La synchronie spatiale des podosomes

Publié par Adrien le 23/04/2015 à 12:00
Source: CNRS-INSB
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Les podosomes permettent aux cellules immunitaires de sonder et de déformer leur environnement. Grâce au développement d'une méthode automatique d'évaluation des forces générées par ces structures, les équipes d'Isabelle Maridonneau-Parini à l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est...) de pharmacologie (La pharmacologie est une discipline scientifique du vivant, subdivision de la biologie, qui...) et de biologie (La biologie, appelée couramment la « bio », est la science du vivant....) structurale et de Christophe Vieu au Laboratoire d'analyse et d'architecture (L’architecture peut se définir comme l’art de bâtir des édifices.) des systèmes, mettent en évidence une coordination entre podosomes voisins au sein des cellules. Cette étude est publiée dans la revue ACS Nano.


Figure: Gauche: géométrie de podosomes de macrophages avec un coeur d'actine (rouge) et un anneau de vinculine (vert) (microscopie à fluorescence).
Droite: relief de la déformation d'une membrane flexible par les podosomes d'un macrophage (microscopie à force atomique) et carte des forces (nN: nanonewton) évaluées automatiquement à partir de la déformation et de la géométrie.
© Renaud Poincloux & Anaïs Bouissou.

Les podosomes sont des structures microscopiques capables de percevoir la rigidité de l'environnement extracellulaire et présentes par centaines dans certaines cellules immunitaires telles que les macrophages. Pour créer des passages dans les tissus les plus denses du corps, ces cellules sondent leur environnement à l'aide de leurs podosomes. Contrairement aux structures d'adhérence classiques, l'architecture particulière des podosomes permet d'exercer des forces de poussée verticales sur le substrat. Des travaux récents suggéraient qu'une connexion des podosomes pouvait créer une synergie de leur activité (Le terme d'activité peut désigner une profession.) mécanique (Dans le langage courant, la mécanique est le domaine des machines, moteurs, véhicules, organes...). Des chercheurs de l'Institut de Pharmacologie et de Biologie Structurale, du Laboratoire d'Analyse et d'Architecture des Systèmes et leurs collaborateurs apportent une confirmation expérimentale ( En art, il s'agit d'approches de création basées sur une remise en question des dogmes...) de l'existence d'une coordination entre podosomes voisins.

Les podosomes exercent des forces variables au cours du temps dont l'amplitude a pu être mesurée par ces chercheurs. Afin de suivre les forces d'un réseau de podosomes, il a été nécessaire d'effectuer des mesures rapides, et pour cela d'affiner la méthode d'évaluation de forces à partir de données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent...) récoltées par microscopie (La microscopie est l'observation d'un échantillon (placé dans une préparation microscopique...) à force atomique. Des simulations numériques de l'action mécanique des podosomes ont montré que la géométrie de ces structures influence l'amplitude des forces mises en jeu. Des valeurs précises de leur géométrie ont été également mesurées à l'aide d'une analyse automatique (L'automatique fait partie des sciences de l'ingénieur. Cette discipline traite de la...) de centaines d'images de microscopie à fluorescence (La fluorescence est une émission lumineuse provoquée par l'excitation d'une molécule...). Cette combinaison (Une combinaison peut être :) d'approches a débouché sur une procédure automatique d'analyse des forces d'un groupe de podosomes.

L'analyse de plusieurs dizaines de milliers de paires de podosomes a ainsi permis de montrer le caractère synchrone de podosomes voisins. L'auto-organisation des podosomes pourrait ainsi constituer un système unique pour l'étude de la synchronie spatiale à l'échelle microscopique. De plus, ce résultat revêt une importance particulière dans le contexte (Le contexte d'un évènement inclut les circonstances et conditions qui l'entourent; le...) de nombreux processus physiologiques. En effet, la synchronisation des podosomes pourrait être fondamentale (En musique, le mot fondamentale peut renvoyer à plusieurs sens.) pour la formation de structures impliquées dans la migration des macrophages dans des environnements tri-dimensionnels.

Ce travail a été réalisé en collaboration avec des chercheurs du Laboratoire de Biologie du Cellulaire et Moléculaire du Contrôle de la Prolifération à Toulouse, du laboratoire Jean Perrin (Jean Baptiste Perrin (30 septembre 1870 à Lille, France - 17 avril 1942...) à Paris et de l'institut FEMTO-ST à Besançon.
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