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Comprendre l'interaction de la cellule avec son environnement

Comprendre comment les cellules interagissent avec leur environnement immédiat est essentiel pour mieux combattre certaines pathologies telles que le cancer. Des chercheurs européens ont analysé la dynamique de cette relation afin d'en obtenir des informations pertinentes en médecine.
Comprendre l'interaction de la cellule avec son environnement
Les cellules possèdent une capacité intrinsèque qui leur permet de maintenir leur intégrité mécanique tout en modifiant leur forme de manière dynamique. Cette propriété est le résultat de l'interaction entre la membrane plasmique et la matrice extracellulaire, interaction médiée par le cytosquelette et diverses molécules d'adhésion. Plusieurs fonctions cellulaires comme la division, la migration ou la capacité de répondre à certains stimuli mécaniques (mecanosensing) dépendent largement de cette interaction.

Pour comprendre cette interaction entre les cellules et leur environnement, les chercheurs du projet CYTOANCHOR (Actin–membrane anchoring in giant liposomes: a biomimetic system to study cell mechanics), financé par l'UE, ont décidé d'étudier ce phénomène sur plusieurs niveaux. Ils se sont appuyés sur différents systèmes modèles pour analyser l'environnement de la matrice extracellulaire, le cytosquelette intracellulaire et la cellule elle-même.

Pour l'étude de la matrice extracellulaire, les chercheurs du projet ont axé leurs travaux sur la protéine de fibrine qui se trouve entre autres au cœur du processus de coagulation des caillots de sang. Ils ont démontré le compactage progressif des fibres lors de la formation et la maturation des caillots de fibrine, processus central pour le renforcement et la dégradation des caillots sanguins. De manière tout à fait intéressante, ils ont pu montrer que la fibrine conservait une mémoire de forme pendant sa déformation, ce qui lui permet d'adapter sa structure en cas de contrainte mécanique. Les chercheurs ont réussi à prévoir les propriétés de la fibrine en utilisant un modèle théorique de polymère semi-flexible capable également de donner des indications quant au mécanisme d'agrégation d'autres biopolymères.

Les recherches sur la dynamique des filaments d'actine ont permis de montrer que ceux-ci étaient capables de s'aligner et de se désassembler de manière fluide et fine sans désenchevêtrement. Le comportement des réseaux d'actine est également influencé par des molécules de réticulation qui déterminent la dynamique et la contractilité du réseau.

Les chercheurs ont analysé le comportement cellulaire dans un environnement tissulaire comme le collagène et montré que les cellules pouvaient interagir avec leur environnement au travers d'interactions réciproques, une propriété essentielle en cas d'invasion cellulaire par exemple. L'impact des médicaments empêchant la migration cellulaire dépend ainsi de l'état de la matrice extracellulaire, une observation qui a des conséquences importantes dans le domaine de la découverte de nouvelles molécules thérapeutiques.

Les travaux de CYTOANCHOR ont donc non seulement permis d'accroître nos connaissances en matière de recherche fondamentale dans ce domaine, mais ils pourront également servir à la conception de nouveaux matériaux biocompatibles et de nouvelles matrices dans le domaine de la médecine régénérative.

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Mots-clés

Cellule, membrane, matrice extracellulaire, cytosquelette, actine, fibrine, agent de réticulation