Des colonies de bactéries peuvent désormais additionner des signaux et les orienter, à la manière d'un circuit électronique, mais vivant.
Pour y parvenir, des chercheurs du MIT ont modifié la bactérie Pantoea agglomerans, courante notamment sur les plantes. L'étude a été publiée le 17 août 2026 dans Nature Chemical Biology.
Pour comprendre, un transistor électronique agit comme un interrupteur qui contrôle le passage d'un courant. Ici, aucun courant électrique ne circule entre les colonies de bactéries. Deux souches bactériennes jouent plutôt le rôle d'interrupteurs chimiques. Selon les molécules qu'elles détectent, elles produisent ou non une autre molécule servant de signal.
Des colonies de bactéries modifiées sont disposées sur un milieu de culture pour former des circuits biologiques dont la fonction dépend de leur organisation spatiale.
Crédit : chercheurs du MIT, image éditée par MIT News
Trois autres souches servent de relais. Elles reçoivent un signal chimique, le convertissent puis le transmettent à l'étape suivante. Les chercheurs disposent ici de cinq souches de cellules, et c'est seulement leur organisation spatiale qui détermine le "calcul" réalisé.
Dans la démonstration, les colonies sont disposées par impression sur de l'agar, un milieu gélifié où les bactéries peuvent se développer. Elles sont espacées d'environ 5 mm. Cette distance limite la diffusion des molécules vers les colonies voisines. L'information peut alors suivre le chemin prévu par les chercheurs, de relais en relais.
En changeant simplement la disposition des cinq souches, l'équipe a réalisé plusieurs opérations logiques. Certains montages additionnent deux ou trois entrées. Un autre dirige un signal entrant vers une destination choisie. Le circuit additionnant deux entrées comprend 24 colonies bactériennes connectées chimiquement.
La comparaison avec une puce électronique a toutefois ses limites. Une opération demande environ huit heures, contre une durée infime dans un ordinateur. La méthode n'est donc évidemment pas destinée à remplacer les processeurs : son intérêt réside dans la possibilité d'intégrer directement des décisions simples à des systèmes vivants.
Une application envisagée concerne l'agriculture. Des bactéries placées sur les racines ou les feuilles pourraient détecter plusieurs signes de stress, puis déclencher une réponse adaptée. Les chercheurs citent par exemple la production d'un produit contre des champignons lorsque certaines conditions sont réunies.
Cette architecture permet surtout de modifier le comportement du circuit en déplaçant des souches déjà existantes plutôt qu'en réécrivant le génome des bactéries. Les prochaines recherches devront transformer ces démonstrations sur milieu de culture en systèmes capables de fonctionner durablement dans des environnements biologiques réels.