Une étude révèle le rôle de la viscoélasticité des tissus dans la réponse cellulaire

Pour un œil occasionnel, un matelas en mousse à mémoire de forme semble n’avoir aucun rapport avec le comportement des cellules et des tissus. Mais une étude innovante réalisée au Centro de Investigaciones Cardiovasculares (CNIC) de Madrid montre que la viscoélasticité – la capacité d’un matériau à se comprimer puis à retrouver sa forme originale, comme la mousse à mémoire de forme – est une propriété peu explorée des tissus biologiques qui est essentiel au bon fonctionnement des cellules.

Le directeur de l’étude, le Dr Jorge Alegre-Cebollada, qui dirige le laboratoire de mécanique moléculaire du système cardiovasculaire du CNIC, a expliqué que le bon fonctionnement des cellules nécessite des signaux à la fois biochimiques et mécaniques. La mécanobiologie est l’étude scientifique de la manière dont les cellules reconnaissent et réagissent aux propriétés mécaniques de leur environnement.

L’un des éléments les plus importants dans la génération de signaux mécaniques est la matrice extracellulaire (MEC), un réseau de protéines qui agit comme une colle qui maintient les cellules ensemble, aidant ainsi à former et à définir les tissus.

L’ECM influence les activités cellulaires à travers ses propriétés mécaniques, régulant la migration, la prolifération et la différenciation. Par exemple, les modifications de la rigidité de la MEC sont impliquées dans la progression des maladies coronariennes et des cancers du pancréas et du sein. Néanmoins, les scientifiques ne comprennent pas encore pleinement comment les cellules réagissent simultanément à différentes propriétés mécaniques, telles que la rigidité et la viscoélasticité, en particulier dans un environnement à prédominance rigide.

La nouvelle étude, publié dans la revue Avancées scientifiquesmontre que la viscoélasticité des tissus joue un rôle crucial dans l’homéostasie cellulaire, la capacité des cellules à maintenir l’équilibre interne dont elles ont besoin pour fonctionner correctement.

« Cette étude représente une avancée significative dans notre compréhension de la façon dont les cellules réagissent aux forces mécaniques et pourrait aider à expliquer, par exemple, pourquoi certaines tumeurs sont plus agressives que d’autres, tout en ouvrant la voie à l’amélioration des performances des tissus artificiels dans le domaine biomédical. applications », a commenté le Dr Alegre-Cebollada.

Dans l’étude, l’équipe de recherche dirigée par le CNIC a utilisé des biomatériaux nouvellement développés et un modèle informatique pour clarifier la manière dont les cellules réagissent aux forces viscoélastiques.

Régulation des temps de réponse cellulaire

L’étude montre que la viscoélasticité de l’ECM, une propriété peu étudiée jusqu’à présent, régule le temps nécessaire aux cellules pour répondre à un stimulus mécanique.

Le Dr Carla Huerta-López, première auteure de l’étude, a expliqué que « de la même manière qu’un matelas en mousse à mémoire de forme met du temps à retrouver sa forme chaque matin après que nous sortions du lit, les cellules et les tissus ont besoin de temps pour se remettre de leur forme. un stimulus mécanique, par exemple une poignée de main ferme ou un coup. Le temps nécessaire aux tissus pour répondre aux altérations mécaniques est déterminé par la viscoélasticité.

Pour l’étude, l’équipe du CNIC a développé des biomatériaux à base de protéines qui imitent le comportement mécanique de l’ECM.

En utilisant ces biomatériaux, les auteurs ont identifié un mécanisme surprenant par lequel la viscoélasticité de l’ECM l’emporte sur la sensation de rigidité.

Selon les chercheurs, ces résultats contredisent les modèles actuels et fournissent de nouvelles explications sur la façon dont les cellules réagissent aux propriétés mécaniques de la MEC.