Pour la première fois, une cellule synthétique assemblée de toutes pièces croît et se divise
(quantamagazine.org)- La recherche en biologie synthétique visant à recréer en laboratoire l’origine de la vie est désormais parvenue à intégrer croissance, réplication de l’ADN et division dans un même système
- Cette cellule reste difficile à considérer comme une cellule vivante : elle doit recevoir des ribosomes et des nutriments de l’extérieur, et manque aussi de systèmes de défense et de gestion des déchets
- L’équipe de Kate Adamala a combiné un système de réplication de l’ADN, un ensemble d’enzymes de production protéique, des liposomes d’approvisionnement et des protéines membranaires déclenchant la division pour créer spudcell ; l’étude n’a pas encore été évaluée par les pairs
- Des cellules génétiquement modifiées pouvaient grandir davantage ou produire plus de cellules filles, mais une sélection naturelle fondée sur des mutations aléatoires n’a pas encore été mise en œuvre
- L’équipe prévoit de publier ses données et ses méthodes, et de diffuser ses outils via l’organisation à but non lucratif Biotic ; à long terme, ce travail pourrait servir à de nouveaux matériaux, à des médicaments et à l’étude de l’origine de la vie
Un cycle cellulaire issu de matériaux non vivants
- Les biologistes placent un à un des composants non vivants dans une membrane de type cellulaire afin de vérifier si cette poche moléculaire adopte un comportement proche de celui du vivant
- La cellule synthétique créée en laboratoire réalise ensemble les étapes clés du cycle cellulaire de base
- croissance
- réplication de l’ADN
- division
- Jack Szostak estime ne pas connaître d’exemple ayant atteint un tel niveau d’avancement parmi les tentatives d’assembler des cellules artificielles à partir de composants biologiques
- Cela dit, cette cellule n’est, selon aucune définition, une cellule vivante
- elle nécessite un apport continu de nourriture
- elle doit recevoir de l’extérieur les ribosomes, l’appareil de production des protéines
- elle ne dispose ni de système de défense ni de bon système d’élimination des déchets
- Sijbren Otto considère que l’objectif de fabriquer du vivant à partir de composants morts s’est nettement rapproché, sans être encore pleinement atteint
Conception de spudcell et méthode d’assemblage
- L’équipe de l’University of Minnesota dirigée par Kate Adamala décrit dans une nouvelle étude une cellule synthétique constituée à partir d’un système dont toutes les pièces moléculaires ont été produites en laboratoire
- L’étude est encore en attente d’évaluation par les pairs
- Quand Adamala a lancé son laboratoire en 2016, elle imaginait déjà une cellule synthétique capable de traverser un cycle complet de division cellulaire à l’aide de son propre génome
- Les critères de conception correspondaient aux fonctions fondamentales communes à toutes les cellules connues
- croître
- répliquer l’ADN
- se diviser
- évoluer
- transcrire l’ADN en ARN et produire des protéines pour accomplir les fonctions nécessaires au fonctionnement cellulaire
- rassembler les matériaux nécessaires à l’intérieur d’une membrane lipidique
- L’équipe devait créer un génome pour la cellule synthétique et fournir en même temps les matériaux nécessaires à l’exécution de ces fonctions
Réplication de l’ADN et liposomes d’approvisionnement
- Le rôle de corps cellulaire est assuré par des liposomes, des poches vides entourées d’une simple membrane lipidique
- L’équipe a d’abord construit le système le plus élémentaire permettant de répliquer l’ADN et de le transmettre aux cellules filles
