Des chercheurs de l'Université de Bristol ont réussi à assembler des cellules artificielles alimentées par des enzymes qui peuvent flotter ou couler en fonction de leur activité chimique interne. Le travail fournit une nouvelle approche pour concevoir des propriétés complexes de nature réaliste dans des matériaux non vivants.

Les micro-organismes ont développé un degré élevé de contrôle sur leur locomotion en utilisant des mécanismes de motilité qui, dans leur forme la plus simple, incluent le glissement simple et la flottabilité des bulles de gaz.

Copier ces processus dans des entités cellulaires artificielles (protocellules) reste un défi considérable et impose une contrainte sérieuse à la conception de protocellules synthétiques capables d'opérations logistiques impliquant le transport dirigé de molécules médicamenteuses et la télédétection de polluants environnementaux.

Dans une nouvelle étude publiée aujourd'hui dans la revue Chimie de la nature , Le professeur Stephen Mann de l'École de chimie de l'Université de Bristol, avec leurs collègues Pavan Kumar et Avinash Patil du Bristol Center for Protolife Research, ont relevé ce défi en concevant un nouveau type de protocellule modèle basée sur l'auto-assemblage d'ADN et d'argile.

Deux types d'enzymes différents - la catalase et la glucose oxydase - sont piégés à l'intérieur des protocellules et utilisés comme moteurs chimiques pour allumer ou éteindre, respectivement, la formation de bulles d'oxygène.

Les bulles de gaz générées par la catalase sont piégées à l'intérieur des protocellules de sorte que les microcapsules flottent et remontent dans la colonne d'eau. Ils redescendent ensuite à leur emplacement initial en utilisant l'oxygène comme carburant pour la glucose oxydase.

En conséquence, les protocellules oscillent de haut en bas dans la colonne d'eau. Les chercheurs utilisent cette motilité programmable pour l'auto-tri des communautés de protocellules mixtes, pour la flottation d'objets macroscopiques et pour accéder et traiter des environnements chimiques éloignés.

Le professeur Mann a déclaré :« Ce travail pourrait ouvrir un nouvel horizon dans la recherche sur les protocellules où le mouvement et les opérations de type cellulaire peuvent être couplés sur des distances relativement longues.

"Par exemple, le mouvement oscillatoire des protocellules flottantes pourrait être utilisé pour transférer les protocellules mobiles dans et hors des zones claires ou sombres de la colonne d'eau pour établir une forme rudimentaire de comportement phototrophe.

« Bien que la recherche en soit à ses débuts, notre vision globale est de développer de nouvelles technologies proto-biologiques pour le développement de systèmes fonctionnels à micro-échelle avec des propriétés réalistes. »