1. Contact direct : Les cellules peuvent utiliser leur membrane externe ou des structures spécialisées comme les filopodes ou les microvillosités pour entrer directement en contact et détecter les propriétés physiques de leur environnement. Lorsqu'une cellule rencontre un obstacle, elle peut physiquement « sentir » la barrière et ajuster son mouvement en conséquence.
2. Détection chimique : Les cellules libèrent souvent des molécules de signalisation ou des enzymes pour sonder leur environnement. En détectant les gradients chimiques ou la présence de molécules spécifiques, les cellules peuvent détecter les obstacles et choisir des chemins alternatifs. Par exemple, certaines cellules sont attirées par les nutriments ou repoussent les substances nocives, éloignant ainsi leurs mouvements des obstacles.
3. Polarité et direction : De nombreuses cellules ont une morphologie polarisée avec un bord d’attaque et un bord de fuite. La pointe de l'énergie contient des structures spécialisées impliquées dans la détection et la réponse à l'environnement. Les cellules peuvent diriger leur mouvement en contrôlant dynamiquement la directionnalité et l’activité de ces structures, leur permettant ainsi de contourner les obstacles.
4. Contact inhibition de la locomotion : Certaines cellules présentent une inhibition de la locomotion par contact, ce qui signifie que leur mouvement s'arrête ou change de direction lorsqu'elles entrent en contact avec une autre cellule ou une autre surface. Ce mécanisme aide à prévenir le surpeuplement et permet aux cellules de se disperser et d’explorer efficacement l’environnement.
5. Mécanotransduction : Les cellules peuvent détecter et répondre aux forces mécaniques de leur environnement grâce à des protéines spécialisées. Lorsqu'une cellule rencontre un obstacle, les voies de mécanotransduction peuvent déclencher des modifications dans le cytosquelette de la cellule, entraînant des ajustements dans sa forme et ses mouvements.
6. Apprentissage et adaptation : Au fil du temps, les cellules peuvent apprendre et s'adapter à leur environnement en modifiant leur comportement en fonction des interactions précédentes avec les obstacles. Cette « mémoire » peut être maintenue grâce à la signalisation cellulaire et aux changements épigénétiques, permettant aux cellules de répondre plus efficacement à des obstacles similaires à l'avenir.
7. Migration collective : Dans les environnements multicellulaires, les cellules se déplacent souvent collectivement en groupe. En coordonnant leurs mouvements et en échangeant des informations, les cellules peuvent détecter et réagir plus efficacement aux obstacles. Ce comportement collectif peut impliquer l’adhésion cellule-cellule, les cellules leader et les mécanismes de signalisation.
La combinaison de ces mécanismes permet aux cellules de naviguer efficacement dans des environnements complexes, d’explorer leur environnement et de s’adapter aux divers obstacles qu’elles peuvent rencontrer lors de la migration et d’autres processus cellulaires.
