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La formation de tissus : un véritable rapport de forces entre les cellules

Une étude donne des indices sur le comportement des cellules dans la formation des tissus et des organes

McGill University

Dans le corps humain, les cellules exercent des forces sur les tissus et les organes pour, en quelque sorte, modeler les structures biologiques. Grâce à un nouvel outil mis au point à l'Université McGill, les scientifiques peuvent désormais observer et définir ces forces.

En laboratoire, Christopher Moraes, professeur adjoint au Département de génie chimique de l'Université McGill, et ses collègues ont conçu des capteurs sphériques semblables à des ressorts qui se déforment sous l 'effet d'une contrainte mécanique dans un tissu en trois dimensions. Les capteurs ont presque la même taille que les cellules individuelles qui composent le tissu. Au moyen de techniques d'imagerie et de méthodes computationnelles, les chercheurs ont réussi à calculer les forces générées par les cellules qui causent la déformation des sphères.

Ces capteurs sphériques ont d'abord été utilisés pour l'étude de cellules qui se regroupent en vue de former une culture cellulaire en trois dimensions. L'équipe du Pr Moraes a observé la formation spontanée, autour du groupe de cellules, d'une « enveloppe » qui garde le tissu intact et sous compression mécanique. Cette découverte a fait l'objet d'un article publié récemment dans la revue Nature Communications.

« Il est logique que certaines forces agissent pour comprimer les sphères puisqu'il ne peut jamais y avoir de déformation sans contrainte. Toutefois, il est plutôt surprenant de constater que l'enveloppe n'a pas besoin d'un degré de tension élevé pour compenser les efforts de compression importants qui règnent dans le tissu. On constate que l'action coordonnée de cellules relativement faibles peut produire des effets marqués », explique le Pr Moraes, qui est également titulaire de la Chaire de recherche du Canada en microenvironnements cellulaires avancés.

Il précise qu'en étant capable de visualiser les forces en jeu au sein des cultures biologiques, on peut mieux étudier les liens complexes entre les cellules et les phénomènes mécaniques qui les entourent.

« La capacité de mesurer les forces localisées dans les tissus multicellulaires est essentielle à la compréhension des processus de leur développement. En outre, elle pourrait nous aider à mettre au point des stratégies d'ingénierie tissulaire novatrices », ajoute le Pr Moraes.

Cette étude a été financée par la Société canadienne du cancer, le Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada et les Instituts nationaux de la santé des États-Unis.

L'article « Dispersible hydrogel force sensors reveal patterns of solid mechanical stress in multicellular spheroid cultures », rédigé par Wontae Lee et coll., a été publié en ligne dans la revue Nature Communications le 11 janvier 2019.

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