Parfois, pour faire un grand changement, il faut commencer petit – vraiment petit.
Le mois dernier, la National Science Foundation a annoncé 120 millions de dollars pour financer quatre nouveaux centres scientifiques et technologiques à travers le pays. Trente Des millions de ces dollars ont été accordés à un nouveau centre hébergé à l’Université de l’Illinois.
Le nouveau Centre scientifique et technologique de biologie cellulaire quantitative sera dirigé par Martin Gruebele et Zaida Luthey-Schulten, professeurs au LAS. L’objectif principal du centre est de créer des cartes détaillées en 4D (3D plus temporelle) de cellules entières et, potentiellement, de systèmes.
Pour atteindre cet objectif, les deux professeurs ont réuni une équipe de scientifiques de premier plan représentant des institutions allant de l’Université de Stockholm à la faculté de médecine de Harvard.
« La très grande différence entre un centre NSF comme celui-ci et des personnes qui font simplement de la recherche est que chacune de ces personnes a publié des dizaines, voire des centaines d’articles », a déclaré Gruebele.
Les 30 millions de dollars du centre sont destinés aux cinq premières années d’activité du centre, mais peuvent être étendus à un total de 60 millions de dollars au cours des 10 prochaines années.
Le premier objectif du projet portera sur la modélisation d’une cellule bactérienne. Le plus petit type de cellule contient encore plus de deux milliards d’atomes et Gruebele et Luthey-Schulten souhaitent simuler chacun d’entre eux, mais pas seulement créer un instantané.
« Nous voulons le faire en x, y, z et en temps », a déclaré Luthey-Schulten.
Cette nouvelle carte 4D permettra de voir chaque composant de la cellule, mais aussi tous ses processus.
« L’une des façons dont on pourrait penser à ce centre est qu’il essaie vraiment de relier enfin la chimie à la biologie dans le sens où chaque élément biologique dans une cellule est représenté chimiquement », a déclaré Gruebele.
Le principal plan quinquennal du projet tentera de modéliser une cellule de levure, la cellule eucaryote la plus simple.
Les cellules eucaryotes offrent un environnement beaucoup plus complexe que les bactéries, avec plus d’organites et de processus. Néanmoins, Gruebele et Luthey-Schulten sont convaincus qu’ils atteindront la période de cinq ans.
« De nombreuses personnes ont déjà développé des modèles atomistiques ou des modèles assez sophistiqués », a déclaré Gruebele. « Ce qui manque, c’est que personne n’a réussi à rassembler toutes ces choses ensemble. »
L’objectif du centre sur 10 ans serait d’adapter la modélisation à une cellule humaine. Sans tenir compte de la complexité d’une cellule humaine, sa taille même rendra l’entreprise difficile.
« C’est deux ou trois microns contre 30 microns de diamètre, donc un facteur 10 en longueur, mais cela se traduit par un facteur 1 000 en volume », a déclaré Gruebele.
Une grande partie des objectifs informatiques du centre doivent également être étayés par des informations expérimentales. Un élément important dans la collecte de ces informations passe par un super microscope appelé MINFLUX.
Situé dans le sous-sol de l’Institut Carl R. Woese de biologie génomique, l’appareil est plus proche d’un télescope moderne que d’un microscope classique et coûte environ 2 millions de dollars.
Le centre espère que leur modélisation cellulaire fera non seulement progresser l’information scientifique, mais aura également des applications dans le monde réel.
« L’une des idées est que nous pouvons utiliser ce type d’outil cellulaire comme outil de découverte », a déclaré Gruebele.
L’efficacité potentielle du modèle cellulaire dans le monde médical en est un excellent exemple. Selon Gruebele, il est souvent difficile de comprendre la cause des effets secondaires des nouveaux médicaments, mais de nouveaux modèles cellulaires pourraient changer cela.
« C’est une façon de voir comment une cellule change réellement lorsque vous y mettez un médicament », a déclaré Gruebele.
Tout en étant une plaque tournante du développement scientifique, le centre se concentrera également sur l’éducation. Pour susciter l’intérêt des jeunes, Gruebele et Luthey-Schulten ont adopté un jeu vidéo populaire.
« La NSF veut toujours s’adresser à la communauté scientifique et au grand public, et c’est à ce moment-là que nous avons pensé : ‘Huh, Minecraft‘ », a déclaré Luthey-Schulten.
Le jeu populaire pourra s’adapter aux compétences de ses participants, du simple projet d’identification au codage au sein du jeu.
« En faisant jouer les gens à ces jeux, nous pouvons réellement apprendre de la vraie science », a déclaré Gruebele.
Gruebele et Luthey-Schulten ont déclaré que des postes deviendraient plus disponibles au centre à partir de cet été. Pour suivre l’évolution du projet, rendez-vous sur Site Web du Centre scientifique et technologique NSF pour la biologie cellulaire quantitative.
