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Find and Bind: Mastering sweet cell-instructive biosystems by copycat nano-interaction of cells with natural surfaces for biotechnological applications

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La communication cellulaire

Comprendre comment les hydrates de carbone influencent la signalisation des cellules et leur sens directionnel permettra aux chercheurs de créer des systèmes biomimétiques de croissance et de réparation tissulaires.

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Les cellules communiquent entre elles, que ce soit sur de courtes ou de longues distances en utilisant une combinaison de signaux électriques et chimiques. Cette communication joue un rôle fondamental pour la différentiation cellulaire, la croissance et la survie tissulaire, ainsi que pour la croissance et le fonctionnement de l''organisme tout entier. Même si leurs mécanismes précis ne sont pas encore complètement élucidés, les chercheurs ont montré que les oligosaccharides (appelés également hydrates de carbones ou plus simplement encore les sucres) jouaient un rôle dans l''orientation directionnelle des cellules. Cette voie de signalisation implique l''adhésion de certaines molécules d''une cellule sur la matrice extracellulaire d''une autre, un mécanisme qui s''est révélé utile par exemple pour la régénération tissulaire ou les mécanismes de biodétection. Financés par l''UE, des chercheurs ont lancé le projet FIND AND BIND pour mieux comprendre comment les oligosaccharides transmettaient ces messages de reconnaissance et modulaient les processus biologiques en jeu et développer ainsi les critères nécessaires à la conception de nouveaux dispositifs biologiques. Les glycosaminoglycanes cytosquelettiques (GAG) sont les représentants d''une classe d''oligosaccharides extracellulaires jouant un rôle important dans le maintien de l''intégrité cellulaire. La présence de groupes fonctionnels chargés négativement influence profondément leur activité biologique. Pendant la période considérée du rapport, les chercheurs ont analysé cet effet sur des modèles cellulaires bidimensionnels composés de monocouches auto-assemblées (SAM, pour self assembles monolayers) de cellules souches et de chondrocytes (un type cellulaire de l''os, responsable de la production de la matrice cartilagineuse). La sulfonation (l''incorporation de groupes –SO3H négativement chargés) affecte de manière directement proportionnelle la morphologie et la mobilité de ces deux types de cellules. Ces résultats ont été confirmés par l''utilisation de gels matriciels tridimensionnels, plus représentatifs du milieu extracellulaire. L''activité des chondrocytes, mesurée par la prolifération et la dissémination cellulaire, s''est révélée significativement plus importante dans les hydrogels sulfatés. Les chercheurs ont évalué le capteur développé pendant la période de rapport précédente (un capteur biotinylé pour une microbalance à cristal de quartz à mesure de dissipation (QCM-D, pour quartz crystal microbalance with dissipation monitoring)) et montré qu''il était fiable pour des mesures de longue durée et qu''il était stable pendant au moins 8 semaines lorsqu''il était stocké à l''obscurité entre 2 et 8 degrés Celsius. Ce capteur a ensuite été utilisé avec un microscope optique afin de mesurer en temps réel l''attachement cellulaire de fibroblastes et évaluer l''impact de différentes méthodes d''immobilisation. Enfin, les chercheurs ont développé plusieurs méthodes permettant de façonner des glycanes possédant une activité biologique. Le projet FIND AND BIND a permis de faire d''importants progrès pour notre compréhension du rôle des oligosaccharides au niveau des voies de signalisation cellulaire. L''objectif final des partenaires du projet étant de concevoir des outils thérapeutiques et diagnostiques bons marché et efficaces qui pourront être utilisés dans des domaines comme la régénération tissulaire ou osseuse ainsi que dans l''implantation ou la greffe de tissus.

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