#Cell #cellule #fluiditésupracellulaire La dynamique réciproque cellule-matrice extracellulaire génère une fluidité supracellulaire sous-jacente à la structuration spontanée des follicules

 

A partir de tissu extrait d'un organe embryonnaire, on en resuspend les cellules mises ensuite sur des plaques à puits au collagène. En 48 heures, les cellules se réorganisent en agrégats multicellulaires périodiques puis en cellules contractiles alignées. Ce réarrangement est instable. 

Au cours de l'embryogenèse des vertébrés, les collectifs cellulaires s'engagent dans un comportement coordonné pour former des structures tissulaires de complexité croissante. Dans la peau aviaire, l'assemblage en follicules dépend des forces mécaniques intrinsèques du derme, mais la façon dont la mécanique cellulaire initie la formation de motifs n'est pas connue. Ici, nous reconstituons l'initiation de la structuration des follicules ex vivo en utilisant uniquement des cellules dermiques aviaires fraîchement dissociées et du collagène. Nous constatons que les cellules contractiles réarrangent physiquement la matrice extracellulaire (ECM) et que le réarrangement ECM aligne davantage les cellules. Cet échange transforme un collectif mécaniquement non lié de cellules dermiques en un continuum, avec un ordre cohérent à longue portée. En combinant théorie et expérience, nous montrons que cette couche ordonnée de cellule-ECM se comporte comme un fluide contractile actif qui forme spontanément des motifs réguliers. Notre étude illustre le rôle de la dynamique mésenchymateuse dans la génération d'un ordre au niveau cellulaire et d'une structuration au niveau des tissus par le biais d'une instabilité fluide, processus qui peuvent être en jeu dans des contextes de rupture de symétrie morphologique. Karl H. Palmquist, et al, dans Cell, publication en ligne en avant-première, 11 mai 2022

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#Cell #Escherichiacoli #repliement #chromosomes Interconnexion de la qualité des solvants, de la transcription et du repliement des chromosomes chez Escherichia coli

 

DNA = ADN
Effective poor solvent = Solvant à faible efficacité
DNA compaction = Compactage de l'ADN
Chromosomal domain organization = Organisation des domaines chromosomiques
Ribosome spatial heterogeneity = Hétérogénéité spatiale du ribosome
Transcription = Transcription
DNA/RNA segregation = Ségrégation entre ADN et ARN

Toutes les cellules replient leur génome, y compris les cellules bactériennes, où le chromosome est compacté en un maillage organisé en domaines appelé nucléoïde. La manière dont le compactage et l'organisation du domaine surviennent n'est pas entièrement comprise. Ici, nous décrivons une méthode pour estimer la taille de maille moyenne du nucléoïde chez Escherichia coli. En utilisant des estimations de taille de maille nucléoïde et de concentration d'ADN, nous constatons que le cytoplasme se comporte comme un mauvais solvant pour le chromosome lorsque la cellule est considérée comme une simple solution de polymère semi-dilué. Les simulations de Monte Carlo suggèrent qu'un mauvais solvant entraîne un compactage des chromosomes et une hétérogénéité de la densité de l'ADN (c'est-à-dire la formation de domaines) à une concentration physiologique d'ADN. La microscopie à fluorescence révèle que la densité d'ADN hétérogène est en corrélation négative avec la densité de ribosomes dans le nucléoïde, conformément aux données obtenues par cryotomographie électronique. Les expériences sur les médicaments, ainsi que les observations passées, suggèrent l'hypothèse que les ARN contribuent aux effets de solvant médiocres, reliant le compactage des chromosomes et la formation de domaines à la transcription et à l'organisation intracellulaire. Yingjie Xiang, et al, dans Cell, publication en ligne en avant-première, 28 juin 2021

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#trendsinpharmacologicalsciences #cellules #véhiculededélivrancedunmédicament Cellules Biologiques comme Véhicules de Délivrance d’un Médicament

