Des scientifiques créent une cellule artificielle pouvant transformer la médecine

Un groupe de chercheurs en biologie synthétique a mis au point une cellule artificielle, une avancée qui pourrait inaugurer une nouvelle ère d'organismes vivants conçus sur mesure et fonctionnant comme des machines vivantes, selon le réseau CNN.

Kate Adamala, biologiste synthétique et professeure à l'université du Minnesota, a dirigé son équipe dans la construction de cette cellule en assemblant des composants chimiques non vivants, pièce par pièce.

Ce prototype, bien que limité dans ses capacités, offre aux scientifiques un outil pour mieux comprendre les origines de la vie et pourrait être programmé à l'avenir pour relever certains des plus grands défis biologiques mondiaux.

La cellule créée ne fait partie ni du règne végétal ni du règne animal, mais elle ressemble à une bactérie simple.

Adamala a déclaré : « Je connais la liste complète des composants de cette cellule, ainsi que la nature précise des substances chimiques et des molécules qui la composent, ainsi que leur concentration. C'est une cellule entièrement définie, ce qui signifie que nous pouvons la concevoir. »

Depuis plusieurs décennies, les scientifiques modifient génétiquement des cellules naturelles pour résoudre des problèmes humains, comme l’introduction de gènes humains codant pour l’insuline dans des bactéries Escherichia coli afin de produire l’insuline utilisée dans le traitement du diabète.

Les chercheurs estiment que les cellules synthétiques représentent la prochaine étape dans ce domaine, avec le potentiel de développer de nouveaux traitements contre le cancer, de créer des méthodes inédites de capture du carbone ou de fabriquer diverses substances chimiques.

Les cellules constituent la base de la vie, mais elles restent complexes. Le corps humain contient environ 37 000 milliards de cellules, un nombre supérieur à celui des étoiles dans le ciel. Pourtant, les scientifiques ignorent encore le fonctionnement exact de tous les types cellulaires et la composition complète de leurs éléments.

Yuval Elani, qui n’a pas participé à l’étude, a précisé que la cellule synthétique développée par Adamala et son équipe ne représente pas une « vie créée en laboratoire ».

Adamala a baptisé son invention « Spodcel », un nom choisi sur le ton de l’humour pour éviter que la cellule porte son nom. Ce terme est un jeu de mots sur « Spoutnik 1 », le satellite soviétique qui a marqué le début de l’ère spatiale dans les années 1950.

Elle a ajouté : « Nous espérons vraiment être au début de l’ère réelle de la bioéconomie, en fournissant une technologie permettant aux gens d’ingénierie biologique. »

Le mercredi, Adamala et ses collègues ont publié un article scientifique décrivant le fonctionnement de Spodcel, bien que cette étude ne soit pas encore parue dans une revue scientifique à comité de lecture. Adamala a indiqué qu’elle soumettrait l’article pour publication cette semaine.

Avec les chercheurs Drew Endy et Jan Jedrzejczyk, ainsi que l’entrepreneur en biotechnologie Chris Rajio, Adamala a fondé une organisation à but non lucratif nommée « Bio Tech », qui vise à développer les capacités des cellules synthétiques en les rendant accessibles aux chercheurs du monde entier.

Spodcel est composé de 150 à 200 molécules. Il peut se nourrir, croître et se diviser jusqu’à cinq générations, selon Adamala. Cependant, il est beaucoup moins complexe qu’une cellule biologique naturelle, qui contient des millions, voire des milliards de molécules.

Adamala décrit la cellule ainsi : « C’est un organisme très fragile qui, pour l’instant, ne fait que se nourrir et parfois produire une cellule fille. »

Chaque génération nécessite une alimentation et met environ 12 heures pour se diviser à 30 degrés Celsius. À titre de comparaison, Escherichia coli se divise toutes les 30 minutes.

Le génome de cette cellule synthétique est beaucoup plus petit que celui des cellules naturelles, avec 90 000 paires de bases contre environ 4,6 millions pour la bactérie.

Bien que Spodcel puisse se diviser comme une cellule naturelle, il utilise un mécanisme totalement différent. Les cellules naturelles s’appuient sur un cytosquelette, une structure interne absente chez Spodcel.

Au lieu de cela, la cellule synthétique produit des protéines qui s’accumulent sur sa membrane externe, provoquant la division de celle-ci.

Spodcel ne peut pas fabriquer ses propres ribosomes, essentiels à la production de protéines dans les cellules naturelles. Il dépend donc des ribosomes extraits d’Escherichia coli, fournis lors de son alimentation.

Adamala a expliqué : « Ce n’est qu’un début. C’est une plateforme de base sur laquelle nous espérons construire davantage, ce qui est important car nous avons désormais une idée raisonnable de la manière de la développer. »

Elani a souligné que cette cellule synthétique ne reproduit pas intégralement une cellule naturelle, mais cela ne constitue pas forcément un inconvénient.

D’autres scientifiques, non impliqués dans la recherche, ont qualifié ce travail de progrès scientifique remarquable.

Les chercheurs ont affirmé que l’un des accomplissements majeurs de cette étude est la démonstration que les cellules synthétiques sont soumises aux forces de la sélection naturelle, processus qui rend certains traits plus ou moins fréquents au fil du temps.

Lorsque l’équipe a introduit une modification génétique augmentant la production d’une protéine de croissance, les cellules porteuses de ce changement ont grandi et se sont divisées plus rapidement.

Cependant, comme cette modification a été insérée intentionnellement et non par une mutation aléatoire, on ne peut pas dire que Spodcel « évolue » au sens biologique du terme.

Drew Endy, professeur associé en ingénierie biologique à l’université de Stanford et cofondateur de Bio Tech, a estimé que Spodcel ne peut pas être considéré comme une forme de vie véritable.

Il a déclaré : « Nous ne comprenons pas complètement la vie, loin de là. Nous ne maîtrisons pas non plus totalement la matière pour fabriquer ce que nous voulons. Je peux dire que Kate a construit une cellule, mais je ne pense pas qu’elle ait créé la vie. »

Il a ajouté : « Même les physiciens ne comprennent pas tous les secrets de la gravité, pourtant les ingénieurs peuvent construire des ponts. »

Endy a précisé que Spodcel, dans sa forme actuelle, ne présente aucun risque en termes de biosécurité et ne pourrait pas servir, par exemple, à la fabrication d’une arme biologique.