Comment les cellules perçoivent-elles les formes ?

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Israël | Biologie : médecine, santé, pharmacie, biotechnologie
7 juin 2019

De nombreux processus biologiques impliquent des déplacements de cellules. Les cellules évoluent sur des substrats hétérogènes, dont les propriétés mécaniques et géométriques varient. Deux chercheurs du Technion ont participé à une large étude internationale visant à comprendre comment les cellules perçoivent et réagissent à la géométrie de leur environnement.

Les cellules sont sensibles à la géométrie de leur environnement. Plus précisément, elles sont capables de sentir la courbure du milieu sur lequel elles évoluent. Cette capacité est bien comprise pour de très faibles courbures (du nanomètre au micromètre), typiquement inférieures à la taille d’une cellule. Mais la sensibilité à de plus grandes courbures (du micromètre à plusieurs dizaines de micromètres) est moins bien comprise. C’est à ce problème que s’est attelé un groupe de 12 spécialistes internationaux, dont plusieurs équipes françaises et l’équipe de Tom Shemesh (Technion).

Cette sensibilité des cellules aux grandes courbures se manifeste notamment par un changement dans leur mode de déplacement en fonction du type de courbure à laquelle elles sont confrontées (concavité ou convexité). Dans tous les cas, la migration des cellules repose sur leur cytosquelette, c’est-à-dire l’ensemble des polymères qui leur donne leurs propriétés mécaniques. Dans le cas d’une concavité, la cellule se déplace en étendant fortement sa membrane vers l’avant via la polymérisation de filaments d’actine (cf. plus bas), puis en créant des points d’adhésion et enfin elle rétracte la protubérance précédemment créée. Dans le cas d’une convexité, la cellule a recours à des câbles contractiles assemblés à partir d’actine et de myosine (le duo actine-myosine est un moteur moléculaire qui est à la base du fonctionnement de nos muscles, par exemple).

Le groupe de chercheurs a donc étudié comment la géométrie du substrat sur lequel les cellules évoluent affecte la partie de leur cytosquelette utile à la migration. En contraignant des cellules de culture dans des motifs géométriques bien définis (tantôt concaves, tantôt convexes), les chercheurs parviennent à montrer que la sensibilité à la courbure réside dans la circulation de filaments d’actine dans la cellule. Face à une concavité, les filaments d’actine circulent préférentiellement vers l’arrière de la cellule. A l’inverse, face à une convexité, les filaments circulent vers l’avant où ils s’accumulent pour former les câbles d’actine et de myosine. De plus, l’équipe de scientifiques montre que la vitesse de circulation des filaments d’actine au sein de la cellule est reliée à l’intensité de la courbure à laquelle cette dernière est confrontée.

Ces résultats, récemment publiés dans Nature Physics, mettent en lumière la manière dont les cellules perçoivent la forme de leur environnement. Ils permettent aussi de mieux comprendre les modalités de la migration cellulaire, impliquée dans de nombreux phénomènes biologiques fondamentaux, tels que la formation des organes, la cicatrisation ou la propagation de tumeurs cancéreuses.

Source : article original par Chen et al. : https://www.nature.com/articles/s41567-018-0383-6

Rédacteur : Mathieu Rivière, post-doctorant à l’Université de Tel Aviv

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