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"Des cellules de peau de grenouille se sont transformées en ‘machines vivantes’ : les ’xénorobots’ nouvellement créés nagent et déplacent des particules dans leur environnement." par Laura Sanders

Traduction & Compléments par Jacques Hallard

samedi 3 avril 2021, par Sanders Laura



ISIAS Biologie Xénobots

Des cellules de peau de grenouille se sont transformées en ‘machines vivantes’ : les ’xénorobots’ nouvellement créés nagent et déplacent des particules dans leur environnement.

Traduction du 02 avril 2021 par Jacques Hallard – avec ajout d’une annexe sur les Xénobots - d’un article de Laura Sanders en date du 31 mars 2021 publié par ‘sciencenews.org’ NewsHealth & Medicinesous le titre « Frog skin cells turned themselves into living machines - Newly created ‘xenobots’ swim and move particles around in their environment  » ; disponible sur ce site : https://www.sciencenews.org/article/frog-skin-cells-self-made-living-machines-xenobots

microscopic image of several xenobots

De petits groupes de cellules cutanées prélevées sur des embryons de grenouille se transforment en sphères plus grandes, appelées xénobots (photo), qui peuvent nager, déplacer des particules et ‘s’autoguérir’.

Une nouvelle étude révèle qu’en utilisant des cellules de peau provenant d’embryons de grenouilles, des scientifiques ont créé des créatures différentes de tout ce qui existe sur Terre. Ces ’machines vivantes’ microscopiques peuvent nager, balayer des débris et se guérir elles-mêmes après une entaille.

Les scientifiques s’efforcent souvent de comprendre le monde tel qu’il existe, explique Jacob Foster, un chercheur en intelligence collective de l’UCLA qui n’a pas participé à cette recherche. Mais la nouvelle étude, publiée le 31 mars 2021 dans ‘Science Robotics’, fait partie d’un ’moment libérateur dans l’histoire de la science’, dit Foster. ’Une réorientation vers ce qui est possible’.

D’une certaine manière, les robots ont été fabriqués par eux-mêmes. Les scientifiques ont prélevé de petites touffes de cellules souches cutanées sur des embryons de grenouilles, pour voir ce que ces cellules feraient par elles-mêmes. Séparées de leur emplacement habituel dans un embryon de grenouille en croissance, les cellules se sont organisées en boules et ont grandi. Environ trois jours plus tard, les amas, appelés xénobots, ont commencé à nager.

Normalement, les structures capillaires appelées cils sur la peau des grenouilles repoussent les agents pathogènes et répandent du mucus. Mais sur les xénobots, les cils leur ont permis de se déplacer. Ce développement surprenant ’est un excellent exemple de réutilisation par la vie de ce qui est à portée de main’, explique Michael Levin, coauteur de l’étude et biologiste à l’université Tufts de Medford, dans l’état du Massachusetts aux Etats-Unis.

animation of swarming xenobots

Un essaim de xénobots (points lumineux) nage autour et pousse les petites particules.Douglas Blackiston. L’animation est àvoir à la source

Et ce processus se déroule rapidement. ’Ce n’est pas une sorte d’effet où l’évolution a trouvé une nouvelle utilisation sur des centaines de milliers d’années’, dit Levin. ’Cela se passe sous vos yeux en l’espace de deux ou trois jours’.

Les xénobots n’ont pas de cellules nerveuses ni de cerveau. Pourtant, les xénorobots - d’une largeur d’environ un demi-millimètre chacun - peuvent nager dans des tubes très fins et traverser des labyrinthes sinueux. Lorsqu’ils sont placés dans une arène jonchée de petites particules d’oxyde de fer, les xénobots peuvent balayer les débris pour les empiler. Les xénobots peuvent même se guérir eux-mêmes ; après avoir été coupés, les robots reprennent leur forme sphérique.

Les scientifiques sont encore en train d’étudier les bases de la vie des xénobots. Les créatures peuvent vivre pendant environ 10 jours sans nourriture. Lorsqu’ils sont nourris de sucre, les xénobots peuvent vivre plus longtemps (mais ils ne continuent pas à grandir). ’Nous les avons cultivés pendant plus de quatre mois en laboratoire’, explique le coauteur de l’étude, Doug Blackiston, également de Tufts. ’Ils font des choses vraiment intéressantes si on les cultive’, notamment en formant d’étranges formes de ballons.

microscopic image of a xenobot

Ce xénobot mesure environ 500 micromètres de diamètre et est constitué de cellules de grenouille, même s’il ne ressemble ni ne se comporte comme une vraie grenouille. Douglas Blackiston

On ne sait pas encore très bien quel genre de tâches ces xénobots pourraient accomplir, le cas échéant. Le nettoyage des voies d’eau, des artères ou d’autres petits espaces vient à l’esprit, disent les chercheurs. De manière plus générale, ces organismes pourraient être porteurs d’enseignements sur la construction des corps, selon Levin.

