Des chercheurs du MIT créent des bactéries fonctionnant comme des transistors
Des chercheurs du Massachusetts Institute of Technology (MIT) ont réussi à concevoir des bactéries capables de fonctionner comme des transistors, permettant ainsi la création de « circuits imprimés vivants » sur un milieu de culture dans une boîte de Pétri. Dans les circuits électriques, les transistors agissent comme des interrupteurs qui peuvent activer ou désactiver le courant. Dans les circuits biologiques développés par l’équipe, ces interrupteurs bactériens régulent le flux de petites molécules, qui transmettent des signaux à d’autres composants du circuit.
L’équipe de recherche a conçu deux types de transistors ainsi que trois souches bactériennes qui relaient des informations entre ces transistors, fournissant les éléments nécessaires à la conception de divers circuits. Dans une étude récente, ils ont utilisé ces cellules pour créer des circuits capables d’additionner deux ou trois entrées, ou d’envoyer une entrée à un emplacement spécifique dans le circuit.
Hamid Doosthosseini, chercheur postdoctoral au MIT et auteur principal de l’étude, a déclaré : « Nous avons construit des composants d’architecture informatique initiale qui sont couramment utilisés, mais toute opération peut être réalisée avec ces cinq souches. » Les chercheurs espèrent développer des circuits qui pourraient un jour recouvrir des feuilles ou des racines de plantes, permettant ainsi de détecter et de répondre aux conditions environnementales telles que la sécheresse ou les attaques de ravageurs.
Christopher Voigt, directeur du département d’ingénierie biologique du MIT, est l’auteur senior de l’article publié récemment dans la revue Nature Chemical Biology. Ancien chercheur postdoctoral au MIT, Haorong Chen, est également co-auteur de l’article.
Lors de la conception de circuits en biologie synthétique, les chercheurs ont généralement recours à l’ingénierie des cellules pour exprimer des protéines et des facteurs de transcription qui interagissent pour réaliser une tâche, comme la détection d’une molécule cible. Cependant, ces circuits simples doivent utiliser des facteurs de transcription uniques pour éviter les interférences, ce qui limite la complexité atteignable dans une seule cellule.
Pour surmonter ces limitations, les chercheurs ont adopté une nouvelle approche : au lieu de construire un circuit complet dans une seule cellule, ils ont conçu des cellules capables d’agir comme des transistors. Ces transistors peuvent être combinés de différentes manières pour créer une variété de circuits.
Pour créer ces transistors, les chercheurs ont choisi une bactérie appelée Pantoea agglomerans, qui se développe couramment sur diverses surfaces, y compris les plantes. Ils ont conçu deux types de transistors pouvant être activés ou désactivés par une molécule nommée OC-6, tout en détectant la présence d’une autre molécule cible, OC-12. En fonction de la présence de cette molécule et de l’état de l’interrupteur, les transistors produisent une molécule de sortie, OHC-14.
Les chercheurs ont également utilisé trois souches de Pantoea agglomerans pour créer des relais, traduisant le signal OHC-14 en une sortie pouvant être envoyée à un autre transistor. Grâce à ces souches relais, les chercheurs peuvent « câbler » les transistors ensemble, à l’image d’un circuit électronique.
Ils ont créé leurs circuits en imprimant des colonies de bactéries sur des plaques contenant de l’agar, un milieu de culture. Chaque colonie est imprimée à environ 5 millimètres de la plus proche, ce qui permet aux signaux de ne voyager que vers la colonie la plus proche, relayant ensuite l’information à la suivante, garantissant ainsi un flux d’information unidirectionnel.
Cette recherche ouvre des perspectives intéressantes pour l’intégration de circuits biologiques dans des systèmes naturels, avec des applications potentielles dans la surveillance de l’environnement.
Source : MIT News
