Passer d’une seule cellule à un organisme complexe doté de tissus et d’organes spécialisés nécessite un processus complexe et coordonné. Mais les signaux mécaniques qui guident le développement des tissus et des organes – les cellules poussant, tirant, comprimant et gonflant les unes contre les autres et contre leur environnement – restent mystérieux.
Les chercheurs du département de génie biomédical de l'Université de Rochester apporteront un nouvel éclairage sur le développement des tissus et des organes en étudiant comment les cellules interagissent mécaniquement avec la matrice extracellulaire, un polymère biologique produit par les cellules qui agit comme un échafaudage pour construire des structures plus complexes. Le professeur adjoint Marisol Herrera-Perez a reçu plus de 2 millions de dollars grâce à une bourse de recherche sur la maximisation des chercheurs (MIRA) de l'Institut national des sciences médicales générales (NIGMS), qui fait partie des National Institutes of Health (NIH), pour examiner comment les cellules et la matrice extracellulaire fonctionnent ensemble.
« La plupart de ce que nous savons sur les signaux mécaniques nécessaires au développement cellulaire sont ceux que la cellule produit elle-même, par exemple lorsqu'elle se contracte ou se contracte », note Herrera-Perez. « Mais il existe d'autres forces qui proviennent de l'environnement et, peut-être plus important encore, de la matrice extracellulaire. »
Herrera-Perez et les étudiants de son laboratoire étudieront les propriétés viscoélastiques de la matrice extracellulaire qui lui permettent de changer radicalement au cours du développement, les boucles de rétroaction entre les cellules et la matrice extracellulaire et la manière dont une cellule transmet un message à son voisin le plus proche. Ils utiliseront des techniques optogénétiques pour activer et désactiver les protéines dans les cellules des mouches des fruits communes et observeront les effets.
Selon Herrera-Perez, comprendre les principes fondamentaux de la façon dont la vie se développe à partir d’un embryon pour devenir une forme de vie complexe pourrait fournir des informations importantes sur les maladies du développement, qui sont par nature difficiles à étudier. Cela peut également conduire à des applications pratiques en médecine régénérative pour les maladies qui surviennent plus tard dans la vie.
« De nombreuses maladies qui surviennent en fin de vie ou à mi-vie sont une récapitulation de processus qui ont mal tourné au cours du développement », dit-elle. « Le cancer ou l'échec de la cicatrisation des plaies impliquent les mêmes principes qui guident la croissance d'un embryon – qui ont mal tourné. »
