La frontière entre chimie et biologie devient de plus en plus difficile à tracer. Une équipe de l’Université du Minnesota dirigée par la biochimiste Kate Adamala a construit une cellule de toutes pièces, un système baptisé SpudCell, assemblé entièrement à partir de composés chimiques purifiés, capable de croître, de répliquer son génome et de se diviser. La prépublication décrivant ces travaux, refusée par la revue Cell après qu’un relecteur a estimé que les cellules n’étaient « pas de la vraie biologie », a néanmoins été saluée par d’éminentes figures du domaine comme une réalisation historique en biologie synthétique ascendante.
Ce qui distingue SpudCell de toutes les cellules ayant jamais existé n’est pas sa fonction, mais la façon dont elle a été fabriquée. Toutes les cellules synthétiques précédentes, y compris la célèbre JCVI-syn1.0 de J. Craig Venter en 2010, ont été construites en prenant une cellule naturelle existante et en remplaçant son génome par un génome synthétique. Cette approche est « descendante » : elle part d’un châssis vivant et le modifie. SpudCell est « ascendante » : elle part de produits chimiques purifiés et assemble l’ensemble du système à partir de zéro.
« J’ai un plan, j’ai une liste complète des ingrédients chimiques de chaque composant », a déclaré Adamala à Quanta Magazine. « Nous avons reproduit en chimie ce qui n’était possible auparavant qu’en biologie : l’ensemble complet des comportements d’une cellule. Cela prouve que les fonctions les plus fondamentales de la vie, comme la croissance et la réplication, n’ont pas besoin d’une étincelle magique mystérieuse. »
Comment fonctionne SpudCell
Le corps de la cellule est un liposome, une bulle microscopique d’acides gras renfermant de l’eau. À l’intérieur, l’équipe a chargé un génome de 90 kilobases réparti sur sept à neuf plasmides d’ADN distincts, portant environ 36 gènes. C’est juste assez d’informations pour coder les fonctions nécessaires à l’alimentation, la croissance, la réplication et la division.
La machinerie de synthèse protéique est fournie par le système PURE, un cocktail de 36 enzymes purifiées d’E. coli, incluant des ribosomes, capable de traduire le génome synthétique en protéines fonctionnelles. L’une de ces protéines, l’alpha-hémolysine, s’insère dans la membrane du liposome et agit comme une porte : elle se lie aux marqueurs chimiques des « liposomes nourriciers » externes, déclenchant une fusion qui apporte de nouvelles réserves de sucres, lipides, ARNt, ribosomes et enzymes.
La division se produit sans cytosquelette. Les protéines qui s’accumulent sur la surface interne de la membrane génèrent une contrainte mécanique jusqu’à ce que le liposome se divise. Pour une réplication soutenue sur plusieurs générations, les chercheurs ont utilisé la liaison à la streptavidine et un maillage de séparation mécanique.
Après cinq cycles de division, les cellules conservent un temps de division de 12 heures, bien que seulement 30 % des cellules filles conservent le génome complet. Le système ne peut pas survivre en dehors de son environnement chimique contrôlé : il a besoin d’un apport constant de liposomes nourriciers, ne peut pas fabriquer ses propres ribosomes et ne peut pas métaboliser.
« C’est inefficace, mais on sait exactement comment c’est construit », a déclaré Adamala à Science, comparant SpudCell au « premier cadre de vélo avec des ailes qui vole sur 30 mètres », le Wright Flyer des cellules synthétiques.
Est-ce vivant ?
La question divise les scientifiques. Drew Endy, pionnier de la biologie synthétique à Stanford et cofondateur de l’entreprise d’intérêt public Biotic aux côtés d’Adamala, s’est exprimé prudemment : « Je dirais que Kate a construit une cellule. Je ne pense pas qu’elle ait créé la vie. »
John Glass du J. Craig Venter Institute a qualifié cela de « événement marquant dans l’histoire de la biologie » et de « tournant décisif pour le domaine des cellules synthétiques et la biologie en général ». Le prix Nobel Jack Szostak de l’Université de Chicago a déclaré : « Je ne connais aucun autre effort visant à assembler une cellule artificielle à partir de composants biologiques qui soit allé aussi loin. »
D’autres ont été plus réservés. Seraphine Wegner de l’Université de Münster a déclaré à Science : « C’est un article très intéressant… Mais je ne pense pas que cela signifie que nous sommes proches de créer une cellule entièrement synthétique. » Michael Lynch de l’Université d’État de l’Arizona a souligné que la cellule n’est pas autosuffisante.
