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Posté par Adrien le Vendredi 14/04/2017 à 00:00
Des défauts d'organisation au sein des tissus épithéliaux: une question de vie ou de mort
Le mécanisme d'homéostasie, qui influe sur de nombreux processus cellulaires tels que la morphogénèse ou la progression tumorale, entraîne l'élimination de certaines cellules des tissus. Les mécanismes qui le régulent restent pourtant mal connus. En étudiant la dynamique (Le mot dynamique est souvent employé désigner ou qualifier ce qui est relatif au mouvement. Il peut être employé comme :) de monocouches épithéliales dans des environnements microfabriqués, des chercheurs de l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter Institute for Theoretical Physics est un...) Jacques Monod, du « Mechanobiology Institute » (Singapour), de l'Université d'Oxford (Grande-Bretagne) et de l'Institut Curie (L'Institut Curie est une fondation, dont les activités principales sont d'une part la compréhension des mécanismes de cancérogenèse avec un centre de recherche en biophysique, biologie...), prouvent que l'un des facteurs cruciaux de la mort (La mort est l'état définitif d'un organisme biologique qui cesse de vivre (même si on a pu parler de la mort dans un sens cosmique plus général, incluant par exemple la mort des étoiles). Chez les...) cellulaire au sein (Le sein (du latin sinus, « courbure, sinuosité, pli ») ou la poitrine dans son ensemble, constitue la région ventrale...) des tissus et l'élimination résultante des cellules, provient de défauts d'alignement dans l'organisation (Une organisation est) des cellules épithéliales. Ces résultats ont été publiés le 13 avril 2017 dans la revue Nature.


Figure. L'apparition de défauts topologiques au sein des tissus épithéliaux entraîne l'extrusion et la mort des cellules.
© Chun Xi Wong & Steven Wolf, Mechanobiology Institute (National University of Singapore).

Les tissus épithéliaux qui tapissent la plupart des organes ont une forte capacité à se régénérer. Cette capacité requiert une adaptation à différentes échelles au niveau cellulaire mais aussi au niveau du tissu dans son entier pour notamment réguler sa taille. Cette homéostasie cellulaire est maintenue par un équilibre entre les divisions cellulaires et la mort cellulaire. L'élimination des cellules mortes est donc un processus fondamental qui intervient dans le maintien, la croissance et même l'hyper-croissance des tissus. Il permet non seulement d'exclure les cellules endommagées ou mortes mais aussi d'éviter une surpopulation (La surpopulation survient lorsque les ressources disponibles pour un territoire donné sont insuffisantes pour la population qui y vit. Le seuil de surpopulation varie selon...). La morphogénèse, mais aussi le cancer (Le cancer est une maladie caractérisée par une prolifération cellulaire anormalement importante au sein d'un tissu normal de l'organisme, de telle manière que la survie de ce...), sont donc intimement liés à la façon dont les tissus sont capables d'expulser certaines cellules.

Dans cette étude, les chercheurs ont pu montrer que ces mécanismes d'extrusion cellulaire au sein des tissus épithéliaux étaient liés à des défauts d'alignement des cellules et au stress (Le stress (« contrainte » en anglais), ou syndrome général d'adaptation, est l'ensemble des réponses d'un organisme soumis à des contraintes...) mécanique exercé par les voisines. Cette découverte au sein de systèmes vivants résulte d'une analogie avec les cristaux liquides (Un cristal liquide est un état de la matière qui combine des propriétés d'un liquide conventionnel et celles d'un solide cristallisé. On exprime son état par le terme de mésophase.), systèmes physiques bien connus. Les cristaux liquides font référence à des états de la matière à mi-chemin entre liquide (La phase liquide est un état de la matière. Sous cette forme, la matière est facilement déformable mais difficilement compressible.) et solide. Les molécules composant les cristaux liquides nématiques ont une forme cylindrique allongée. Dans un tel système, l'ordre nait de l'orientation (Au sens littéral, l'orientation désigne ou matérialise la direction de l'Orient (lever du soleil à l'équinoxe) et des points cardinaux (nord de la boussole) ;) à longue portée des molécules dans une direction privilégiée. Cependant, dans certaines situations, des défauts d'alignement apparaissent et génèrent des inhomogénéités.

Les résultats de cette étude montrent que le comportement des cellules épithéliales est très proche de celui des cristaux liquides. Comme ceux-ci, les cellules ont une forme anisotrope (L'anisotropie (contraire d'isotropie) est la propriété d'être dépendant de la direction. Quelque chose d'anisotrope pourra présenter...) et s'organisent parallèlement les unes aux autres - leur axe principal étant orienté dans la même direction. Le mouvement spontané des cellules peut alors introduire des défauts d'organisation dans les monocouches, induisant un alignement local des cellules en forme de comète. Dans les cristaux liquides, de telles réorganisations altèrent les propriétés optiques des matériaux. Dans les cellules épithéliales, c'est une question de vie (La vie est le nom donné :) ou de mort. Les cellules localisées au coeur de ces défauts topologiques meurent et sont éliminées des tissus. En utilisant ces approches, les chercheurs ont également mis en évidence que des forces de compression importantes étaient générées par les cellules au niveau de ces singularités induisant la mort et l'expulsion des cellules.

Cette étude pluridisciplinaire devrait non seulement permettre de mieux comprendre les mécanismes de régulation de la croissance des tissus mais aussi les processus d'évasion de cellules cancéreuses des tissus épithéliaux.

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Source: CNRS-INSB
 
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