Le processus par lequel les cellules sont capables de percevoir leur environnement est régulé par la détection de force. C'est la principale conclusion d'une étude publiée dans la revue La nature , dirigé par l'équipe de Pere Roca-Cusachs, maître de conférences du Département de biomédecine et chercheur principal à l'Institut de bio-ingénierie de Catalogne (IBEC).

« Dans cette recherche, nous avons déterminé comment les cellules détectent la position des molécules (ou des ligands) dans leur environnement avec une précision nanométrique, " dit Roca-Cusachs. " Quand les ligands se rejoignent, les cellules appliquent une force qu'elles peuvent détecter. Puisque cette force dépend de la distribution spatiale du ligand, cela permet aux cellules de percevoir leur environnement. Ce serait l'équivalent de reconnaître le visage de quelqu'un dans le noir en touchant son visage avec les mains."

L'interaction entre les cellules et leurs ligands (le microenvironnement cellulaire) est essentielle au maintien de la fonction tissulaire, et la détection des modifications de l'environnement cellulaire est indispensable dans toutes les situations où il y a remodelage tissulaire, comme le développement embryonnaire, la prolifération tumorale ou la cicatrisation d'une plaie.

"En fonction de cette distribution de force cellulaire, il peut affecter l'activation de la transcription génétique, un phénomène qui détermine quels gènes sont exprimés, " dit Roger Oria, premier auteur de l'étude et Ph.D. étudiant à l'UB dans le laboratoire du Dr Roca-Cusachs.

Grâce à cette connaissance approfondie de la façon dont les cellules détectent leur environnement, les chercheurs ont prouvé qu'en modifiant les conditions de l'environnement de la cellule (rigidité et distribution des ligands qui créent la matrice extracellulaire), ils peuvent contrôler la réponse d'adhérence de la cellule, et même définir une plage dans laquelle la cellule adhère. Ce résultat, dit Roca-Cusachs, pourrait être important dans les processus tumoraux, car une plus grande rigidité est liée à une activation plus élevée des oncogènes.

Les chercheurs savent que les cellules sont capables de percevoir des informations spatiales et physiques à l'échelle nanométrique. En réalité, on pensait qu'ils étaient capables de mesurer des distances, et donc les gens avaient émis l'hypothèse de l'existence d'une certaine molécule modèle qui pourrait contribuer à ce processus. Selon le chercheur de l'IBEC-UB, cette étude s'oppose à cette hypothèse, car cela montre que les cellules ressentent davantage leur environnement plutôt que de les voir.

Les chercheurs ont développé des substrats de gel de faible rigidité auxquels un motif de nanosphères d'or recouvertes d'une protéine a été collé, qui contrôlait sa séparation. La cellule reconnaît ces nanosphères comme un ligand, ainsi les chercheurs peuvent mesurer comment les cellules régulent la distribution des forces et le nombre de ligands auxquels elles adhèrent en fonction de leur densité.