Un nouveau mécanisme permet aux cellules de s'orienter

Publié par Isabelle le 06/03/2015 à 00:00
Source: CNRS
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Comment les cellules se déforment-elles lorsqu'elles sont placées sur un motif adhésif? ?

Des biophysiciens ont mis en évidence un nouveau mécanisme permettant aux cellules de s'orienter selon leur environnement mécanique.

Les cellules vivantes sont sensibles à leur environnement mécanique (Dans le langage courant, la mécanique est le domaine des machines, moteurs, véhicules, organes...). Celui-ci détermine par exemple leur vitesse (On distingue :) de migration, ou la différenciation des cellules souches. À la base de ces mécanismes de "mécanotransduction", les cellules adoptent leur forme et leur architecture (L’architecture peut se définir comme l’art de bâtir des édifices.) interne (En France, ce nom désigne un médecin, un pharmacien ou un chirurgien-dentiste, à la...) aux propriétés physiques de leur micro-environnement. Cependant le lien existant entre l'établissement de ces forces, la régulation (Le terme de régulation renvoie dans son sens concret à une discipline technique, qui se...) des formes cellulaires et l'organisation (Une organisation est) interne de la cellule reste à élucider. Des biophysiciens du Laboratoire Interdisciplinaire (Un travail interdisciplinaire intègre des concepts provenant de différentes disciplines.) de Physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la...) - LIPhy (CNRS/UJF Grenoble) viennent de mettre en évidence la sensibilité des cellules à la forme des motifs géométriques adhésifs sur lesquelles ils les avaient placées. Les propriétés adhésives du substrat provoquent une orientation (Au sens littéral, l'orientation désigne ou matérialise la direction de l'Orient (lever du soleil...) des fibres (Une fibre est une formation élémentaire, végétale ou animale, d'aspect filamenteux, se...) à l'intérieur de la cellule. Ces dernières génèrent ainsi des forces orientées qui provoquent un pincement unidirectionnel. Ce travail est publié dans la revue Nature Communications.

Pour ce travail, les biophysiciens ont utilisé comme cellules individuelles des fibroblastes de souris. Ces cellules, encore appelées cellules de soutien, ne peuvent vivre que lorsqu'elles ont adhéré sur une surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a...). Les chercheurs les ont déposées sur des substrats mous de polyacrylamide (non adhésif) présentant des motifs adhésifs de taille comparables à celle des cellules, soit quelques dizaines de micromètres, et de formes diverses, tels qu'un H, ou un U. Ils ont alors constaté qu'en adhérant sur ces motifs, les cellules adoptent une forme quasiment carrée, en recouvrant ainsi toute la surface adhésive qui leur est offerte et en formant (Dans l'intonation, les changements de fréquence fondamentale sont perçus comme des variations de...) des ponts au-dessus des parties non adhésives.


Fibrobaste de souris déposé sur un motif adhésif micro-patterné en forme de flèche. En blanc les filaments du cytosquelette d'actine, en vert le motif adhésif de fibronectine (protéine de la matrice extra-cellulaire), en rouge le champ de force développé par la cellule. Taille de la cellule 30 micromètres. © Martial Balland

En mesurant le déplacement de particules fluorescentes incluses dans le substrat, les physiciens ont alors déterminé sa déformation et en ont déduit les forces de traction exercées localement par les cellules. Ils ont constaté une traction plus importante dans les angles du motif. On constate alors un pincement local de la cellule aux extrémités du motif. De manière plus surprenante et intéressante, les chercheurs ont aussi observé un effet global d'orientation du réseau (Un réseau informatique est un ensemble d'équipements reliés entre eux pour échanger des...) de fibres d'actine présent dans l'ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection...) de la cellule selon un axe de symétrie (De manière générale le terme symétrie renvoie à l'existence, dans une...) du motif. Ils ont ainsi mis en évidence un nouveau mécanisme d'orientation des cellules reposant non pas sur des signaux magnétiques ou chimiques, mais sur la géométrie (La géométrie est la partie des mathématiques qui étudie les figures de l'espace...) du substrat sur lequel elles reposent.

Pour plus d'information voir: Cell dipole behaviour revealed by ECM sub-cellular geometry
K. Mandal, I. Wang, E. Vitiello, L. A. Chacon Orellana et M. Balland Nature Communications (2014)
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