Les scientifiques ne s’attendaient pas à ce que cette cellule fabriquée en laboratoire commence à évoluer d’elle-même

Les scientifiques recherchent depuis longtemps une recette efficace pour une cellule entièrement fabriquée en laboratoire. Un tel exploit constituerait une avancée majeure dans notre compréhension de la vie et pourrait théoriquement améliorer la manière dont certains médicaments sont administrés ou compenser la perte de cellules dans certaines maladies. Aujourd’hui, des chercheurs de l’Université du Minnesota ont développé des SpudCells, qui sont les premières cellules fabriquées à partir de matériaux synthétiques capables d’achever un cycle cellulaire. Bien qu’il s’agisse d’un exploit très impressionnant, ce modèle présente de nombreux défauts ; plus particulièrement, il n’est pas autonome et les chercheurs ont dû provoquer sa réplication. Néanmoins, une telle avancée pourrait avoir de grandes implications pour l’avenir de la bio-ingénierie.

Le SpudCell ressemble à une goutte d’eau liée à une membrane, mais à l’intérieur de ces gouttelettes microscopiques se trouvent neuf fragments d’ADN, totalisant 90 000 paires de bases (ces petits cercles parallèles que vous voyez sur un modèle d’ADN classique) qui contiennent 36 gènes au total, qui sont des morceaux d’ADN codant pour des protéines. Même si ces 90 000 paires de bases peuvent paraître très impressionnantes, elles sont en réalité incroyablement petites comparées aux cellules naturelles. Par exemple, le plus petit génome connu appartient à la bactérie Carsonella rudii, qui comprend 159 662 paires de bases comprenant 182 gènes. Escherichia coli possède plus de 4 millions de paires de bases et le génome humain compte environ 3 milliards de paires de bases. Alors, que pourrait faire une si petite cellule de laboratoire avec ce peu d’informations génétiques, et comment quelque chose d’aussi simple a-t-il réussi à se répliquer ?

Ce petit génome code pour certaines étiquettes moléculaires présentées à la surface du SpudCell. Les étiquettes moléculaires fonctionnent essentiellement comme des points d’accueil pour les liposomes, qui sont des vésicules artificielles qui agissent comme des camions de livraison, apportant au SpudCell des nutriments, des enzymes et des structures fonctionnelles importantes telles que les ribosomes. Contrairement aux cellules naturelles, les SpudCells ne génèrent pas de nutriments de l’intérieur, ce qui nécessite ces apports externes pour survivre. En d’autres termes, le SpudCell n’est pas autonome.

Comme mentionné ci-dessus, les SpudCells sont les premières cellules artificielles capables de compléter un cycle cellulaire. L’un des gènes de SpudCell code pour FLAG, qui est une étiquette à la surface de la cellule qui, après s’être liée à une grosse molécule spécifique, provoque sa division sous l’effet d’un stress mécanique. Ainsi, la division cellulaire repose sur l’ajout de la grosse molécule à la solution environnante. De plus, le génome ne présente pas une répartition égale et après cinq générations, 30 % des SpudCells résultantes contenaient le génome complet. De plus, les SpudCells sont incapables de produire leurs propres ribosomes, qui permettent la production de protéines. Après 5 à 10 divisions, leurs ribosomes se dégradent.

Fait intéressant, lorsque les chercheurs ont introduit une mutation favorable qui favorise la croissance cellulaire, les cellules mutées se sont répliquées pour supplanter les autres. Bien que cela n’équivaut pas à une évolution, puisque la mutation était un produit de l’ingénierie, il semble que les SpudCells sélectionnent des altérations génétiques utiles au cours des générations suivantes. Par conséquent, les chercheurs ont montré que SpudCell est capable de réplication et de sélection, bien qu’induites artificiellement.

La chercheuse principale de ce projet, Kate Adamala, reconnaît que ce processus de division est inefficace. Cependant, elle a souligné qu’il existe une opportunité de s’appuyer sur ce mécanisme pour faire progresser la biologie synthétique. Dans un article de Science, Adamala a comparé le SpudCell à la première tentative des frères Wright de fabriquer un avion. Ce que le groupe de recherche a créé n’est pas une cellule synthétique véritablement « vivante », mais il a constitué un tremplin utile pour d’autres projets. À l’avenir, le groupe d’Adamala vise à réduire la dépendance du SpudCell à l’égard de nutriments d’origine externe, créant ainsi quelque chose de plus autonome.

Il est utile de noter que le SpudCell n’a pas évité la controverse. En fait, l’article exposant sa découverte n’a pas encore été publié dans une revue à comité de lecture. Ironiquement, lorsque l’article initial décrivant leurs conclusions a été soumis à la revue Cell, il a été rejeté. Le processus d’évaluation par les pairs prend beaucoup de temps et parfois les chercheurs publient leurs travaux sur bioRxiv afin que d’autres personnes dans leur domaine puissent toujours accéder à leurs résultats en attendant leur publication. Cependant, Adamala a adopté une approche différente qui a suscité certaines critiques.

Après le rejet de Cell, Adamala a envoyé le document aux membres des médias au lieu de l’ouvrir d’abord aux commentaires de ses pairs. En tant que tel, le travail a suscité un grand intérêt dans la presse mais, contrairement à la plupart des études, il n’a pas encore passé l’examen minutieux d’autres experts anonymes. Cependant, Adamala a déclaré que l’article serait bientôt soumis à une autre revue universitaire.