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Lorsqu’elles meurent, les cellules protègent leurs voisines

Épithélium de drosophile montrant les contours des cellules (en gris) et l'activation de la voie EGFR-ERK (en jaune/violet).

Épithélium de drosophile montrant les contours des cellules (en gris) et l'activation de la voie EGFR-ERK (en jaune/violet).

Photo : Institut Pasteur/Romain Levayer et Léo Valon

Radio-Canada

Les cellules en état de « mort cellulaire » protègent leurs voisines en maintenant la consistance des tissus, montrent des scientifiques français de l’Institut Pasteur.

Dans le corps humain, les tissus éliminent constamment des cellules par millions sans mettre en péril leur cohésion, leur forme et leur intégrité explique un communiqué publié par l’Institut Pasteur.

Le chercheur Léo Valon et ses collègues de l'Institut Pasteur ont découvert un processus, inconnu à ce jour, qui permet aux cellules éliminées de protéger transitoirement leurs voisines de la mort cellulaire et de maintenir ainsi la cohésion du tissu.

Illustration artistique montrant des cellules mourantes protégeant leurs voisines pour maintenir l'intégrité du tissu.

Illustration artistique montrant des cellules mourantes protégeant leurs voisines pour maintenir l'intégrité du tissu. Les trous dans l'épithélium créés par la mort cellulaire non coordonnée sont représentés en violet.

Photo : Institut Pasteur/Léon Valon et Romain Levayer

Selon l’équipe française, ce mécanisme de protection est essentiel et sa perturbation conduit à des pertes transitoires d'imperméabilité.

Lorsque ce mécanisme est désactivé, l'élimination simultanée de plusieurs cellules voisines empêche le maintien de la cohésion des tissus. Ces défauts de cohésion pourraient être à l'origine d'inflammation chronique, expliquent les chercheurs.

Épithéliums 101

  • Ce sont des tissus présents dans plusieurs parties du corps, comme l’épiderme et les muqueuses internes;
  • Ils sont composés de couches de cellules jointives jouant le rôle de barrière physique et chimique.
  • Ce rôle est constamment mis à l'épreuve par l'environnement extérieur ainsi que par leur propre renouvellement.

Renouvellement constant

Le renouvellement des tissus repose sur la formation de nouvelles cellules par division cellulaire et sur l'élimination des cellules mortes.

Par exemple, plus de dix milliards de cellules peuvent être éliminées chaque jour dans l'intestin d'un adulte.

Les chercheurs ont voulu cerner comment sont orchestrées ces éliminations pour maintenir la cohésion du tissu et leur imperméabilité dans un contexte de nombreuses éliminations cellulaires.

Pour se faire, ils ont utilisé des mouches drosophiles (du vinaigre), un organisme étudié en laboratoire dont l'organisation des épithéliums est très similaire aux humains, expliquent les chercheurs, dont les travaux sont publiés dans la revue Developmental Cell (Nouvelle fenêtre) (en anglais).

La vidéo qui suit montre la distribution des morts cellulaires dans un épithélium de drosophile.

Les scientifiques ont eu recours à des marqueurs fluorescents sensibles à l'activité des protéines, ce qui a permis de révéler que la mort d'une cellule entraîne l'activation temporaire de la voie EGFR-ERK chez les cellules voisines, une voie d'activation de signaux cellulaires connue pour son implication dans la régulation de la survie des cellules.

Ils ont observé que l'activation de cette voie permet de protéger pendant une heure environ les cellules voisines de la mort cellulaire et empêche ainsi l'élimination simultanée d'un groupe de cellules.

Nous savions déjà que cette voie est un régulateur central de la survie des cellules dans le tissu; néanmoins, nous avons été surpris d'observer de telles dynamiques de protection entre les cellules, explique dans le communiqué Romain Levayer, l’un des auteurs des travaux.

En outre, ces travaux montrent que l'inhibition de ce mécanisme de protection a un effet drastique sur le tissu puisque l'élimination des cellules devient alors aléatoire et des cellules voisines peuvent être éliminées simultanément et engendrer des pertes d'imperméabilité à répétition.

Ces éliminations en groupe ne sont jamais observées dans le tissu en situation normale, c'est-à-dire quand il n'y a pas d'inhibition provoquée de la voie EGFR-ERK, même lorsqu'un grand nombre de cellules sont éliminées.

Une citation de :Romain Levayer, un des auteurs des travaux

Les chercheurs ont ainsi confirmé que la cohésion de l'épithélium se dégrade dès que des cellules voisines sont éliminées simultanément.

De manière surprenante, le tissu est très sensible à la distribution spatiale des cellules éliminées. Alors que le tissu peut résister à un grand nombre d'éliminations, la cohésion de l'épithélium est affectée dès que trois cellules voisines sont éliminées simultanément, précise Léo Valon, premier auteur de cette étude.

Des observations importantes

Ces observations montrent la nécessité pour les tissus de mettre en place des mécanismes empêchant les éliminations groupées. Ces observations sont importantes, car elles illustrent l'incroyable capacité d'auto-organisation des tissus biologiques, une propriété qui leur permet de résister à de nombreuses conditions de stress, ajoute Romain Levayer.

Il n'y a pas besoin d'un chef d'orchestre pour déterminer où et quand les cellules meurent, tout est basé sur des communications très locales entre cellules voisines.

Une citation de :Romain Levayer, un des auteurs des travaux

Le fruit de l’évolution

Le chercheur suisse Olivier Pertz et ses collègues de l'Université de Berne ont montré que ce processus semble avoir été conservé au cours de l'évolution puisque ce même mécanisme de protection basé sur des activations locales de EGFR-ERK a été découvert de façon indépendante dans des lignées de cellules humaines. Leurs résultats laissent à penser que le mécanisme de protection est conservé entre des espèces qui se sont pourtant séparées il y a plusieurs centaines de millions d'années. Il s'agirait donc d'un mécanisme relativement universel.

Dans l’avenir, d’autres travaux pourraient permettre de comprendre si la perturbation de ce mécanisme de coordination des morts cellulaires et les pertes répétitives de l'imperméabilité des tissus pourraient être une des causes d'inflammation chronique.

L'inflammation chronique est responsable de maladies telles que la polyarthrite rhumatoïde, la maladie de Crohn, le psoriasis, et la colite ulcéreuse.

Au Canada seulement, des millions de personnes sont atteintes de maladies inflammatoires chroniques diverses, qui représentent l'une des causes principales de décès dans le monde.

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