Les scientifiques ont de grands rêves pour les cellules artificielles. Ces répliques de cellules biologiques en laboratoire pourraient aider à comprendre le fonctionnement des organismes vivants. Alors que de nombreux progrès ont été réalisés dans la façon de construire des cellules artificielles, les phénomènes à l'origine de leur communication et de leur comportement restent largement inexplorés. Des chercheurs de la TU/e ​​et de l'Université Radboud ont développé des communautés de cellules artificielles qui communiquent entre elles avec une puissance sans précédent. Leurs études font progresser le développement de cellules artificielles qui, en étant « interconnecté », pourraient être utilisés - pour n'en nommer que quelques-uns - pour livrer des médicaments plus précisément à leurs cibles, vaincre les cellules cancéreuses, ou même améliorer la précision des tests de diagnostic. Les résultats sont publiés aujourd'hui dans Communication Nature .

Les cellules biologiques utilisent une variété de processus de signalisation pour échanger des informations entre elles et pour « détecter » leur environnement. Pour comprendre comment les cellules coordonnent leurs comportements en communiquant entre elles, des chercheurs du monde entier ont fait de grands progrès dans l'« ingénierie » des cellules et dans la recréation de leurs réseaux de communication en laboratoire. Jusqu'à très récemment, cependant, l'accent a été mis sur la conception de cellules artificielles qui fonctionnent de manière isolée.

Communautés

« Les systèmes vivants ne fonctionnent généralement pas de manière isolée. ils sont souvent intimement liés en tant que coopérateurs ou concurrents", explique Jan Van Hest, professeur aux départements de génie biomédical et de génie chimique et de chimie, et directeur de l'Institute for Complex Molecular Systems à TU/e. Pour cette raison, il, avec le Dr. Bastiaan Buddingh, développé des communautés de cellules artificielles plutôt qu'individuelles. Pour les construire, ils ont utilisé des vésicules géantes composées de phospholipides, les principaux constituants de la couche la plus externe des cellules animales.

Expéditeur et destinataire

Pour étudier la communication intercellulaire, les chercheurs ont développé deux communautés :l'une produisant un signal chimique (« émetteurs ») et une autre programmée pour percevoir le signal chimique (« récepteurs »). Spécifiquement, les expéditeurs répondent à un déclencheur externe et le transforment en une molécule de signalisation qui est libérée. Cette molécule de signalisation diffuse à travers l'environnement extracellulaire jusqu'à ce qu'elle atteigne un récepteur, qui reconnaît le signal chimique et s'active en réponse à l'information relayée par l'expéditeur.

Amplification du signal

"En fonction de la distance entre les émetteurs et les récepteurs, la concentration de molécules de signalisation peut être extrêmement faible lorsqu'elle atteint un récepteur", ils expliquent. "L'amplification du signal est donc importante pour l'activation des récepteurs. Nous avons chargé les récepteurs avec une enzyme spécifique qui peut traiter de faibles concentrations de molécules de signalisation, entraînant ainsi une amplification du signal au niveau du récepteur. Cela facilite également la propagation des signaux sur de longues distances. Un jour, nous pouvons créer des réseaux où plusieurs types de cellules artificielles avec des fonctions spécialisées coopèrent en communautés, tout comme cela se produit dans les tissus biologiques.

Cette étude a été publiée le 3 avril dans Communication Nature sous le titre "Communication intercellulaire entre cellules artificielles par amplification allostérique d'un signal moléculaire".