De minuscules robots vivants fabriqués à partir de cellules humaines surprennent les scientifiques
Une équipe de l'université Tufts et de l'institut Wyss de l'université Harvard a baptisé ces créations "anthrobots". Cette recherche s'appuie sur les travaux antérieurs de certains des mêmes scientifiques, qui ont fabriqué les premiers robots vivants, ou xénobots, à partir de cellules souches provenant d'embryons de grenouille griffue africaine (Xenopus laevis).
"Certains pensaient que les caractéristiques des xénobots reposaient en grande partie sur le fait qu'ils étaient embryonnaires et amphibiens", a déclaré Michael Levin, auteur de l'étude et professeur de biologie à l'école des arts et des sciences de Tufts, sous la direction de Vannevar Bush.
"Je ne pense pas que cela ait quoi que ce soit à voir avec le fait d'être un embryon. Cela n'a rien à voir avec le fait d'être une grenouille. Je pense qu'il s'agit d'une propriété beaucoup plus générale des êtres vivants", a-t-il déclaré.
"Nous ne nous rendons pas compte de toutes les compétences que possèdent les cellules de notre propre corps.
Bien que vivants, les anthrobots n'étaient pas des organismes à part entière, car ils n'avaient pas de cycle de vie complet, a expliqué M. Levin.
"Cela nous rappelle les catégories binaires rigoureuses avec lesquelles nous avons fonctionné : S'agit-il d'un robot, d'un animal, d'une machine ? Ces catégories ne nous servent pas à grand-chose. Nous devons aller au-delà.
La recherche a été publiée jeudi dans la revue Advanced Science.
Comment les ont-ils fabriqués ?
Les scientifiques ont utilisé des cellules humaines adultes provenant de la trachée de donneurs anonymes d'âges et de sexes différents. Les chercheurs ont choisi ce type de cellules parce qu'elles sont relativement faciles d'accès en raison des travaux sur Covid-19 et les maladies pulmonaires et, plus important encore, en raison d'une caractéristique qui, selon les scientifiques, rendrait les cellules capables de bouger, a déclaré le coauteur de l'étude, Gizem Gumuskaya, étudiant en doctorat à Tufts.
Les cellules trachéales sont recouvertes de projections ressemblant à des cheveux, appelées cils, qui ondulent d'avant en arrière. Ils aident généralement les cellules trachéales à expulser les minuscules particules qui se frayent un chemin dans les voies respiratoires des poumons. Des études antérieures avaient également montré que les cellules pouvaient former des organoïdes - des amas de cellules largement utilisés pour la recherche.
Mme Gumuskaya a expérimenté la composition chimique des conditions de croissance des cellules trachéales et a trouvé un moyen d'encourager les cils à s'orienter vers l'extérieur sur les organoïdes. Une fois la bonne matrice trouvée, les organoïdes sont devenus mobiles au bout de quelques jours, les cils agissant un peu comme des rames.
"Il ne s'est rien passé le premier, le deuxième, le quatrième ou le cinquième jour, mais comme le veut la biologie, vers le septième jour, il y a eu une transition rapide", a-t-elle déclaré. "C'était comme une fleur qui s'épanouit. Au septième jour, les cils s'étaient retournés et se trouvaient à l'extérieur.
"Dans notre méthode, chaque anthrobot se développe à partir d'une seule cellule.
C'est cet auto-assemblage qui les rend uniques. D'autres scientifiques ont déjà fabriqué des robots biologiques, mais ils l'ont fait à la main, en fabriquant un moule et en y semant des cellules pour qu'elles y vivent, a expliqué M. Levin.
Des formes et des tailles différentes
Les anthrobots créés par l'équipe n'étaient pas identiques.
Certains étaient sphériques et entièrement recouverts de cils, tandis que d'autres avaient plutôt la forme d'un ballon de football et étaient recouverts de cils de manière irrégulière. Ils se déplaçaient également de différentes manières - certains en ligne droite, d'autres en cercles serrés, tandis que d'autres s'asseyaient et se tortillaient, selon un communiqué de presse relatif à l'étude. Ils ont survécu jusqu'à 60 jours dans des conditions de laboratoire.
Les expériences décrites dans cette dernière étude n'en sont qu'à leurs débuts, mais l'objectif est de déterminer si les anthrobots pourraient avoir des applications médicales, ont déclaré Levin et Gumuskaya. Pour déterminer si de telles applications sont possibles, les chercheurs ont examiné si les anthrobots étaient capables de se déplacer sur des neurones humains cultivés dans une boîte de laboratoire qui avait été "égratignée" pour simuler des dommages.
Ils ont été surpris de constater que les anthrobots favorisaient la croissance de la région endommagée des neurones, bien que les chercheurs ne comprennent pas encore le mécanisme de guérison, selon l'étude.
Falk Tauber, chef de groupe au Freiburg Center for Interactive Materials and Bioinspired Technologies de l'université de Fribourg en Allemagne, a déclaré que l'étude fournissait une base de référence pour les efforts futurs visant à utiliser les bio-bots pour différentes fonctions et à les fabriquer sous différentes formes.
M. Tauber, qui n'a pas participé à la recherche, a déclaré que les anthrobots présentaient un "comportement surprenant", en particulier lorsqu'ils se déplaçaient à travers les égratignures des neurones humains et qu'ils finissaient par les refermer.
Selon lui, la possibilité de créer ces structures à partir des propres cellules d'un patient laisse entrevoir diverses applications en laboratoire et peut-être, à terme, chez l'homme.
Levin a déclaré qu'il ne pensait pas que les anthrobots posaient des problèmes d'éthique ou de sécurité. Ils ne sont pas fabriqués à partir d'embryons humains, dont la recherche est strictement réglementée, ni génétiquement modifiés de quelque manière que ce soit.
"Ils vivent dans un environnement très limité, de sorte qu'il n'y a aucune possibilité qu'ils s'échappent ou vivent en dehors du laboratoire. Ils ne peuvent pas vivre en dehors de cet environnement très spécifique", a-t-il déclaré. "Ils ont une durée de vie naturelle et, après quelques semaines, ils se biodégradent sans problème.
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Source: edition.cnn.com
