Les scientifiques affirment avoir construit une « cellule synthétique » capable de manger, de croître et de se diviser d’une manière remarquablement similaire aux cellules vivantes.
La recherche, publiée dans la base de données préimprimée bioRxiv Le 2 juillet n’a pas encore été évalué par les pairs. Il introduit SpudCell, un nouveau type de cellule artificielle, et marque une étape marquante vers la création de cellules vivantes à partir de zéro. Mais pour le co-auteur de l’étude Kate Adamalabiologiste synthétique à l’Université du Minnesota, c’est loin d’être la partie la plus intéressante du travail.
« Je ne crois pas que (SpudCell) soit vivant », a déclaré Adamala à Live Science. Au lieu de cela, elle décrit le système comme un cadre qui pourrait générer « tous les produits chimiques dont nous avons besoin pour notre civilisation grâce à la biologie ». L’idée est que SpudCell pourrait servir de petite usine, pompant des médicaments, des engrais, des plastiques ou tout autre composé.
L’annonce de l’ouvrage a suscité une certaine controverse, certains scientifiques y voyant un stratagème visant à attirer l’attention des médias en vue du lancement simultané de l’association à but non lucratif de l’auteur. Biotiquequi vise à collecter des fonds pour développer davantage la plateforme SpudCell. Adamala ne prend pas ombrage de ces critiques, car elle souhaite attirer davantage d’attention et de financement dans son domaine. Si une cellule synthétique pouvait être perfectionnée, pense-t-elle, elle pourrait aider l’humanité à produire des produits chimiques sans dépendre autant des produits pétroliers.
« Je ressens une urgence incroyablement stressante : si nous n’y travaillons pas maintenant, nous allons manquer de temps », a-t-elle déclaré, faisant référence au crise climatique. « Nous devons souligner que la bio-ingénierie peut offrir une solution. C’est pourquoi je le fais. »
Une cellule synthétique et une grande promesse
Selon la prépublication, Adamala et son équipe ont produit un système réaliste qui ressemble beaucoup à une cellule vivante. Pour ce faire, ils ont combiné 36 enzymes purifiées et une membrane adipeuse avec un génome épuré environ 50 fois plus petit que celui d’une cellule bactérienne moyenne. En mélangeant ces éléments fabriqués par l’homme, les scientifiques ont généré une cellule capable de se nourrir, de croître et de se diviser. Ils ont donc essentiellement créé un cycle cellulaire complet dans une boîte de Pétri.
« Nous avons construit un système de type cellulaire entièrement défini chimiquement, il ne contient donc aucun élément de base inconnu », a déclaré Adamala. « Il est capable de faire des choses que les gens pensaient jusqu’à présent que seules les cellules vivantes naturelles pouvaient faire. » Ils appellent le système « SpudCell » car il ressemble à une pomme de terre, Le New York Times a rapporté. Le nom est aussi un clin d’œil au satellite Spoutnik, par CNN.
Le concept de recréer le cycle cellulaire dans une assiette est pas tout à fait nouveau. L’Institut J. Craig Venter Article « cellule minimale » 2016 a flirté avec le concept en supprimant autant de gènes que possible d’une bactérie pour ne laisser qu’une cellule minimale qui pouvait encore se répliquer. Cependant, la nouvelle étude est la première fois que des scientifiques parviennent à nourrir, croître et diviser en utilisant une approche « ascendante ».
Ce travail marque « un grand progrès », a déclaré Mauro Rinaldimaître de conférences en biotechnologie et biochimie à l’Université de Hull au Royaume-Uni, qui n’a pas participé aux travaux. « Cela fait bouger l’aiguille parce que l’un des éléments clés des cellules est la division. »
Mais il y a des mises en garde importantes. D’une part, les cellules ne peuvent pas encore créer leur propre énergie comme nos cellules le font avec les mitochondries. Ils dépendent également de graisses, de sucres et d’enzymes fournis de manière externe. Les cellules ne peuvent pas fabriquer leurs propres ribosomes, la machinerie qui transforme les instructions génétiques en parties actives de la cellule. Cela signifie que cela dépend de l’apport de protéines de l’extérieur.
