SpudCell : une cellule artificielle franchit une étape majeure vers la création de vie en laboratoire

Caractéristiques clés : de quoi est faite SpudCell ?

SpudCell est radicalement plus simple que n'importe quelle cellule naturelle. Une bactérie typique comme E. coli contient des millions, voire des milliards de molécules ; SpudCell n'en compte que 150 à 200 au total . Son génome se compose de sept boucles d'ADN de synthèse codant les instructions pour la croissance et la reproduction . (Un travail de prépublication antérieur du même groupe décrit un génome synthétique partiel de plus de 200 kb avec plus de 150 gènes .)

SpudCell repose sur le système PURE (Protein synthesis Using Recombinant Elements) — un système minimal de transcription-traduction reconstitué in vitro. Elle n'a pas de métabolisme propre et dépend entièrement de cet environnement moléculaire sur mesure pour exprimer son programme génétique .

Comment elle se nourrit

La membrane cellulaire incorpore des pores transmembranaires basés sur la protéine bactérienne alpha-hémolysine, qui permettent aux nucléotides et aux petites molécules nutritives de pénétrer dans la cellule . Ces pores peuvent être ouverts ou fermés par l'ajout d'un inducteur chimique, donnant à l'équipe un contrôle sur l'alimentation .

Comment elle se divise

La division est provoquée par le recrutement de la protéine FtsZ (l'homologue bactérien de la tubuline) à la membrane lipidique. Lorsqu'une quantité suffisante de FtsZ s'accumule, elle forme un anneau contractile qui pince la membrane vers l'intérieur jusqu'à ce que la cellule se divise en deux. Le système utilise une ancre protéique activable par la lumière ou un produit chimique pour contrôler quand et où FtsZ s'assemble, offrant un contrôle externe sur le moment de la division .

Les limites majeures : pas tout à fait vivante

Malgré cette percée, SpudCell est loin d'être un organisme vivant autonome. Les chercheurs sont francs quant à ses lacunes :

• Division inefficace : La division est décrite comme « maladroite ». Seule une fraction des SpudCells réussit à se diviser complètement ; beaucoup cessent de se contracter ou se lysent .
• Mauvaise rétention du génome : Les cellules filles héritent fréquemment d'une copie incomplète ou absente du génome. L'équipe estime que le taux de rétention du génome est bien inférieur à 50 % par division, ce qui signifie que de nombreuses « descendantes » ne peuvent pas poursuivre le cycle .
• Dégradation des ribosomes : Les ribosomes du système PURE se dégradent au cours du cycle cellulaire. Après 3 à 4 générations, la synthèse des protéines s'arrête et la lignée cellulaire s'effondre. Cela limite la lignée SpudCell à environ 5 générations (soit 2 à 3 jours) avant de devoir être remplacée .
• Pas d'évolution darwinienne : SpudCell effectue une réplication programmée mais ne peut pas muter, compéter ou évoluer de manière autonome. Chaque cycle est l'exécution déterministe d'un programme fourni de l'extérieur — pas une évolution ouverte .

Comme l'a déclaré Adamala à CNN, SpudCell est « un organisme très fragile qui existe principalement pour consommer et, occasionnellement, produire une fille » .

Statut de la relecture par les pairs

La recherche est en cours d'évaluation dans une revue scientifique mais n'a pas encore terminé le processus de relecture par les pairs. L'équipe a mis en ligne un compte-rendu de 190 pages de leurs travaux. Le New York Times, citant les chercheurs, a confirmé que le manuscrit est en cours d'évaluation . La revue spécifique n'a pas été divulguée.

Biotic : un avenir open-source pour les cellules synthétiques

Parallèlement à l'annonce de SpudCell, les chercheurs ont dévoilé Biotic (BIOTIC) — une nouvelle organisation caritative américaine 501(c)(3) d'intérêt public cofondée par Kate Adamala et le biologiste synthétique de Stanford Drew Endy .

La mission de Biotic est de faire progresser les biotechnologies émergentes sur une base multilatérale et open-source. L'Université du Minnesota détient le brevet sur SpudCell mais l'a exclusivement licencié à Biotic, qui est structurée pour maintenir la technologie fondamentale librement accessible aux chercheurs du monde entier — une approche similaire à celle du Projet Génome Humain . La biographie de Drew Endy au Caltech confirme qu'il « a récemment cofondé BIOTIC, une nouvelle organisation caritative faisant progresser les biotechnologies émergentes sur une base multilatérale » .

Pourquoi c'est important

SpudCell représente un pas de géant vers l'objectif de longue date de construire une cellule vivante à partir de zéro. Elle fournit une plateforme minimale pour étudier les conditions fondamentales de la vie et pourrait éventuellement permettre des applications en médecine, en biofabrication et en production chimique. Comme l'a déclaré Adamala au Star Tribune, la motivation est de « faire passer l'économie à la bioéconomie » en fabriquant des produits chimiques sans pétrochimie .

Mais pour l'instant, SpudCell est une preuve de concept — un assemblage fragile et éphémère de molécules qui imite la vie plus fidèlement que tout ce qui a été construit auparavant, mais qui n'est pas encore vivant selon aucune définition standard.