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Les chercheurs partagent un plan pour « l’intelligence des organoïdes » et « l’ordinateur biologique »
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Les chercheurs de l’Université Johns Hopkins ont partagé leur plan pour « l’intelligence des organoïdes ». L’équipe travaille à la création d’un « ordinateur biologique » alimenté par des cellules du cerveau humain, qu’ils pensent pourrait exponentiellement accroître les capacités de l’informatique moderne et créer de nouveaux domaines d’étude.
L’étude a été publiée dans la revue Frontiers in Science.
L’essor de l’informatique biologique
Thomas Hartung est professeur de sciences de l’environnement et de la santé à la Johns Hopkins Bloomberg School of Public Health et à la Whiting School of Engineering. Il dirige le projet.
« L’informatique et l’intelligence artificielle ont été les moteurs de la révolution technologique, mais elles atteignent un plafond », a déclaré Hartung. « L’informatique biologique est un effort énorme pour compacter la puissance de calcul et augmenter son efficacité pour dépasser nos limites technologiques actuelles. »
Pendant près de deux décennies, les chercheurs ont utilisé de petits organoïdes, des tissus cultivés en laboratoire ressemblant à des organes entièrement développés, pour expérimenter sur les reins, les poumons et d’autres organes sans recourir à des tests sur des humains ou des animaux. Hartung et ses collègues de Johns Hopkins ont récemment travaillé avec des organoïdes cérébraux, des sphères de la taille d’un point de stylo avec des neurones et d’autres caractéristiques qui promettent de maintenir des fonctions de base comme l’apprentissage et la mémoire.
« Cela ouvre des perspectives de recherche sur le fonctionnement du cerveau humain », a déclaré Hartung. « Parce que vous pouvez commencer à manipuler le système, faire des choses que vous ne pouvez pas faire éthiquement avec des cerveaux humains. »
Hartung a commencé à cultiver et à assembler des cellules cérébrales en organoïdes fonctionnels en 2012 à partir de cellules de peau humaine reprogrammées dans un état semblable à celui des cellules souches embryonnaires. Chaque organoïde contient environ 50 000 cellules, soit la taille du système nerveux d’une mouche. Il imagine maintenant construire un ordinateur futuriste avec de tels organoïdes cérébraux.
Image agrandie d’un organoïde cérébral produit dans le laboratoire de Thomas Hartung, teinté pour montrer les neurones en magenta, les noyaux cellulaires en bleu et d’autres cellules de soutien en rouge et vert. Image : Jesse Plotkin/Université Johns Hopkins
Construire un ordinateur futuriste avec des organoïdes cérébraux
Selon Hartung, les ordinateurs qui fonctionnent avec ce « matériel biologique » pourraient commencer à alléger les exigences de consommation d’énergie de la superinformatique qui deviennent de plus en plus insoutenables. Même si les ordinateurs traitent des calculs impliquant des nombres et des données plus rapidement que les humains, les cerveaux sont beaucoup plus intelligents pour prendre des décisions logiques complexes, comme distinguer un chien d’un chat.
« Il faudra peut-être des décennies pour atteindre l’objectif de quelque chose de comparable à n’importe quel type d’ordinateur », a déclaré Hartung. « Mais si nous ne créons pas de programmes de financement pour cela, il sera beaucoup plus difficile. »
L’intelligence des organoïdes pourrait également révolutionner la recherche sur les tests de médicaments pour les troubles du développement neurologique et la neurodégénérescence.
Lena Smirnova est professeure adjointe de sciences de l’environnement et d’ingénierie à Johns Hopkins qui co-dirige les investigations.
« Nous voulons comparer des organoïdes cérébraux de donneurs normalement développés à des organoïdes cérébraux de donneurs autistes », a déclaré Lena. « Les outils que nous développons pour l’informatique biologique sont les mêmes outils qui nous permettront de comprendre les changements dans les réseaux neuronaux spécifiques à l’autisme, sans avoir à utiliser des animaux ou à accéder à des patients, afin que nous puissions comprendre les mécanismes sous-jacents de pourquoi les patients ont ces problèmes de cognition et de déficiences. »
Pour évaluer les implications éthiques du travail avec l’intelligence des organoïdes, un consortium diversifié de scientifiques, de bioéthiciens et de membres du public a été intégré à l’équipe.
