Que sont les xenobots ? Notre définition
Ils sont plus petits qu’un millimètre et ne sont en fait qu’un amas de cellules : Les xénobots. Des scientifiques de l’Université du Vermont et de l’Université Tufts sont parvenus, dès le début des années 2020, à fabriquer de petits robots en matière organique à l’aide de cellules souches de la grenouille à griffes lisses (en latin : Xenopus laevis). La combinaison de cellules actives et passives et d’une forme calculée par ordinateur permet de les concevoir pour différentes applications. Le groupe de chercheurs autour de Sam Kriegman et Douglas Blackiston a fait une nouvelle découverte révolutionnaire : Les xénobots sont également capables de s’auto-reproduire.
La création d’un organisme artificiel
Les xénobots sont constitués d’une combinaison de cellules de peau et de cellules de muscle cardiaque. Alors que les cellules de la peau servent à former la forme du corps, les muscles cardiaques sont responsables de la locomotion : Grâce à leur propriété de contraction continue, les xénobots peuvent ainsi être mis en mouvement et se déplacer de manière autonome. Le fonctionnement des robots organiques, leur quasi-programmation, résulte de leur forme et de la répartition des deux types de cellules : selon le type d’utilisation, un ordinateur calcule à l’aide d’une intelligence artificielle la forme nécessaire et les cellules qui y sont positionnées. Pour créer un xénobot, les cellules sont d’abord combinées entre elles dans un incubateur et, de par leur nature, se collent les unes aux autres en l’espace de quelques jours. La forme est ensuite élaborée à la main, à l’aide de minuscules pinces et d’électrodes.
Outre les cellules contractiles du muscle cardiaque, les xénobots peuvent également être dotés de cils : Il s’agit de fines protubérances en forme de cheveux sur l’enveloppe cellulaire. Ils servent d’une part à la locomotion – un xénobot peut ainsi nager – et d’autre part à la perception de signaux de l’environnement. C’est ainsi qu’il a déjà été possible de faire en sorte que les organismes changent de couleur lorsqu’ils sont exposés à une lumière bleue.
Les xénobots tirent d’ailleurs l’énergie nécessaire à leurs mouvements de la graisse et des protéines de leurs propres cellules. Une fois celle-ci épuisée, ils cessent leur activité et meurent. Ces cellules mortes sont alors biodégradables et pourraient être absorbées par l’organisme humain en vue d’une utilisation médicale. Leur énergie est actuellement suffisante pour environ une semaine, les xénobots contrôlés par les cils étant actifs plus longtemps que les versions contrôlées par les muscles.
Autoguérison et multiplication
L’une des caractéristiques des xénobots est leur capacité d’autoguérison : si l’on coupe leur forme, les interfaces se recollent d’elles-mêmes. Les derniers résultats de la recherche leur attribuent désormais aussi la capacité de se reproduire eux-mêmes. Lors d’une expérience, des cellules souches embryonnaires de grenouille ont été placées dans une solution saline, ce qui a permis à ces cellules de se regrouper en petites grappes sphériques. Avec la formation de cils au bout de trois jours, elles étaient désormais capables de se déplacer dans la solution. Les xénobots ainsi formés se sont vus ajouter des cellules souches en vrac, qu’ils ont ensuite balayées pour former de petits amas de cellules. Ces amas de cellules ont donné naissance à de nouveaux robots flottants, également capables de se reproduire.
Les scientifiques ont observé ce type de reproduction par hasard et ne l’ont pas généré volontairement. Ils ont cependant ensuite étudié à l’aide de l’ordinateur quelles conditions favorisaient le mieux ce processus. Deux domaines ont été examinés : d’une part, des facteurs externes tels que la température et la composition de la solution saline et, d’autre part, la forme spécifique du xénobot. L’ordinateur a examiné un total de 6000 formes possibles et est arrivé à la conclusion suivante : la forme la plus adaptée à la reproduction ressemble à un tore avec une bouche ouverte, comme un Pac-Man. Dans les meilleures conditions possibles, ils ont réussi à maintenir la reproduction pendant cinq générations.
Un potentiel pour l’avenir
Pour l’instant, ces petits robots organiques ne peuvent pas vraiment faire grand-chose et n’offrent aucune utilité pratique, mais ils laissent entrevoir ce qui pourrait être possible à l’avenir. Quelques domaines d’application s’ouvriraient notamment à la médecine : Il serait par exemple possible de transporter des médicaments à leur destination ou de gratter la calcification des artères sur les parois des vaisseaux sanguins. On pourrait également imaginer la localisation de cellules cancéreuses, de contaminations radioactives ou d’autres agents pathogènes. Pour ne pas être rejetés par le système immunitaire humain, ces organismes devraient toutefois être construits à partir de cellules souches humaines. Mais on pourrait également trouver des applications en dehors de la médecine : L’Université du Vermont y voit par exemple une possibilité de pêcher les microplastiques dans les océans.