Création d’un organisme synthétique capable de réaliser des divisions cellulaires

Pour la première fois, une équipe de scientifiques a créé un organisme unicellulaire synthétique qui peut se diviser et se développer comme une cellule vivante ordinaire. Cette découverte pourrait permettre de concevoir des cellules capables de produire des produits chimiques à la demande ou de traiter des maladies depuis l’intérieur de l’organisme.

Image d’entête : illustration du nouvel organisme unicellulaire synthétique . Sur les sept gènes impliqués dans la division cellulaire utilisés dans l’organisme, l’équipe n’en connaît que deux d’entre eux. (NIST)

Cette nouvelle étude, réalisée par des scientifiques du J. Craig Venter Institute (JCVI), du National Institute of Standards and Technology (NIST/ États-Unis) et du Massachusetts Institute of Technology (MIT/ États-Unis), s’appuie sur plus d’une décennie de travaux visant à créer des formes de vie synthétiques. En 2010, une équipe du JCVI a créé la première cellule au monde dotée d’un génome synthétique, qu’elle a baptisée JCVI-syn1.0.

En 2016, les chercheurs ont poursuivi dans cette voie avec JCVI-syn3.0, une version dont l’objectif était de rendre l’organisme aussi simple que possible (lien ci-dessous). Avec seulement 473 gènes, il s’agissait de la cellule vivante la plus simple jamais connue, à titre de comparaison, une bactérie Escherichia coli possède bien plus de 4 000 gènes.

Mais peut-être était-ce trop simple, car les cellules n’étaient pas très efficaces pour se diviser. Au lieu d’avoir des formes et des tailles uniformes, certaines d’entre elles formaient des filaments et d’autres ne se séparaient pas complètement.

Pour cette nouvelle version, baptisée JCVI-syn3A, l’équipe a donc ajouté 19 gènes dans la cellule, dont sept sont nécessaires à la division cellulaire régulière. Et la nouvelle variante s’est avérée capable de se diviser correctement en sphères uniformes.

Vidéo accélérée présentant des cellules de l’organisme synthétique JCVI-syn3A en train de croître et de se diviser sous un microscope optique. La barre d’échelle correspond à 50 micromètres. (NIST)

Ce projet pourrait aider les scientifiques à mieux comprendre le processus de division cellulaire et s’ajoute à quelques autres percées réalisées ces dernières années dans le domaine des organismes synthétiques et semi-synthétiques. En 2012, une équipe a produit la première membrane cellulaire synthétique. En 2017, des scientifiques ont intégré des « lettres » d’ADN supplémentaires dans le code génétique d’un organisme semi-synthétique, qui a produit quelques mois plus tard une protéine entièrement nouvelle.

À plus long terme, ce type de travail pourrait constituer une étape majeure vers la création de cellules synthétiques capables d’effectuer des tâches spécifiques à la demande. Elles pourraient être utilisées pour fabriquer des produits chimiques destinés à l’alimentation ou aux carburants, et même agir comme de minuscules usines de médicaments à l’intérieur du corps pour traiter les maladies.

Mais il reste encore du travail à faire, selon l’équipe. Après tout, sur les sept gènes impliqués dans la division cellulaire utilisés dans l’organisme, l’équipe n’en connaît que deux d’entre eux. Les prochaines étapes consisteront à étudier les cinq autres.

L’étude publiée dans Cell : Genetic requirements for cell division in a genomically minimal cell et présentée sur le site du National Institute of Standards and Technology : Scientists Create Simple Synthetic Cell That Grows and Divides Normally.