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Dans le sillon des cellules nageuses

Comprendre comment certaines cellules que l'on trouve dans la moisissure peuvent «nager» permettrait de clarifier les néphropathies, le comportement des spermatozoïdes, les membranes muqueuses et de nombreux autres phénomènes en recherche médicale.

Santé

Le comportement cellulaire, des organismes unicellulaires aux tissus plus complexes, résulte de l'interaction entre les processus évolutionnaires qui façonnent les structures des cellules, et les lois physiques qui gouvernent leurs environnements. Le flagelle, un organite ressemblant à un filament dont la taille varie entre 10 et 20 micromètres de longueur, nous offre l'une des meilleures illustrations de l'interaction directe entre une cellule et son environnement physique. On en retrouve sur les cellules eucaryotes, présentes dans certains types d'algues. Le flux de ces cellules, un phénomène appelé cyclose, n'est pas encore totalement compris et peut révéler d'importantes informations scientifiques, particulièrement sur le comportement des flagelles. Le projet Cyclosis («The biophysics of cytoplasmic streaming in Chara corallina»), entièrement financé par l'UE, étudie ce courant de cytoplasme et ses subtilités. Les partenaires de projet désiraient comprendre les raisons du comportement problématique de ces cellules afin de formuler de meilleures méthodes permettant de lutter contre les cellules malades à long terme. La caractéristique la plus évidente des flagelles est leur mouvement périodique qui permet le déplacement de la cellule (pour les spermatozoïdes et dans la clairance mucociliaire). Les courants résultant sont impliqués dans l'établissement de l'asymétrie gauche-droite de l'embryon, et pourraient avoir un rôle dans le développement de la multicellularité. Les cellules utilisent également ces organites pour sonder les propriétés mécaniques et chimiques de leur environnement. Cette capacité de perception est essentielle pour les pathologies humaines telles que les néphropathies. L'hydrodynamique est impliquée dans les interactions directes entre micro-organismes individuels, apportant à ces micronageurs des renseignements sur la présence potentielle de proie ou de prédateurs et coordonnant ainsi les flagelles. En règle générale, ce domaine est très peu connu et mal compris. Les partenaires du projet ont étudié la dynamique flagellaire et la nage pour une espèce d'algues vertes appelée Volvocales. Cette algue grandit facilement et peut être manipulée en laboratoire; son cycle de vie est bref (d'un à deux jours) et elle possède des cellules uniques faciles à observer. Le mouvement flagellaire est sporadiquement interrompu par des «glissements» lorsque l'un des deux flagelles bouge plus vite que l'autre, un phénomène qui a d'importantes implications. Les chercheurs ont découvert que ces glissements sont entraînés par le bruit, une découverte de grande valeur en ce qui concerne la coordination des flagelles eucaryotes. Ainsi, le rôle que la physique joue dans la régulation des interactions hydrodynamiques a également été validé. Ces observations ainsi que les différences dans le comportement de ces cellules a permis de cartographier leur navigation et la raison de leur déplacement. Ces informations permettront de comprendre les mécanismes à l'origine de différentes maladies, faisant ainsi progresser les chercheurs vers un traitement. Le projet contribuera au développement d'un nouveau domaine en biophysique, ciblé sur les problèmes plus spécifiquement biologiques. Ceci constitue pour la communauté scientifique européenne une opportunité intéressante de développer une collaboration plus intégrée entre physiciens et biologistes.

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