Un nouveau pas vers la conception d’une cellule artificielle

Les cellules eucaryotes, qui composent entre autres le corps humain, effectuent à l’intérieur d’elles-mêmes plusieurs réactions chimiques différentes en simultané. Cela n’est possible que grâce à leur capacité à créer en leur propre sein des sous-compartiments, qu’elles contrôlent dans le temps et l’espace de façon dynamique. La maîtrise de cette compartimentation reste un verrou important pour la conception de cellules autonomes artificielles, qui pourraient servir à mieux étudier le fonctionnement des cellules naturelles, à optimiser certaines synthèses en s’inspirant de l’efficacité du monde du vivant, et des applications médicales inédites telles que la production sur demande de principes actifs dans le corps humain.

Des chercheurs du Laboratoire de chimie des polymères organiques (LCPO, CNRS/Institut polytechnique de Bordeaux/Université de Bordeaux) ont synthétisé les premières macromolécules capables de se compartimenter de façon réversible et dynamique dans des conditions proches de celles de l’intérieur des cellules eucaryotes. Ces macromolécules synthétiques sont constituées d’une protéine désordonnée et thermosensible, proche de l’élastine qui donne sa souplesse à la peau, liée à un polymère de type poly(éthylène glycol), utilisé couramment dans l’industrie. Les macromolécules ont également été couplées à une sonde fluorescente, qui permet aux chimistes de les visualiser. À l’intérieur d’un système microfluidique qui contrôle les paramètres comme la concentration et la taille des systèmes avec suffisamment de précision pour garantir la répétabilité des expériences, les macromolécules ont été incorporées dans des gouttelettes de poly(éthylène glycol) et de dextran, mélange capable d’induire une séparation de phase liquide-liquide. En jouant sur la température, les chercheurs ont obtenu une compartimentation sélective des macromolécules dans une des phases ou à leur interface, contrôlant de façon dynamique leur assemblage et désassemblage, tout en gardant l’ensemble sous forme liquide. Les chercheurs vont à présent tenter de confiner des enzymes dans ces compartiments et de les faire réagir sélectivement avec un control spatio-temporel, se rapprochant ainsi un peu plus d’une cellule artificielle fonctionnelle.