Comment les moteurs moléculaires entraînent la locomotion cellulaire

L'une des merveilles du monde microscopique est la capacité des cellules à changer de forme, à se diviser et même à se déplacer par elles-mêmes. La mécanique derrière ces processus est entraînée par le cytosquelette d'une cellule, un réseau fibreux de filaments d'actine qui fournit une sorte d'échafaudage interne.

Cet échafaudage est parsemé de moteurs moléculaires appelés myosine, qui saisissent les filaments d'actine et commencent à tirer, comme une équipe de pub dans un bras de fer. Ce tiraillement est ce qui fait qu'une cellule change de forme, se divise et se déplace.

Et pourtant, comment exactement une collection de moteurs tirant sur ces filaments internes peut conduire ce processus n'est pas tout à fait clair, en particulier lorsque les moteurs et les fibres sont orientés plus ou moins au hasard. Une énigme en particulier est de savoir comment cette traction peut modifier les propriétés globales de la cellule, telles que sa rigidité, de plusieurs ordres de grandeur.

Aujourd'hui, nous avons un aperçu de ce problème grâce aux travaux de Chase Broedersz et Fred MacKintosh à l'Université Vrije d'Amsterdam. Ces gars-là ont créé un modèle 2D d'un échafaudage cellulaire composé de filaments rigides et de moteurs moléculaires saupoudrés dans sa structure. Ce qu'ils observent est un aperçu intéressant de la façon dont le comportement linéaire des moteurs conduit à un changement non linéaire de la rigidité de l'échafaudage.

La clé est que les contraintes à l'intérieur de l'échafaudage ne sont pas uniformément réparties au départ : il y a beaucoup de mou. Cela a un effet important sur la propriété de masse de la cellule, la rendant essentiellement souple.

Allumez les moteurs et cela change rapidement, disent Broedersz et MacKintosh. Les moteurs s'enroulent rapidement dans le mou et l'échafaudage se raidit. Les contraintes internes générées par les moteurs arrachent les modes de flexion souples du système, laissant les modes d'étirement rigides, disent-ils.

Dans un sens, au lieu de modifier les propriétés de l'échafaudage, les moteurs en révèlent simplement un autre aspect qui est autrement caché. C'est ainsi que les moteurs génèrent un changement de rigidité non linéaire même si leur propre comportement est linéaire.

À partir de là, il n'est pas difficile d'imaginer comment le raidissement et le ramollissement sélectifs de l'échafaudage cellulaire dans diverses parties d'une cellule peuvent entraîner des changements de forme, de division cellulaire et même de locomotion.

C'est une idée qui pourrait avoir des implications intéressantes et pas seulement pour notre compréhension de la mécanique cellulaire. Ces principes peuvent inspirer la conception de nouveaux matériaux biomémétique actifs avec des propriétés élastiques réglables, disent Broedersz et MacKintosh.

Une nouvelle génération de trucs inspirés du cellulaire. Cool!

Réf : arxiv.org/abs/1009.3848 : Les moteurs moléculaires renforcent les réseaux de polymères semi-flexibles non affines

cacher