Les scientifiques cherchent depuis longtemps à comprendre comment les cellules se déplacent, par exemple à la recherche de nouvelles façons de contrôler la propagation du cancer. Le domaine de la biologie continue d'éclairer les processus infiniment complexes par lesquels des collections de cellules communiquent, s'adaptent et s'organisent le long de voies biochimiques.

En se tournant vers les lois de la physique, des chercheurs du Yale Systems Biology Institute ont jeté un regard neuf sur la façon dont les cellules se déplacent, révélant des similitudes entre le comportement des tissus cellulaires et les gouttelettes d'eau les plus simples.

"Nous adoptons une perspective différente sur la façon dont le mouvement cellulaire est déterminé par les propriétés des tissus dans lesquels ils se trouvent plutôt que par la façon dont ils agissent individuellement", a déclaré Michael Murrell, professeur agrégé de génie biomédical et de physique et auteur principal d'une série d'articles décrivant le travail.

Publié dans Lettres d'examen physique , les premières expériences du groupe ont utilisé des techniques mécaniques pour mesurer la tension superficielle d'une simple "boule" de tissu cellulaire afin de révéler des similitudes avec les propriétés thermodynamiques des gouttelettes d'eau, mais avec des différences notables.

"Avec une goutte d'eau, la tension superficielle est constante et ne change pas avec la taille des gouttelettes", a déclaré Murrell. Cependant, les scientifiques ont découvert que dans le cas d'une "gouttelette" de cellules cancéreuses, la tension de surface dépendait de la taille :plus le tissu était petit, plus la tension de surface était élevée et plus la pression à l'intérieur du tissu était élevée.

Ensuite, l'équipe a appliqué un gradient de tension superficielle pour montrer que les cellules du tissu se déplaçaient rapidement et collectivement, un peu comme la surface de l'eau se déplace lorsque du détergent est ajouté. Leurs conclusions ont été publiées dans Physical Review Fluids .

Cet effet dit "Marangoni" se produit lorsque les forces à la surface d'un tissu entraînent le mouvement des cellules à l'intérieur.

Pour compléter le puzzle, les scientifiques ont laissé le tissu adhérer à une surface, imitant la façon dont une tumeur se développe et se propage. Les cellules ont émergé de la boule de tissu comme des gouttelettes d'eau "mouillant" une surface réceptive ou hydrophile. Dans certaines conditions, le mouillage a augmenté la pression interne du tissu, aidant à expulser les cellules.

Publié aujourd'hui dans Physical Review X , ces découvertes jettent un nouvel éclairage sur la mesure dans laquelle les cellules "migrent" ou si la pression de la tension superficielle favorise le mouvement des cellules.

"Quand vous pensez à tout ce qui coule, nous pensons généralement à un gradient de pression", a déclaré Vikrant Yadav, chercheur au Murrell Lab et co-premier auteur des trois études. "Ce que nous montrons ici, c'est que les propriétés globales des tissus, y compris la tension et la pression superficielles, sont importantes lorsqu'il s'agit de la capacité des cellules à migrer hors d'une tumeur modèle." + Explorer plus loin

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