de la cellule individuelle à l`agréga

Réponse à la contrainte mécanique dans les maladies du vieillissement
prématuré : de la cellule individuelle à l’agrégat multicellulaire
Mots-clés : mutation génétique, lamina, propriétés mécaniques des noyaux, agrégats multicellulaires,
microfluidique, stress isotrope
Le vieillissement cellulaire, ou sénescence, correspond à un déclin progressif des fonctions cellulaires.
Quand elle est prématurée, la sénescence cellulaire peut provoquer un vieillissement accéléré des
patients. Nous nous intéressons ici au processus de vieillissement prématuré lié spécifiquement à des
anomalies de l’enveloppe du noyau. Celle-ci est une membrane complexe constituée de lipides et
protéines, supportée par une structure bidimensionnelle ancrée sur sa face intérieure, la lamina, ellemême constituée de protéines de la famille des lamines. La lamina est responsable de la forme du
noyau et de sa stabilité mécanique. Une mutation du ou des gènes codants pour les lamines conduit à
des maladies appelées laminopathies. Certaines laminopathies se traduisent par un vieillissement
prématuré (la Progeria en est l’une des formes les plus graves). Une des hypothèses est que les
mutations dans les protéines de la lamina affectent les propriétés mécaniques de l’enveloppe
nucléaire, rendant les noyaux, et donc les cellules, plus fragiles, provoquant ainsi une accélération du
vieillissement, en particulier dans les tissus stressés mécaniquement.
Nous travaillons sur un groupe de patients atteints de Syndrome Métabolique sévère (collaboration
Prof. C. Badens, Laboratoire de Génétique Moléculaire, Hôpital d’enfants de La Timone, Marseille), qui
souffrent de divers symptômes typiques d’un vieillissement accéléré (diabète, problèmes cardiovasculaires) et présentent des mutations dans les lamines et des anomalies de forme du noyau
cellulaire. Nous proposons d’étudier l’effet de ces mutations sur la réponse à une sollicitation
mécanique des cellules de ces patients, à l’échelle individuelle et à l’échelle multicellulaire.
- A l’échelle de la cellule, nous étudierons les propriétés mécaniques du noyau extrait de sa
cellule ou du noyau dans son environnement (cellule entière) soit par une technique
d’aspiration par micropipette, soit par des techniques de microfluidique. Le deuxième système
permet de soumettre les noyaux/cellules à diverses déformations en les faisant passer à
travers des constrictions de taille variable contrôlée, et sous flux contrôlé. A l’aide de drogues,
nous pouvons détruire partiellement le cytosquelette (actine, microtubules) pour découpler la
réponse du noyau de celle du cytoplasme.
- A l’échelle multicellulaire, nous observerons le comportement d’un agrégat de cellules
(collaboration G. Cappello, Equipe MOTIV, Laboratoire Interdisciplinaire de Physique,
Grenoble). Les cellules seront cultivées de façon à former ce qu’on appelle des sphéroïdes, qui
peuvent être soumis à une contrainte externe isotrope (pression du milieu environnant). Nous
observerons la croissance et la morphologie des sphéroïdes, la multiplication des cellules et
leur mortalité à la surface et à l’intérieur des sphéroïdes, avec et sans contrainte.
Les différences de comportements individuel et collectif entre les cellules saines et les cellules mutées
permettront de mieux comprendre le processus de vieillissement des cellules soumises à un stress
mécanique.
(A) Noyaux cellulaires d’un individu sain (à
B
gauche) et d’un patient atteint de Progeria
A
(à droite). (B) Images en microscopie de
fluorescence de sphéroïdes contraint sous
pression (à droite) ou non (à gauche) : les
cellules en bleu prolifèrent alors que les
cellules en rouge sont entrées en apoptose
(mort cellulaire).
Contacts :
Emmanuèle HELFER (tél : 06 60 30 28 91, [email protected]) ou Annie VIALLAT
(tél : 06 83 09 25 74, [email protected] ), Centre Interdisciplinaire de
Nanoscience de Marseille, Campus de Luminy