- elle a adopté le système de réplication de l’ADN développé notamment par Hannes Mutschler et Christophe Danelon
- elle l’a adapté pour fonctionner avec un ensemble commercial de 36 enzymes permettant de lire l’ADN et de produire des protéines
- En remplaçant des gènes et en ajustant les concentrations moléculaires à plusieurs reprises, l’équipe a optimisé le fonctionnement conjoint du système de transmission de l’information et du système de production protéique
- Le génome synthétique est très petit : il contient à peine des gènes métaboliques capables de traiter nourriture et énergie, ainsi que de nombreuses molécules complexes dont la cellule a besoin
- Les matériaux manquants sont placés dans des liposomes d’approvisionnement séparés
- sucres
- lipides
- enzymes
- tRNA
- ribosomes
- Pour que les liposomes d’approvisionnement fusionnent avec la cellule synthétique et libèrent leur contenu interne, l’équipe a modifié des protéines membranaires afin qu’elles attirent ces bulles lipidiques
- Après plusieurs ajustements, les cellules se sont mises à croître et à commencer la réplication de leur ADN
Une voie de contournement de la division sans cytosquelette
- Des travaux antérieurs avaient déjà partiellement montré comment nourrir et faire croître des cellules synthétiques, ainsi que répliquer leur ADN, mais la division cellulaire restait un problème plus difficile
- Dans une cellule classique, le cytosquelette, réseau de fibres protéiques assurant le soutien structurel, se réorganise pour partager l’ADN en deux puis scinder la cellule
- Adamala a choisi une autre approche, sans recourir au cytosquelette
- elle s’est inspirée d’un article de Reinhard Lipowsky décrivant un mécanisme où des tags protéiques sur la membrane recrutent d’autres protéines et courbent physiquement la membrane pour déclencher la division cellulaire
- elle a ajusté des protéines membranaires et les a testées sur des protocellules
- après de nombreuses tentatives, la division a fini par fonctionner
- Job Boekhoven estime que cette étude constitue une avancée majeure montrant bien ce mécanisme de division
- John Glass considère que le fait d’avoir combiné réplication de l’ADN, liposomes d’approvisionnement et protéines induisant la division, puis de les avoir optimisés pour qu’ils fonctionnent ensemble, pourrait marquer un tournant pour le domaine des cellules synthétiques et pour la biologie en général
- Michael Lynch y voit un tour de force de la biologie synthétique, tout en avertissant qu’il ne faut pas exagérer la portée du résultat, car la cellule n’est pas encore autonome
Expériences de sélection sur spudcell et défis évolutifs restants
- Au sein de l’équipe, cette cellule synthétique était d’abord appelée Adamala cells, mais Adamala souhaitait un autre nom, a proposé la pomme de terre pour plaisanter, et les étudiants ont commencé à l’appeler spudcells
- Chaque cellule est très petite, et son génome est lui aussi bien plus petit qu’un génome bactérien
- Au microscope, elle n’a pas de forme particulière et ressemble plutôt à une simple masse
- Après avoir vérifié que les cellules croissaient et se divisaient, l’équipe a manipulé l’ADN des cellules synthétiques pour voir si elles pouvaient se rapprocher d’un stade plus avancé vers l’évolution
- elle a créé des variations génétiques pour que certaines cellules grandissent davantage ou se divisent plus vite
- les cellules devenues plus grandes ont produit davantage de cellules filles et ont commencé à augmenter dans la population
- une première étape de sélection de ce trait au sein de la population est apparue
- Mais cela ne constitue pas encore une démonstration claire de sélection naturelle
