Pendant la maladie, la rigidité ou la viscosité des cellules peuvent changer. Tom Evers l'a démontré en mesurant pour la première fois ces propriétés des cellules immunitaires humaines. "La rigidité de certaines cellules pourrait être un moyen de poser un diagnostic", a déclaré Evers.
Il a obtenu son doctorat le 26 mars pour la thèse « Mécanique unicellulaire pour la biologie des maladies et la pharmacologie ». Un article qui en a résulté a été publié par Materials Advances .
Au sein d’une tumeur, les cellules se développent à proximité les unes des autres dans des tissus auxquels elles n’appartiennent pas. Par conséquent, il y a plus de pression de la part des cellules concentrées. Les cellules réagissent à cela en renforçant leur structure, tout comme nos os deviennent plus forts lorsqu'ils sont soumis à davantage de stress.
La rigidité des cellules joue probablement également un rôle dans les fuites sanguines. Les cellules des vaisseaux sanguins peuvent devenir moins rigides, voire quelque peu fluides. Les virus comme Ebola sont mortels en raison de la fièvre hémorragique, où les vaisseaux sanguins commencent à fuir. Evers a réussi à mesurer la rigidité des cellules.
En tant qu'étudiant en sciences biomédicales, Evers a trouvé la biophysique si intéressante qu'il était prêt à se rendre en Sibérie pour l'étudier. "Il faisait parfois -40 degrés à Tomsk, mais j'ai aussi connu +40." Il y a passé de très bons moments en 2016/17, lorsqu'il a terminé la première moitié de son double master. L’autre moitié était de nature biomédicale, dans sa ville natale de Maastricht. "A Leiden, je pourrais combiner les deux domaines."
Evers pourrait bien exprimer son côté aventureux dans le laboratoire d'Alireza Mashaghi au LACDR. "Nous étudions les propriétés mécaniques des cellules, leur rigidité et leur viscosité. Celles-ci sont extrêmement importantes, entre autres, dans la réponse immunitaire à la maladie." Par exemple, un macrophage qui engloutit un agent pathogène doit pouvoir se déformer facilement autour de lui.
Ces propriétés mécaniques jouent également un rôle dans le cancer. "Dans une tumeur, certaines cellules deviennent plus molles, moins rigides. Ces cellules peuvent migrer plus facilement à travers le corps, ce qui se produit dans le cancer métastatique."
Dans la leucémie, où les cellules immunitaires monocytaires sont affectées, leurs propriétés mécaniques changent. "Si nous pouvons mesurer cela avec précision, la rigidité de ces cellules pourrait être un moyen de diagnostiquer la maladie." La rigidité cellulaire devient alors ce qu'on appelle un biomarqueur.
Evers a travaillé avec des pincettes optiques, entre autres outils. Avec cet appareil, les scientifiques peuvent, par exemple, tenir un brin d’ADN, tirer dessus, puis mesurer l’étanchéité de son enroulement. "J'ai modifié la pince à épiler pour que l'on puisse prendre une cellule entre deux billes de verre. En poussant les billes l'une contre l'autre avec une certaine force et en observant l'étirement que subit la cellule, nous déterminons la rigidité de la cellule."
Près des tumeurs, quelque chose d’étrange se produit avec les macrophages. Alors que certains d’entre eux éliminent les cellules tumorales comme espéré, d’autres entourent la tumeur et protègent réellement les cellules tumorales. Evers voulait prouver si ces différents sous-types de cellules immunitaires sont identifiables par leur rigidité.
Il a extrait des macrophages de tissus mammaires de souris saines et des macrophages associés à des tumeurs de souris atteintes d'un cancer du sein. "Les macrophages protégeant la tumeur avaient une plus grande rigidité."
"Avec notre mécanobiologie, nous visons à introduire un nouveau domaine au sein de la biologie", explique Evers. Lorsqu’ils étudient les gènes, les biologistes parlent de génomique. S’il s’agit de protéines, on appelle cela la protéomique. La recherche sur le métabolisme relève de la métabolomique. Les résultats d'Evers montrent qu'il existe des aspects encore plus pertinents. "La mécanique ajoute la dimension des propriétés mécaniques telles que la rigidité et la viscosité."
Alireza Mashaghi, directeur d'Evers, est très satisfait du travail de son doctorat. candidat. "Il a introduit la mécanique dans le domaine de recherche en immunologie, contribuant ainsi à l'émergence du domaine de la mécano-immunologie. Il a réussi à appliquer des techniques pour mesurer les propriétés mécaniques des cellules immunitaires pendant la maladie."
L'aventure n'est pas encore terminée. "Je reste dans le département, maintenant en tant que chercheur postdoctoral. J'ai passé beaucoup de temps à développer la technologie et les résultats ne sont arrivés qu'à la fin. Je fais actuellement des recherches sur les maladies caractérisées par des fuites de vaisseaux sanguins, qui doivent également avoir à voir avec les propriétés mécaniques des vaisseaux sanguins. "
Les virus comme Ebola sont mortels en raison de la fièvre hémorragique accompagnée de fuites de vaisseaux sanguins. Ceci est également lié à la modification des propriétés mécaniques des cellules des vaisseaux sanguins. Il y a donc beaucoup de choses à découvrir pour le mécanobiologiste unicellulaire Evers.
Plus d'informations : Tom M.J. Evers et al, Analyse unicellulaire de la mécanique des cellules immunitaires innées :une application à l'immunologie du cancer, Materials Advances (2024). DOI :10.1039/D3MA01107K
Fourni par l'Université de Leiden
