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Les mécanismes régulateurs de la matrice extracellulaire

La matrice extracellulaire est un ensemble de molécules qui soutient les cellules environnantes. Sa dynamique est impliquée dans la régulation de nombreuses fonctions des cellules normales, ainsi que dans des états pathologiques.
Les mécanismes régulateurs de la matrice extracellulaire
La matrice extracellulaire est présente dans tous les tissus et organes. Elle se compose d'eau, de protéines et de polysaccharides. Elle apporte un soutien physique pour les cellules, et initie des processus biochimiques et biomécaniques essentiels pour la morphogenèse des tissus, la différenciation et l'homéostasie. Chaque tissu se caractérise par une matrice extracellulaire spécifique, avec sa composition et sa topologie, mise en place pendant le développement du tissu.

Les recherches sur les interactions entre les cellules et la matrice extracellulaire se font en général sur des cellules isolées, en culture. Ces dernières années, des outils de microfabrication ont servi à créer des systèmes de culture de cellules dont le micro-environnement peut être contrôlé avec précision. Le projet CELL-MATRIX (Biophysics of the cell-matrix interface), financé par l'UE, a utilisé des techniques de fabrication et de structuration à l'échelle nanométrique, pour étudier les relations entre divers types de signaux intervenant dans la régulation cellulaire. Les chercheurs ont tenté de produire des fibres organisées comme celles de la matrice extracellulaire naturelle, puis de les combiner avec un autre type de signal auquel réagissent les cellules.

Les chercheurs ont utilisé la lithographie par faisceau d'électrons pour fabriquer des lignes de fibronectine, larges de 100 nanomètres, sur des substrats compatibles avec la culture de cellules. Ils ont utilisé la liaison à ces lignes pour enregistrer la réaction des cellules.

Dans les tissus, la concentration de molécules comme l'oxygène, le glucose et le lactate présente des gradients, et le fonctionnement des cellules dépend de ces gradients. Dans la version finale, les chercheurs ont choisi des gradients de diffusion pour seconde source du signal.

Les chercheurs ont mis au point un nouveau type de chambres de culture de cellules, pour créer des gradients stables en limitant l'accès par diffusion dans le milieu au-dessus des cellules. Dans une telle chambre, la croissance des cellules se fait radialement, par rapport à l'ouverture de la chambre. Certains types de cellules, comme les fibroblastes, s'alignent selon l'axe de la diffusion.

Les chercheurs n'ont pas encore combiné les deux signaux, mais les résultats à ce jour ont démontré l'intérêt des nouveaux outils pour étudier les cellules dans des micro-environnements contrôlés avec des gradients métaboliques.

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Mots-clés

Matrice extracellulaire, microfabrication, fibronectine, gradient de diffusion