Les globules blancs humains, connus sous le nom de leucocytes, nagent en utilisant un mécanisme nouvellement décrit appelé pagayage moléculaire, rapportent les chercheurs dans le numéro du 15 septembre de Biophysical Journal. Ce mécanisme de micro-baignade pourrait expliquer remark les cellules immunitaires et les cellules cancéreuses migrent dans diverses niches remplies de liquide dans le corps, pour le bien ou pour le mal.




« La capacité des cellules vivantes à se déplacer de manière autonome est fascinante et cruciale pour de nombreuses fonctions biologiques, mais les mécanismes de migration cellulaire restent partiellement compris », déclare Olivier Theodoly, co-auteur principal de l’étude, de l’Université d’Aix-Marseille en France. « Nos résultats jettent un éclairage nouveau sur les mécanismes de migration des cellules amiboïdes, qui est un sujet very important en immunologie et en recherche sur le most cancers. »

Les cellules ont développé différentes stratégies pour migrer et explorer leur environnement. Par exemple, les spermatozoïdes, les microalgues et les bactéries peuvent nager à travers des déformations de forme ou en utilisant un appendice en forme de fouet appelé flagelle. En revanche, les cellules somatiques de mammifères sont connues pour migrer en se fixant aux surfaces et en rampant. Il est largement admis que les leucocytes ne peuvent pas migrer sur des surfaces 2D sans y adhérer.


Une étude antérieure a rapporté que certains globules blancs humains appelés neutrophiles pouvaient nager, mais aucun mécanisme n’a été démontré. Une autre étude a montré que les leucocytes de souris pouvaient être artificiellement provoqués à nager. Il est largement admis que la nage cellulaire sans flagelle nécessite des changements de forme cellulaire, mais les mécanismes précis sous-jacents à la migration des leucocytes ont été débattus.

Contrairement aux études précédentes, Theodoly, co-auteur principal de l’étude Chaouqi Misbah de l’Université Grenoble Alpes, et leurs collaborateurs fournissent des preuves expérimentales et informatiques dans la nouvelle étude que les leucocytes humains peuvent migrer sur des surfaces 2D sans s’y coller et peuvent nager à l’aide d’un mécanisme. qui ne repose pas sur les changements de forme des cellules. « Regarder le mouvement des cellules donne l’illusion que les cellules déforment leur corps comme un nageur », dit Misbah. « Bien que les leucocytes affichent des formes très dynamiques et semblent nager avec un method de brasse, notre analyse quantitative suggère que ces mouvements sont inefficaces pour propulser les cellules. »

Au lieu de cela, les cellules pagayent en utilisant des protéines transmembranaires, qui s’étendent sur la membrane cellulaire et font saillie à l’extérieur de la cellule. Les chercheurs montrent que le tapis roulant sur membrane – mouvement vers l’arrière de la floor cellulaire – propulse la migration des leucocytes dans des environnements solides ou liquides, avec et sans adhérence.

Cependant, la membrane cellulaire ne bouge pas comme un tapis roulant homogène. Certaines protéines transmembranaires sont liées à des microfilaments d’actine, qui font partie du cytosquelette et se contractent pour permettre aux cellules de se déplacer. Le cytosquelette d’actine est largement accepté comme moteur moléculaire propulsant l’exploration cellulaire. Les nouvelles découvertes démontrent que les protéines transmembranaires liées à l’actine pagayent et propulsent la cellule vers l’avant, alors que les protéines transmembranaires à diffusion libre empêchent la nage.

Les chercheurs proposent que le pagayage continu soit rendu attainable par une combinaison de tapis roulant externe entraîné par l’actine et de recyclage interne des protéines transmembranaires liées à l’actine par transportation vésiculaire. Furthermore précisément, les protéines de pagayage à l’arrière de la cellule sont enfermées à l’intérieur d’une vésicule qui se pince de la membrane cellulaire et transportée vers l’avant de la cellule. En revanche, les protéines transmembranaires non pagayantes sont triées et ne subissent pas ce processus de recyclage interne par transport vésiculaire.

« Ce recyclage de la membrane cellulaire est étudié de manière intensive par la communauté travaillant sur le trafic vésiculaire intracellulaire, mais son rôle dans la motilité n’a guère été pris en compte », explique Theodoly. « Ces fonctions de tri et de trafic des protéines semblaient très sophistiquées pour la natation. Nos recherches, à notre propre surprise, relient des domaines aussi éloignés que la physique des micro-nageurs et la biologie du trafic vésiculaire. »

Les auteurs disent que le pagayage moléculaire pourrait permettre aux cellules immunitaires d’explorer à fond tous les endroits du corps alors qu’elles migrent dans des niches remplies de liquide telles que des functions du corps enflées, des vessies infectées, du liquide céphalo-rachidien ou du liquide amniotique. À l’avenir, les chercheurs prévoient d’étudier les fonctions de la pagaie moléculaire dans divers environnements et d’évaluer si d’autres types de cellules utilisent ce mode de migration.