Une équipe de scientifiques de Caltech a découvert un code moléculaire que les cellules utilisent pour communiquer entre elles. Ce "langage" est considéré comme commun à de nombreux types de communication cellulaire et a des implications pour la conception de futures thérapies, selon les scientifiques du laboratoire de Michael Elowitz, professeur de biologie et de bio-ingénierie à Caltech et chercheur au Howard Hughes Medical Institute.

Le travail est décrit dans un article paru dans le numéro du 7 septembre de Cellule .

Tout comme les humains utilisent des lettres et des mots pour créer des messages, les cellules libèrent des molécules appelées ligands dans l'environnement pour envoyer des messages à leurs voisins, comme une instruction de se différencier ou de proliférer. Les ligands se lient à des récepteurs à la surface d'autres cellules, qui interprètent le message et déclenchent un ensemble de réactions chimiques pour le transmettre aux bonnes molécules à l'intérieur de la cellule.

Les auteurs ont étudié un canal de communication majeur, appelée voie des protéines morphogénétiques osseuses (BMP), qui opère dans presque tous les tissus et est une cible pour les thérapies contre le cancer. Ce système utilise de nombreux ligands et récepteurs différents dans diverses combinaisons. Bizarrement, les ligands et les récepteurs de cette voie se mélangent et correspondent les uns aux autres de différentes manières, apparemment sans raison.

"Vous pourriez penser que chaque type de ligand s'apparierait à un seul type de récepteur, mais ce n'est pas le cas, " dit Elowitz. " Au lieu de cela, tous les ligands interagissent de manière promiscuité avec tous les récepteurs. Ça a l'air d'être un gros bordel, et tout à fait différent de la façon dont les gens conçoivent les systèmes de communication pour garder chaque canal de communication séparé. Nous nous sommes donc demandé pourquoi les cellules communiquent de cette façon. »

Pour déterminer les avantages de la promiscuité moléculaire, l'équipe a créé différents mélanges de ligands BMP en laboratoire et les a ajoutés à certaines cellules :cellules mammaires, cellules souches embryonnaires, et les cellules du tissu conjonctif appelées fibroblastes, tous de souris. Ils ont trouvé, étonnamment, que la cellule décode les informations des combinaisons de ligands, pas les ligands individuels eux-mêmes.

"Un jour, Je suis venu au labo et j'ai mélangé deux ligands qui, chacun de son côté, activer très fortement les cellules, " dit Yaron Antebi, un chercheur postdoctoral Caltech en biologie et génie biologique. "Mais quand j'ai vérifié les cellules le lendemain, il n'y a pas eu de réponse du tout. Cela nous a conduit à théoriser que les cellules n'écoutent pas les ligands individuels, mais plutôt à des combinaisons de ligands. Ce sont les combinaisons qui ont du sens. Différentes combinaisons de ligands codent différentes instructions pour la cellule."

Le groupe a également observé que différents types de cellules peuvent extraire différentes informations des mêmes combinaisons de ligands en effectuant différents calculs :une cellule peut ajouter les concentrations de deux ligands pour recevoir un message, tandis qu'un autre peut mesurer le rapport des deux ligands pour décoder un autre message. "Nous avons été étonnés de constater qu'il n'y a pas qu'un seul type d'informations codées dans ces ligands, " dit James Linton, chercheur au laboratoire Elowitz. "Différentes cellules peuvent extraire des messages différents, telles que des instructions pour proliférer ou se différencier, à partir des mêmes molécules."

Le groupe a découvert que cette capacité à coder plusieurs messages à l'aide des mêmes molécules provient du fait que des types cellulaires distincts expriment différentes combinaisons de récepteurs à leur surface.

Une caractéristique de ce système de communication est la capacité des cellules à adresser des messages à des types de cellules spécifiques. "C'est un peu comme être dans une pièce bondée où tout le monde parle, et quelqu'un veut attirer votre attention alors il crie votre nom, " dit Elowitz. " Tout le monde pourrait automatiquement l'ignorer, mais tu fais attention; vous êtes la cible de ce message."

« Cette sélectivité dans la communication est extrêmement utile, " ajoute Antebi. " Vous pouvez imaginer que, si tu avais un os cassé, vous voudriez seulement que les cellules osseuses de la zone endommagée prolifèrent et reconstruisent la zone endommagée, pas toutes les cellules autour d'eux.

Les résultats fournissent une base pour comprendre comment l'information est distribuée entre les molécules. Alors que la recherche n'en est qu'à ses débuts, une meilleure compréhension de la communication cellulaire pourrait conduire à des conceptions de médicaments biologiques qui pourraient cibler des tumeurs ou des types cellulaires particuliers sans affecter aucune autre cellule.

L'article s'intitule "Perception du signal combinatoire dans la voie BMP".