La ratchetaxie: une migration cellulaire d'un nouveau genre

Les mouvements migratoires dirigés des cellules dans l'organisme sont le plus souvent justifiés par des gradients chimiques ou physiques de longue portée. L'équipe de Daniel Riveline à l'Institut de génétique et de biologie moléculaire et cellulaire, en collaboration avec l'équipe de Mathieu Piel à l'Institut Curie et Raphaël Voituriez à l'université Pierre et Marie Curie, montre pourtant que d'autres types de signaux plus locaux peuvent influencer la migration cellulaire. Ces travaux sont publiés dans la revue Trends in Cell Biology.


Au sein d'un organisme, les mouvements des cellules sont très divers: collectifs ou individuels, aléatoires ou dirigés. Les cellules suivent notamment une trajectoire précise lors des différentes étapes du développement par exemple. On parle alors de migration dirigée, celle-ci étant généralement associée à des gradients de longue portée de nature chimique. Cette orientation dirigée des cellules sous l'influence externe de substances chimiques est appelée chimiotaxie. Pourtant largement invoqué dans les articles scientifiques, ce phénomène n'est que ponctuellement prouvé.

Les chercheurs ont réalisé et compilé plusieurs études in vitro qui interrogent le mouvement cellulaire individuel en l'absence de gradients chimiques. Ils se sont inspirés de la théorie proposée dans les années 60 par le physicien Richard Feynman (1) reposant sur la génération d'un mouvement dirigé d'une roue à cliquet ("ratchet" en anglais) utilisant une simple différence de température et des fluctuations locales. Ils ont transposé ce principe à la biologie cellulaire. La question était alors la suivante: une brisure de symétrie locale peut-elle, de la même manière que dans le mécanisme de Feynman, induire un mouvement dirigé de la cellule dont la forme fluctue ? Les chercheurs ont alors mis en évidence que la répétition d'une légère asymétrie dans l'environnement proche de la cellule peut effectivement orienter la migration cellulaire. Tous ces mouvements de cellules dirigés par un facteur autre qu'un gradient chimique de longue portée ont été baptisés "ratchetaxie", du nom du mécanisme de Feynman. Le noyau ou les protrusions cellulaires sont les capteurs de ces asymétries locales.

Cette étude ne met en évidence le phénomène de ratchetaxie qu'in vitro. Reste donc à le mettre en évidence dans l'organisme vivant avec de nouveaux types de mesures. Par ailleurs, les mécanismes moléculaires impliqués dans ces mouvements dirigés restent encore à découvrir. En revanche, la migration cellulaire ayant un rôle prépondérant dans l'embryogénèse mais également le cancer et l'invasion des tissus par les métastases, ces résultats ouvrent une nouvelle voie de compréhension de ces phénomènes et laissent présager des applications futures.

Note:

(1) Ratchet and Pawl, R. P. Feynman, R.B. Leighton, and M. Sands, The Feynman Lectures on Physics, vol. 1 (Addison, Wesley, Reading, Massachusetts, 1963), p 46.1.