Comment les milliards de cellules communiquent-elles pour effectuer des tâches? Les cellules exercent une force sur leur environnement par le mouvement – et ce faisant, elles communiquent. Ils travaillent en groupe pour s’infiltrer dans leur environnement, effectuer la cicatrisation des plaies, etc. Ils sentent la rigidité ou la douceur de leur environnement et cela les aide à se connecter et à organiser leur effort collectif. Mais lorsque la connexion entre les cellules est perturbée, une situation comme celle du début du cancer peut apparaître.
Le professeur assistant Amin Doostmohammadi de l’Institut Niels Bohr de l’Université de Copenhague a étudié la mécanique du mouvement et de la connexion des cellules dans un projet interdisciplinaire, en collaboration avec des biophysiciens en France, en Australie et à Singapour, en utilisant à la fois la modélisation informatique et des expériences biologiques. Le résultat est maintenant publié dans Matériaux de la nature.
Amin Doostmohammadi explique: « Nous devons comprendre comment les cellules traduisent cette » connaissance de la détection « au niveau de la cellule individuelle et la transforment en action au niveau collectif. C’est encore une sorte de boîte noire en biologie – comment les cellules parlent-elles avec leurs voisins et agir en tant que collectif? «
La force des tissus environnants dicte le comportement des cellules
Les cellules individuelles ont un mode de mouvement contractile: elles tirent sur la surface sur laquelle elles se trouvent pour se déplacer vers l’avant. Cependant, les cellules alignées sur les cavités et les surfaces de notre corps, comme les tubes des vaisseaux sanguins ou les cellules à la surface des organes, sont capables de générer des forces extensibles. Ils font le contraire, ils s’étirent au lieu de se contracter – et ils forment des liens solides avec leurs voisins. Les cellules contractiles sont capables de changer pour devenir des cellules extensiles, lorsqu’elles entrent en contact avec leurs voisins. Si, par exemple, lorsque les cellules contractiles détectent un vide ou un espace vide, comme lorsqu’une plaie apparaît, elles peuvent relâcher leur connexion cellule-cellule, devenir plus individuelles et, lors de la guérison de la plaie, elles forment à nouveau des liens étroits avec leurs voisins. , devenant extensible, fermant l’écart, pour ainsi dire.
L’affaiblissement de la connexion cellulaire peut être la marque de l’initiation du cancer
Les cellules se connectent à leurs voisines par des jonctions adhérentes. Ils connectent leur cytosquelette interne les uns aux autres et deviennent capables de transmettre des forces grâce aux contacts forts. « Nous nous sommes donc demandé ce qui se passerait si nous interdisions aux cellules d’établir cette connexion forte – et il s’est avéré que les cellules extensibles et fortement connectées se transformaient en cellules contractiles avec des connexions plus faibles. C’est significatif, car la perte de ce contact est le caractéristique de l’initiation du cancer. Les cellules perdant le contact commencent à se comporter davantage comme des individus et deviennent capables de s’infiltrer dans leur environnement. Ce processus se produit également lorsqu’un embryon se développe, mais la principale différence ici est que lorsque les cellules saines ont atteint leur objectif, comme former un organe, ils reviennent à leur forme d’origine. Les cellules cancéreuses ne le font pas. Ils sont dans une rue à sens unique », explique Amin Doostmohammadi.
L’action et la réaction de base des cellules sont déterminées par l’environnement et la communication
La façon dont les cellules «décident» du moment de passer d’une forme à une autre est un mélange compliqué de réaction à leur environnement, de changements dans la composition chimique de celui-ci, de rigidité mécanique ou de douceur du tissu – et de nombreuses protéines dans les cellules sont impliquées dans le processus. La principale conclusion de cette étude est que cette réaction à l’environnement est en constante évolution: il y a une interférence constante entre cellule – environnement et cellule – cellule, et c’est ce qui détermine les actions et les réactions des cellules.
Les traitements du cancer s’inscrivent-ils dans le cadre de cette nouvelle compréhension de la mécanique cellulaire?
«Nous devons toujours être prudents lorsque nous parlons d’une maladie grave et très complexe comme le cancer», déclare Amin Doostmohammadi. «Mais ce que nous pouvons dire, c’est que cette étude nous rapproche un peu plus de la compréhension des mécanismes de base du comportement cellulaire, lorsque les cellules passent du comportement normal au comportement cellulaire agressif de type cancéreux. Donc, l’une des grandes questions de cette étude soulève est de savoir si nous pourrions être en mesure de cibler la mécanique des cellules par une forme de thérapie ou de traitement, au lieu de cibler l’ADN ou la composition chimique des cellules elles-mêmes? Pourrions-nous cibler l’environnement au lieu des cellules? C’est de la recherche fondamentale, reliant la physique et la biologie à la mécanique du comportement cellulaire, en fonction de leur détection et de leur réponse à l’environnement et en coordonnant leurs efforts – notre meilleure compréhension de cela pourrait bien conduire à de nouvelles thérapies, et des essais sont en cours en ce moment stage préliminaire. »
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