À l’aide de techniques d’imagerie à super-résolution, les chercheurs ont observé comment les équipes de réparation moléculaire des cellules – connues sous le nom de complexes de pores nucléaires – se réorganisent rapidement lorsqu’une partie de la membrane cellulaire se rompt. Les complexes de pores nucléaires contrôlent ce qui entre et sort du noyau d’une cellule, le centre de contrôle de la cellule.
"Les scientifiques savent depuis longtemps que les cellules ont un moyen de réparer très rapidement les dommages, mais personne ne savait comment", a déclaré l'auteur principal Erin Trantham-Davidson, PhD, professeur adjoint de biosciences moléculaires au Weinberg College of Arts and Sciences. "Il s'avère que les cellules disposent d'un moyen remarquable et inattendu de réparer et de maintenir très rapidement leur structure de base."
L'étude a été publiée dans la revue Current Biology.
Dans des expériences utilisant des cellules humaines en laboratoire, les chercheurs ont réalisé des déchirures ciblées dans la membrane nucléaire, puis ont observé la réaction des cellules. Normalement, l'intérieur d'une cellule regorge de molécules flottantes, mais après une déchirure dans la membrane cellulaire, des complexes de pores nucléaires forment un joint étanche autour des bords de la déchirure pour arrêter toute fuite moléculaire.
"Si cela ne se produisait pas rapidement, cela serait catastrophique pour la cellule, pouvant conduire à la mort", a déclaré Trantham-Davidson.
Dans les 30 secondes qui ont suivi la déchirure, des complexes de pores nucléaires recouvraient complètement le bord de la cassure. En deux minutes, les pores étaient organisés et capables de contrôler ce qui entrait et sortait du noyau, permettant ainsi à la cellule de retrouver un fonctionnement normal.
À l’aide de l’imagerie de cellules vivantes et de simulations informatiques, les chercheurs ont également déterminé le mécanisme physique à l’origine de cette réparation rapide. Ils ont observé que, suite à des dommages membranaires, les membranes nucléaires interne et externe fusionnent, créant ainsi un échafaudage sur lequel les complexes de pores nucléaires peuvent rapidement s'assembler. Ce processus implique le remodelage des complexes de pores nucléaires, dans lequel les complexes se désassemblent, se déplacent le long de la membrane et se réassemblent sur le site de dommage. Ce mécanisme offre des informations significatives sur le comportement dynamique et l’adaptabilité des complexes de pores nucléaires.
"Les complexes de pores nucléaires sont incroyablement grands, c'est pourquoi les scientifiques ont traditionnellement supposé qu'ils étaient lents et immobiles", a déclaré Trantham-Davidson. "Notre étude montre qu'ils sont remarquablement dynamiques, et cela est probablement vrai pour d'autres grands complexes biologiques."
Les résultats pourraient avoir des implications pour les traitements contre le cancer. Les cellules cancéreuses perdent souvent la capacité de réparer les dommages causés à leur membrane nucléaire, ce qui pourrait les rendre plus sensibles aux thérapies ciblant ce mécanisme de réparation.
"En comprenant mieux comment les cellules réparent les structures de base lorsqu'elles sont endommagées, nous pourrons peut-être concevoir de nouvelles thérapies pour aider le système immunitaire à mieux reconnaître et tuer les cellules cancéreuses", a déclaré Trantham-Davidson.
