Une équipe de chercheurs montre comment inverser la forme d'une cellule
Des molécules commutables à la lumière dans les membranes permettent d'étudier différentes formes de cellules vivantes
Une équipe de chercheurs dirigée par les professeurs Bart Jan Ravoo (université de Münster) et Timo Betz (université de Göttingen) décrit pour la première fois comment les cellules vivantes peuvent être déformées de manière réversible en influençant spécifiquement la membrane cellulaire à l'aide de la lumière.
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Les membranes remplissent diverses fonctions dans les cellules vivantes : par exemple, elles séparent les cellules de leur environnement et les protègent. En outre, grâce aux protéines de transport, elles acheminent les nutriments nécessaires à l'intérieur de la cellule. Les membranes jouent également un rôle majeur lorsque les cellules s'assemblent pour former des tissus, lorsqu'elles prolifèrent en se divisant ou lorsqu'elles se déplacent. Une équipe de chercheurs dirigée par le professeur Bart Jan Ravoo, de l'Institut de chimie organique de l'université de Münster, et par le professeur Timo Betz, du troisième institut de physique-biophysique de l'université de Göttingen, est aujourd'hui la première à décrire comment les cellules vivantes peuvent voir leur forme inversée en ciblant la membrane cellulaire à l'aide de la lumière. L'étude a été publiée dans la revue Nature Communications.
Lors d'une expérience en laboratoire, l'équipe a réussi à modifier la forme de globules rouges. Ces cellules ont normalement la forme d'un disque ("discocytes"), mais elles peuvent aussi prendre une forme piquante avec des projections à la surface ("échinocytes" ou "burr cells"). Pour leur expérience, les chercheurs ont utilisé une sorte de "commutateur moléculaire de lumière" qu'ils ont inséré dans les membranes cellulaires et qui a eu pour effet de faire prendre aux cellules la forme épineuse de burr-cell. Sous l'effet de la lumière ultraviolette, les cellules changent à nouveau de forme en quelques secondes et ressemblent alors aux discocytes plats que l'on trouve dans la nature. Sous l'éclairage visuel, elles reprennent leur forme de ronce. Ce processus a été répété plusieurs fois.
La base de ce changement de forme est une molécule qui a une structure similaire à celle des molécules de la membrane cellulaire et qui possède une unité fonctionnelle supplémentaire qui réagit à la lumière en changeant de forme : un azobenzène. "Comme l'azobenzène est hydrophobe, c'est-à-dire qu'il a des propriétés hydrofuges, nous avons ajouté une chaîne latérale hydrophile et soluble dans l'eau", explique l'auteur principal, le Dr Fabian Höglsperger, de l'équipe de Bart Jan Ravoo. "Cette conception est très proche des molécules lipidiques que l'on trouve dans la nature dans les membranes cellulaires. Les différences entre le dérivé azobenzène que nous avons conçu et produit et les molécules lipidiques présentes dans la nature sont minimes, mais elles sont suffisantes pour provoquer une modification significative de la membrane cellulaire sous l'effet de la lumière".
L'équipe explique le fait que les cellules se transforment rapidement en forme plate lorsqu'elles sont soumises à la lumière ultraviolette par la modification de la structure de la molécule d'azobenzène. Il est moins probable que cette variante de molécule modifiée réside dans la membrane cellulaire, et les projections qui se produisent dans une membrane avec la forme échinocytaire deviennent plus plates. Lorsqu'elle est soumise à une lumière visuelle, la réaction inverse est déclenchée dans le photocommutateur et la forme échinocytaire régresse.
L'étude en question porte sur la recherche fondamentale. Mais, comme l'indique Bart Jan Ravoo, "à l'avenir, cette méthode simple mais efficace pourrait permettre d'étudier les réactions des cellules à leur environnement - en fonction de leur forme - ou d'utiliser la lumière pour contrôler des processus tels que la division et la migration cellulaires".
Informations générales : Le changement de forme des cellules dans la nature est également dû à la structure des membranes. La double couche de molécules avec une tête hydrophile et une chaîne latérale hydrophobe est si stable que les molécules ne peuvent pas facilement la traverser. En même temps, cette couche est mobile, ce qui lui permet de répondre aux stimuli internes et externes. "Comme c'est souvent le cas", explique Fabian Höglsperger, "ce changement de forme est un processus qui se produit facilement dans la nature, mais qui est difficile à contrôler dans des conditions de laboratoire".
L'étude a réuni des chercheurs de quatre instituts des universités de Münster et de Göttingen, dont l'expertise couvre les domaines de la chimie synthétique, théorique et physique, ainsi que de la biophysique et de la biologie cellulaire. Les méthodes utilisées par l'équipe dans son travail comprenaient la spectroscopie et la microscopie. Les globules rouges étaient des cellules humaines.
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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