Des chercheurs de la TU Delft et de l'institut NWO AMOLF ont découvert comment certaines liaisons moléculaires rendent les cellules vivantes à la fois flexibles, afin de se déplacer, et solides, afin de résister aux forces. Paradoxalement, il s'avère que ces liaisons de capture sensibles à la force sont faibles et inactives la plupart du temps, mais se déplacent vers des endroits spécifiques où et quand les cellules sont endommagées. Cette découverte a été publiée dans Nature Materials .

Les protéines de liaison de capture moléculaire peuvent être trouvées dans de nombreux tissus différents, à la fois à l'intérieur et entre les cellules. Ces liens se brisent régulièrement, comme le font la plupart des liens biologiques, mais ils ont une propriété particulière :si vous tirez fort sur un lien de capture, il commence en fait à se serrer davantage. Les chercheurs ont découvert que cette capacité renforce le matériau à des endroits spécifiques où le lien subit des contraintes. La découverte est une percée, 20 ans après la première découverte de telles liaisons. De plus, c'est la première fois que les chercheurs ont été témoins de liens de capture travaillant ensemble dans des matériaux biologiques.

À la fois flexible et solide

L'ancien chercheur de l'AMOLF, Yuval Mulla, explique que "nous définissons généralement la résistance de quelque chose de l'une des deux manières suivantes :un matériau peut soit bien se déformer - s'étirer très loin sans se casser, comme le caoutchouc - soit le matériau peut supporter beaucoup de force, par exemple une brique Bien qu'il soit fort, il ne peut que s'étirer un peu avant de se rompre. En étudiant la nature des liaisons de capture, nous avons découvert que ces liaisons moléculaires étaient capables de faire les deux :être flexibles et fortes, même si leurs liaisons moléculaires sont faibles. Et puis nous avons réfléchi :les liens de capture pourraient-ils expliquer pourquoi les cellules vivantes combinent l'élasticité du caoutchouc avec la résistance d'une brique ?"

Pour tester ces idées, les chercheurs ont mesuré les propriétés mécaniques des réseaux cytosquelettiques qu'ils ont reconstitués en laboratoire, en collaboration avec le groupe de biophysique pour extraire des liaisons simples. Ils ont constaté que de nombreux liens flottent simplement, se liant brièvement pour se relâcher à nouveau. Cependant, lorsque les chercheurs ont déformé les réseaux, ils ont découvert que de nombreuses liaisons se déplaçaient vers des sites particulièrement endommagés pour se lier. Mulla dit cela "parce que les obligations de capture s'accumulent aux points faibles quand et où elles sont nécessaires pour rendre le réseau très fort."

Relation avec les maladies

L'étude comprenait une version mutante de la même protéine, une qui est connue pour se produire avec une maladie génétique qui conduit à une insuffisance rénale. Contrairement à un lien de capture ordinaire, les chercheurs ont découvert que cette version mutante était toujours active. Cette force de liaison accrue rend difficile pour le mutant de se déplacer, mais, paradoxalement, affaiblit également les réseaux car les liaisons ne s'accumulent pas là où c'est nécessaire, explique le chef de groupe Gijsje Koenderink :« En comprenant mieux la protéine mutante, à l'avenir, nous pourrait également comprendre le processus de l'insuffisance rénale. De plus, nous espérons comprendre comment les liaisons de capture jouent un rôle dans le caractère invasif des cellules cancéreuses."

Perspective matérielle sur la vie

Le groupe de recherche du professeur Koenderink à l'Université de technologie de Delft s'intéresse principalement aux propriétés matérielles de la matière vivante. Un thème central dans son groupe est le fait que les cellules et les tissus vivants doivent être dynamiques et flexibles, mais aussi solides :« Cette propriété est différente de tous les matériaux synthétiques que nous connaissons », explique Koenderink. "Notre ambition est d'apprendre de nouveaux principes de conception à partir de matériaux vivants pour fabriquer des matériaux synthétiques qui peuvent être à la fois flexibles et solides. En fait, nous travaillons actuellement avec des chimistes et des biophysiciens comme Sander Tans à AMOLF pour essayer de faire de tels obligations de capture synthétiques. » + Explorer plus loin

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