Des expériences en haute résolution montrent comment les cellules « se nourrissent »
Des expériences en laboratoire à haute résolution résolvent un problème de biologie cellulaire vieux de 40 ans
Une nouvelle recherche démontre comment les membranes cellulaires se plient pour former des « bouches » qui permettent aux cellules de dévorer leur environnement.
De même que nos habitudes alimentaires ont un impact sur presque tout ce qui se passe dans notre corps, la façon dont les cellules « mangent » est essentielle à leur santé », a déclaré Comert Kural, professeur adjoint de physique à l’université d’État de l’Ohio et principal auteur de l’étude. « Et jusqu’à aujourd’hui, les scientifiques ne saisissaient pas la physique de la façon dont cela se produisait ».
Les recherches, qui viennent d’être publiées dans la revue Developmental Cell, ont permis de découvrir que la machinerie intercellulaire d’une cellule forme une structure en forme de panier très incurvée qui finit par se transformer en une cage fermée. Auparavant, les scientifiques supposaient que la structure était à l’origine un treillis plat.
Selon Kural, la courbure de la membrane est essentielle car elle régule la création des poches qui transportent les substances chimiques à l’intérieur et à l’extérieur des cellules.
Les poches collectent les produits chimiques autour de la cellule, générant des vésicules – de minuscules sacs d’un millionième de la taille d’un globule rouge. Les vésicules transportent les composants vitaux de la santé d’une cellule – par exemple, les protéines – dans la cellule. Cependant, elles peuvent être détournées par des virus capables d’infecter les cellules.
Cependant, pendant plus de 40 ans, les experts ont été perplexes quant à la façon dont de telles poches sont apparues à partir de membranes auparavant considérées comme plates.
« C’était une source de discorde dans les recherches sur les cellules », a déclaré M. Kural. « Et nous avons pu voir ces poches se former à l’intérieur de cellules vivantes en utilisant l’imagerie de fluorescence à super-résolution, ce qui nous a permis d’aborder la question de leur formation. »
« Pour faire simple, contrairement aux recherches antérieures, nous avons créé des films haute résolution de cellules plutôt que d’enregistrer des instantanés », a déclaré Kural. « Nos tests ont démontré que dès que les échafaudages protéiques sont recrutés sur les sites de formation des vésicules, ils commencent à déformer la membrane environnante. »
Ce résultat contraste avec les notions antérieures selon lesquelles les échafaudages protéiques de la cellule devaient subir une reconfiguration à forte intensité énergétique pour que la membrane se déforme, a ajouté M. Kural.
La manière dont les cellules mangent et expulsent les vésicules est essentielle à la survie des organismes vivants. Cette procédure permet d’éliminer le mauvais cholestérol du sang et d’envoyer des messages neurologiques. Il est bien établi que ce mécanisme est altéré dans une variété de troubles, dont le cancer et la maladie d’Alzheimer.
« Il est essentiel de comprendre la genèse et le comportement des vésicules liées à la membrane, car elles peuvent être utilisées pour transporter des médicaments à des fins thérapeutiques, mais elles peuvent aussi être détournées par des maladies telles que les virus pour pénétrer dans les cellules et les infecter », a ajouté M. Kural. « Nos découvertes sont importantes non seulement pour notre compréhension des principes de la vie, mais aussi pour le développement de procédures de traitement plus efficaces. »
Référence : « De novo endocytic clathrin coats develop curvature at early stages of their formation » par Nathan M. Willy, Joshua P. Ferguson, Ata Akatay, Scott Huber, Umidahan Djakbarova, Salih Silahli, Cemal Cakez, Farah Hasan, Henry C. Chang, Alex Travesset, Siyu Li, Roya Zandi, Dong Li, Eric Betzig, Emanuele Cocucci et Comert Kural, 12 novembre 2021, Developmental Cell.
Emanuele Cocucci, professeur adjoint au College of Pharmacy de l’Ohio State, a coécrit ces travaux avec des chercheurs de l’Université de Californie, Berkeley, de l’Université de Californie, Riverside, de l’Université d’État de l’Iowa, de l’Université Purdue et de l’Académie chinoise des sciences.
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