Ces molécules qui répondent aux forces mécaniques exercées sur les cellules
Le projet Cell trans («Integrated molecular and cellular mechanotransduction mediated by protein p130Cas») s'est justement donné pour objectif, l'étude des mécanismes moléculaires permettant aux cellules de détecter ces forces mécaniques. Ce projet, financé par l'UE, a commencé par étudier le potentiel de mécanotransduction de p130Cas, un des substrats de la kinase Src. P130Cas est une protéine impliquée dans de nombreux processus cellulaires, connue pour être activée (phosphorylée) par l'application de forces mécaniques. Les chercheurs ont utilisé la technologie des pinces optiques et magnétiques et la microscopie de fluorescence par réflexion totale interne (TIRF, pour total internal reflection fluorescence microscopy) afin de comprendre comment la phosphorylation de molécules isolées de Cas étaient modulées par l'application de forces mécaniques. La microscopie de fluorescence par réflexion totale interne a permis aux chercheurs d'étudier l'amplitude de la force nécessaire à la phosphorylation de Cas, de savoir si une augmentation de la force appliquée entrainait une augmentation de sa phosphorylation et si au contraire, son interruption conduisait à sa déphosphorylation. Leurs expériences ont montré que d'autres molécules étaient impliquées dans la mécanotransduction des piconewtons (10−12 newtons) exercés au niveau des sites d'adhésion cellulaire (le piconewton ou pN est l'unité utilisée habituellement pour mesurer les forces qui s'exercent au niveau moléculaire). Ces résultats ont conduit les chercheurs du projet à s'intéresser à d'autres molécules également suspectées d'être impliquées dans le phénomène de mécanotransduction, les intégrines. Les intégrines connectent les cellules à la matrice extracellulaire environnante. L'alpha-actinine et la taline sont les deux protéines d'adhésion majeures reliant les intégrines au cytosquelette. Les résultats obtenus sur la protéine taline ont conduit les chercheurs à lui conférer des propriétés mécanosensibles en montrant pour la première fois que l'application de forces mécaniques sur une molécule isolée pouvait effectivement entrainer une mécanotransduction des forces. Les chercheurs ont également mené des études complémentaires pour comprendre comment la mécanotransduction était intégrée au niveau cellulaire en analysant la nature des forces exercées au niveau des sites d'adhésion cellulaires. Ces recherches ont montré que pour la taline, les fonctions de maintien des forces d'adhésions cellulaires et celles de transduction des signaux mécaniques étaient régulées différemment. Ce résultat indique que la protéine d'adhésion est capable de mécanotransduction à l'échelle d'une molécule unique. Dans les études se concentrant sur le rôle de l'alpha-actinine dans la détection des forces mécaniques, les chercheurs ont montré que celle-ci permettait la transmission des forces entre le cytosquelette et les intégrines. La formation et la dynamique de sites d'adhésion stables entre la cellule et sa matrice extracellulaire peuvent ainsi être contrôlées. Après avoir caractérisé la manière dont certaines molécules détectaient, transmettaient, résistaient et répondaient aux forces mécaniques, les chercheurs du projet ont pu mieux comprendre comment ces processus moléculaires contrôlaient la réponse cellulaire. Ces résultats constituent la base d'études futures destinées à comprendre les mécanismes moléculaires sous-jacents de ces processus ainsi que des pathologies concernées par ces stimuli mécaniques et l'environnement mécanique de la cellule, des notions fondamentales pour les recherches sur le cancer ou la cicatrisation.