Une autre différence est que le génome de SpudCell est réparti sur des morceaux d’ADN appelés plasmides, plutôt que d’être soigneusement emballé dans des chromosomes. Il ne possède pas le squelette que les cellules utilisent généralement pour diviser proprement l’ADN lors de la division cellulaire. Par conséquent, la division de l’ADN de SpudCell en cellules filles peut être quelque peu aléatoire.
« La description des résultats me laisse avec d’importantes questions techniques concernant la nature et la robustesse des résultats », a déclaré Cees Dekkerbiophysicien à l’Université de technologie de Delft aux Pays-Bas, qui n’a pas participé aux travaux. « (Son) approche utilise des astuces d’ingénierie ingénieuses comme raccourcis pour réaliser des fonctions complexes telles que la croissance, mais un défi majeur reste de créer une cellule véritablement autonome qui exécute toutes ces fonctions sans aide extérieure », a-t-il déclaré.
Dekker fait partie des scientifiques qui auraient préféré que la recherche fasse la une des journaux après avoir été publiée dans une revue scientifique à comité de lecture. « Si ces conclusions sont solides, une grande attention médiatique est certainement justifiée ; si toutefois un examen par les pairs révèle des faiblesses ou des problèmes, tous les reportages médiatiques actuels sont prématurés », a-t-il soutenu.
De la cellule à la plateforme de fabrication
Adamala considère SpudCell comme une page vierge pour l’ingénierie. « Nous pensons que si nous fabriquons une cellule à partir de zéro, elle est entièrement réalisable », a-t-elle déclaré.
Les cellules sont utilisées depuis longtemps pour produire des produits chimiques destinés à l’usage humain. Des millions de personnes utiliser de l’insuline synthétique fabriquée à partir de bactéries et les cellules de levure, par exemple. Mais les cellules résistent à la fabrication de produits chimiques qui pourraient leur être nocifs et, au fil de l’évolution, elles ont développé des systèmes pour les en empêcher. Un système de type SpudCell pourrait contourner ces obstacles naturels, pensent Adamala et ses collègues.
Ce type de plateforme pourrait également être utile pour fabriquer de nouvelles générations de médicaments, tels que ceux à base d’ARNm ou de peptides. Ces médicaments utilisent des éléments de base moléculaires, comme des acides aminés ou des nucléotides, qui ont été modifiés chimiquement pour rendre les molécules plus stables ou plus difficiles à décomposer pour le corps. SpudCell pourrait être conçu pour produire directement de tels composants modifiés, plutôt que de devoir les synthétiser dans des laboratoires de chimie traditionnels. Cela pourrait potentiellement raccourcir les délais de développement et réduire les coûts, pense l’équipe.
Adamala et ses collègues envisagent également que les cellules soient utilisées comme laboratoires facilement livrables. Ils pourraient être séchés, expédiés, stockés sans réfrigération, puis activés sur place pour fabriquer des produits chimiques, des vaccins ou des protéines quand et où ils sont nécessaires.
Mais il reste encore un long chemin à parcourir. Pour l’instant, SpudCell n’est qu’une preuve de principe, et de nombreux obstacles doivent être surmontés avant de pouvoir devenir une plateforme industrielle.
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« (SpudCell) n’est pas une plate-forme d’ingénierie qui peut vous fournir un produit utile, mais c’est la première étape », a déclaré Adamala. « Il faudra probablement au moins une vingtaine d’années pour que nous puissions l’étendre jusqu’au point où nous pourrons remplacer tous les produits pétrochimiques par la biologie, mais je crois que c’est faisable. »
Adamala espère que l’organisation à but non lucratif Biotic aidera à canaliser les dons des philanthropes directement vers la recherche. « Biotic est une agence de financement qui va financer ce travail à l’échelle mondiale », a-t-elle déclaré.
Bien que la technologie soit prometteuse, « elle doit être soumise à un examen par les pairs », a déclaré Rinaldi. « Je m’attends à ce qu’une grande partie du battage médiatique et de certains termes qu’ils utilisent disparaissent après quelques années. »
