Un professeur de chimie à Harvard et ses collègues ont mis au point un transistor biocompatible de la taille d’un virus qui peut être utilisé pour pénétrer dans les cellules et les étudier.

Le professeur de chimie Charles Lieber et ses collègues du Département de chimie et de biologie chimique de l’Université Harvard, dans le Massachusetts, ont utilisé des nanofils pour créer un transistor de la taille d’un virus qui peut être utilisé pour pénétrer dans les cellules et les étudier sans perturber les processus intracellulaires, rapporte harvardmagazine.com. Ces commutateurs à semi-conducteurs à l’échelle nanométrique pourraient même permettre la communication avec des cellules individuelles dans les deux sens.

Lieber a passé la dernière décennie à développer et à connecter des pièces à l’échelle nanométrique qui lui permettront de construire de minuscules appareils électroniques (voir « Liquid Computing » http://harvardmagazine.com/2001/11/liquid-computing.html). Développer une interface biologique à travers laquelle un dispositif à l’échelle nanométrique peut communiquer avec un organisme vivant a été un objectif explicite dès le début, mais s’est avéré difficile.

La méthode la plus simple consistait à insérer un transistor construit sur un plan plat (pensez à la surface d’une puce informatique) dans un objet tridimensionnel : une cellule d’environ 10 microns. Percer la cellule ne suffisait pas, car les transistors ont besoin d’un fil source à travers lequel les électrons circulent et d’un fil de drainage à travers lequel ils sont déchargés.

Quand il a finalement réussi à concevoir l’appareil et à l’insérer dans une cellule, ce n’était pas un succès dès le début: l’appareil a appuyé si fort que la membrane cellulaire a été détruite, tuant la cellule « assez rapidement », dit le scientifique. Mais lorsque son équipe a recouvert le nanofil d’une couche graisseuse de lipides (les mêmes substances qui composent les membranes cellulaires), le dispositif pouvait facilement être inséré dans la cellule en fusionnant la membrane – un processus similaire à celui utilisé par les cellules pour absorber les virus et les bactéries. Cette innovation est importante, explique Lieber, car elle montre qu’une structure artificielle aussi petite qu’un virus ou une bactérie peut se comporter de la même manière que les structures biologiques.

Les tests avec l’appareil suggèrent qu’il pourrait être utilisé non seulement pour mesurer l’activité des neurones, des cellules cardiaques et des fibres musculaires, mais aussi pour mesurer simultanément deux signaux différents d’une seule cellule – peut-être même pour mesurer la fonction des organites intracellulaires, les unités fonctionnelles dans les cellules qui génèrent de l’énergie, replient les protéines, traitent le sucre et remplissent d’autres fonctions importantes.

Le magazine Harvard souligne que les dysfonctionnements de ces processus peuvent entraîner des maladies telles que le diabète, les maladies cardiaques et la maladie de Tay-Sachs. Pour justifier la nécessité d’introduire de tels dispositifs électroniques dans notre corps, les partisans des innovations bio- et nanotechnologiques à l’ère du transhumanisme citeront une fois de plus la peur de maladies graves auxquelles nous ne pourrions soi-disant pas échapper autrement.

Pour être encore plus convaincant, les gens de harvardmagazine.com disent aussi que de tels dispositifs pourraient un jour fournir un mécanisme hybride biologique-numérique qui facilite la stimulation cérébrale profonde chez les patients atteints de la maladie de Parkinson ou servir d’interface pour une prothèse qui doit traiter l’information au point où elle est connectée à son porteur.

« L’électronique numérique est si puissante qu’elle domine notre vie quotidienne. Lorsqu’elle est réduite, la différence entre les systèmes numériques et vivants devient floue, ce qui nous donne l’occasion de faire des choses qui ressemblent à de la science-fiction – des choses dont les gens ne peuvent que rêver », a déclaré Lieber.