Entre l’électronique et le biologique, le dialogue s’installe

Autonomes comme le vivant et résistants comme le mécanique, les « biobots » (contraction de biologique et robot) sont au cœur de tous les fantasmes futuristes. Mais pendant que nous rêvons, d’autres travaillent.
Orr Yarkoni, Lynn Donlon et Daniel Frankel, de l’université britannique de Newcastle, proposent un système de communication biologique/électronique. Dans l’élaboration de biobots, cette étape est sûrement l’une des plus critiques. En effet, pour que le biobot soit une entité intégrée, les systèmes biologiques et électroniques qui le composent doivent interagir. Or la majorité des cellules supportent très mal les influx électriques et, réciproquement, les puces électroniques ne peuvent pas répondre à un signal chimique dont la concentration est très basse et la temporalité trop longue.
Pour répondre à ces contraintes, les ingénieurs anglais ont choisi d’adapter la cellule à l’électronique plutôt que l’inverse. Ils ont ainsi modifié des cellules ovariennes de hamster chinois afin qu’elles répondent à un signal lumineux par la production d’oxyde nitrique (NO). Le NO est un signal chimique très fréquent à travers le vivant qui a la particularité d’être sous forme gazeuse quel que soit le milieu, garantissant ainsi la célérité du processus. Pour induire l’expression du signal par la lumière, les scientifiques ont modifié la NO synthase en lui ajoutant des domaines LOV (sensibles à la lumière, à l’oxygène et au voltage). Ces structures protéiques sont capables d’induire la production de NO en réponse à un photon. L’insertion de deux de ces domaines par molécule permet aux cellules transformées de produire, suite à un signal lumineux, assez de NO pour modifier le potentiel d’une électrode en platine en contact avec le milieu de culture.
« Ce travail est une partie d’un projet plus grand visant à construire un biobot appelé Cyberplasme, explique Daniel Frankel. Ces cellules sont les yeux d’un robot capable de répondre à la lumière. Elles doivent pouvoir dire au robot de modifier son profil de nage en réaction. » Cyberplasme est un projet de biobot pouvant nager dans des eaux contaminées tout en les analysant.

Yarkoni O et al. (2012) Bioinspir Biomim 7, 046017

Si les biobots vous intéressent, ne manquez pas les Biotech News du numéro de janvier 2013 de Biofutur.