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Une nouvelle étude fournit des indices sur un mystère vieux de plusieurs décennies sur le mouvement cellulaire

by Nouvelles

Ci-dessus : Une étude de l’Université du Minnesota fournit la première preuve d’une théorie de 1982 selon laquelle la résistance mécanique (la rigidité des fibres) joue un rôle clé dans le contrôle du mouvement des cellules. Cette découverte pourrait avoir un impact majeur sur la médecine régénérative et la recherche sur le cancer. Crédit : Groupe Tranquillo, Université du Minnesota

Une nouvelle étude, dirigée par des chercheurs en ingénierie de l’Université du Minnesota Twin Cities, montre que la rigidité des fibres protéiques dans les tissus, comme le collagène, est un élément clé du contrôle du mouvement des cellules. Cette découverte révolutionnaire fournit la première preuve d’une théorie du début des années 1980 et pourrait avoir un impact majeur sur les domaines qui étudient le mouvement cellulaire de la médecine régénérative à la recherche sur le cancer.


La recherche est publiée dans le Actes de l’Académie nationale des sciences (PNAS), une revue scientifique à comité de lecture, multidisciplinaire et à fort impact.

Réalisé mouvement cellulaire, ou ce que les scientifiques appellent « guidage par contact cellulaire », fait référence à un phénomène dans lequel l’orientation de cellules est influencée par l’alignement des fibres dans les tissus mous. Les cellules ont des protubérances, presque comme plusieurs petits bras, qui les déplacent dans le tissu. Les cellules n’ont évidemment pas d’yeux pour sentir où elles vont, donc comprendre les mécanismes par lesquels ils alignent leur mouvement avec les fibres est considéré par les chercheurs comme une dernière frontière dans le contrôle de la migration cellulaire.

“C’est un peu comme si quelqu’un vous laissait tomber dans un piscine rempli d’eau et de milliers de cordes fines alignées le long de la piscine et vous a dit de nager des longueurs, puis a éteint les lumières », a déclaré Robert Tranquillo, chercheur principal de l’étude et professeur à l’Université du Minnesota au Département de Génie biomédical et Département de génie chimique et de science des matériaux. “Vous tendriez les bras et les jambes pour essayer de vous déplacer dans l’eau et trouver la bonne direction à l’aide des cordes.”

Les cellules ont besoin de bouger pour de nombreuses raisons. Ils doivent se déplacer aux bons endroits dans un embryon en développement pour devenir les bons types de cellules. Lors de la cicatrisation des plaies, les cellules de la peau doivent pénétrer efficacement dans les caillots sanguins pour transformer la plaie en cicatrice. Et la recherche montre que lorsque les cellules cancéreuses migrent loin des tumeurs solides pour se propager dans tout le corps, elles suivent les traces d’une ligne de fibres. Ces dernières années, les chercheurs ont découvert que le guidage par contact est le mécanisme cellulaire sous-jacent par lequel ils peuvent fabriquer des tissus modifiés pour médecine régénérative pour repousser, réparer ou remplacer des cellules, organes ou tissus endommagés ou malades.

Crédit : Provenzano Lab, Université du Minnesota

“Même si nous utilisons le guidage du contact cellulaire pour de nombreux processus dans mon laboratoire pour concevoir des tissus pour imiter les valves cardiaques et les vaisseaux sanguins, le signal qui induit le mouvement cellulaire dans un réseau de fibres alignées n’a pas été clair pour nous toutes ces années”, a déclaré Tranquillo , professeur distingué de l’Université McKnight.

Dans cette nouvelle étude visant à comprendre l’orientation des contacts et à améliorer tissu ingénierie, l’équipe de Tranquillo s’est associée à des chercheurs de l’Université de Californie à Irvine et de l’Université de Californie à Los Angeles pour tester la résistance mécanique (la rigidité des fibres) dans deux directions différentes dans des gels de fibres alignées pour voir si c’était un facteur majeur dans le mouvement cellulaire au lieu de la porosité des fibres ou de l’adhérence (collage) des fibres.

« À l’aide d’un ensemble spécial d’outils dont nous n’avions pas encore accès, nous avons pu tester des cellules de la peau que nous considérons comme un « cheval de trait » pour le développement de tissus modifiés », a déclaré Tranquillo. “Ce que nous avons trouvé, c’est que lorsque nous avons réticulé les fibres (en les reliant aux intersections) et augmenté la différence de rigidité dans les deux directions, mais en gardant tous les autres facteurs identiques, les cellules s’alignaient mieux. C’est la preuve qu’un La différence directionnelle de résistance mécanique du réseau de fibres influence l’orientation et le mouvement des cellules.”

C’est la première fois que quelqu’un est en mesure de prouver un aspect majeur de la théorie de l’orientation par contact proposée pour la première fois par Graham Dunn au King’s College de Londres en 1982, a déclaré Tranquillo.

Les prochaines étapes consistent à étudier la porosité et l’adhérence des fibres pour voir si elles ont un impact sur la cellule mouvement, ainsi que d’étudier d’autres types de cellules.

“Ce n’est que la première étape pour vraiment comprendre comment les cellules se déplacent”, a ajouté Tranquillo. « Si nous pouvons en savoir plus sur la façon dont les cellules se déplacent, cela pourrait changer la donne dans de nombreux domaines scientifiques. »


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Plus d’information:
Greeshma Thrivikraman et al, Guidage du contact cellulaire via la détection de l’anisotropie de la résistance mécanique du réseau, Actes de l’Académie nationale des sciences (2021). DOI : 10.1073/pnas.2024942118

Citation: Une nouvelle étude fournit des indices sur un mystère vieux de plusieurs décennies sur le mouvement cellulaire (2021, 22 juillet) récupéré le 22 juillet 2021 à partir de https://phys.org/news/2021-07-clues-decades-old-mystery-cell-movement. html

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