La bio-interface dynamique entre le tissu de la moule et le byssus joue un rôle important dans la libération rapide

Image de microscopie optique d'une section histologiquement colorée de la racine de la tige dans laquelle de fines feuilles ondulées de la racine de la tige non vivante entourées de cils (rouges) peuvent être vues incrustées dans le tissu vivant du générateur (bleu clair). Crédit :Jenaes Sivasundarampillai

Une équipe de chimistes de l'Université McGill, en collaboration avec un collègue de la Charité-Universitätsmedizin, en Allemagne, a découvert une partie du processus utilisé par les moules pour se lier aux rochers et s'en libérer rapidement lorsque les conditions le justifient.

Dans leur projet, rapporté dans la revue Science , le groupe a étudié l'interface entre le tissu des moules et le faisceau de filaments que les moules utilisent pour s'ancrer aux rochers et à d'autres objets. Guoqing Pan et Bin Li, de l'Université du Jiangsu et de l'Université de Soochow, toutes deux en Chine, ont publié un article Perspective dans le même numéro de revue décrivant le travail effectué par l'équipe dans le cadre de ce nouvel effort.

Les moules sont des mollusques bivalves qui vivent à la fois dans des environnements d'eau douce et salée. Ils ont des coques articulées reliées par un ligament. Les muscles assurent une étanchéité parfaite lorsque la coque est fermée. Les moules utilisent des fils de byssus (communément appelés barbe) pour s'attacher à des objets solides tels que des rochers.

Reconstruction 3D d'un ensemble de données de micro-tomodensitométrie (μCT). Ce film a été généré à partir de la reconstruction d'un ensemble de données μCT acquises à partir d'une racine de tige colorée incorporée dans le tissu vivant. Initialement, les tissus du générateur et des septa sont visualisés en niveaux de gris, tandis que les lamelles des racines souches sont visualisées en bleu clair. En passant de la région externe de la tige à la racine de la tige, on peut voir l'interdigitation complexe des septae et des lamelles. Plus tard dans le film, le tissu générateur est retiré du modèle afin de visualiser plus clairement la structure complexe des feuilles lamellaires ondulées. Crédit :Jenaes Sivasundarampillai

Le byssus de moule a été largement étudié en raison de sa capacité unique à connecter des matériaux non vivants (les filaments qui composent les fils) aux tissus vivants et à se déconnecter à la demande. Mais, comme le notent Pan et Li, la plupart de ces recherches ont porté sur d’éventuels mécanismes de liaison chimique. Dans ce nouvel effort, l'équipe de recherche s'est plutôt concentrée sur la dynamique de la bio-interface.

Pour mieux comprendre comment les fils de byssus se connectent aux tissus vivants et comment ils peuvent être largués si nécessaire, l'équipe de recherche a utilisé diverses technologies pour étudier les fils et les tissus auxquels ils se connectent. En utilisant plusieurs types d'imagerie ainsi que la spectroscopie, l'équipe a observé que les extrémités des fils s'entrecroisaient avec des couches de tissus vivants, elles-mêmes recouvertes d'environ 6 milliards de cils mobiles.

Caractéristiques reconstruites en 3D à partir d'une pile d'images FIB-SEM réalisée à partir d'une petite région de la racine de la tige. Tissu vivant en bleu foncé, feuille de racine de tige non vivante en bleu clair, vésicules sécrétoires en bleu sarcelle, cils en rouge. Crédit :Jenaes Sivasundarampillai

Ils ont en outre constaté que le fait d’avoir autant de cils se traduisait par un degré élevé de contact superficiel, ce qui permettait de mailler mécaniquement deux matériaux disparates. Les chercheurs ont également noté que les oscillations des cils contribuaient à la fois à renforcer l’adhérence entre les deux matériaux et à permettre une libération rapide lorsque cela était nécessaire. Ils ont découvert que le mouvement des cils était piloté par des neurotransmetteurs, ce qui, selon les chercheurs, suggère qu'ils sont finalement contrôlés par la sérotonine et la dopamine.

Plus d'informations : Jenaes Sivasundarampillai et al, Une forte biointerface à libération rapide chez les moules médiée par une adhésion à base de cils sérotoninergiques, Science (2023). DOI :10.1126/science.adi7401

Guoqing Pan et al, Une biointerface dynamique contrôle l'adhésion des moules, Science (2023). DOI :10.1126/science.adl2002

Informations sur le journal : Sciences