"Ce sont de nouveaux organismes, composés de tissus vivants, qui n'avaient jamais existé auparavant sur Terre. Les premiers organismes au monde conçus et programmés par ordinateur pour accomplir une tâche spécifique ! Ce qui en fait également un nouveau type de robot biologique appelé 'biobot'", se félicite Sam Kriegman, de l'université du Vermont, aux États-Unis.
Depuis une dizaine d'années, les biologistes arrivent à cultiver des cellules humaines auto-organisées en 3D, mimant des versions miniatures de nos organes : ce sont des "organoïdes". Mais avec ce biobot, une nouvelle étape vient d'être franchie. C'est un superordinateur, Deep Green, qui a conçu lui-même les organismes cellulaires les plus aptes à être cultivés.
Un algorithme a sélectionné sa forme
Pendant des mois, Sam Kriegman a fait tourner un algorithme évolutionniste qui simule des millions de modèles, constitués - virtuellement - de cellules cardiaques et de peau de grenouille. "Ce programme a modelé numériquement des centaines de cellules pour créer des organismes capables de marcher, nager, pousser ou transporter un objet, et de travailler ensemble comme un essaim", précise l'informaticien, expert en robotique. Au fil des tests, les moins compétents ont été écartés et les autres améliorés. Au final, une centaine des plus prometteurs ont été sélectionnés.
Restait ensuite à passer du virtuel au réel. La deuxième phase s'est déroulée dans le laboratoire de l'université Tufts, où le biologiste Douglas Blackiston a prélevé des cellules souches cardiaques et de peau de la grenouille africaine Xenopus laevis. À l'aide de micropinces, il a assemblé de 500 à 1 000 cellules pour sculpter les formes que l'algorithme estimait être les meilleures. Une fois confectionnées, elles ont commencé à se mouvoir sous l'impulsion des contractions des cellules cardiaques. Le xénobot - baptisé en référence à la grenouille dont il est issu - était né.
Regardez ici une vidéo montrant la fabrication des xénobots
"Son énergie vient des graisses et des protéines naturellement stockées dans ses tissus, ce qui dure environ une à deux semaines, indique Douglas Blackiston. Après quoi il se transforme simplement en cellules de peau morte." Mais ses capacités ne s'arrêtent pas à de simples mouvements. Ces biobots arrivent à s'organiser et à s'unir en cercles, allant jusqu'à pousser spontanément et collectivement des billes vers un endroit précis.
"Les fonctions de ces biobots restent encore simples, mais il est fascinant de voir comment un algorithme peut modéliser le vivant et prédire un comportement en fonction de l'architecture cellulaire souhaitée", s'enthousiasme Karim Si-Tayeb, chercheur à l'Institut du thorax de Nantes. Ce spécialiste des organoïdes reconnaît qu'un algorithme est encore loin "de modéliser un organe entier avec toutes ses régulations métaboliques". Mais Sam Kriegman a déjà son idée sur le devenir de ses biobots. "Compte tenu de leur non-toxicité, on pourrait les assigner à recueillir du microplastique et purifier ainsi les océans. Leur tâche accomplie, ils se dégraderaient naturellement."
