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Des cellules synthétiques fabriquées en combinant des composants de bactéries Mycoplasma avec un génome synthétisé chimiquement, peuvent croître et se diviser en cellules de forme et de taille uniformes, comme la plupart des cellules bactériennes naturelles.

Des cellules synthétiques minimales

En 2016, des chercheurs dirigés par Craig Venter à l’Institut J. Craig Venter de San Diego, en Californie, ont annoncé qu’ils avaient créé des cellules synthétiques « minimales ». Le génome de chaque cellule ne contenait que 473 gènes-clés considérés comme essentiels à la vie. Ces cellules ont été baptisées JCVI-syn3.0, d’après le nom de l’institut, et elles ont pu croître et se diviser sur de la gélose pour produire des groupes de cellules appelés colonies.
Mais en examinant de plus près ces cellules en division, Elizabeth Strychalski, du National Institute of Standards and Technology des États-Unis, et ses collègues ont remarqué qu’elles ne se divisaient pas de manière uniforme et régulière pour produire des cellules filles identiques, comme le font la plupart des bactéries naturelles. Au contraire, elles produisaient des cellules filles de formes et de tailles bizarres.
« Les créateurs de JCVI-syn3.0 avaient éliminé toutes les parties du génome qu’ils jugeaient non essentielles à la croissance », explique Mme Strychalski. Mais leur définition de ce qui était nécessaire à la croissance s’est avérée être ce qui était nécessaire pour faire des colonies sur une plaque de gélose, dit-elle.

Sept gènes sont nécessaires à la division

En réintroduisant divers gènes dans ces cellules bactériennes synthétiques, puis en observant au microscope l’effet de ces ajouts sur la croissance cellulaire, Mme Strychalski et son équipe ont pu identifier sept gènes supplémentaires nécessaires à la division uniforme des cellules. Lorsque les chercheurs ont ajouté ces sept gènes à JCVI-syn3.0 pour produire une nouvelle cellule synthétique, ils ont constaté que cela suffisait à rétablir une division et une croissance normales et uniformes de ces cellules.
Strychalski et ses collègues ont constaté que si deux des sept gènes étaient déjà connus pour leur implication dans la division cellulaire, cinq étaient auparavant sans fonction connue. « C’était surprenant », dit-elle. « Ces cinq gènes sortaient du cadre de ce que nous connaissions », explique James Pelletier, du MIT, et coauteur de cette étude.
« La cellule minimale possède de nombreux gènes de fonction inconnue qui, bien que nous n’ayons aucune idée de ce qu’ils font, sont nécessaires à la vie de la cellule – c’est donc un domaine passionnant pour les recherches futures », dit-il. « [Cette recherche] est incroyablement importante pour comprendre comment la vie fonctionne et quels gènes sont nécessaires pour faire fonctionner les cellules de manière réelle », déclare Drew Endy de l’université Stanford en Californie.

Elles sont de bons analogues

« Cette recherche fondamentale sur les cellules minimales nous aide à comprendre les principes des phénomènes de la vie, et l’histoire de l’évolution de la vie », explique Kate Adamala de l’université du Minnesota à Minneapolis. En effet, la cellule minimale est un bon analogue du dernier ancêtre commun universel de toute vie sur Terre.
Cette nouvelle découverte « nous rapproche également de l’ingénierie de cellules vivantes entièrement définies, comprises et contrôlables », ajoute-t-elle. « Libérées de la complexité des systèmes vivants naturels, ces cellules synthétiques constituent un outil à la fois pour la recherche fondamentale et la biotechnologie. »
« Les applications potentielles sont vastes, dans les domaines de l’agriculture, de la nutrition, de la biomédecine et de l’assainissement de l’environnement », explique Jef Boeke, de l’université de New York. « La capacité de corriger et d’affiner le code biologique comme celui-ci est une étape cruciale pour y parvenir. »
Cette recherche a été publiée dans Cell.
Source : New Scientist
Crédit photo : Pexels