Cellules Biologiques comme Véhicules de Délivrance de Traitements. Divers types cellulaires peuvent être utilisés pour la délivrance de traitements. Le choix du type cellulaire est important pour différentes applications. Les cellules anucléées (en rouge) incluent les globules rouges du sang et les plaquettes. Ces cellules ne possèdent pas de noyau et présentent une biodistribution étendue (aspects favorables) ; cependant, ce sont des cellules ne faisant pas de mitoses, ce qui les rend inapte à leur expansion in vitro sans manipulation (aspects défavorables). Les cellules souches mésenchymateuses (MSCs) (en bleu) possèdent une capacité innée de régénération, d’immunomodulation, et de ciblage d’un tissu lésé (aspects favorables) ; cependant, lorsque les MSCs sont injectées dans l’organisme, elles sont rapidement évacuées et les cellules cancéreuses ont la capacité de les « kidnapper » pour leur bénéfice propre (aspects défavorables). Les bactéries (en vert) sont faciles à manipuler, leur effectif double toutes les 45 minutes, et elles peuvent pénétrer les tumeurs (aspects favorables) ; cependant, elles peuvent aussi détruire le microbiome natif et déclencher des réponses immunitaires (aspects défavorables). Les neutrophiles (en violet) sont des intervenants naturels des sites inflammatoires et comptent parmi les premières cellules à être présentes sur site pour la réparation cellulaire (aspects favorables) ; cependant, les neutrophiles ont une courte durée de vie et survivent peu après isolation, empêchant leur expansion in vitro (aspects défavorables).

L’un des défis majeurs subsistant dans le domaine de la délivrance d’un médicament est le manque ont été de cibles au niveau des tissus ou cellules malades. Alors que les efforts accomplis pour la délivrance ciblée de médicament par des nanoparticules élaborées pour ce faire ont été en partie fructueux, il reste des obstacles relevant du ciblage, de la toxicité et de l’immunogénicité à franchir. En revanche, les cellules vivantes possèdent, par essence, des mécanismes innés de ciblage, et peuvent donc être utilisées comme véhicules de délivrance d’un médicament pur augmenter l’efficacité avec laquelle un médicament s’accumule pour agir vers le tissu visé. Dans certains cas, lorsqu’aucun type cellulaire natif ne présente le phénotype thérapeutique souhaité, de meilleurs résultats peuvent être obtenus en modifiant génétiquement et en reprogrammant les circuits géniques. Cette revue de littérature souligne les récentes avancées dans l’utilisation des cellules pour la délivrance de traitements. Plus précisément, nous discutons la manière dont les globules rouges (RBCs), les plaquettes, les neutrophiles, et les cellules mésenchymateuses (MSCs), et les bactéries utilisées pour avancer dans le domaine de la délivrance d’un médicament. Lucas M. Bush, et al, dans Trends in Pharmacological Sciences, publication en ligne en avant-première, 17 décembre 2020

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#trendsinendocrinologyandmetabolism #nutriments #stress #cancer Privation de nourriture, résistance au stress, et cancer

Fasting = Jeune

FMD - fasting mimicking diet - = Régime alimentaire mimant le jeûne

Glucose = Glucose

Amino acids = Acides aminés

Other nutrients = Autres nutriments

Normal cell = Cellule normale

Cancer cell = Cellule cancéreuse

Other oncogenes = Autres oncogènes

Protection = Protection

Survival = Survie

Regeneration = Régénérescence

Oxydative stress = Stress oxydatif

DNA damage = dommage causé à l’ADN

Death = Mort

Représentation schématique des mécanismes de résistance différentielle au stress (DSR) et de la sensibilisation différentielle au stress (DSS) en réponse au jeune et aux régimes mimant le jeûne (FMDs). Dans les cellules normales, les protéines et enzymes en aval du glucose, d’IGF1, et d’autres voies de signalisation de facteurs de croissance, incluant TOR, PKA, et AKT, sont soumises à régulation négative en réponse au jeûne et aux FMDs. Cette régulation négative stoppe ou diminue la croissance et stimule l’activation des gènes de résistance au stress menant à une protection contre la chimiothérapie (DSR) et d’autres médicaments, la survie, et la régénérescence. En revanche, les cellules cancéreuses sont sensibilisées par les jeûnes/FMDs du fait de l’activité constitutive des oncoprotéines, qui exercent une régulation négative sur la résistance au stress et stimulent la génération de dérivés réactifs de l’oxygène, ainsi que la mort cellulaire (DSS). (…)      

