Comment les cellules uniques comprennent l'encombrement local
La configuration multicellulaire est la marque d'un comportement cellulaire coordonné, impliquant d'ordinaire la communication intercellulaire et le traitement du signal intracellulaire. Les changements au niveau de la composition et du trafic lipidique de la membrane dépendent du contexte environnemental. Le mécanisme régulateur responsable des changements de la membrane dans l'adaptation au microenvironnement cellulaire a récemment fait l'objet d'une intense recherche. Financé par l'UE, le projet THE FAK-ABCA1 SYSTEM (Population context-dependent regulation of membrane lipid composition and downstream activities in mammalian cells: The FAK-ABCA1 system) s'est penché sur ces mécanismes régulateurs. À l'aide de la microscopie à unicellulaire sur de grandes populations, le projet a effectué des analyses lipidomiques, phosphoprotéomiques et de micropuces des cellules murines dépourvues de la kinase d'adhésion focale (FAK). D'ordinaire, la FAK est activée à une faible densité cellulaire locale ou sur les bords de l'îlot cellulaire. Cet évènement active la signalisation et la régulation des gènes, et affecte l'appareil lysosomal et de Golgi, et le trafic des gènes. La protéine de membrane ABCA1 (un médiateur d'efflux du cholestérol) est également fortement affectée. La perte du phénotype FAK dans les cellules peut être inversée en inhibant ABCA1, ce qui suggère que la FAK contrôle la production d'ABCA1. Le projet visait à comprendre le rôle de la FAK en tant que capteur d'encombrement local. Les résultats ont révélé que l'encombrement local est ressenti par la cellule grâce à sa capacité à propager et à activer la FAK. Les scientifiques ont découvert que la FAK contrôle en effet l'expression des transporteurs ABC, ce qui influence la composition et la signalisation de la membrane. La lipidomique et la microscopie ont permis de découvrir encore plus de membranes perturbées dans les cellules encombrées et davantage de membranes ordonnées dans les cellules éparses. Les changements de la membrane conduisent à une modulation générale de l'état de signalisation et de la physiologie de la cellule. De plus, le projet a développé une approche unique pour simuler le comportement dynamique du système. Les processus de signalisation ont été mathématiquement modelés et validés par l'acquisition de nombreuses données de cellules individuelles. Le modèle est parvenu à prévoir des modèles spécifiques de FAK active et d'ABCA1 dans les populations de cellules uniques. Les résultats du THE FAK-ABCA1 SYSTEM ont révélé un mécanisme moléculaire cellule-intrinsèque de la configuration multicellulaire sans nécessiter une communication spécifique entre les cellules. La membrane semblait être la clé au processus d'adaptation.
Mots‑clés
Cellules uniques, configuration multicellulaire, mécanisme moléculaire, comportement cellulaire, composition du lipide de la membrane