Des chercheurs français et autrichiens viennent de lever le voile sur une avancée majeure : la possibilité de contrôler le comportement de populations cellulaires via des algorithmes informatiques dans la perspective d’unifier leur expression génétique. Cette percée en matière de cyber-génétique a valu à cette équipe franco-autrichienne deux publications dans la revue Nature Communications. Décryptage !
Les chercheurs de l’Institut Pasteur et de l’Inria, avec des chercheurs du CNRS, de l’université Paris-Diderot (laboratoire Matière et Sytèmes Complexes) et de l’Institut de science et technologie d’Autriche (IST Austria) sont parvenus à réaliser des interfaces entre le vivant et l’informatique au niveau cellulaire par le biais d’algorithmes de contrôle en temps-réel, grâce à des plateformes expérimentales hybrides, combinant microscopie et logiciels.
Ces résultats démontrent qu’il est tout à fait possible d’obtenir des comportements cellulaires nouveaux que l’on peut reprogrammer aisément pour les populations de cellules contrôlées. En externalisant le contrôle du vivant, il serait ainsi possible de mieux comprendre le rôle biologique de certaines protéines. Ces technologies de pointe permettraient notamment aux chercheurs de contourner les limitations des systèmes biologiques pour parvenir à contrôler et optimiser le processus de bio-production d’une manière homogène et sur le long terme. Le rendement des cellules sera ainsi amélioré ; elles seront à même d’accomplir de nouvelles tâches d’une manière plus efficace. Objectif : produire de nouvelles protéines grâce à des conditions cellulaires atypiques, et standardiser l’expression des gènes pour les processus de bio-production. Les cellules parviendront ainsi à produire des substances pharmaceutiques actives.
Pour parvenir à ces conclusions, les chercheurs ont créé deux plateformes connectant un microscope à un ordinateur. Les cellules sont placées dans un dispositif de microfluidique pour les soumettre à des variations dans leur environnement chimique ou des stimulations lumineuses. Le programme informatique apporte les modifications nécessaires à l’environnement chimique ou lumineux de la cellule en fonction de son comportement courant et de l’objectif escompté. Le microscope est associé à un système de capture d’images géré par l’ordinateur. Ce dernier analyse les images acquises pour s’enquérir des réponses cellulaires en temps réel.
Les avancées scientifiques décrites dans ces deux publications sont le fruit de la convergence de deux disciplines aujourd’hui complémentaires : la biologie et l’ISN (Informatique et sciences du numérique). Cet exemple illustre parfaitement l’importance d’une recherche interdisciplinaire mêlant approches expérimentales et développements méthodologiques.
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