La cellule eucaryote est l'unité de base des animaux et des plantes. Grâce au microscope, il semble très structuré et subdivisé en de nombreux compartiments liés à la membrane. Chaque compartiment a une fonction spécifique, et sa membrane est peuplée de molécules spécifiques. Comment la cellule préserve-t-elle cet ordre interne étonnant, et (en l'absence de pathologies) ne pas se dégrader en un amas informe de molécules ? Une telle dégradation est contrée par un processus continu de tri moléculaire par lequel des molécules similaires sont collectées et expédiées vers les « bonnes » destinations, de la même manière que ce qui se passe lorsqu'une maison est maintenue propre et rangée par les tâches quotidiennes. C'est toujours mystérieux, cependant, comment une cellule vivante peut accomplir cette tâche sans qu'un superviseur la dirige.

Dans un récent Lettres d'examen physique papier, une collaboration de chercheurs du Politecnico di Torino, Université de Turin, Institut italien de médecine génomique—IIGM, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare—INFN, et Institut Landau de physique théorique (Moscou), fait l'hypothèse que ce processus de tri moléculaire émerge de la combinaison de deux mécanismes spontanés. Le premier mécanisme est la propension de molécules similaires à s'agréger sur les membranes sous forme de « patchs, ' ou 'gouttelettes, ' de la même manière que des gouttelettes d'eau se forment dans un nuage de vapeur qui se refroidit. Le deuxième mécanisme est la tendance de ces gouttelettes à plier la membrane, conduisant à la formation et au détachement ultérieur de petites vésicules enrichies en composants moléculaires des gouttelettes d'origine. Les différents compartiments membranaires de la cellule eucaryote agissent ainsi de manière similaire aux récipients et tubes d'un distillateur naturel, ou alambic, qui trie et redirige en permanence les composants moléculaires vers les destinations appropriées.

Dans l'ouvrage publié, ce processus de tri moléculaire est étudié avec des outils mathématiques et des simulations informatiques, montrant que la propension à l'agrégation est le principal paramètre de contrôle du processus. Pour chaque groupe de molécules il existe une valeur optimale de ce paramètre (ni trop grande, ni trop petit), de telle sorte que le processus de tri se déroule à la vitesse maximale possible. Réellement, une certaine propension à l'agrégation moléculaire est nécessaire pour conduire le processus, mais lorsque la propension à l'agrégation est trop grande, les molécules « gèlent » en un grand nombre de petites gouttelettes qui croissent très lentement, et le processus de tri global ralentit. Des observations expérimentales de ce processus de distillation dans des cellules isolées des vaisseaux sanguins de cordons ombilicaux humains confirment cette image théorique, et suggèrent que l'évolution peut avoir conduit les cellules à travailler dans la région optimale des paramètres, où le processus de tri atteint une efficacité maximale.

Ces résultats sont particulièrement intéressants, la dérégulation du tri moléculaire étant une caractéristique des pathologies sévères, comme le cancer. L'identification théorique des paramètres qui contrôlent le processus est une première étape importante vers une meilleure compréhension de l'origine de telles perturbations et le développement de thérapies.