Les cils, mini-moteurs du vivant

CommunicationFévrier2011
Lescils,mini‐moteursduvivant
Destravauxcollaboratifsentrechercheursdel’InstitutdeGénétiqueetde
BiologieMoléculaireetCellulaire(IGBMC),legroupedeScottFraser(Centre
d’imageriebiologiquedeCaltech,Californie)etJonathanB.Freund(Université
d’IllinoisàUrbanaChampaign)ontmisenévidencelerôleclédescilsdansla
formationdesotolithes,desbiominérauxàlabasedelasensationd’équilibre.
Grâceàdesoutilsempruntésàlaphysiqueetauxmathématiques,ceschercheurs
ontvisualiséetmodéliséprécisémentlesfluxmicroscopiquesgénérésparlescils
etmontrél’importancedecesderniersdansledéveloppementdesotholithesde
l’oreilleinterne.Cesrésultatsoriginaux,publiésle15février2011danslejournal
DevelopmentalCell,sontessentielspourcomprendrel’originedecertaines
ciliopathies,unefamilledemaladiesgénétiquesliéesàdesmutationsaffectantla
fonctiondescils.
Lescils,desstructuresmalconnues
Lescilssontdesstructuresfiliformessituéesàlasurfacedecertainescellules.
Présentsdansdenombreuxorganes,leurfonctionestsouventmalconnue.Ils
ontunrôleàlafoissensitif(ilssontcapablesdecapterlesmouvementsetdeles
transformerenunfluxioniqueàl’intérieurdelacellule)etmoteur(parleurs
mouvementsilsgénèrentdesfluxbiologiques).
L’otholithe,structuresensoriellefondamentale
L’oreilleinterneestorganecommunàdenombreuxanimaux,del’humainau
poisson.C’estlesystèmesensorielprincipaldelaperceptiondumouvementet
del'orientationparrapportàlaverticale.Sonfonctionnementrepose
essentiellementsurl’otholithe,unbiominéralconnectéàuncilsensitifqui
permetdetransformerl’informationdemouvementàlacellulequirelaye
ensuitel’informationausystèmenerveux.C’estaussilemécanismedebasede
l’auditionchezlespoissons.
Comprendrelesmécanismesdudéveloppementdel’otholithe
L’équipedeJulienVermotdel’IGBMCestspécialiséedansl’étudedurôledes
fluxbiologiquesdansledéveloppementdel’embryonetutilisecommeanimal
modèlelepoissonzèbre.Lesotholithesdel’oreilleinternesontdesbiominéraux
et,contrairementàlamajoritédesorganes,dontledéveloppementestcontrôlé
génétiquement,ilsseformentparagrégationdemoléculessousl’impulsionde
fluxbiologiquesgénéréspardescilsmoteurs.Leschercheurssesontconcentrés
surcescilsetontmisenévidencedesfluxbiologiquestrèscomplexesimpliquant
àlafoisdesphénomènesd’attractionetdemélange.

CommunicationFévrier2011
Destechniquesdebiophysiqueinnovantes
Latechniquedes«pincesoptiques»permetded’immobiliserdesstructurestrès
petitessanslesaltérer.Laforceoptiquedulaserpermetd’«attraper»une
moléculeetlafixersansvéritablementlatoucher(sanscontactmatériel).Cette
techniquepermetdemesurerainsidesdéplacementsnanométriquesainsique
desforcesdel’ordredequelquespicoNewton.Grâceàunemesuretrèsprécise
desmouvementsdesmoléculesetl’utilisationd’outilsmathématiques,les
chercheursontainsivisualiséetmodélisélesfluxdanslacavité.Ilsontainsimis
enévidencel’impactdufluxsurledéveloppementdel’otholithe.
Lecilestunorganitemalconnumaisdepuisquelquesannées,iloccupeune
placedeplusenplusimportantedanslarecherchemédicalecarilestimpliqué
dansdenombreusesfonctionsduvivantetintervientdansdesphasescritiques
delaplupartdesévénementscellulaires.Cesrésultatssontdonctrès
prometteursetpermettentunemeilleurecompréhensiondecertains
phénomènesbiologiquesetmaladiesliéesauxcils.
Modélisationdudéveloppementdel’otholitheparagrégationdemolécules.Dans
desconditionsnormales,lescilsgénèrentdesflux(enrouge)quidonnentsabonne
formeàl’otholithe,c'est‐à‐direavecunebaseaplatie(àgauche).Silescilsmoteurs
sontsupprimés,laformedel’otholitheestaltérée(àdroite).
DevelopmentalCell,15février2011
Mechanisticbasisofotholithformationduringteleostinnereardevelopment.
DavidWu,JonathanB.Freund,ScottE.FraserandJulienVermot.