Les cellules cancéreuses se caractérisent par une dérégulation des signaux de transduction et des voies métaboliques menant à une augmentation de la captation de glucose, une fonction mitochondriale altérée, et un échappement des signaux anti-promoteur. Les régimes de jeûne, ainsi que les régimes mimant le jeûne (FMDs), représentent des démarches particulièrement prometteuses de stimulation d’effets différentiels sur les cellules normales et sur les cellules malignes. Ces effets sont causés d’une part par la baisse en IFG-1, insuline, et glucose et par l’augmentation en IFGBP1 et en corps cétoniques, qui agissent sur le milieu en forçant les cellules cancéreuses à compter plus sur les métabolites et les facteurs qui sont limitants dans le sang, les conduisant ce faisant vers la mort cellulaire. Ici, nous discutons les expériences menées in vitro sur cellules en culture et in vivo sur des modèles animaux de laboratoire démontrant les effets différentiels du jeûne sur les cellules normales et sur les cellules cancéreuses, ainsi que les mécanismes responsables de ces effets. Roberta Buono et Valter D. Longo, dans Trends in Endocrinology and Metabolism, publication en ligne en avant-première, 17 janvier 2018

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#Cell #actine #lamellipode #réseau Adaptation locale des réseaux d’actine en lamellipode

Comment les perturbations mécaniques influencent-elles la densité et la géométrie des réseaux d'actine sur le bord avant des cellules en migration?

Les filaments d’actine polymérisant contre les membranes agissent sur l’endocytose, le trafic vésiculaire et la motilité cellulaire. Les études de reconstitution in vitro suggèrent que la structure et la dynamique des réseaux d’actine répondent aux forces mécaniques. Nous démontrons que les polymères d’actine en lamellipode des cellules en migration répondent à la charge mécanique quand la tension membranaire est modulée. En état stationnaire, les filaments cellulaires en migration arborent la densité géométrique canonique, définie par des points de ramification formant des angles de 70° générés par Arp2/3. La tension accrue déclenche un réseau dense, présentant une palette d’angles élargie ; en revanche, une tension diminuée provoque le passage vers une configuration plus pauvre, dominée par des filaments en croissant perpendiculairement à la membrane plasmique. Nous montrons que ces réponses émergent à partir d’une géométrie ramifiée de l’actine : quand la charge par filament diminue, la vitesse d’élongation augmente, et les filaments perpendiculaires se font concurrence du fait qu’ils polymérisent au plus près de la membrane (…). Ce mécanisme d’adaptation géométrique intrinsèque au réseau produit un effet modulateur sur les forces de propulsion en réponse à une charge mécanique.  Jan Mueller, et al, dans Cell, publication en ligne en avant-première, 31 août 2017

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#trendsincellbiology #optogénétique #cellule #tissu #morphogénèse Contrôle optogénétique de la fonction des protéines : des processus intracellulaire à la morphogénèse tissulaire

Applications de l'optogénétique en Biologie Cellulaire et Tissulaire. Chaque volet représente un feuillet cellulaire au repos.
A. Motility = Mobilité
B. Signaling =  Signalisation
C. Contractility/relaxation = Contractilité/détente
D. Apoptosis = Apoptose
E. Differentiation = Différenciation

L’optogénétique est une technique émergente et puissante, permettant le contrôle de l’activité des protéines par la lumière. La possibilité d’inhiber ou de stimuler l’activité des protéines avec la précision spatio-temporelle des impulsions d'un rayon laser ouvre des frontières pour la recherche de voies de signalisation et de bases de biologie cellulaires nouvelles sous-tendant le développement des organismes. Grace à cette puissante technique, il sera possible de poser de se poser à nouveau d’anciennes questions et des questions nouvelles sur la manière dont cellules, tissus et organismes naissent et se développent. Dans cette revue de littérature, nous mettons l’accent sur les outils optogénétiques existants qui permettront de décrypter les aspects du développement morphogénétique chez l’animal. Giorgia Gugliemi, et al, dans Trends in Cell Biology, publication en ligne en avant – première, 7 octobre 2016

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