Cellules concurrentes : Le nettoyage de son propre corps est bénéfique
Lorsque différents types de cellules sont en concurrence dans un espace confiné, celles qui éliminent les débris plus rapidement ont de meilleures chances de dominer leur environnement. Des chercheurs du Max Planck Institute for Dynamics and Self-Organization (MPI-DS) ont montré dans leur modèle que non seulement un taux de prolifération net plus élevé, mais aussi l'élimination rapide des cellules mortes procurent un avantage concurrentiel. Ils ont mélangé deux populations de cellules ne différant que par leur taux d'élimination des débris et ont montré que déjà après quelques générations, la population ayant le taux d'élimination le plus élevé commence à dominer l'espace confiné.
Cellules concurrentes : Le nettoyage de son propre corps est bénéfique
MPI-DS, LMP
Les organismes et tissus biologiques présentent un renouvellement constant du matériel cellulaire ; par exemple, pour maintenir l'intégrité des tissus, en cas de croissance tumorale, ou pour la survie des communautés bactériennes. Intuitivement, les types de cellules capables de proliférer le plus rapidement ou de mourir le moins souvent dans un environnement donné domineront l'espace confiné dans un organisme ou un compartiment. "Toutefois, ces facteurs traditionnels ne sont pas les seuls à déterminer l'aptitude à la compétition, si l'on tient compte également des débris laissés par les cellules mourantes", explique Ramin Golestanian, directeur général du MPI-DS. Dans leur étude, les chercheurs du département de physique de la matière vivante ont montré que les types de cellules qui sont éliminées plus rapidement après la mort ont un avantage qui peut en faire l'espèce dominante.
Les scientifiques ont créé un modèle pour simuler des cellules en croissance remplissant un espace limité jusqu'à ce que la pression mécanique s'accumule et qu'elles atteignent un état dans lequel la division et la mort cellulaire s'équilibrent. "Nous voulions découvrir l'effet de la matière morte sur la croissance d'un système vivant. Pour cela, nous avons conçu un modèle simple qui est l'un des premiers à prendre explicitement en compte les effets mécaniques des cellules mortes", décrit Yoav Pollack, premier auteur de l'étude. "Nous avons ensuite analysé deux types de cellules différant exclusivement par leur taux d'élimination de la matière morte et suivi la proportion des deux populations au fil du temps. À notre grande surprise, nous avons observé un impact clair sur l'aptitude globale, qui se traduit par un avantage pour le type de cellule dont les cellules mortes sont éliminées plus rapidement", explique-t-il.
Faire de la place pour de nouvelles cellules
À première vue, l'élimination des matières mortes peut sembler déconnectée de la formation de nouvelles cellules, voire contre-productive, car elle ouvre la voie à l'invasion d'autres espèces. Mais le modèle montre qu'en éliminant les débris plus rapidement, la quantité de cellules vivantes par rapport aux cellules mortes augmente. Globalement, cela se traduit par une croissance plus réactive lorsqu'une espèce se voit offrir des possibilités d'expansion. Si cela n'a que peu d'importance dans une population cellulaire homogène du même type, cela fait une différence à l'interface où différents types de cellules se disputent l'espace. La population dont le taux d'élimination est le plus élevé a plus de chances d'avoir une cellule vivante à proximité, disponible pour occuper l'espace vacant par prolifération. De cette façon, la proportion plus élevée de cellules vivantes donne un avantage concurrentiel.
"En termes simplifiés, on pourrait dire qu'il est plus avantageux de libérer et d'occuper un nouvel espace que de s'accrocher à un espace déjà occupé", commente Philip Bittihn, chef du groupe. "Dans certains cas, cette nouvelle contribution à la concurrence pourrait également expliquer pourquoi les tissus et organismes biologiques ont évolué pour utiliser des mécanismes spécifiques d'élimination des cellules, plus efficaces que les autres", conclut-il.
Cet effet ayant été décrit pour la première fois, il ouvre plusieurs nouvelles pistes de recherche, comme l'analyse de la mesure dans laquelle il contribue à l'aptitude globale par rapport à d'autres facteurs d'aptitude. Pourtant, le modèle démontre que le fait de nettoyer après soi est effectivement payant pour les cellules.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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