Elizabeth Strychalski de l’Institut national des normes et de la technologie des États-Unis a déclaré que SpudCell « se situe à la frontière » entre un tas de produits chimiques et une cellule naturelle évoluée, une description appropriée pour un système qui n’est pas vivant au sens conventionnel, mais qui fait pourtant des choses que l’on pensait réservées aux systèmes vivants.
Le nom SpudCell
Selon Science et Quanta, les étudiants d’Adamala avaient suggéré d’appeler les cellules « cellules Adamala ». Elle a répondu : « Appelez-les comme vous voulez, appelez-les patate pour ce que j’en ai à faire. » Un écho délibéré de Spoutnik, le premier satellite artificiel, a donné son nom au projet.
Biotic : une infrastructure pour les cellules synthétiques ouvertes
Adamala, Endy, Jan Jedryszek et l’entrepreneur en biotechnologie Chris Raggio ont fondé Biotic, une organisation à but non lucratif américaine 501(c)(3) qui a levé environ 10 millions de dollars en financement d’amorçage. Biotic commencera à distribuer des subventions de recherche en septembre 2026, avec pour objectif de construire une infrastructure technique partagée pour l’ingénierie des cellules synthétiques et de maintenir les outils ouverts.
« Toute discipline d’ingénierie a besoin de modularité », a déclaré Adamala dans un communiqué de presse universitaire. « Dans notre cas, nous pensons que ces modules doivent être construits ouvertement : une infrastructure construite en privé ne fait que donner à quelqu’un un péage. »
L’article, intitulé « A Chemically Defined Synthetic Cell Capable of Growth and Replication », fait 190 pages. Après son refus par Cell, les auteurs prévoient de le soumettre à une nouvelle revue. Sous embargo de prépublication, Adamala a partagé le manuscrit avec des journalistes, une décision inhabituelle que ses collègues ont défendue. « Je pense que Kate fait preuve de beaucoup de courage, et je pense qu’elle fait un cadeau à tout le monde », a déclaré Endy à Science. « Il serait bien plus facile pour elle de garder cela secret. »
Et ensuite ?
SpudCell ne peut pas encore évoluer, son enzyme de réplication du génome étant si précise que les mutations spontanées ne s’accumulent pas. Elle ne peut pas éliminer les déchets. Elle ne peut pas se diviser sans aide mécanique périodique.
Mais elle démontre, pour la première fois, qu’un cycle cellulaire complet peut être exécuté à partir d’une recette chimique définie. Les prochaines étapes, selon Adamala, consistent à améliorer l’efficacité de l’héritage du génome lors de la division, à ajouter des capacités métaboliques et, à terme, à rendre le système suffisamment autonome pour fonctionner sans liposomes nourriciers.
« Si quelqu’un doit synthétiser une cellule minimale », a déclaré Adamala, « ce sera un effort collectif. »
Divulgation : Basé sur une prépublication n’ayant pas encore fait l’objet d’une évaluation par les pairs. Le manuscrit a été refusé par Cell et n’a pas encore été accepté par une autre revue.
Traduit par Lydie
Sources
- Gaut, N.J., Deich, C., Cash, B., Hoog, T., Engelhart, A.E., Adamala, K.P. « A Chemically Defined Synthetic Cell Capable of Growth and Replication. » Preprint, Biotic.org et bioRxiv.
- Matthew Herper, « Synthetic biology researchers think they’ve made a cell. Is it alive? » STAT News, 1er juillet 2026.
- University of Minnesota Twin Cities, College of Biological Sciences, communiqué de presse, 1er juillet 2026.