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Comprendre comment les cellules s’autodétruisent – un processus employé par le corps humain pour éliminer les cellules dangereuses ou endommagées – pourrait signifier une meilleure approche pour guérir plusieurs sortes de maladies, allant des cancers aux maladies du cerveau, en passant par la perte de cheveux. Les scientifiques de Stanford ont étudié la mort cellulaire programmée et ont observé la formation de ce processus de destruction et sa rapidité, offrant ainsi des indices essentiels quant à la mécanique qui entre en jeu.

Mieux comprendre le processus de l’apoptose

L’apoptose est l’un des types de mort cellulaire naturelle les mieux comprise par les scientifiques, mais il reste encore du chemin à faire, avant que l’ensemble du processus soit totalement élucidé. Par exemple nous savons que nous perdons des milliards de cellules chaque jour dû à l’apoptose, à la fois de manière positive et négative. Nous savons également qu’il joue un rôle essentiel dans l’élimination des cellules dangereuses pouvant être associées au cancer, mais peut également entraîner le déclin des cellules saines et l’apparition de maladies neurodégénératives telles que la maladie d’Alzheimer.

Donc, mieux comprendre comment cela se passe pourrait offrir de nouvelles façons de manipuler l’apoptose pour notre bénéfice. Ces dernières années, les scientifiques ont découvert des ingrédients à base d’huile d’olive qui favorisaient l’apoptose pour tuer les cellules cancéreuses, des protéines chez la souris pour inverser les symptômes du vieillissement et d’autres protéines qui détruisent les cellules cicatricielles.

Les scientifiques de Stanford ont entrepris d’en apprendre davantage en plaçant l’apoptose au microscope – au sens figuré. Ils ont mené leurs recherches en utilisant des œufs de grenouilles Xenopus, chacun d’eux ayant une seule cellule et un autre étant très gros, permettant ainsi d’observer la propagation de la mort cellulaire à l’œil nu.

Ils ont commencé par extraire l’œuf du liquide ou du cytoplasme en l’insérant dans des tubes en téflon de quelques millimètres de long, puis en déclenchant l’apoptose avec un « signal de mort » moléculaire. En utilisant une forme de microscopie à fluorescence déjà connue pour permettre l’observation de signaux apoptotiques, les scientifiques ont observé une lueur verte dans le tube.

Une onde déclencherait la mort cellulaire

Ils ont ensuite regardé un processus similaire se dérouler avec des œufs de grenouille complets et intacts, où l’approche de la microscopie par fluorescence était problématique en raison de la nature opaque de l’échantillon. Au lieu d’une lueur, les scientifiques ont observé une onde à la surface de l’œuf lorsque l’apoptose s’est déclenchée, qui a traversé l’œuf comme une ligne courbe d’une manière similaire à la lueur verte.

Ces ondes ont traversé l’échantillon à une vitesse de 30 microns par minute, soit environ un millimètre toutes les 33 minutes. Cela peut sembler très lent, mais c’est la rapidité avec laquelle la mort a éradiqué la cellule, ce qui a aider les scientifiques. Ils expliquent que la vitesse est constante et trop rapide pour être entraînée par une autre forme de mouvement cellulaire, telle que la diffusion, et ne peut être expliquée que par ce que l’on appelle; des ondes de déclenchement.

« Ce travail est un autre exemple de la façon dont la nature utilise ces ondes de déclenchement – des choses que la plupart des biologistes n’ont jamais entendues parler », déclare James Ferrell, professeur de biologie chimique à l’université de Stanford. « C’est un thème récurrent dans la réglementation des cellules. Je parie que nous commencerons bientôt à le voir dans les manuels scolaires. »

Les ondes de déclenchement peuvent être considérées comme une ligne de dominos qui tombent. L’un tombe sur l’autre et ainsi de suite, mais seulement si un seuil de force est dépassé et force chacun à basculer dans l’autre, plutôt que de vaciller momentanément et de rester debout. Lorsque l’apoptose est déclenchée, elle active des protéines tueuses dans les cellules appelées caspases. Vous pouvez penser aux caspases activées comme la « force » des dominos qui tombent, en sautant dans la chaîne et en activant d’autres caspases jusqu’à ce que la cellule entière soit morte.

« Elle se propage de cette façon et ne ralentit jamais, ne s’épuise jamais », explique M. Ferrell. «Son amplitude ne diminue pas car chaque étape du processus génère son propre élan en convertissant des molécules plus inactives en molécules actives, jusqu’à ce que l’apoptose se répande dans tous les coins et recoins de la cellule.

Des ondes ont été observées dans la propagation des virus

Des ondes de déclenchement ont été observées ailleurs en biologie, telles que la propagation des virus et la division des œufs de grenouille, mais l’équipe affirme que c’est la première fois qu’elles sont identifiées dans la mort cellulaire. Cherchant à tirer parti de cette découverte, l’équipe cherche maintenant à découvrir d’autres processus où il pourrait s’agir du mécanisme sous-jacent, comme la propagation d’une réponse immunitaire d’une cellule à l’autre.

« Nous avons toutes ces informations sur les protéines et les gènes dans toutes sortes d’organismes, et nous essayons de comprendre quels sont les thèmes récurrents », a déclaré Ferrell. « Nous montrons que la communication à longue distance peut être réalisée par des ondes de déclenchement, qui dépendent d’éléments comme les boucles de rétroaction positive, les seuils et les mécanismes de couplage spatial. Ces ingrédients sont présents partout dans la régulation biologique où ces ondes se manifestent. »

Les résultats de cette recherche ont été publiés dans Science.

Source : Stanford University