Un xénobot « Pac-Man » pousse des cellules isolées pour créer un nouvel amas — © Douglas Blackiston / Sam Kriegman

De minuscules robots vivants ont récemment été dotés de la capacité de s’auto-répliquer. Selon les chercheurs, c’est la première fois que cette forme de reproduction est observée chez des organismes multicellulaires.

Une nouvelle étape

Fabriqués à partir de cellules prélevées sur des embryons de grenouilles Xenopus laevis, les premiers xénobots avaient été dévoilés début 2020. Dans les bonnes conditions, ces cellules forment de petites entités capables de s’auto-assembler, de se déplacer en groupe et même de détecter leur environnement. Pour ces nouveaux travaux publiés dans la revue PNAS, les scientifiques américains ont franchi une nouvelle étape en montrant que de telles structures pouvaient également se reproduire.

L’équipe a commencé par extraire des cellules souches à division rapide, destinées à devenir des cellules cutanées, qui ont été rassemblées en grappes et ont formé des sphères d’environ 3 000 cellules en l’espace de quelques jours.

« Chaque amas faisait environ un demi-millimètre de large et était recouvert de minuscules éléments semblables à des cils », explique Josh Bongard, chercheur à l’université du Vermont et co-auteur de l’étude. « Ces derniers agissent comme des rames flexibles, poussant les xénobots vers l’avant afin de former d’autres amas de cellules. »

Les robots vivants auto-reproducteurs à l’œuvre

L’équipe a remarqué que les piles de cellules en résultant formaient progressivement de nouveaux xénobots. Des expériences complémentaires ont montré que des groupes de 12 robots vivants placés dans un plat contenant environ 60 000 cellules individuelles pouvaient former plusieurs générations.

« Chaque cycle de réplication crée une progéniture xénobot légèrement plus petite »

« Un parent [xénobot] peut commencer une pile et ensuite, par chance, un second parent peut pousser davantage de cellules dissociées dans cette pile, et ainsi de suite, générant ainsi une progéniture », explique Bongard. « Chaque cycle de réplication crée une progéniture xénobot légèrement plus petite. Finalement, les descendants qui comprennent moins de 50 cellules perdent leur capacité à nager et à se reproduire. »

Pour tenter de créer des générations supplémentaires de xénobots, l’équipe s’est tournée vers l’intelligence artificielle. L’utilisation d’un algorithme « évolutionnaire » a montré que les amas de cellules en forme de C (rappelant Pac-Man) donneraient naissance à davantage de descendants. Des expériences ultérieures ont permis d’obtenir jusqu’à quatre générations, soit le double de celles générées avec des structures sphériques.

« C’est la première fois que des organismes multicellulaires synthétiques sont capables de se reproduire sans modification de la croissance de leurs corps », souligne Bongard.

— aslysun / Shutterstock.com

D’importantes implications

Si de tels xénobots permettraient dans un premier temps d’étudier la reproduction des premiers organismes terrestres, les chercheurs estiment qu’ils pourraient également nous aider à résoudre des problèmes beaucoup plus complexes.

« Les blessures traumatiques, les anomalies congénitales, le cancer ou le vieillissement sont là parce que nous ne savons pas comment prédire et contrôler les groupes de cellules impliqués », estime Michael Levin, chercheur à l’université Tufts et co-auteur de l’étude. « Les xénobots peuvent nous apprendre à le faire. »

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