Créer la vie : synthétiser des cellules artificielles avec des systèmes énergétiques simplifiés

ParisBert Poolman est professeur de biochimie à l'Université de Groningen. Depuis plus de vingt ans, il travaille à résoudre une grande question scientifique : comment des molécules inanimées s'assemblent-elles pour créer une cellule vivante ? Ses recherches portent sur la création de versions synthétiques simplifiées de systèmes biologiques. Ces systèmes servent de composants pour construire une cellule synthétique, ce qui nous aide à comprendre les processus fondamentaux de la vie. Les études récentes de Poolman introduisent de nouvelles idées sur la manière dont les cellules synthétiques convertissent l'énergie et assimilent les nutriments.

La recherche explore la reproduction des principales fonctions des mitochondries, qui produisent l'énergie pour la cellule. L'équipe de Poolman a conçu un nouveau système de conversion d'énergie utilisant seulement cinq éléments, au lieu des nombreux composants présents dans les mitochondries réelles. Ces éléments sont placés dans de petits conteneurs qui fonctionnent comme des cellules de base. Les conteneurs transforment l'ADP en ATP en utilisant de l'arginine, montrant ainsi une méthode simple mais efficace pour générer de l'énergie. Ce processus imite la manière naturelle dont les cellules fonctionnent pour soutenir la croissance, la division et les réactions chimiques essentielles.

• Conversion d'énergie simplifiée grâce à cinq composants clés.
• Les vésicules artificielles imitent les processus cellulaires pour la production d'ATP.
• Un seul nutriment, l'arginine, est utilisé pour l'énergie, contrairement à la diversité des sources naturelles.

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Poolman a fait une seconde découverte remarquable : un système artificiel capable de transporter des nutriments dans de minuscules structures appelées vésicules, en utilisant de l'énergie électrique. Ce processus, généralement observé dans les cellules vivantes, est ici reproduit avec seulement deux éléments. À l'origine, le système transportait un sucre nommé lactose. Pour démontrer sa capacité à transformer les nutriments, Poolman a ajouté trois enzymes, lui permettant de produire du NADH, une molécule cruciale pour l'énergie et le métabolisme cellulaires.

Fusionner les systèmes énergétiques et nutritifs pour créer une cellule synthétique capable de croître et de se diviser de manière autonome est l'objectif visé. Le projet BaSyc avance dans cette direction, soutenu par un financement important pour le projet EVOLF. Cette initiative cherche à assembler des modules non vivants et à examiner le potentiel des cellules synthétiques dans la décennie à venir. Ces recherches pourraient nous aider à comprendre comment les éléments moléculaires s'unissent pour former des cellules vivantes, avec des applications possibles dans divers domaines scientifiques. L'étude approfondie de ces processus pourrait éclairer la création de la vie ainsi que sa nature et ses origines fondamentales.