Les cellules comprenant un tissu peuvent s'entasser dans des géométries désordonnées tout comme les grains de sable dans un château de sable. Ce faisant, ils peuvent geler dans une forme fixe - comme dans un château de sable - ou couler comme du sable versé d'un seau de plage. La découverte, rapporté par des chercheurs de Harvard T.H. École de santé publique Chan, Université du Nord-Est, et MIT, fournit des informations sur la formation d'organes dans un embryon, cicatrisation d'une plaie, et même l'invasion des cellules dans les tissus environnants, comme cela se produit dans le cancer.

"Cette découverte établit un lien profond entre la physique de la matière granulaire inerte telle que le sable et la géométrie des systèmes vivants multicellulaires, " a déclaré l'auteur principal Lior Atia, un stagiaire postdoctoral dans le laboratoire de Jeffrey Fredberg, professeur de bio-ingénierie et de physiologie à la Harvard Chan School. "En raison de la nature de la façon dont une cellule se niche parmi ses voisins immédiats, un scientifique peut maintenant regarder les formes des cellules et deviner pourquoi, et à quelle vitesse, ces cellules vont migrer, remodeler, ou envahir les tissus environnants."

L'étude paraît en ligne le 2 avril 2018 en Physique de la nature .

Des travaux antérieurs de Fredberg et de ses collègues avaient documenté l'importance du comportement cellulaire collectif dans l'asthme, montrant que les cellules comprenant les tissus épithéliaux - qui tapissent les surfaces de tous les organes dans tout le corps - peuvent se débloquer et s'écouler comme un fluide, ou confiture et congeler comme un solide.

Dans la nouvelle étude, les chercheurs ont exploré le rôle de la forme cellulaire dans deux types de cellules épithéliales très différents - les cellules épithéliales bronchiques humaines cultivées en laboratoire et les cellules de l'embryon vivant de la mouche des fruits - et les ont observées à mesure qu'elles mûrissaient au fil du temps.

En tant que cellules bloquées ou débloquées, les formes des cellules ont changé de manière systématique dans les deux systèmes, suggérant ainsi une base physique commune. Les formes des cellules sont devenues progressivement moins allongées et moins variables au fur et à mesure qu'elles se coinçaient, et plus allongés et plus variables au fur et à mesure qu'ils se débloquaient. Tout comme la matière granulaire inerte, ces cellules interagissaient avec leurs voisins les plus proches pour former un "collectif désordonné" qui passait d'un état solide à un état fluide.

Selon les chercheurs, ces résultats suggèrent que les différences de forme d'une cellule à l'autre au sein d'un tissu sont essentielles à leur capacité à se bloquer et à se débloquer, et que ce processus semble entraîner des événements biologiques, notamment le développement embryonnaire, cicatrisation des plaies, et, potentiellement, invasion de cellules cancéreuses.

Cette connaissance du comportement cellulaire pourrait aider les chercheurs à mieux comprendre le brouillage et le débourrage cellulaire, qui pourraient conduire à des traitements potentiels pour des conditions telles que des anomalies du développement, asthme, et cancéreux.