Le projet est une collaboration avec des chercheurs de l'Université d'Helsinki, de l'Université de technologie de Vienne et de l'Université Masaryk de Brno. L'étude est publiée dans Nature Communications .

La chitine est le principal matériau de construction à la fois pour l'exosquelette des insectes et pour les poils des vers à poils tels que le ver annélide marin Platynereis dumerilii. Cependant, les vers à poils possèdent une chitine un peu plus douce, la bêta-chitine, particulièrement intéressante pour les applications biomédicales. Les poils permettent aux vers de se déplacer dans l'eau.

La manière exacte dont la chitine est transformée en poils distincts est jusqu’à présent restée énigmatique. La nouvelle étude fournit désormais un aperçu passionnant de cette biogenèse particulière.

Florian Raible explique :« Le processus commence par la pointe des poils, puis par la partie centrale et enfin par la base des poils. Les pièces finies sont poussées de plus en plus loin du corps. Dans ce processus de développement, les unités fonctionnelles importantes sont créés les uns après les autres, pièce par pièce, ce qui s'apparente à l'impression 3D."

Une meilleure compréhension de tels processus présente également un potentiel pour le développement de futurs produits médicaux ou pour la production de matériaux naturellement dégradables. La bêta-chitine issue de la coquille dorsale du calmar, par exemple, est actuellement utilisée comme matière première pour la fabrication de pansements particulièrement bien tolérés. "Peut-être qu'à l'avenir, il sera également possible d'utiliser des cellules d'annélides pour produire ce matériau", explique Raible.

Le contexte biologique exact :les chaétoblastes jouent un rôle central dans ce processus. Les chaétoblastes sont des cellules spécialisées dotées de longues structures de surface, appelées microvillosités. Ces microvillosités abritent une enzyme spécifique dont les recherches pourraient démontrer qu'elle est responsable de la formation de chitine, le matériau à partir duquel les poils sont finalement fabriqués. Les résultats des chercheurs montrent une surface cellulaire dynamique caractérisée par des microvillosités géométriquement disposées.

Les microvillosités individuelles ont une fonction similaire à celle des buses d’une imprimante 3D. Florian Raible explique :« Notre analyse suggère que la chitine est produite par les microvillosités individuelles de la cellule chaetoblast. L'évolution précise du nombre et de la forme de ces microvillosités au fil du temps est donc la clé pour façonner les structures géométriques des poils individuels, comme sous forme de dents individuelles sur la pointe des poils, qui sont précises jusqu'à l'échelle submicrométrique."

Les poils se développent généralement en seulement deux jours et peuvent avoir différentes formes; selon le stade de développement du ver, ils sont plus courts ou plus longs, plus pointus ou plus plats.

Outre la collaboration locale avec l'Université de technologie de Vienne et des spécialistes de l'imagerie de l'Université de Brno, la coopération avec le laboratoire Jokitalo de l'Université d'Helsinki s'est avérée être un grand avantage pour les chercheurs de l'Université de Vienne.

Grâce à leur expertise en microscopie électronique à balayage à face de bloc en série (SBF-SEM), les chercheurs ont étudié la disposition des microvillosités dans le processus de formation des poils et ont proposé un modèle 3D pour la synthèse de la formation des poils.

Le premier auteur Kyojiro Ikeda de l'Université de Vienne explique :« La tomographie électronique standard demande beaucoup de travail, car la découpe des échantillons et leur examen au microscope électronique doivent être effectués manuellement. Avec cette approche, nous pouvons toutefois automatiser de manière fiable la analyse de milliers de couches."

Le groupe Raible travaille actuellement à améliorer la résolution de l'observation afin de révéler encore plus de détails sur la biogenèse des poils.