Gyles Lewis
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La propagation des tumeurs et d'autres tissus en croissance a révélé un tout nouveau type de physique.
Dans une nouvelle recherche, publiée le 24 septembre dans la revue Nature Physics, les scientifiques ont découvert que les cellules vivantes passent des feuilles 2D aux taches 3D par un processus jusqu'alors inconnu appelé «mouillage actif». Et la physique de l'humidification active pourrait expliquer pourquoi et comment les cancers se propagent.
"Si nous pouvions trouver le moyen de modifier sélectivement ces forces dans une vraie tumeur, ce qui est une tâche très difficile, nous pourrions concevoir un traitement pour éviter la dissémination du cancer", co-auteurs de l'étude Xavier Trepat, de l'Institut de bio-ingénierie de Catalogne à Espagne, et Carlos Pérez-González, de l'Universidad de La Laguna en Espagne, ont déclaré dans un e-mail. [10 choses à faire et à ne pas faire pour réduire votre risque de cancer]
Physique active
Toute sorte d'application médicale pour les résultats est loin. Trepat et Pérez-González ont déclaré que leurs prochaines étapes impliqueraient de se plonger davantage dans l'étrange physique du mouillage actif, dont on sait encore peu de choses..
Ce que les chercheurs ont découvert est basé sur des expériences réalisées dans une boîte de laboratoire utilisant des cellules cancéreuses du sein humaines. Tout a commencé, ont déclaré Trepat et Pérez-González, par une enquête sur une protéine appelée E-cadhérine, qui assure l'adhérence entre les cellules. Les chercheurs avaient voulu savoir comment cette protéine régule la tension au sein des tissus, ou groupes de cellules. Ce à quoi ils ne s'attendaient pas, c'est que la tension dans le tissu puisse devenir si élevée que leur feuille de tissu se détacherait spontanément du gel enduit de collagène qu'ils utilisaient comme substrat et se rétracterait en une forme sphéroïde..
"La première fois que nous avons observé ce phénomène, nous ne savions pas comment ni pourquoi il se produisait", ont déclaré les chercheurs. .
Les chercheurs ont comparé le mouillage actif au comportement des fluides dits passifs, dans lesquels il n'y a pas de structures vivantes pour modifier l'écoulement des fluides. Normalement, dans les fluides passifs, un ensemble d'équations physiques connues sous le nom d'équations de Navier-Stokes dicte la dynamique des fluides. Dans les fluides passifs, la transition d'une feuille 2D à un sphéroïde 3D est appelée démouillage. Le contraire, un sphéroïde 3D s'étalant en deux dimensions, est appelé mouillage. Le fait de mouiller ou de démouiller est régi par la tension superficielle de l'interface, le liquide et le gaz impliqués.)
Mais alors que les chercheurs ont joué avec les cellules cancéreuses dans leur expérience - des paramètres variables tels que la taille des tissus et les niveaux de E-cadhérine - ils ont découvert que les cellules ne se comportaient pas comme les fluides normaux en mouillant et en démouillant passivement. En effet, un certain nombre de processus actifs, de la contractilité du tissu à l'adhésion cellule-substrat, déterminent si les cellules se gonflent ou se dispersent, ont découvert les chercheurs..
La transition entre la phase de mouillage étalée et la phase de démouillage en boule dépend de la compétition entre les forces cellule-cellule et les forces qui fixent la cellule au substrat, ont déclaré les chercheurs..
Transitions du cancer
Les tissus se développent et se déplacent de nombreuses façons, y compris au cours du développement normal. Mais la transition de mouillage actif est importante, car c'est le moment clé où les cellules passent d'une sphère confinée à une feuille plate étalée, ont déclaré Trepat et Pérez-González. En d'autres termes, une fois que des boules circulaires de tumeur s'étalent et se fixent à une surface, la tumeur peut se propager davantage..
"Nos résultats ont établi un cadre complet pour comprendre quelles forces sont importantes pour l'invasion du cancer", ont déclaré les enquêteurs. Une partie de la prochaine phase de travail consistera à déplacer les études hors des plats de laboratoire vers des tissus vivants et de vraies tumeurs, ont ajouté les chercheurs..
Les systèmes biologiques peuvent être difficiles à intégrer dans les cadres de la physique classique, ont écrit Richard Morris et Alpha Yap dans un commentaire accompagnant le nouvel article. Morris est chercheur postdoctoral au Tata Institute for Fundamental Research en Inde et Yap est biologiste cellulaire à l'Université du Queensland en Australie. Mais le nouvel article est un "pas précieux dans la bonne direction" pour rendre la physique pertinente aux problèmes de biologie, ont écrit Morris et Yap.
«Dans ce cas», ont-ils écrit, «nous apprenons que, si les idées de la physique classique peuvent être bénéfiques dans la caractérisation des systèmes biologiques, l'analogie ne doit pas être poussée trop loin et de nouvelles approches sont nécessaires».
Publié à l'origine le .