Les cellules synthétiques émulent la communication cellulaire naturelle
Des chercheurs ont créé deux types de protocellules synthétiques capables de communiquer entre elles
Une équipe de chercheurs de l'Université de Bâle a réussi à synthétiser des cellules simples, sensibles à l'environnement et dotées d'organites artificiels. Pour la première fois, les chercheurs ont également réussi à émuler la communication naturelle entre cellules à l'aide de ces protocellules, sur le modèle des photorécepteurs de l'œil. Cela ouvre de nouvelles perspectives pour la recherche fondamentale et les applications médicales.
La vie est une question de communication : des bactéries aux organismes multicellulaires, les êtres vivants dépendent de la capacité de leurs cellules à envoyer, recevoir et traiter des signaux. Pour la première fois, une équipe de chercheurs a réussi à émuler la communication cellulaire naturelle à l'aide de cellules synthétiques. Une équipe de chercheurs dirigée par le professeur Cornelia Palivan de l'université de Bâle et le professeur Ben Feringa, lauréat du prix Nobel, de l'université de Groningue, présente ces résultats dans la revue scientifique Advanced Materials.
Cornelia Palivan et ses collègues mènent des recherches sur de minuscules conteneurs en polymères qu'ils peuvent charger de molécules spécifiques et ouvrir de manière ciblée. Dans leur projet actuel, l'équipe va encore plus loin : "Nous avons construit des microconteneurs de la taille d'une cellule remplis de nanoconteneurs spécialisés", explique Palivan. Cette approche permet aux chercheurs de simuler des cellules avec des organites cellulaires, créant ainsi une forme de cellule synthétique hautement simplifiée, également connue sous le nom de protocellule.
Dans leur publication, les chercheurs décrivent un système de protocellules composé de polymères, de biomolécules et d'autres nanocomposants qui s'inspire de la transmission des signaux dans la rétine de l'œil. Ce système est composé, d'une part, de protocellules sensibles à la lumière - les "émetteurs" - et, d'autre part, de protocellules réceptrices.
La lumière
À l'intérieur des cellules émettrices se trouvent des nanoconteneurs - essentiellement des organites artificiels - dont les membranes contiennent des molécules spéciales sensibles à la lumière, connues sous le nom de moteurs moléculaires. Celles-ci permettent aux chercheurs d'établir la communication entre les deux cellules à l'aide d'une impulsion lumineuse : lorsque la lumière atteint la cellule émettrice, les molécules sensibles à la lumière ouvrent les nanoconteneurs, libérant leur contenu - appelons-le substance A - à l'intérieur de la cellule émettrice.
La substance A peut alors quitter la cellule émettrice par les pores de son enveloppe de polymère avant d'atteindre la cellule réceptrice via le fluide entourant les protocellules. La substance A pénètre ensuite dans les cellules réceptrices - toujours par des pores - où elle rencontre des organites artificiels hébergeant une enzyme. À son tour, cette enzyme convertit la substance A en un signal de fluorescence, et la lueur qui en résulte indique aux chercheurs que la transmission du signal entre l'émetteur et le récepteur a fonctionné.
Les ions calcium atténuent le signal de fluorescence
Dans les photorécepteurs de la rétine qui ont servi de modèle, les ions calcium jouent également un rôle important en atténuant la transmission des stimuli aux cellules postsynaptiques afin que l'œil puisse s'habituer à la lumière vive. De même, les chercheurs ont conçu les organites artificiels des cellules réceptrices de manière à ce qu'ils réagissent aux ions calcium et que la conversion de la substance A en un signal de fluorescence puisse être atténuée.
La base d'un tissu synthétique
"En utilisant une impulsion lumineuse externe, nous avons réussi à déclencher une cascade de signaux basée sur les organites et à la moduler à l'aide d'ions calcium. La production d'un système contrôlable dans le temps et dans l'espace, basé sur le modèle de la communication cellulaire naturelle, est une nouveauté", déclare Palivan.
Les travaux des chercheurs ouvrent la voie à l'émulation synthétique de réseaux de communication plus complexes de cellules vivantes, ce qui permettra de mieux les comprendre. Il est également possible de créer des réseaux de communication entre les cellules synthétiques et naturelles, et donc de développer une interface entre elles. À long terme, cela pourrait ouvrir la voie à des applications thérapeutiques en vue de traiter des maladies, par exemple, ou de développer des tissus à l'aide de cellules synthétiques.
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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