Les cellules individuelles sont plus intelligentes qu'on ne le pensait
Les êtres humains prennent des décisions sur la base de diverses informations sensorielles qui sont intégrées par le cerveau dans une perception holistique. Mais comment les cellules individuelles prennent-elles des décisions ? De manière beaucoup plus autonome qu'on ne le pensait, comme l'ont montré des chercheurs de l'Université de Zurich. Les cellules fondent leurs décisions non seulement sur des signaux extérieurs comme les facteurs de croissance, mais aussi sur des informations qu'elles reçoivent de l'intérieur de la cellule. Cela peut même conduire à des cellules cancéreuses résistantes aux traitements.
Photo by National Cancer Institute on Unsplash
Les êtres humains prennent des décisions en permanence. Ces décisions impliquent souvent l'intégration d'une variété d'indices contextuels afin de prendre une décision adaptée aux circonstances. La richesse des informations nécessaires à la prise de décision est fournie par nos sens. Ils perçoivent des aspects uniques de notre environnement, tels que des informations visuelles et auditives, que notre cerveau intègre ensuite dans un percept holistique. C'est ce qu'on appelle la perception multisensorielle - ou multimodale.
Les cellules tiennent compte de leur propre état lorsqu'elles prennent des décisions
À cet égard, les cellules individuelles ne sont pas différentes des humains. Elles prennent constamment des décisions importantes, comme celle de se diviser ou non. Des chercheurs de l'Université de Zurich (UZH) ont donc étendu aux cellules individuelles le concept de perception multimodale et contextuelle découvert chez l'homme. Et de façon surprenante, ils ont découvert que les cellules individuelles prennent des décisions de façon beaucoup plus autonome qu'on ne le pensait auparavant. "La prise de décision adéquate par les cellules individuelles fait appel à la perception multimodale, ce qui permet aux cellules d'intégrer des signaux extérieurs, comme les facteurs de croissance, à des informations provenant de l'intérieur de la cellule, comme le nombre d'organites cellulaires", explique Lucas Pelkmans, professeur au département des sciences de la vie moléculaire de l'UZH.
Dans certaines situations, ces indices internes peuvent l'emporter sur les stimuli externes : par exemple, dans les tumeurs, où l'état actuel de certaines cellules l'emporte sur le traitement par des médicaments antiprolifératifs, les rendant ainsi résistantes au traitement. "Cette résistance aux médicaments est un problème majeur dans la lutte contre le cancer. La solution pourrait venir de la prise en compte des signaux contextuels auxquels les cellules individuelles sont confrontées et, en fin de compte, de leur modification", explique M. Pelkmans.
Analyser des dizaines de protéines dans des millions de cellules à la fois
Pour vérifier si les cellules décident en fonction d'une perception contextuelle et multimodale, comme le font les humains, les chercheurs ont dû mesurer simultanément l'activité de plusieurs nœuds de signalisation - les capteurs extérieurs des cellules - ainsi que plusieurs signaux potentiels provenant de l'intérieur de la cellule, comme l'environnement local et le nombre d'organites cellulaires. Tout cela devait être analysé dans des cellules uniques ainsi que dans des millions de cellules. Pour ce faire, nous avons utilisé "4i", une méthode mise au point à l'UZH, qui nous permet de visualiser et de quantifier simultanément jusqu'à 80 protéines et modifications protéiques différentes dans des cellules uniques à l'aide de la microscopie à fluorescence", explique Bernhard Kramer, premier auteur de l'étude.
Les chercheurs ont découvert que la variabilité des activités des capteurs individuels dans les cellules est étroitement liée à la variation des signaux internes. Par exemple, l'abondance des mitochondries, les centrales électriques des cellules, affecte fondamentalement la façon dont un stimulus externe est perçu par une seule cellule. En outre, chaque capteur intègre des signaux différents provenant de l'intérieur de la cellule. Lorsque les chercheurs ont évalué une décision importante d'une cellule unique - à savoir, proliférer ou rester tranquille après un stimulus de croissance - ils ont constaté que le choix de la cellule était médié par la perception de plusieurs capteurs et était modulé de manière prévisible par des indices de l'état interne de la cellule.
Les cellules décident intelligemment
"Pour toute décision spécifique d'une cellule, tous les signaux extérieurs et les indices internes doivent être considérés de concert. Les cellules individuelles sont donc capables de prendre des décisions adéquates en fonction du contexte, et sont donc clairement plus intelligentes qu'on ne le pensait auparavant", explique le doctorant Kramer.
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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