Des chercheurs révèlent un mécanisme de régulation par lequel la vie se contrôle et s’organise

À l’intérieur des cellules, les gouttelettes moléculaires forment des compartiments définis pour les réactions chimiques. Non seulement les interactions collantes entre les molécules, mais aussi les réactions dynamiques peuvent former de telles gouttelettes, comme l’ont découvert des chercheurs de l’Institut Max Planck pour la dynamique et l’auto-organisation (MPI-DS) et de l’Université d’Oxford. Ils ont révélé un nouveau mécanisme de régulation par lequel la vie se contrôle et s’organise.

Traditionnellement, les organites cellulaires définis par une membrane ont été considérés comme les unités fonctionnelles d’une cellule. Ces dernières années, il a également été démontré que les gouttelettes moléculaires formées à l’intérieur de la cellule fournissent un micro-environnement pour des réactions importantes. De telles gouttelettes ne sont pas entourées d’une membrane et proviennent d’une séparation de phase. Par conséquent, ils se forment dynamiquement et peuvent être régulés en fonction des besoins de la cellule.

Les entraînements hors d’équilibre peuvent induire la formation de gouttelettes

Dans le département de physique de la matière vivante, le directeur général Ramin Golestanian et ses collègues visent à révéler les principes d’organisation de la matière vivante. « Jusqu’à présent, la formation de gouttelettes dans les cellules était attribuée à des interactions attractives et collantes entre les molécules, similaires à la formation de gouttelettes dans des systèmes d’équilibre non vivants, tels que des gouttelettes d’huile dans une vinaigrette », explique Jaime Agudo-Canalejo, chef de groupe au MPI-DS.

« Nous avons maintenant découvert que l’entraînement hors d’équilibre fourni par les réactions enzymatiques peut provoquer la formation de gouttelettes riches en enzymes, même sans aucun effet collant. Au lieu de cela, les enzymes sont poussées les unes contre les autres par les flux chimiques qu’elles créent », poursuit-il.

Les chercheurs ont exploré ce nouveau mécanisme en formulant un modèle dans lequel l’effet d’une réaction enzymatique à plusieurs composants sur le micro-environnement est décrit. Ils ont également pris en compte le mécanisme de rétroaction sous-jacent grâce auquel la séparation de phase induite peut à son tour affecter la réaction enzymatique initiale.

« Lorsque l’activité enzymatique devient trop intense, une séparation de phase se produit et agit pour la réduire, fournissant une nouvelle forme d’autorégulation », explique Matthew Cotton, premier auteur de l’étude. Cette interaction complexe d’interactions moléculaires peut fournir un environnement dynamique pour les processus cellulaires. Par conséquent, le modèle ajoute une autre pièce au puzzle complexe de la façon dont la vie est capable de s’organiser.

La recherche a été publiée dans Lettres d’examen physique.