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Des chercheurs créent pour la première fois des « robots vivants » capables de se reproduire

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Des chercheurs créent pour la première fois des « robots vivants » capables de se reproduire

Des chercheurs créent pour la première fois des « robots vivants » capables de se reproduire

Janvier 2020. Alors que la pandémie de Covid-19 s’apprête à frapper le monde, des chercheurs des Universités américaines de Harvard, de Tufts et du Vermont présentent une innovation majeure à la frontière de la science-fiction : la mise au point de toutes premières « machines biologiques », imaginées à l’aide d’un algorithme évolutif puis réalisées en laboratoire. En somme, des mini-robots vivants faits à partir de cellules souches capables de se déplacer, de transporter, d’adopter un comportement collectif, de s’auto-guérir ou encore de manipuler un objet. Appelés « xénobots », du nom de la grenouille Xenopus laevis dont ils sont issus, ces petits concentrés de biotechnologie laissent rapidement entrevoir leurs promesses : ils pourraient rendre possible l’administration ciblée de médicaments dans le corps humain, la digestion de déchets ou encore la reconnaissance précoce de cancers. 

Regroupement naturel

En cette fin d’année 2021, les xénobots sont de retour avec une nouvelle corde à leur arc. Dans une publication parue le 29 novembre 2021 dans la revue PNAS, l’équipe à l’origine de leur fabrication annonce que ces « robots vivants » sont désormais capables… de se reproduire. Les scientifiques ont en effet constaté que les cellules souches de Xenopus laevis, plus connue sous le nom de grenouille africaine à griffes, étaient en mesure de se livrer à une forme unique d’autoréplication induite par le mouvement. Jamais une telle capacité n’avait été observée chez les cellules d’un autre animal ou même d’un végétal.

Concrètement, ces xénobots – petits conglomérats de cellules conçus par ordinateur et modelés à la main à l’aide de minuscules pincettes – sont capables de se déplacer en environnement aqueux pendant une période de plusieurs jours ou semaines sans nutriments supplémentaires. Placés dans un récipient rempli d’eau, il est apparu cette fois aux chercheurs qu’ils finissaient par s’agglutiner spontanément autour de particules de colorants ou de billes de fer recouvertes de silicone qui avaient été placées au préalable dans leur environnement. L’idée a donc germé dans l’esprit des biologistes : et si ces minuscules robots se rassemblaient de la même manière autour d’autres cellules souches individuelles ?

Pacman modeleur

Grâce à un programme d’intelligence artificielle fonctionnant sur l’ensemble de super-ordinateurs « Deep Green » du Vermont Advanced Computing Core de l’UVM, un algorithme a pu tester des milliards de formes de corps en simulation – triangles, carrés, pyramides, étoiles de mer… – pour trouver celle qui permettait aux cellules d’être plus efficaces dans la réplication cinématique. Il s’est avéré que le xénobot se reproduisait le mieux lorsqu’il était en forme de « C » ou de « Pacman », petite figure sphérique du jeu vidéo éponyme créé dans les années 1980.

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Un organisme conçu par l’IA (« parent » de forme C, en rouge) à côté de cellules souches qui ont été comprimées en une boule (« progéniture », en vert). Crédit : Douglas Blackiston et Sam Kriegman

Dans cette configuration, les chercheurs ont en effet constaté que les petits robots pouvaient rassembler des centaines de nouvelles cellules souches et les modeler avec leur « bouche » de façon à créer de nouveaux bébés xénobots. « Avec la bonne conception, ils s’auto-répliquent spontanément », a expliqué lors d’une conférence de presse virtuelle Joshua Bongard, docteur en informatique, expert en robotique et co-directeur de ces nouvelles recherches. Composé de quelque 3.000 cellules, un xénobot seul forme une sphère. « Il peut se reproduire mais de façon très limitée dans le temps. C’était là notre grande difficulté : faire en sorte que le système continue à se reproduire », a affirmé Michael Levin, biologiste et co-auteur de l’étude. Mais taillé avec des petits ciseaux en forme de Pacman, le xénobot a montré qu’il était capable de se reproduire durant plusieurs semaines.

Une première sur des cellules

La réplication cinématique est bien connue chez les molécules, mais elle n’avait encore jamais été observée à l’échelle de cellules ou d’organismes entiers. Si les chercheurs admettent que cette biotechnologie peut être « inquiétante, voire terrifiante pour certains », elle pourrait néanmoins être développée dans un premier temps « pour effectuer des tâches utiles, comme la réparation de circuits électriques”, avant d’intégrer les organismes d’êtres vivants, en vue, un jour, de peut-être éviter des interventions chirurgicales. « Ces machines vivantes d’un millimètre, confinées en laboratoire, faciles à désactiver et approuvées par des experts en éthique (…) ne m’empêchent pas de dormir la nuit. Ce qui présente un risque, c’est la prochaine pandémie, l’accélération des dommages causés aux écosystèmes par la pollution ou l’intensification des menaces liées au changement climatique« , a lancé  

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