Il faut revenir dix années en arrière pour une avancée d’une telle importance. En mars 2016, des chercheurs de l’Institut J. Craig Venter (JCVI) en Californie ont réussi à créer l’être vivant le plus simple de l’histoire, Syn 3.0, qui ne comptait que 473 gènes (contre 20.000 pour une cellule humaine, à titre de comparaison) dans environ 500.000 paires de bases.
Cette fois-ci, l’équipe de Katarzyna Adamala au Minnesota a réussi quelque chose de proche, certes moins abouti, mais avec seulement 90.000 paires de bases. “J’avais déjà vu plusieurs versions de ce papier par le passé, car je collabore étroitement avec cette équipe, révèle John Glass, directeur du groupe de Biologie synthétique à JCVI et un des créateurs de Syn 3.0. Enfin! me suis-je dit. C’est une réussite éclatante qui va constituer un moment majeur dans l’histoire de la biologie.”
Elle peut presque tout faire. Presque...
Malgré son petit génome (50 fois plus petit que celui d’une bactérie basique), la “SpudCell” d’Adamala peut faire à peu près tout ce qu’une vraie cellule sait faire, mais avec beaucoup d’aide.
Elle peut se nourrir, grâce à des récepteurs qui s’accrochent à des vésicules contenant les nutriments nécessaires (des aliments faits sur mesure qui n’existent pas dans la nature) ; elle peut se diviser, mais de façon forcée, pas naturellement, en ajoutant au milieu de culture des molécules qui se fixent sur la membrane cellulaire et forcent la séparation de celle-ci ; elle peut fabriquer des protéines, mais seulement grâce à des ribosomes (les usines à protéines) obtenus artificiellement, car la cellule est incapable de fabriquer ces ribosomes ; et elle est capable d’un semblant d’évolution : les cellules avec une mutation qui augmente le taux d’alimentation grandissent plus vite et se reproduisent davantage.
Au delà de cinq générations, elle meurt
Seulement cette mutation bénéfique n’a pas été acquise par sélection naturelle, mais ajoutée artificiellement par les chercheurs.
On ne peut donc pas stricto senso la qualifier de vivante, car elle a besoin de conditions de laboratoire très spécifiques. De plus, elle ne parvient pas à se diviser au delà de cinq générations.
Il n'empêche que la prouesse fait l'admiration de John Glass. “Ils ont construit une cellule non vivante qui peut grandir, se nourrir, se diviser et est capable de sélection, toutes choses qui avaient déjà été réussies auparavant, mais jamais toutes ensemble, s'enthousiasme le chercheur. Cet amalgame de systèmes est incroyablement difficile à obtenir.”
L’autre grande différence est l’approche. Le Syn 3.0 partait d’un génome bactérien (Mycoplasma mycoides) auquel ont été enlevés successivement tous les gènes non vitaux (c’est-à-dire que l’organisme pouvait survivre sans), en réduisant ainsi la taille de son génome. Alors que la SpudCell d’Adamala est partie de zéro, en réunissant à l’intérieur d’une membrane lipidique seulement quelques enzymes (36 au total), des molécules de base (acides aminés, acides nucléiques…) et 32 gènes distribués dans plusieurs plasmides.
Un outil idéal pour jouer avec le vivant
Un système extrêmement minimaliste qui permet de savoir exactement à quoi sert chaque élément, ce qui n’était pas le cas du Syn 3.0, dont l’utilité était inconnue pour plus de 10% des gènes. “Notre système était indéfini, dans le sens qu’il y avait plusieurs composants de sa biologie qu’on ne comprenait pas, alors que le SpudCell est complètement défini, donc il permet d’étudier un effet spécifique lorsque l'on altère un des éléments”, explique John Glass.
C’est là le plus grand intérêt de ce travail: avoir conçu un outil de génie biologique qui permettra de “jouer” avec une version très minimaliste de la vie afin de mieux la comprendre. SpudCell n’est pas tout à fait une cellule vivante, mais elle n’en est pas loin.