La symétrie et l’asymétrie sont des propriétés fondamentales de la mother nature. Vu d’en haut, les papillons ont une symétrie gauche-droite, tandis que les crabes violonistes mâles présentent une asymétrie spectaculaire. C’est également le cas pour les unités fondamentales de la vie: les cellules. Ils contrôlent la symétrie de leurs buildings internes pour réguler toutes les fonctions biologiques.

Publiant dans Character Communications, une équipe dirigée par le Hakubi Centre for Highly developed Study de l’Université de Kyoto a annoncé le développement d’une cellule artificielle qui fulfilled en lumière la dynamique qui régit la symétrie interne de chaque cellule.

Que les forces soient dans vos cellules

L’équipe a découvert que le réseau d’actomyosine – un complexe constitué principalement de la protéine actine qui crée le maillage filamentaire et de la myosine moléculaire motrice – s’auto-organise en deux constructions distinctes qui poussent et tirent les composants intracellulaires comme si dans un bras de fer.

Des études antérieures ont montré que la masse structurale d’une cellule – le cytosquelette d’actine – est impliquée dans le positionnement symétrique. Il a été émis l’hypothèse que ce réseau dirige et positionne les composants intracellulaires. Cependant, les mécanismes de la façon dont les protéines trouvent le «centre» de la cellule, ou comment elles induisent une rupture de symétrie, sont restés insaisissables.

«Les cellules vivantes sont traditionnellement utilisées pour étudier ces processus», explique Makito Miyazaki, qui a dirigé l’étude. « Mais une cellule est si complexe qu’elle peut obscurcir le système de régulation sous-jacent. »

Pour surmonter cette difficulté, l’équipe a opté pour une approche ascendante, développant une cellule artificielle simplifiée en confinant le cytosquelette d’actine dans une minuscule gouttelette de liquide. Cela leur a permis de contrôler les tailles et les concentrations de toutes les protéines d’intérêt.

En modifiant ensuite la taille des cellules, l’équipe a découvert deux réseaux d’actomyosine coexistants avec des fonctions opposées: une actomyosine centripète en forme d’anneau qui pousse vers le centre et des ponts d’actomyosine en vrac formés radialement qui tirent vers les bords.

Les expériences de perturbation moléculaire et la modélisation théorique ont en outre révélé que l’équilibre entre ces deux réseaux est ce qui détermine la symétrie de positionnement.

« La façon dont les cellules organisent leurs constructions internes est une dilemma importante à laquelle nous devons répondre afin de comprendre remark nos corps sont construits à partir de cellules fécondées uniques », conclut Miyazaki.

En simplifiant le système cellulaire, l’équipe estime qu’elle a développé un modèle universellement applicable qui pourrait conduire à de nouvelles révélations concernant les fonctions les in addition fondamentales de la vie.