« Chez les cellules comme en recherche, tout est affaire d’échanges »
De la biologie aux mathématiques en passant par la physique, l’équipe de Yohanns Bellaïche recèle nombre de compétences pour étudier sous un jour nouveau la division cellulaire. Un processus qui lorsqu’il est perturbé peut aboutir au cancer.
La division cellulaire, voilà ce qui motive les recherches de Yohanns Bellaïche depuis ses débuts. Au cours de cette étape essentielle au développement et au renouvellement des tissus, une cellule engendre deux cellules. Ce mécanisme est étudié par les biologistes de longue date, d’autant plus que le moindre dérèglement dans cette machinerie complexe peut entraîner la naissance de cellules défectueuse, voire tumorale.
Pendant longtemps on a cru que tout l’art pour la cellule consistait à engendrer deux cellules totalement identiques. Les travaux de Yohanns Bellaïche ont largement contribué à mettre en évidence que la division cellulaire avait bien d’autres fonctions. « Après avoir été dupliqué, les éléments cellulaires ne se scindent pas en deux lots identiques, explique-t-il. Grâce à une sorte de boussole interne, des déterminants cellulaires se localisent au sein de la cellule ce qui entraîne une division asymétrique et la naissance de deux cellules distinctes. » Ce mécanisme connu sous le nom de polarisation cellulaire va alors devenir le cœur des recherches de l’équipe Polarité, division et morphogenèse de Yohanns Bellaïche. Tout d’abord à l’échelle de la cellule unique, puis en 2009, lorsqu’il intègre la toute nouvelle unité biologie du développement du cancer, il se lance un nouveau défi : comprendre la division des cellules au sein d’un tissu.
Repenser la cellule dans son environnement
Ce changement d’échelle s’accompagne d’un changement de point de vue : il faut non seulement prendre en compte les données génétiques de la cellule, mais aussi les caractéristiques physiques telles que les forces existantes au sein du tissu. « Il ne s’agissait plus d’étudier une cellule individuelle et isolée mais dans son environnement tissulaire » précise le biologiste. Pour relever ce défi il s’entoure de physiciens, de biophysiciens, de spécialistes de la microscopie, en particulier Floris Bosveld et Boris Guirao, et ensemble ils mettent au jour de toutes nouvelles règles de la division cellulaire. Comment ? En développant des outils mathématiques basés sur la physique statistique qui permettent de prendre en compte non plus uniquement la cellule, mais aussi ses plus proches voisines.
Résultat : dans ses deux dernières publications parues dans Nature, son équipe montre qu’il ne faut plus se focaliser sur une seule cellule seule pour comprendre la division.
Les six cellules l’entourant influent et participent même à sa division. Elles transmettent des signaux mécaniques à leur voisine en division pour l’aider à se diviser. » Et le chercheur d’ajouter « Chez les cellules comme en recherche, tout est affaire de communication et d’échanges.
Ce modèle de physique statistique a depuis fait des émules puisqu’une collaboration avec des chercheurs de l’université de Yale leur a permis d’étendre ses applications à la réparation des tissues. En présence d’une plaie, les cellules recolonisent l’espace pour la combler. Grâce à l’outil développé par l’équipe de Yohanns Bellaïche, ils ont pu être mis en évidence que la migration et la division était couplées : alors que les cellules de tête migrent pour remplir la plaie, les cellules en amont se divisent pour compenser ce mouvement.
La découverte des règles de communication entre cellule au cours de division n’a très certainement pas fini d’aider les biologistes dans leur compréhension de la vie à l’échelle tissulaire. Enfin, elle prouve une nouvelle fois tout l’intérêt des approches pluridisciplinaires pour élucider les mécanismes biologiques dont les dérèglements peuvent conduire à des pathologies.
Epithelial tricellular junctions act as interphase cell shape sensors to orient mitosis.
Bosveld F, Markova O, Guirao B, Martin C, Wang Z, Pierre A, Balakireva M, Gaugue I, Ainslie A, Christophorou N, Lubensky DK, Minc N, Bellaïche Y. Nature. 2016 Feb 25;530(7591):495-8. doi: 10.1038/nature16970.
Transmission of cytokinesis forces via E-cadherin dilution and actomyosin flows.
Pinheiro D, Hannezo E, Herszterg S, Bosveld F, Gaugue I, Balakireva M, Wang Z, Cristo I, Rigaud SU, Markova O, Bellaïche Y. Nature. 2017 Mar 15. doi: 10.1038/nature22041.
Tissue-scale coordination of cellular behaviour promotes epidermal wound repair in live mice.
Park S, Gonzalez DG, Guirao B, Boucher JD, Cockburn K, Marsh ED, Mesa KR, Brown S, Rompolas P, Haberman AM, Bellaïche Y, Greco V. Nat Cell Biol. 2017 Mar 1;19(2):155-163. doi: 10.1038/ncb3472.
copyright : Florence Levillain