Une nouvelle étude du Moffitt Cancer Center, publiée dans iScience , répond à cette question en remettant en question notre compréhension du fonctionnement des cellules. Une équipe de chercheurs suggère que les cellules possèdent un système de traitement de l'information jusqu'alors inconnu qui leur permet de prendre des décisions rapides indépendamment de leurs gènes.

Pendant des décennies, les scientifiques ont considéré l’ADN comme la seule source d’informations cellulaires. Ce modèle d’ADN indique aux cellules comment construire des protéines et remplir des fonctions essentielles. Cependant, de nouvelles recherches menées à Moffitt, dirigées par Dipesh Niraula, Ph.D., et Robert Gatenby, M.D., ont découvert un système d'information non génomique qui fonctionne parallèlement à l'ADN, permettant aux cellules de recueillir des informations sur l'environnement et de réagir rapidement aux changements.

L'étude s'est concentrée sur le rôle des gradients ioniques à travers la membrane cellulaire. Ces gradients, maintenus par des pompes spécialisées, nécessitent une dépense énergétique importante pour générer des potentiels électriques transmembranaires variables. Les chercheurs ont proposé que les gradients représentent un énorme réservoir d'informations permettant aux cellules de surveiller leur environnement en permanence.

Lorsque des informations sont reçues à un moment donné de la membrane cellulaire, elles interagissent avec des portes spécialisées dans des canaux spécifiques aux ions, qui s'ouvrent ensuite, permettant à ces ions de circuler le long des gradients préexistants pour former un canal de communication. Les flux ioniques déclenchent une cascade d’événements adjacents à la membrane, permettant à la cellule d’analyser et de répondre rapidement aux informations. Lorsque les flux d'ions sont importants ou prolongés, ils peuvent provoquer l'auto-assemblage des microtubules et des microfilaments du cytosquelette.

En général, le réseau du cytosquelette fournit un support mécanique à la cellule et est responsable de sa forme et de son mouvement. Cependant, les chercheurs ont noté que les protéines du cytosquelette sont également d’excellents conducteurs d’ions. Cela permet au cytosquelette d'agir comme un réseau de câblage intracellulaire hautement dynamique pour transmettre des informations ioniques de la membrane aux organites intracellulaires, notamment les mitochondries, le réticulum endoplasmique et le noyau. Les chercheurs ont suggéré que ce système, qui permet des réponses rapides et locales à des signaux spécifiques, peut également générer des réponses régionales ou mondiales coordonnées à des changements environnementaux plus importants.

"Notre recherche révèle la capacité des cellules à exploiter les gradients ioniques transmembranaires comme moyen de communication, leur permettant de détecter et de répondre rapidement aux changements dans leur environnement", a déclaré Niraula, chercheur appliqué au Département d'apprentissage automatique. "Ce réseau complexe permet aux cellules de prendre des décisions rapides et éclairées, essentielles à leur survie et à leur fonctionnement."

Les chercheurs pensent que ce système d'information non génomique est essentiel à la formation et au maintien de tissus multicellulaires normaux, et suggèrent que les flux d'ions bien décrits dans les neurones représentent un exemple spécialisé de ce vaste réseau d'informations.

La perturbation de cette dynamique peut également constituer un élément essentiel du développement du cancer. L'équipe a démontré que leur modèle était cohérent avec de multiples observations expérimentales et a mis en évidence plusieurs prédictions testables découlant de leur modèle, ouvrant, espérons-le, la voie à de futures expériences visant à valider leur théorie et à faire la lumière sur les subtilités de la prise de décision cellulaire.

"Cette étude remet en question l'hypothèse implicite en biologie selon laquelle le génome est la seule source d'information et que le noyau agit comme une sorte de processeur central. Nous présentons un tout nouveau réseau d'informations qui permet une adaptation rapide et une communication sophistiquée nécessaire à la survie cellulaire. et probablement profondément impliqué dans la signalisation intercellulaire qui permet aux organismes multicellulaires de fonctionner", a déclaré Gatenby, codirecteur du Centre d'excellence pour la thérapie évolutive à Moffitt.