La capacité des cellules à se mouvoir ou « migration cellulaire » est essentielle à de nombreux processus physiologiques ainsi qu’à la propagation de certains cancers. Comprendre les mécanismes qui la régulent est donc une question centrale en biologie.
Des chercheurs du groupe Biointerface du CNRS ont mis en évidence un nouveau mode de migration, la curvotaxie, qui permet aux cellules de migrer en fonction de la courbure, une composante centrale de leur environnement.
Ces résultats, publiés dans Nature Communication, ouvrent de nouvelles perspectives dans la compréhension des processus développementaux et pathologiques impliquant la migration de cellules.
Les cellules vivantes ont développé des mécanismes leur permettant de percevoir des signaux physico-chimiques provenant de leur environnement et de diriger leur migration en conséquence. Un des exemples les mieux connus est la chimiotaxie – ou la capacité des cellules à migrer en fonction de gradients chimiques. Jusqu’à présent, les systèmes de guidage cellulaires connus impliquaient l’intervention de voies de signalisation biochimique couplant des récepteurs à l’extérieur de la cellule à des effecteurs contrôlant la motilité. La curvotaxie en revanche repose sur une intégration purement mécanique du signal.
Le noyau, organite rigide qui contient la majorité du matériel génétique de la cellule, est au centre du mécanisme de lecture de la courbure. En combinant des approches de biologie cellulaire et d’imagerie, les chercheurs ont en effet montré que lorsqu’une cellule adhère sur un substrat courbe, la compression du noyau par le réseau d’actomyosine va entrainer son glissement vers le minimum de courbure le plus proche. Ce déplacement crée des tensions intracellulaires qui vont être transmises au reste de la cellule par le biais de liens mécaniques, ce qui va modifier la trajectoire des cellules et conduire à leur positionnement sur les zones les plus concaves du substrat.
L’interaction entre le cytosquelette d’actine (générateur de tension) et le noyau (organite cellulaire rigide) crée donc un senseur mécanique qui va permettre aux cellules de répondre aux variations de courbure du substrat.
D’autres analyses montrent que la forme que prend la cellule sur un substrat creux va entrainer une réorganisation des tensions à l’intérieur des cellules, un relâchement du noyau et, dans le cas des cellules souches, des modifications de l’expression du génome.
Ces recherches montrent que la courbure, en affectant à la fois la migration et l’expression du génome, est un paramètre physique essentiel de l’environnement des cellules. Les résultats obtenus ouvrent des pistes pour la compréhension des processus biologiques développementaux, physiologiques ou pathologiques impliquant la migration des cellules.