Lorsque la mécanique s'occupe de votre foie

Une équipe multidisciplinaire franco-singapourienne met en évidence l'influence des forces de tension mécaniques intercellulaires dans le développement des canalicules biliaires. En utilisant une approche baptisée "Organe Minimal", ils expliquent pourquoi les "lumens" formés entre deux cellules hépatiques prennent une forme de tube ou de sphère en fonction de l'environnement dans lequel croissent les cellules. En contrôlant le microenvironnement en 3 dimensions autour d'un doublet de cellules, ils révèlent un mécanisme potentiel de guidage de la croissance des tubes de sécrétion par des facteurs mécanobiologiques, qui peuvent, le cas échéant, compléter un guidage biochimique. Cette étude est publiée dans la revue Nature Cell Biology.


Le développement de tubes (vaisseaux sanguins, nerveux, lymphatiques, digestifs...) est essentiel pour le fonctionnement de (presque) tous les organismes multicellulaires. Les processus physiologiques et biologiques qui sont responsables de ces développements sont très variés et sont maintenant assez bien connus. Pour autant, il ne s'agit pas seulement de créer des "conduits", mais aussi que ceux-ci aillent dans la bonne direction, s'organisent de façon adéquate et se connectent pour permettre une utilité physiologique normale. Les processus qui guident dans l'espace la formation de ces tubes sont eux plus mal connus. Il apparaît très clairement que le rôle de l'environnement, à la fois biochimique mais aussi biomécanique, joue un rôle important pour guider ces croissances. Cependant, les approches expérimentales permettant de mieux comprendre l'influence des paramètres environnementaux sur les réponses cellulaires n'en sont qu'à leurs débuts... prometteurs.

Une collaboration franco-singapourienne, menée au Mechanobiology Institute of Singapore dans le cadre de l'Unité Mixte Internationale CNRS-Université Nationale de Singapour "BioMechanics of Cell Contacts", a permis de développer une approche réductionniste du problème appelée Organe minimal. En confinant une doublet de cellules hépatiques dans un microenvironnement biomimétique contrôlé en 3D, l'équipe dirigée par Virgile Viasnoff a pu mettre en évidence le rôle joué par la structuration spatiale de l'adhérence à la matrice extracellulaire sur la forme des canalicules biliaires modèles établis entre les deux cellules. Les canalicules biliaires sont de petits tubes de 2 à 3 microns de diamètre et de plusieurs centaines de microns de long qui se forment dans le foie entre deux rangées d'hépatocytes. La lumière de la cavité est créée en séparant deux membranes adjacentes d'un même contact cellulaire. La séparation est obtenue par un apport de fluide dû à la création d'une différence de pression osmotique. Ce mécanisme ne permet pourtant pas la création de tubes car la pression osmotique est isotrope. La croissance d'un tube dans une direction donnée doit donc résulter d'un mécanisme de guidage externe.

L'étude menée en collaboration avec le Professeur H. Yu a pu montrer comment la structuration de l'adhérence des cellules à la matrice extracellulaire conduisait à un développement asymétrique de tensions mécaniques au sein des jonctions cellulaires. Cette tension asymétrique guide la croissance des tubes de sécrétion de la bile. Cette approche réductionniste a permis de mettre en lumière la possibilité d'un guidage biomécanique des tubes apicaux. Il reste à démontrer comment ce guidage est mis en oeuvre in vivo."Nous sommes très excités par la possibilité nouvelle qui nous est offerte de contrôler l'environnement en 3D autour des cellule" confie Virgile Viasnoff. "Nous espérons maintenant pouvoir étudier le lien physio-morphologique entre la sécrétion de bile et la forme des canalicules. Nous recherchons des partenaires pour cette étude. Sur un plan plus général, cette approche ouvre des perspectives très larges pour comprendre précisément le rôle des paramètres micro environnementaux sur les processus cellulaires, et ce, au-delà du développement fonctionnel de tubes, pour toute sorte d'interactions entre cellules". La technologie développée au cours cette étude a fait l'objet d'une licence qui devrait être disponible pour la communauté d'ici 2 ans.