L’avènement de nouveaux organismes s’accompagne de problèmes éthiques, met en garde Kobi Leins, chercheure en éthique numérique à l’université de Melbourne, en Australie. ’Les scientifiques aiment fabriquer des choses et ne pensent pas nécessairement à leurs répercussions’, dit-elle. Il faut davantage de conversations sur les conséquences involontaires, dit-elle.

Levin est d’accord. Les petits xénobots sont fascinants en soi, dit-il, mais ils soulèvent des questions et des possibilités plus importantes. ’C’est la découverte de toute une galaxie de nouvelles choses étranges’.

Citations

D. Blackiston et al. A cellular platform for the development of synthetic living machines. Science Robotics. Published online March 31, 2021. doi : 10.1126/scirobotics.abf1571.

About Laura Sanders E-mailTwitter- Laura Sanders is the neuroscience writer. She holds a Ph.D. in molecular biology from the University of Southern California. (Photo)

Laura Sanders est l’auteur de documents sur les neurosciences. Elle est titulaire d’un doctorat en biologie moléculaire de l’Université de Californie du Sud. (Photo)

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Annexe sur les XENOBOTS

Xénobot – Article de Wikipédia

Ne doit pas être confondu avec xenobots. (jeu vidéos)

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/a/ad/A_xenobot_in_simulation_and_reality.png/220px-A_xenobot_in_simulation_and_reality.png

Xénobot virtuel et xénobot réel construit à partir de peau de grenouille (en vert) et de muscle cardiaque (en rouge).

Un xénobot, nommé d’après la grenouille africaine à griffes (Xenopus laevis ), est un micro-robot auto-réparateur1.

photographie en couleur d’une grenouille de grande taille, vue de dessus

Xenopus laevis, l’animal éponyme dont les tissus permettent la fabrication des xénobots.

Description

Un xénobot est une machine biologique de moins d’un millimètre de large, suffisamment petite pour voyager à l’intérieur du corps humain. Il peut « marcher » et nager, survivre pendant des semaines sans nourriture et travailler en groupe, guérir seul tout en continuant à travailler2.

Fabrication

Le xénobot est constitué de cellules de peau et de cellules cardiaques, des cellules souches récoltées à partir d’embryons de grenouilles3.

Applications

Les xénobots pourraient être utilisés pour nettoyer les déchets radioactifs, collecter des microplastiques dans les océans, transporter des médicaments dans le corps humain ou même voyager dans nos artères pour éliminer les plaques d’athérome.

Les xénobots sont supposés pouvoir survivre dans des environnements aqueux sans nutriments supplémentaires pendant des semaines ; les rendant ainsi adaptés pour l’administration interne de médicaments4.

Article complet avec notes et références sur ce site : https://fr.wikipedia.org/wiki/X%C3%A9nobot

Xénobot : le premier robot vivant créé à partir de cellules de grenouille par une IA - Bastien L 15 janvier 2020 Intelligence artificielle Commentaires fermés

Une équipe de chercheurs est parvenue à créer le premier robot vivant, généré par une intelligence artificielle (IA) à partir de cellules souches de grenouille. Une réussite scientifique qui pourrait avoir des conséquences révolutionnaires…

C’est une avancée majeure pour la science. Pour la première fois, des scientifiques sont parvenus à créer un xénobot : un robot créé à partir de cellules vivantes.

Les chercheurs détaillent dans le journal Proceedings of the National Academy of Sciences paru le 13 janvier 2020 la façon dont ils ont créé la première » machine vivante « . En utilisant un algorithme, ces scientifiques sont parvenus à faire » évoluer » un nouvel organisme à partir de cellulles issues d’embryons de grenouilles.

Plus précisément, ce sont des cellules souches de la grenouille africaine Xenopus laevis qui ont été utilisées. Cependant, l’organisme qui résulte de cette expérience ne ressemble à aucun amphibien connu.

Le xénobot s’apparente à un blob d’une largeur de seulement un millimètre. Il est composé de tissu vivant assemblé sous forme de corps conçu par des modèles informatiques.

