer des microrobots biomimétiques souples qui ne nécessitent ni armature métallique ni circuits électroniques.

« Observez attentivement une cellule artificielle en mouvement. Le secret réside à l'intérieur : la façon dont elle communique, dont elle transporte des éléments vitaux. Mais la biologie naturelle est trop bruyante, trop complexe. Alors, nous simplifions un peu les choses. Et tout devient alors fluide, harmonieux, une pure musique chimique », a comparé le professeur Battaglia.

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