Toutes les cellules filles ne naissent pas de souche comme leur mère. Une cellule souche peut se diviser en deux cellules souches, en deux cellules différenciées mais aussi de façon dite « asymétrique » avec la production à la fois d’une cellule souche et d’une cellule différenciée, comme c’est le cas pour le muscle en régénération. Des chercheurs de l’Institut Pasteur, du CEA et du CNRS, sous la direction de Shahragim Tajbakhsh, viennent de montrer que l’environnement, ici les tensions physiques via la surface d’adhésion, exerce un contrôle fort sur l’orientation prise par les cellules filles en cours de division.
La descendance des cellules souches ne reposerait pas uniquement sur des signaux cellulaires internes, « mais également, et dans une forte mesure, sur des conditions extérieures », ce qui a des implications majeures pour l’utilisation des cellules souches en thérapeutique. Cette étude « laisse penser qu’il serait possible, en contrôlant la composition et les conditions (...) de choisir la nature des cellules à produire ».
Division cellulaire « asymétrique » et ségrégation « biaisée » de l’ADN
Au cours d’une division dite « asymétrique », la ségrégation de l’ADN peut être biaisée : l’ADN de la cellule mère se retrouve intégralement dans une cellule fille tandis que l’autre hérite de la copie. Une hypothèse avance que ce serait le processus déterminant la nature différenciée ou non des cellules.
Cet équilibre entre division symétrique et asymétrique est primordial : il permet de générer des cellules spécialisées, nécessaires au processus de régénération, tout en gardant un réservoir de cellules souches constant.
Des « rails » de formes variées
Les chercheurs ont choisi d’étudier l’influence de la tension qui s’exerce sur une cellule en milieu naturel, via la surface d’adhésion et plus précisément sa forme. Pour cela, ils ont conçu des micro « niches expérimentales », correspondant à des motifs de formes variées (ronde, carrée, ancre de bateau simple ou double), de quelques micromètres carrés, de la taille d’une à deux cellules. Disposés sur de petites plaques, ils sont recouverts de substrat permettant aux cellules de s’attacher uniquement sur le motif. Chaque cellule souche est disposée sur un de ces « micropatterns », qui sert alors de rail à sa division.
Les scientifiques ont ainsi observé qu’un motif asymétrique provoque 2,5 fois plus de division à ségrégation de l’ADN « biaisée » qu’un motif symétrique. De plus, un motif asymétrique provoque également 4 fois plus de divisions asymétriques - donnant une cellule souche et une cellule différenciée - qu’un motif symétrique.
Le motif asymétrique oriente vers une division asymétrique et favorise le couplage entre ségrégation biaisée de l’ADN et génération de deux cellules différentes. Les tensions physiques semblent bel et bien exercer un rôle sur les cellules souches en division. Mais d’autres facteurs environnementaux pourraient exercer un rôle. Les chercheurs étudient d’ores et déjà l’influence de la composition des niches expérimentales.
Cell Reports, 15 mai 2014
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