- les variations génétiques ne proviennent pas de mutations aléatoires de l’ADN, mais de manipulations intentionnelles de l’équipe
- les enzymes qui synthétisent les brins d’ADN sont trop précises pour générer suffisamment de mutations significatives
- l’équipe doit trouver des enzymes suffisamment fautives pour produire des erreurs, sans perdre l’intégrité du génome ni la fonction cellulaire
- Pour Boekhoven, il manque encore une preuve claire d’un véritable processus évolutif, et ce sera la prochaine grande étape
- D’autres types de cellules synthétiques ont déjà montré une évolution adaptative, mais ces cellules n’avaient pas été construites depuis zéro : il s’agissait de bactéries réduites à un ensemble minimal de gènes
La distance qui la sépare d’une cellule vivante
- La cellule synthétique reste limitée par le fait qu’elle doit recevoir de nombreuses matières premières de l’extérieur
- Szostak estime que l’incapacité de la cellule à fabriquer ses propres ribosomes, comme le font les cellules naturelles, limite sa croissance et sa capacité à se reproduire durablement
- Si elle pouvait produire ses propres ribosomes, protéines et ARN, elle se rapprocherait beaucoup plus d’une cellule biologique existante, comme une bactérie
- Adamala estime aussi qu’il faudra trouver un moyen d’ajouter un cytosquelette pour améliorer le système de réplication
- à l’heure actuelle, la cellule gaspille beaucoup d’énergie et de temps à rassembler les molécules qui aident à la division
- Comparée aux cellules vivantes modernes, cette cellule synthétique reste extrêmement primitive
- Adamala compare les cellules modernes à un Boeing 787 Dreamliner
- cette cellule-ci serait plutôt l’équivalent du Wright Flyer ne parcourant que 100 pieds
Publication via Biotic et usages à long terme
- Avec ces nouveaux résultats, Adamala et d’autres spécialistes de biologie synthétique ont annoncé la création de l’organisation à but non lucratif Biotic
- Biotic doit servir à mettre des outils de biologie synthétique à la disposition de chercheurs du monde entier
- L’équipe va publier ses données et méthodes pour permettre à d’autres chercheurs en biologie synthétique de construire et d’améliorer ces cellules
- À long terme, ce travail pourrait, dans plusieurs décennies, servir à des applications comme
- fabriquer du plastique sans combustibles fossiles
- produire des engrais
- fabriquer des médicaments
- spudcell est différente des molécules bien plus simples qui auraient été utilisées au début de la vie sur Terre, mais le fait d’avoir construit un système de cellule synthétique à partir de matériaux non vivants rapproche un peu plus l’exploration en laboratoire de l’origine de la vie et des conditions nécessaires à son maintien
1 commentaires
Commentaires sur Hacker News
L’article de Science News présente une vision plus équilibrée, avec des citations supplémentaires de chercheurs du domaine
Certains semblent aussi avoir été contrariés par la manière dont Adamala a cherché à attirer l’attention sur l’étude. Elle a dit qu’un évaluateur l’avait fait rejeter par Cell au motif que les SpudCells n’étaient pas de la vraie biologie, puis elle a envoyé un manuscrit de 190 pages à des journalistes sous embargo avant même de le déposer sur bioRxiv, où les collègues auraient pu le lire et l’évaluer. Il serait bientôt soumis à une nouvelle revue. Kerstin Göpfrich, biologiste de synthèse à Heidelberg University, a parlé d’une « manière assez inhabituelle »
https://www.science.org/content/article/lab-created-spudcell...
https://www.nytimes.com/interactive/2026/07/01/science/spudc...
