Controle des divisions cellulaires et de la dynamiques des tissues par les forces subcellulaires – TiMecaDiv

Pour mener à bien notre recherche, nous avons combiné plusieurs techniques de pointe pour étudier les cellules en deux dimensions (2D) et en trois dimensions (3D). Grâce à l’imagerie en temps réel, aux outils génétiques, aux protéines activées par la lumière (optogénétique) et à des mesures physiques précises, nous avons pu observer la division cellulaire en direct.

L’un de nos partenaires a apporté son expertise en imagerie haute résolution et en analyse informatique de données complexes. Nous avons adapté ces outils pour étudier des embryons en 3D, et les avons couplés à des « pinces magnétiques », de minuscules instruments capables d’exercer des forces à l’intérieur des tissus vivants. Nous avons également développé de nouvelles méthodes pour relier la forme des cellules, les forces mécaniques et les mouvements des structures responsables de la division (le fuseau mitotique).

Nous avons mis en œuvre des techniques d’optogénétique – où la lumière permet de contrôler la position de certaines protéines dans la cellule – afin de mieux comprendre le comportement de ces molécules durant la division. Initialement utilisées dans des systèmes plus simples, ces méthodes ont été adaptées aux tissus embryonnaires en développement.

Un autre partenaire a mis au point une méthode unique permettant de mesurer directement les forces appliquées sur les structures internes des cellules en division, dans des embryons d’oursins vivants. Nous avons adapté avec succès cette approche aux embryons de drosophile (la mouche du vinaigre), montrant que nous pouvions manipuler les forces internes sans perturber le développement. Des billes magnétiques, ciblant les pôles du fuseau, nous ont permis de modifier son orientation de manière contrôlée.

Ensemble, ces outils fournissent la base technologique essentielle pour nos trois axes de recherche.

Notre projet était divisé en trois grands axes. Voici un résumé de nos résultats :

Axe 1 : Nous voulions mesurer les forces qui agissent sur les structures responsables de la division cellulaire, et comprendre comment elles sont guidées par des signaux internes. Bien que nous ayons pu démontrer la faisabilité de certaines techniques dans des embryons vivants, des difficultés techniques – notamment dans la précision et la répétabilité des expériences – ont limité la quantité de données exploitables. Malgré cela, nous avons obtenu des résultats préliminaires importants qui serviront de base à de futures recherches. En parallèle, un partenaire a modélisé avec succès l’influence de la forme des cellules sur les forces de division dans les premiers stades embryonnaires.

Axe 2 : Cette partie a été menée à bien. Nous avons découvert comment les cellules perçoivent les forces mécaniques au niveau de leurs jonctions pendant la division. Nous avons identifié une nouvelle molécule impliquée dans cette réponse mécanique, qui participe également au contrôle des forces de contraction. Ces résultats expliquent mieux comment les tissus restent cohérents pendant leur croissance.

Axe 3 : Cet axe a également été couronné de succès. Nous avons étudié comment les tissus corrigent les erreurs quand une cellule se divise dans la mauvaise direction. Grâce à l’imagerie en direct, nous avons observé comment le squelette cellulaire et les forces locales permettent à ces cellules de se réinsérer correctement dans le tissu. Nous avons identifié une protéine clé qui facilite ce processus, ce qui nous aide à mieux comprendre comment les tissus conservent leur intégrité face aux perturbations.