Grâce aux algorithmes, la créature a pu évoluer du stade d’amas de cellules souches de peau et de coeur à celui d’un assemblage de plusieurs centaines de cellules bougeant par pulsations générées par le tissu du muscle cardiaque.

Ainsi, nul besoin de contrôle externe à l’aide d’une télécommande ou de bioélectricité. Le xénobot est un agent autonome.

Voir une vidéo à partir de la source  : Xénobot : un robot créé par une IA en s’inspirant de l’évolution naturelle

Les biologistes impliqués dans le projet se sont contentés de fixer des contraintes à l’ordinateur pour le xénobot, comme la puissance musculaire maximale des tissus ou la façon dont ils pourraient se déplacer dans un environnement aquatique.

L’algorithme s’est ensuite chargé de produire des générations de ces petits organismes. Les plus performants d’entre eux se sont » reproduits » au sein de l’algorithme. Sur le principe de la sélection naturelle, les formes les moins réussies ont été supprimées par l’ordinateur.

L’intelligence artificielle a donc permis de définir le design optimal pour le xénobot. Ce design a ensuite pu être appliqué à des cellules dans le monde réel.

Les chercheurs ont assemblé les cellules souches afin de reproduire la forme 3D définie par l’algorithme. Les cellules de peau ont permis de maintenir les xénobots en forme, tandis que le battement de tissu cardiaque à plusieurs emplacements spécifiques de leurs corps leur permet de se déplacer dans l’eau pendant plusieurs semaines sans avoir besoin de nutriments additionnels.

Ces organismes mobiles présentent d’étonnantes propriétés. Ils peuvent se déplacer indépendamment ou collectivement, et peuvent soigner leurs blessures de manière autonome. Ils sont capables de survivre durant plusieurs semaines.

Par exemple, les chercheurs ont tenté de couper le robot vivant en deux. Celui-ci est parvenu à réassembler ses cellules automatiquement.

Selon Joshua Bongard, expert en robotique de l’Université de Vermont et co-auteur de l’étude, cette créature n’est » ni un robot traditionnel ni une espèce animale connue « . Il s’agit selon lui d’une  « nouvelle classe d’artefact, un organisme vivant et programmable ».

Cette innovation majeure pourrait notamment être utilisée dans le domaine de la santé, afin de transporter des médicaments à l’intérieur du corps d’un patient. Il serait aussi possible de les déployer en cas de déversement toxique ou de contamination radioactive, ou encore afin de collecter les microplastiques dans les océans.

Bien évidemment, la création du premier robot vivant soulève aussi des inquiétudes éthiques. Les films de science-fiction tels que Blade Runner et Terminator nous ont appris que cette idée présente des risques. Cependant, les chercheurs à l’origine de cette découverte estiment que ces craintes ne sont « pas raisonnables ».

À leurs yeux, tant que nous nous contenterons de créer de simples organismes, les retombées pour l’Homme seront uniquement bénéfiques. Les machines vivantes peuvent notamment nous aider à comprendre comment des propriétés complexes émergent de règles simples. En revanche, il serait effectivement risqué de s’aventurer à créer des systèmes complexes que nous ne comprenons pas…

Source : https://www.lebigdata.fr/xenobot-robot-vivant

Xénobots : machines vivantes à notre service ? Vidéo 4:55 Diffusée le 2 avril 2021

Robots ? Organismes vivants ? Un peu des deux ! Fabriqués par une équipe américaine, ces xénobots issus de cellules d’embryons de grenouilles auraient de multiples applications, médicales notamment. Réalisation : Barbara Vignaux - Production : Universcience - Année de production : 2021 - Accessibilité : sous-titres français

Source : https://leblob.fr/videos/xenobots-machines-vivantes-notre-service

Voir également :

’Une équipe de chercheurs américains a construit les premiers robots vivants : de minuscules « xénobots »’ par le Professeur Joshua E. Brown vendredi 24 janvier 2020 - Traduction et compléments de Jacques Hallard

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Traduction, compléments et intégration de liens hypertextes par Jacques HALLARD, Ingénieur CNAM, consultant indépendant – 02/04/2020

Site ISIAS = Introduire les Sciences et les Intégrer dans des Alternatives Sociétales

http://www.isias.lautre.net/

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Courriel : jacques.hallard921@orange.fr

Fichier : ISIAS Biologie Xénobots Des cellules de peau de grenouille se sont transformées en ‘machines vivantes’ .2.docx

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