Après avoir simulé le prototype parfait sur un supercalculateur, des scientifiques ont sculpté des cellules de grenouilles pour les transformer en "machines vivantes".
Mi-robots, mi-organismes vivants. Des scientifiques des universités du Vermont (UMV) et de Tufts, aux États-Unis, ont réussi à créer, en combinant un programme informatique et des cellules de grenouilles (prélevées sur les embryons de grenouilles africaines de l'espèce Xenopus laevis), des "xenobots". Mesurant quelques millimètres de large, ces organismes vivants et programmables sont, pour l'instant, capables d'effectuer uniquement des actions basiques comme se déplacer, pousser de petits objets et se régénérer après avoir été blessés. Mais ils pourraient, un jour, servir d'outils médicaux, détecter des contaminations radioactives ou même... Dépolluer les océans, annoncent les chercheurs dans leur étude publiée ce lundi 13 janvier dans la revue PNAS.
"Il s'agit de nouvelles machines vivantes, affirme Josh Bongard, informaticien expert en robotique à l'UVM et co-auteur de l'étude, dans un communiqué. Il ne s'agit ni de robots traditionnels ni d'une espèce animale connue, mais d'une nouvelle catégorie d'artefact : un organisme vivant et programmable".
"Nous pouvons imaginer de nombreuses applications pour ces robots vivants : détecter des matériaux dangereux ou radioactifs, récupérer les microplastiques présents dans les océans ou encore voyager à l'intérieur du corps humain afin de nettoyer les artères"
La première partie de cette expérimentation a commencé dans le superordinateur Deep Greende l'UVM.
Pendant des mois, ce programme a assemblé et réassemblé numériquement des centaines de cellules de grenouilles pour créer une multitude de corps formés différemment. Le but étant de concevoir l'organisme le plus efficace dans la réalisation de tâches précises, comme se mouvoir, encercler une cible et la déplacer, etc. À mesure que les tests s'enchaînaient, les organismes simulés les moins compétents étaient écartés et les autres améliorés. Après une centaine d'essais, les modèles les plus prometteurs ont été mis de côté.
Un microchirurgien les a "sculptées" à l'aide de minuscules pinces et électrodes, afin d'obtenir la forme que le superordinateur avait estimé être la meilleure.
Une fois sculptées, les petites cellules ont commencé à se mouvoir comme prévu. Et les organismes reconfigurables se sont déplacé de façon cohérente afin d'explorer leur environnement aquatique pendant des jours, voire des semaines, grâce à leurs réserves d'énergie embryonnaires. Plus surprenant, en observant leurs xénobots prendre vie, les chercheurs ont remarqué qu'ils pouvaient travailler collectivement, par exemple en se déplaçant en cercle afin de pousser des boulettes dans une zone située au centre. "C'est l'une des découvertes les plus étonnantes que nous ayons faites : nous n'avons pas téléchargé notre algorithme dans les cellules ni transmis de quelconques informations, les cellules que nous avons sculptées possédaient déjà leur propre 'algorithme biologique', qui leur permet de coopérer".
Josh Bongard estime qu'en fournissant plus d'options à l'algorithme, comme la capacité d'intégrer des organes sensoriels ou des tissus nerveux aux simulations numériques, il serait possible de fabriquer des xenobots "plus intéressants".
Les chercheurs se sont aperçus que leurs xenobots sont capables de se régénérer : même après avoir été quasiment coupés en deux, ils "se ressoudent" et poursuivent leur travail. Une capacité dont la plupart des robots classiques sont dépourvus.
Ces xenobots sont entièrement biodégradables, contrairement aux robots de métal ou de plastique. "Quand ils ont terminé de travailler, après sept jours, il ne reste plus que des cellules mortes".
Selon les auteurs, la fabrication de xenobots constitue une importante étape dans le déchiffrage de ce que les spécialistes appellent le "code morphogénétique", qui permet de mieux comprendre l'organisation générale des organismes et la façon dont ils calculent et stockent l'information en fonction de leur histoire et de leur environnement.
"Regardez les cellules avec lesquelles nous avons construit nos xenobots : leur ADN est à 100% celui de grenouille... Mais il ne s'agit pas de grenouilles. La question qui vient ensuite est : mais que peuvent-elles faire d'autre ?".
C'est probablement la question que se pose aussi la DARPA, une agence du département de la Défense des États-Unis chargée de la recherche et du développement des nouvelles technologies destinées à un usage militaire, qui a financé ces travaux. Conscients que les recherches sur les manipulations biologiques complexes peuvent effrayer le grand public - surtout quand elles sont financées par l'armée -, M. Levin se montre donc rassurant. "Ces craintes ne sont pas déraisonnables : quand on commence à s'amuser avec des systèmes complexes qu'on ne comprend pas, il est possible de subir des conséquences imprévues, souligne-t-il. Mais nos travaux permettent justement de lever une partie du mystère qui effraie tant". Malgré tout, l'une des questions qui saute à l'esprit à la lecture de leur étude est le contrôle des xenobots une fois créés. Peuvent-ils se faire pirater ou échapper au contrôle humain ?
Josh Bongard, prudent, reconnaît qu'outre la prédiction de l'algorithme, il n'est pas totalement sûr de réussir à créer un mécanisme de contrôle après leur avoir donné vie. "Un humain pourrait avoir du mal à concevoir un xenobot à la fois sûr et utile, mais notre algorithme évolutionniste est bien plus "intelligent" que nous, et lui pourrait bien en être capable, assure-t-il néanmoins. Afin d'éviter toute 'conséquences imprévues', tout nouveau xenobot sera méticuleusement testé dans de nombreux environnements différents, comme pour toutes les nouvelles technologies". Rassurés ?
EXTRAITS D'UN ARTICLE À LIRE DANS SON INTÉGRALITÉ SUR LE SITE DE L'EXPRESS
Pour info Xenobots est le nom aussi d'un jeu vidéo ! Le jeu se déroule dans un univers de science-fiction dans lequel l’humanité doit faire face à une invasion d’extraterrestres. Par l’intermédiaire de leur vaisseau spatial, ces derniers ont envoyés sur Terre des usines qui produisent des robots de combats chargés d’anéantir l’humanité. Après avoir d’abord riposté avec des armes nucléaires, qui ont détruit une partie de la planète, les terriens se lancent dans la production de leurs propres robots, les Xénobots, afin de se défendre. (Wikipedia)