Dans de nombreux processus, de la cicatrisation à la métastase, les cellules se déplacent et les conséquences de leurs mouvements ont des implications cruciales pour notre santé. Mieux comprendre les « mystères » de la migration cellulaire induit des implications majeures sur l'ingénierie tissulaire, la cicatrisation des plaies ou encore la recherche sur le cancer. Ces travaux d’une équipe de l'Université du Minnesota; publiés dans les Actes de l'Académie des Sciences américaine (PNAS) viennent confirmer 40 ans plus tard, le rôle clé et le concept de rigidité des fibres protéiques dans les tissus, comme le collagène, dans le contrôle du mouvement cellulaire.
Cette théorie -du Pr Graham Dunn du King's College de Londres, selon laquelle la résistance mécanique ou la rigidité des fibres joue un rôle clé dans le contrôle du mouvement des cellules, date en effet de 1982. Ces bioingénieurs américains confirment aujourd’hui que « le mouvement cellulaire dirigé », ou « l'orientation du contact cellulaire » sont influencés par l'alignement des fibres dans les tissus mous. Les cellules ont des protubérances, comparables à plusieurs petits bras, qui leur permettent de se déplacer dans le tissu. Cependant, les mécanismes de migration cellulaire restent mal compris.
« Comprendre comment les cellules se déplacent pourrait changer la donne dans de nombreux domaines scientifiques ».
« C'est comme si quelqu'un vous laissait tomber dans une piscine remplie d'eau et de milliers de cordes fines alignées le long de la piscine et vous disait de faire des longueurs, puis éteignait les lumières. Vous tendriez alors vos bras et vos jambes pour tenter de vous déplacer dans l'eau et de trouver la bonne direction en vous aidant des cordes ». Le principe est à peu près le même pour les cellules, guidées par l'alignement des fibres tissulaires.
La migration cellulaire, une fonction universelle : les cellules ont besoin de bouger pour de nombreuses raisons et dans de nombreuses situations : au cours du développement, chez l’embryon, elles doivent se déplacer vers des sites bien précis, pour se spécialiser ensuite dans les bons types de cellules ; lors de la cicatrisation des plaies, les cellules de la peau doivent pénétrer efficacement dans les caillots sanguins ou former des cordons cellulaires pour refermer la plaie ; les cellules cancéreuses migrent loin des tumeurs solides pour se propager dans tout le corps, elles suivent également des lignes de fibres.
Le guidage par contact, un mécanisme cellulaire sous-jacent, a récemment été documenté, et est actuellement exploité pour fabriquer des tissus modifiés pour la médecine régénérative et plus largement pour réparer ou remplacer des cellules, organes ou tissus endommagés ou malades. Mais « même si nous utilisons le guidage par contact cellulaire pour concevoir des tissus, imiter les valves cardiaques et les vaisseaux sanguins, le signal qui induit le mouvement cellulaire dans un réseau de fibres alignées reste mal compris », explique l’un des auteurs principaux, Le Dr Tranquillo, professeur à l'Université McKnight. Son équipe a cherché à mieux comprendre le rôle de la résistance mécanique (la rigidité des fibres) dans des gels de fibres alignées et son impact dans le mouvement des cellules.
Une première démonstration du guidage assuré par les fibres : grâce à de nouveaux outils, les scientifiques montrent que réticuler les fibres soit les relier aux intersections favorise l’alignement des cellules (ici de la peau). C'est la preuve que les fibres, via leur résistance mécanique, influencent l'orientation et le mouvement des cellules.
Les prochaines étapes vont consister à étudier la porosité et l'adhérence des fibres pour voir si ces deux caractéristiques ont un impact sur le mouvement cellulaire.
Source: Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) July 20, 2021 DOI: 10.1073/pnas.2024942118 Cell contact guidance via sensing anisotropy of network mechanical resistance
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