Des cellules hybrides végétales-animales produisent des tissus, des organes ou de la viande alimentés par l'énergie solaire
infohightech ·
Des scientifiques japonais ont créé des cellules hybrides végétales-animales, permettant ainsi de produire des cellules animales capables de tirer de l'énergie de la lumière solaire, comme les plantes. Cette avancée pourrait avoir des avantages majeurs pour la culture d'organes et de tissus destinés à la transplantation, ou pour la production de viande en laboratoire .
Les cellules animales et végétales possèdent des structures différentes qui produisent de l'énergie. Chez les animaux, ce sont les mitochondries, qui convertissent l'énergie chimique des aliments en une forme utilisable par nos cellules. Les plantes et les algues, quant à elles, utilisent les chloroplastes, qui effectuent la photosynthèse pour générer de l'énergie à partir de la lumière du soleil afin d'alimenter leurs cellules.
Dans une nouvelle étude menée par l'Université de Tokyo, l'équipe a inséré des chloroplastes dans des cellules animales et a découvert que celles-ci continuaient à assurer des fonctions photosynthétiques pendant au moins deux jours. Les chloroplastes provenaient d'algues rouges, tandis que les cellules animales étaient cultivées à partir de hamsters.
Des études antérieures ont démontré qu'il était possible de transplanter des chloroplastes dans des levures , leur conférant ainsi la nouvelle capacité de photosynthèse. Mais il s'agit d'un champignon, et le faire chez les animaux est une avancée majeure.
L'équipe a essentiellement cultivé des cellules de hamster et isolé des chloroplastes ensemble pendant deux jours, puis a vérifié que les cellules animales les avaient assimilées en recherchant des signes de chlorophylle. Ce composé joue un rôle clé dans les chloroplastes, mais ne devrait normalement pas être présent dans les cellules animales, sa présence est donc un bon indicateur de l'efficacité de la méthode. Par chance, il émet une fluorescence naturelle sous certaines longueurs d'onde de lumière.
Lorsque l’équipe a dirigé un type spécifique de lumière laser sur les cellules, elle a rapidement vu de la chlorophylle – et par extension, des chloroplastes – à l’intérieur des cellules de hamster. En utilisant une autre technique appelée fluorométrie à modulation d’amplitude d’impulsions, ils ont confirmé que les chloroplastes effectuaient toujours la photosynthèse.
« À notre connaissance, il s’agit de la première détection d’un transport d’électrons photosynthétique dans des chloroplastes implantés dans des cellules animales », a déclaré le professeur Sachihiro Matsunaga, auteur correspondant de l’étude. « Nous pensions que les chloroplastes seraient digérés par les cellules animales quelques heures après leur introduction. Or, nous avons découvert qu’ils continuaient à fonctionner pendant deux jours et que le transport d’électrons de l’activité photosynthétique se produisait. »
Curieusement, l'équipe a également observé que les cellules de hamster se développaient plus rapidement que d'habitude lorsqu'elles étaient cultivées aux côtés de chloroplastes. Cela suggère qu'elles fournissent une nouvelle source de carbone et pourrait laisser entrevoir une nouvelle utilisation potentielle pour ces cellules hybrides.
« Nous pensons que ces travaux seront utiles pour l’ingénierie cellulaire et tissulaire », a déclaré Sachihiro Matsunaga. « Les tissus cultivés en laboratoire, tels que les organes artificiels, la viande artificielle et les couches de peau, sont constitués de plusieurs couches de cellules. Cependant, leur taille ne peut pas augmenter en raison de l’hypoxie (faible taux d’oxygène) à l’intérieur du tissu, ce qui empêche la division cellulaire. En mélangeant des cellules implantées dans des chloroplastes, l’oxygène pourrait être fourni aux cellules par photosynthèse, par irradiation lumineuse, améliorant ainsi les conditions à l’intérieur du tissu pour permettre la croissance. »
https://www.jstage.jst.go.jp/article/pjab/advpub/0/advpub_pjab.100.035/_html/-char/en