Avec l’aide des meilleures pincettes du monde, une équipe de chercheurs de l’Université de Copenhague a mis en lumière un mécanisme fondamental de toutes les cellules vivantes qui les aide à explorer leur environnement et même à envahir les tissus. Leur découverte pourrait avoir des implications pour la recherche sur le cancer, les troubles neurologiques et bien d’autres.
À l’aide de tentacules ressemblant à des pieuvres, une cellule pousse vers sa cible, une bactérie, comme un prédateur traquant sa proie. La scène pourrait se jouer dans une émission sur la nature. Au lieu de cela, la poursuite est observée à l’échelle nanométrique à l’aide d’un microscope à l’Institut Niels Bohr de l’Université de Copenhague. L’enregistrement au microscope montre une cellule immunitaire humaine poursuivant puis dévorant une bactérie.
Avec leur nouvelle étude, une équipe de chercheurs danois a ajouté à la compréhension mondiale de la façon dont les cellules utilisent des tentacules ressemblant à des pieuvres appelées filopodes pour se déplacer dans notre corps. Cette découverte sur la façon dont les cellules se déplacent n’avait jamais été abordée. L’étude est publiée aujourd’hui dans la célèbre revue Nature Communications.
Bien que la cellule n’ait ni yeux ni odorat, sa surface est équipée de filopodes ultra-minces qui ressemblent à des tentacules de poulpe enchevêtrés. Ces filopodes aident une cellule à se déplacer vers une bactérie et, en même temps, agissent comme des palpeurs sensoriels qui identifient la bactérie comme une proie. »
Professeur associé Poul Martin Bendix, responsable du laboratoire de biophysique expérimentale, Institut Niels Bohr
La découverte n’est pas que les filopodes agissent comme des dispositifs sensoriels – ce qui était déjà bien établi – mais plutôt sur la façon dont ils peuvent tourner et se comporter mécaniquement, ce qui aide une cellule à se déplacer, comme lorsqu’une cellule cancéreuse envahit un nouveau tissu.
« Évidemment, nos résultats intéressent les chercheurs en cancérologie. Les cellules cancéreuses sont réputées pour leur caractère hautement invasif. Et, il est raisonnable de penser qu’elles sont surtout dépendantes de l’efficacité de leurs filopodes, en termes d’examen de leur environnement et de facilitation de leur Il est donc concevable qu’en trouvant des moyens d’inhiber les filopodes des cellules cancéreuses, la croissance du cancer puisse être bloquée », explique le professeur agrégé Poul Martin Bendix.
Pour cette raison, des chercheurs du Centre de recherche de la Société danoise du cancer font partie de l’équipe à l’origine de la découverte. Entre autres choses, les chercheurs sur le cancer s’intéressent à savoir si l’arrêt de la production de certaines protéines peut inhiber les mécanismes de transport qui sont importants pour les filopodes des cellules cancéreuses.
Le moteur et le chalumeau de la cellule
Selon Poul Martin Bendix, la fonction mécanique des filopodes peut être comparée à un élastique. Sans torsion, un élastique n’a aucun pouvoir. Mais si vous le tordez, il se contracte. Cette combinaison de torsion et de contraction aide une cellule à se déplacer directionnellement et rend les filopodes très flexibles.
« Ils sont capables de se plier -; de se tordre, si vous voulez -; d’une manière qui leur permet d’explorer tout l’espace autour de la cellule, et ils peuvent même pénétrer dans les tissus de leur environnement », explique l’auteur principal, Natascha Leijnse.
Le mécanisme découvert par les chercheurs danois semble se retrouver dans toutes les cellules vivantes. Outre les cellules cancéreuses, il est également pertinent d’étudier l’importance des filopodes dans d’autres types de cellules, telles que les cellules souches embryonnaires et les cellules cérébrales, qui dépendent fortement des filopodes pour leur développement.
Étudier les cellules avec les meilleures pincettes du monde
Le projet impliquait une collaboration interdisciplinaire à l’Institut Niels Bohr, où le professeur agrégé Amin Doostmohammadi, qui dirige un groupe de recherche qui simule des matériaux biologiquement actifs, a contribué à la modélisation du comportement des filopodes.
« Il est très intéressant qu’Amin Doostmohammadi ait pu simuler les mouvements mécaniques dont nous avons été témoins au microscope, totalement indépendants des détails chimiques et biologiques », explique Poul Martin Bendix.
La principale raison pour laquelle l’équipe a réussi à être la première à décrire le comportement mécanique des filopodes est que le NBI dispose d’un équipement unique pour ce type d’expérience, ainsi que de chercheurs qualifiés ayant une expérience considérable du travail avec des pinces optiques. Lorsqu’un objet est extraordinairement petit, le retenir mécaniquement devient impossible. Cependant, il peut être maintenu et déplacé à l’aide d’un faisceau laser avec une longueur d’onde soigneusement calibrée à l’objet étudié. C’est ce qu’on appelle une pince optique.
« Au NBI, nous avons certaines des meilleures pinces optiques au monde pour les études biomécaniques. Les expériences nécessitent l’utilisation de plusieurs pinces optiques et le déploiement simultané de la microscopie ultra-fine », explique Poul Martin Bendix.
Le scientifique technique du BNI, Younes Barooji, a dirigé l’étude aux côtés de Poul Martin Bendix et de la professeure adjointe Natascha Leijnse. L’article sur les filopodes cellulaires est publié aujourd’hui dans Communication Nature.