Pendant que la publication est retardée et qu’il faut attendre 6 mois de plus pour une nouvelle évaluation, un « collègue » d’un autre labo réalise presque la même expérience avec des résultats légèrement meilleurs, la met sur un serveur de preprint, puis la fait publier juste après dans une revue de tout premier plan. C’est désormais ce travail-là qui devient la référence, et le chercheur initial donne l’impression d’avoir simplement reproduit la recherche originale. En résumé, la politique gâche tout
C’était précisément le point où ce domaine était bloqué depuis un moment. Avant Adamala, les chercheurs avaient trouvé comment nourrir des cellules synthétiques et les faire croître, ainsi que comment répliquer l’ADN, mais la division cellulaire était une autre affaire
Les cellules ordinaires se divisent en réorganisant leur cytosquelette, un réseau de fibres protéiques qui fournit un support structurel, afin de séparer l’ADN en deux. Les biologistes de synthèse n’avaient pas trouvé comment amener leurs cellules à traverser ce processus complexe. Adamala a donc décidé d’abandonner le cytosquelette, et en fouillant la littérature elle est tombée sur un mécanisme découvert par Reinhard Lipowsky, où des marqueurs protéiques fixés à la membrane cellulaire attirent d’autres protéines, courbent physiquement la membrane et provoquent la division de la cellule. Adamala a repris cette approche, ajusté les protéines membranaires de la protocellule, et après de nombreux essais, a réussi. C’est cela, la nouveauté
Je ne suis pas spécialiste, donc pardonnez-moi. Je me demande d’où venaient les acides aminés et les protéines. J’avais compris que pour qu’une cellule fonctionne, ils doivent avoir la même chiralité, et que des acides aminés artificiels créés « à partir de zéro » seraient en proportion 50:50 entre les deux chiralités
Dans l’explication simplifiée du NYTimes, il est dit que les gènes ont été « empruntés à des virus et au micro-organisme courant Escherichia coli ». Je me demande donc à quel point on s’est réellement approché du « à partir de zéro ». Ou si, en pratique, on est plutôt dans l’assemblage de plusieurs morceaux
On dirait que des scientifiques, ou quelqu’un de proche, ont créé un wiki : https://en.wikipedia.org/wiki/SpudCell
Je ne crois pas avoir déjà vu des chercheurs faire autant de promotion eux-mêmes. C’est une approche intéressante ; je me demande si cela deviendra la norme
L’organisation qui a mené cette recherche est ici : https://biotic.org/
Biotic se présente comme un institut de recherche à but non lucratif d’intérêt public qui développe des cellules synthétiques définies chimiquement et fonctionnellement. Sa mission serait de rendre possibles et de gouverner de manière responsable les avancées fondamentales en biotechnologie, afin que la biotechnologie de niveau mondial profite à tous et à la planète au moment où elle devient significative. Cette étude précise semble avoir été menée à la University of Minnesota
Adamala a dit : « Que peut encore faire la biologie ? » Eh bien, on pourrait peut-être aussi créer une forme de vie synthétique capable de détruire rapidement toute vie
Si vous voulez voir le manuscrit lui-même, il est ici : https://www.biotic.org/research/spudcell/spudcell-manuscript...
Il est intéressant que cette recherche ait été dirigée par la Dr Kate Adamala, qui avait stoppé il y a quelques années les expériences sur les protéines droitières. Vu à quel point elle s’en était approchée à l’époque, il n’est pas surprenant qu’elle ait réussi cette fois-ci
On peut mal le comprendre, mais le système immunitaire détecterait les pathogènes gauchers, et réagirait probablement même plus agressivement. Les deux mécanismes du corps contre les infections, la fièvre et la dégradation par l’ozone, sont manifestement achiraux. En fait, on pourrait même soutenir qu’il faudrait accélérer le développement d’une vie miroir pour des usages industriels. Le contrôle biologique serait plus simple, et comme elle n’aurait rien à manger, le risque d’évasion du laboratoire serait bien plus faible
Imaginez tomber par hasard sur un article de 2226. Vous commencez à le lire pour voir lequel de Google, OpenAI ou Anthropic a gagné la course à l’IA
Et là vous découvrez que c’est Biotic. C’est désormais l’entité politique la plus puissante du système solaire et au-delà, et en 2084 elle a racheté Alphabet, OpenAI et Anthropic en une journée. Les humains ne sont plus favorisés, et leur reproduction est limitée au strict minimum optimal garantissant la survie patrimoniale de l’espèce. Pour la production, Biotic préfère les biomachines. Imaginez des drones donnant naissance à leur descendance aux heures de pointe. Cela consomme plus d’énergie, mais il n’y a besoin ni d’usines ni d’ouvriers. Livrées à elles-mêmes, ces machines se multiplieraient de manière incontrôlable au lieu de finir comme des déchets en décomposition, comme autrefois
Certaines se sont regroupées pour construire d’immenses structures mobiles contrôlées par une intelligence collective insondable. L’article préciserait que cela s’est en réalité produit il y a environ 3,5 milliards d’années, et recommanderait un abonnement à l’intelligence collective actuelle