Résumé :
Une équipe de recherche du Massachusetts Institute of Technology (MIT) a récemment développé un « circuit imprimé vivant » composé de bactéries, combinant la biologie synthétique et l'ingénierie électronique pour ouvrir une nouvelle voie pour les futurs systèmes bioélectroniques auto-réparateurs et programmables. Cette réalisation démontre non seulement le rôle fonctionnel des organismes vivants dans les circuits, mais signifie également que les dispositifs électroniques traditionnels à base de silicium pourraient inaugurer un changement de paradigme par rapport au monde biologique.
L'équipe de recherche a utilisé Escherichia coli (E. coli) génétiquement modifié comme matériau de base pour réguler avec précision son réseau d'expression génétique interne, permettant à la bactérie de répondre aux signaux électriques externes et d'effectuer des opérations logiques. Les bactéries sont fixées sur un substrat biocompatible spécial pour former une structure similaire à un circuit imprimé traditionnel, mais ses « fils » et « interrupteurs » sont constitués de cellules vivantes. Lorsqu'une tension ou un signal chimique spécifique est appliqué, le circuit génétique à l'intérieur de la bactérie est activé, produisant des protéines fluorescentes ou d'autres signaux de sortie détectables, réalisant ainsi la transmission et le traitement des informations.
Contrairement aux composants électroniques traditionnels, ce circuit biologique a la capacité de s'auto-répliquer, de s'auto-réparer et de s'adapter à l'environnement. Les chercheurs ont souligné que les bactéries peuvent restaurer leurs fonctions par division et régénération après avoir été endommagées, tandis que les puces à base de silicium doivent être remplacées manuellement une fois endommagées. De plus, comme les bactéries peuvent fonctionner à des températures et des pressions normales, l’ensemble du système consomme très peu d’énergie et devrait être utilisé dans des équipements médicaux implantables, des capteurs de surveillance environnementale et même des réseaux de bioinformatique distribués.
Les expériences montrent que le circuit imprimé vivant a mis en œuvre avec succès les fonctions de porte logique de base (telles que « ET », « OU » et « NON ») et peut effectuer des opérations arithmétiques simples. L’équipe a également démontré des cascades de signalisation entre plusieurs modules bactériens, démontrant ainsi son potentiel pour construire des systèmes informatiques biologiques plus complexes. Bien que la vitesse de calcul actuelle soit bien inférieure à celle des puces traditionnelles, ses avantages en matière de biocompatibilité, de durabilité et de diversité fonctionnelle ne peuvent être ignorés.
Le chef du projet a déclaré que la prochaine étape se concentrera sur l'amélioration de la stabilité du circuit, l'allongement de la durée de survie des bactéries et l'exploration de la possibilité d'intégration avec d'autres matériaux biologiques (tels que des neurones ou des échafaudages d'ingénierie tissulaire). À long terme, ce type d’« électronique vivante » pourrait devenir un composant essentiel des interfaces homme-machine, des systèmes intelligents d’administration de médicaments et même des formes de vie artificielles.
Cette recherche a été publiée dans le dernier numéro de la revue « Nature Biotechnology », déclenchant un débat approfondi au sein de la communauté universitaire sur le concept de « la biologie est du matériel ». Avec l’intégration plus poussée de la biologie synthétique et de la microélectronique, il pourrait y avoir à l’avenir des ordinateurs constitués de cellules, des organisations capables de penser et même des robots dotés de capacités métaboliques.
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