Il n’est maintenant plus question de fabriquer des épées et d’explorer le Netherworld, mais plutôt d’en apprendre davantage sur le fonctionnement de diverses structures biologiques: des scientifiques ont en effet adapté le très populaire jeu d’exploration et d’aventure Minecraft à des fins éducatives, pour mieux comprendre l’infiniment petit.
Cette percée, réalisée par des spécialistes de l’Université de l’Illinois, s’intitule CraftCells: A Window into Biological Cells. Son fonctionnement est décrit dans la publication spécialisée The Biophysicist.
Au dire de la principale responsable des travaux, la professeure Zaida Luthey-Schulten, il s’agit du premier outil facilement accessible qui permet d’obtenir un portrait réaliste des cellules en trois dimensions.
« J’ai consacré 10 années de ma vie au développement de représentations des trois dimensions de l’espace, en plus du temps, dans des modèles et des simulations de cellules en 4D », a-t-elle mentionné.
« Je crois qu’il est d’une importance fondamentale de s’éloigner des images en 2D, que vous voyez dans les manuels, pour entrer dans le monde en trois dimensions et voir comment ces cellules sont organisées. »
Certaines des visualisations en 3D les plus complexes sont déjà accessibles à certains membres de la communauté scientifique. Ainsi, des programmes offerts en code source libre peuvent simuler le comportement de systèmes biologiques de grande taille impliquant des millions d’atomes.
Si ces simulations, mentionnent les chercheurs, offrent un aperçu sans précédent des interactions moléculaires, elles nécessitent de puissants ordinateurs, ce qui les rend inaccessibles au commun des mortels, rappelle Kevin Tan, un étudiant aux cycles supérieurs ayant participé à l’étude.
« En ce moment, il n’existe pas, pour le grand public, de moyen pour accéder à cette visulation en trois dimensions des cellules biologiques. Et même au sein de la communauté scientifique, il n’est pas souvent possible de se tourner vers une visualisation 3D aussi simple à utiliser. »
Pour atteindre ses objectifs, l’équipe de recherche a employé des données en haute définition obtenues au microscope afin de développer leurs modèles des cellules, en se concentrant sur les cellules particulièrement intéressantes pour les chercheurs et le public.
Leurs premières modélisations 3D sont donc des représentations d’une cellule de levure, des cellules provenant de tissus sains et cancéreux extraits d’une poitrine féminine, ainsi qu’une cellule bactérienne « minimalement viable », dont on a retiré tous les gènes qui ne sont pas nécessaires à la vie.
Circuler dans un musée moléculaire
Ces mondes cellulaires, indiquent les scientifiques, peuvent être vus en 3D à l’aide d’un casque de réalité virtuelle. Les joueurs effectuent ainsi un choix à partir d’une liste de mondes dans Minecraft, en fonction du type de cellule qu’ils veulent explorer.
Entre autres ajouts aux modèles en 3D des cellules, les chercheurs affirment avoir installé un circuit de montagnes russes permettant de se déplacer entre les brins d’ADN, notamment. L’équipe prévoit aussi développer une arme qui permettrait d’ouvrir le feu sur des cellules de cancer du sein, en émulant une véritable procédure médicale appelée ablation laser.
Ces visualisations 3D ne sont toutefois pas complètes: les scientifiques ont ainsi laissé plusieurs molécules de côté, notamment l’eau, ce qui permet aux joueurs de se déplacer et d’examiner les structures cellulaires les plus proéminentes. Et d’autres particularités, comme les protéines, l’ADN ou les membranes cellulaires, peuvent être désactivées ou réactivées, afin de se concentrer sur les parties individuelles de la cellule et comprendre comment elles fonctionnent ensemble, lit-on dans l’étude.
« CraftCells est un nouveau niveau d’exploration en 3D qui n’est pas offert, pour l’instant, par aucun autre outil scientifique », affirme le chercheur postdoctoral Zane Thornburg.
Ce nouvel outil de visualisation est offert gratuitement.
