Les cellules fonctionnent 24 heures sur 24 pour fournir, maintenir et contrôler tous les aspects de la vie. Et tout comme avec les humains, la communication est la clé de leur succès.
Chaque processus biologique essentiel nécessite une certaine forme de communication entre les cellules, non seulement avec leurs voisins immédiats mais aussi avec ceux qui sont beaucoup plus éloignés. On comprend actuellement que cet échange d'informations repose sur la diffusion de molécules de signalisation ou sur des relais de cellule à cellule.
Publication dans la revue Cellule de développement, une équipe de recherche de la Graduate School of Medicine de l'Université de Kyoto présente une nouvelle méthode de communication reposant sur des signaux «mécano-chimiques» pour contrôler le mouvement cellulaire.
Le groupe de recherche s'est concentré sur une voie fondamentale – MAPK / ERK, ou voie ERK – et a pu démontrer comment le mouvement d'une seule cellule pouvait déclencher une réaction en cascade entraînant la migration d'un collectif de cellules.
Les signaux mécaniques et biochimiques dans les cellules contrôlent fondamentalement tout, de l'homéostasie au développement en passant par les maladies. Nous savions grâce à des expériences passées à quel point la voie ERK est vitale dans l'activité cellulaire, mais le mécanisme de la façon dont elle peut se propager dans une collection de cellules était incomplète. «
Tsuyoshi Hirashima, chef de l'étude
MAPK / ERK est si fondamental qu'il existe dans toutes les cellules, contrôlant un large éventail d'actions allant de la croissance et du développement à la mort cellulaire éventuelle. La voie est activée lorsqu'une protéine réceptrice à la surface de la cellule se lie à une molécule de signalisation, ce qui entraîne une cascade de protéines et de réactions se propageant à l'intérieur de la cellule.
En utilisant une technique d'imagerie en direct qui peut visualiser la voie ERK active d'une cellule individuelle, l'équipe a commencé à observer les effets du mouvement cellulaire. Ce qu'ils ont découvert était inattendu: lorsqu'une cellule commençait à s'étendre, l'activité ERK augmentait, provoquant la contraction de la cellule.
«Les cellules sont étroitement connectées et emballées ensemble, donc quand on commence à contracter à partir de l'activation ERK, il attire ses voisins», explique Hirashima. Cela a ensuite provoqué l'extension des cellules environnantes, activant leur ERK, entraînant des contractions qui conduisent à une sorte de tir à la corde se propageant dans le mouvement de la colonie.
« Les chercheurs avaient précédemment proposé que les cellules s'étendent lorsque ERK est activé, nos résultats ont donc été une surprise. »
L'équipe a incorporé ces observations dans un modèle mathématique, combinant des régulations mécano-chimiques avec des paramètres quantitatifs. Le résultat a démontré une cohérence avec les données expérimentales.
«Nos travaux montrent clairement que le système de rétroaction mécano-chimique à médiation ERK génère des motifs multicellulaires complexes», conclut Hirashima.
« Cela fournira une nouvelle base pour comprendre de nombreux processus biologiques, y compris la réparation des tissus et les métastases tumorales. »
La source:
Référence du journal:
Hino, N., et al. (2020) Polarisation cellulaire collective directe des ondes mécanochimiques médiées par ERK. Cellule de développement. est ce que je.
