Les cellules fermées sont meilleures entre quatre murs

Les cellules fermées sont meilleures entre les quatre murs
Cellules fermées mieux entre quatre murs - Normalement, les cellules en division n'ont que des fuseaux mitotiques bipolaires (vert) (chromosomes représentés en bleu), comme on le voit dans les cadres supérieurs à deux stades différents de la division cellulaire. Cependant, parfois trois pôles ou plus peuvent se produire, empêchant la division normale des chromosomes sur le fuseau entre les deux cellules filles (sous-carrés). Des barres d'échelle blanches de 10 μm de longueur ont été utilisées.

L'incapacité des chromosomes à se répartir correctement lors de la division cellulaire est l'une des caractéristiques anormales des cellules cancéreuses. Maintenant, les scientifiques ont découvert que les cellules cancéreuses confinées dans des canaux microscopiques étroits peuvent développer un problème unique avec le mécanisme de distribution des chromosomes, mais étrangement, des limitations physiques croissantes peuvent supprimer ces anomalies. Les effets de ce type de confinement sont similaires à l'entassement des cellules entourant une tumeur, et les chercheurs espèrent que leurs découvertes feront la lumière sur les causes du cancer et les solutions possibles.

Étudier la division cellulaire

Une fois le génome copié, les chromosomes se divisent en deux groupes dans une cellule saine en division. Les deux groupes sont attachés au fuseau mitotique, une collection de microtubules arrangés comprimés en structures en forme de poteau à leurs extrémités. Les chromosomes sont ensuite tirés vers les pôles le long des microtubules. Le développement de plus de deux fibres de fuseau polaire est un contributeur majeur à la fausse ségrégation chromosomique dans les cellules cancéreuses. La production de fuseaux multipolaires in vivo peut différer des phénomènes observés dans les cellules cultivées dans une boîte, il est donc possible que l'effet restrictif des cellules environnantes dans un tissu ait une certaine influence sur ce processus.

Les chromosomes ne sont pas distribués correctement lorsque les cellules cancéreuses se divisent

Pour étudier l'effet d'un environnement restrictif, Hongyuan Jiang de l'Université des sciences et technologies de Chine et ses collègues ont cultivé des cellules cancéreuses humaines en les plaçant dans des canaux à l'intérieur de canaux microscopiques dans une feuille de plastique sur une lame de verre. Si les allées étaient suffisamment larges et profondes, les cellules pourraient s'agrandir sans entrer en contact avec les parois. Cependant, si les canaux sont moins profonds que 20 µm, les cellules sont entourées par le "plancher" et le "plafond". De plus, si les canaux étaient plus étroits que 20 um, les cellules étaient poussées contre les parois latérales des canaux. Les cellules à quatre parois ont donc été contraintes dans des canaux inférieurs à 20 μm en largeur et en profondeur, ce qui les a amenées à se développer de manière allongée.

Les morphologies des fuseaux mitotiques des cellules étaient significativement différentes des deux types de restriction, à deux parois et à quatre parois. Ces cellules cancéreuses affichent une fréquence significative (environ 12%) de trois à cinq (ou parfois plus) fuseaux polaires lorsqu'elles sont autorisées à se développer librement et sans contrainte. Cependant, pour les canaux de 3 μm de profondeur, la restriction à deux parois a augmenté cette occurrence à plus de 60 %.
Ce résultat est cohérent avec les recherches antérieures montrant que les cellules cancéreuses micro-restreintes peuvent souvent donner naissance à un grand nombre de cellules filles présentant des anomalies chromosomiques.

Une situation différente se présente lorsqu'il y a quatre murs dans des canaux plus petits.

À des largeurs de canal de 22 à 30 μm, environ 10 % des cellules dans des canaux d'une profondeur de 10 m contenaient des fuseaux multipolaires, tandis qu'à des largeurs de canal de 8 à 12 μm, cette proportion diminuait à seulement 4 %.

Cela semble bizarre :

Si une certaine retenue encourage, pourquoi plus de retenue entraverait-elle le développement des fuseaux multipolaires ?

Selon Jiang et ses collègues, cela dépend de la facilité avec laquelle les deux pôles convergent ou un seul pôle se sépare. Pour mieux comprendre ces processus, ils ont développé un modèle simple qui traite les pôles comme de minuscules objets qui peuvent s'attirer ou se repousser. Le modèle prend également en compte les interactions entre l'intérieur de la membrane cellulaire et les pôles. Ces interactions sont critiques dans le cas du confinement à quatre parois, qui provoque l'allongement des cellules et rapproche en moyenne les pôles de la membrane cellulaire. Cette proximité avec la membrane modifie le bilan énergétique des interactions pôle-pôle, augmentant la probabilité d'agrégation des pôles et réduisant la probabilité de division des pôles, ce qui réduit à son tour la multipolarité.

Selon le biologiste mathématicien Alex Mogilner de l'Université de New York, "leur sujet est très pertinent pour les applications biomédicales" car de nombreuses cellules cancéreuses, ainsi que des cellules saines, se forment et se divisent de manière inappropriée en fuseaux multipolaires. « Il s'agit en effet de la première étude à montrer directement l'importance de la structure cellulaire. C'est un excellent exemple d'approche physique ascendante d'un problème biologique difficile. Selon le biophysicien de l'Université de Yale, Jonathan Howard, les résultats « soulignent également le peu de connaissances que nous avons sur la multipolarité du fuseau ».

Il n'est pas encore clair si les résultats déboucheront sur de nouvelles approches de suppression des tumeurs. Joachim Rädler, physicien de la matière molle à l'Université Ludwig Maximilian de Munich, prévient qu'il sera difficile de traduire les résultats des cellules cultivées en laboratoire en traitements pour les humains. Jiang est cependant optimiste. Il affirme que le contrôle du degré d'isolement cellulaire dans une tumeur "pourrait être une technique possible pour la prévention et le traitement du cancer". "Les fuseaux multipolaires favorisent la progression du cancer vers des types plus malins."

Source : physics.aps.org/articles/v16/38

Günceleme: 11/03/2023 12:45

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