Des chercheurs du Massachusetts Institute of Technology (MIT) ont mis au point des bactéries génétiquement modifiées qui émettent des signaux détectables à distance et pourraient, dans un premier temps, être utilisées à la détection de la pollution ou des nutriments dans les sols, et donc à la surveillance des cultures. Ces bactéries technologiques pourraient également être adaptées pour d’autres applications, comme la détection de mines terrestres. S’il était déjà possible de modifier génétiquement certaines bactéries pour détecter différentes molécules, telles que des polluants, des composés toxiques ou des nutriments, les signaux bactériens ne pouvaient être détectés qu’en observant les cellules au microscope, ce qui exclut une utilisation à grande échelle.
Ainsi, la nouvelle approche utilise à la fois des signaux visuels et les technologies spatiales pour extraire et lire des données cellulaires : « si ces signaux passent inaperçus à proximité et à l’œil nu, à des centaines de mètres de distance, grâce à des caméras spécifiques, il devient possible de les récupérer et de les lire », explique l’un des auteurs principaux, Christopher Voigt, directeur du département de génie biologique du MIT. L’étude révèle et valide le protocole suivi pour modifier 2 types de bactéries et produire des molécules émettant des longueurs d’onde lumineuses distinctes dans les spectres visible et infrarouge, pouvant être visualisées par des caméras hyperspectrales. Ces molécules « rapporteuses » sont produites grâce à des circuits génétiques qui détectent les bactéries proches, mais l’approche pourrait être adaptée avec n’importe quel capteur existant, précisent les chercheurs.
Comment modifier des cellules bactériennes pour qu’elles puissent détecter une substance chimique particulière et transmettre sur une longue distance ? Pour la détection à longue distance, l’équipe du MIT a eu l’idée de modifier des cellules pour produire des molécules rapporteuses hyperspectrales, détectables à l’aide de caméras hyperspectrales. Ces caméras déterminent la quantité de chaque longueur d’onde de couleur présente dans un pixel donné. Au lieu d’être simplement rouge ou vert, chaque pixel contient des informations sur des centaines de longueurs d’onde lumineuses différentes. Actuellement, les caméras hyperspectrales sont utilisées pour des applications telles que la détection de radiations.
Les bactéries avec capteurs développées par ces chercheurs et placées dans des boîtes ont bien produit des signaux détectables par des caméras hyperspectrales montées sur des drones. Pour l'instant, la lecture a été démontrée comme possible à une distance maximale de 90 mètres, mais les chercheurs travaillent à étendre ces distances. Ces capteurs biologiques pourront être déployés à des fins agricoles, par exemple pour mesurer les niveaux d’azote ou de nutriments dans le sol, mais le ministère de la défense américain, qui a soutenu la recherche, envisage également de les adapter à la détection des mines terrestres.
Nature biotechnology : https://www.nature.com/articles/s41587-025-02622-y
