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Comment la cellule vivante trouve-t-elle sa boussole ?

22 avril 2008

Biologie , Cellule

Des cellules vivantes telles que les bactéries ou les cellules de notre système immunitaire sont capables de se déplacer dans leur environnement. Les forces nécessaires à ces mouvements sont dues à la formation de filaments élastiques d’un gel d’actine. Quel mécanisme physique conduit à la formation de filaments dans une direction donnée ? En modélisant la formation de ce gel et ses propriétés mécaniques, une équipe de physiciens a montré que le mécanisme permettant l’apparition d’une direction préférentielle de croissance est une instabilité naturelle de la couche de gel en croissance.

Ces dernières années, plusieurs expériences ont pu reproduire le mécanisme permettant aux cellules de se mouvoir. Les chercheurs reproduisent la croissance d’une couche d’actine sur des billes microscopiques. La formation du film a lieu initialement uniformément sur toute la surface de la bille, puis, spontanément, une direction préférentielle apparaît. La bille est alors propulsée dans la direction opposée, laissant derrière elle une longue queue d’actine. Grâce à une modélisation physique, K. John et ses collaborateurs ont montré que la formation d’actine s’accompagnait de l’apparition de contraintes mécaniques importantes à l’intérieur du film d’actine. Un couplage entre la croissance du gel et ces contraintes mécaniques permet de comprendre l’apparition d’une brisure spontanée de symétrie, c’est-à-dire l’apparition d’une direction favorisée dans une situation initialement symétrique. Ces résultats font l’objet d’une publication dans Physical Review Letters.

Cette découverte constitue une avancée importante pour la compréhension des mécanismes de base de la motilité cellulaire, ouvrant de nombreuses perspectives en biologie et médecine : (i) accélérer le mouvement des fibroblastes favorise une cicatrisation plus rapide des plaies. (ii) au contraire réduire la motilité des cellules cancéreuses, permettrait de lutter contre le ravage des métastases.


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Clichés instantanés d’une simulation numérique de la brisure de symétrie d’un gel d’actine autour d’une bille (a) - (c) et d’une comète d’actine bien développée (d).

En savoir plus

A nonlinear study of symmetry-breaking in actin gels - Implications for cellular motility, K. John, P. Peyla, K. Kassner, J. Prost, and C. Misbah, Phys. Rev. Let. 100, 068101, 2008

Les auteurs

Karin John (Post-doctorant), Philippe Peyla (Enseignant-chercheur), Klaus Kassner (Professeur, Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, Allemagne), Jacques Prost (Chercheur CNRS), et Chaouqi Misbah (Chercheur CNRS).

Contact

Chaouqi Misbah, directeur de recherche, cmisbah spectro.ujf-grenoble.fr

Contact département

Jean-Michel Courty, jean-michel.courty cnrs-dir.fr
Karine Penalba, karine.penalba cnrs-dir.fr

Informations complémentaires

Laboratoire de spectrométrie physique, Unité Mixte de Recherche 5588 :

Site du laboratoire : http://www-lsp.ujf-grenoble.fr/
Page de l’équipe de recherche : http://www-lsp.ujf-grenoble.fr/-DyFCOM-

Unité physico-chimie Curie, UMR 168 :