Les cellules eucaryotes – celles qui composent la majeure partie de la vie telle que nous la connaissons, y compris tous les animaux, plantes et champignons – sont des objets hautement structurés.
Ces cellules assemblent et maintiennent leurs propres éléments internes plus petits : les organites liés à la membrane comme les noyaux, qui stockent l’information génétique, ou les mitochondries, qui produisent de l’énergie chimique. Mais il reste beaucoup à apprendre sur la façon dont ils s’organisent dans ces compartiments spatiaux.
Des physiciens de l’Université de Washington à St. Louis ont mené de nouvelles expériences qui montrent que les cellules eucaryotes peuvent contrôler de manière robuste les fluctuations moyennes de la taille des organites. En démontrant que la taille des organites obéit à une relation d’échelle universelle que les scientifiques prédisent théoriquement, leur nouveau cadre suggère que les organites se développent en rafales aléatoires à partir d’un pool limité de blocs de construction.
L’étude a été publiée le 6 janvier dans Lettres d’examen physique.
« Dans notre travail, nous suggérons que les étapes par lesquelles les organites sont cultivées – loin d’être un assemblage » brique par brique » ordonné – se produisent en rafales stochastiques « , a déclaré Shankar Mukherji, professeur adjoint de physique en arts et sciences.
« De telles rafales limitent fondamentalement la précision avec laquelle la taille des organites est contrôlée, mais maintiennent également le bruit dans la taille des organites dans une fenêtre étroite », a déclaré Mukherji. « La croissance en rafale fournit un mécanisme biophysique général par lequel les cellules peuvent maintenir, en moyenne, des tailles d’organites fiables mais plastiques. »
Les organelles doivent être suffisamment flexibles pour permettre aux cellules de se développer ou de se rétrécir en fonction de l’environnement. Pourtant, la taille des organites doit être maintenue dans certaines limites. Les biologistes ont déjà identifié certains facteurs moléculaires qui régulent la taille des organites, mais cette étude fournit de nouvelles informations sur les principes quantitatifs qui sous-tendent le contrôle de la taille des organites.
Bien que cette étude ait utilisé la levure bourgeonnante comme organisme modèle, l’équipe est ravie d’explorer comment ces mécanismes d’assemblage sont utilisés dans différentes espèces et types de cellules. Mukherji a déclaré qu’ils prévoyaient d’examiner ce que ces modèles de robustesse peuvent nous apprendre sur la façon d’exploiter l’assemblage d’organites pour des applications de bio-ingénierie et de repérer les défauts de la biogenèse des organites dans le contexte de la maladie.
« Le modèle de robustesse de la taille des organites est partagé entre la levure en herbe et les cellules iPS humaines », a déclaré Mukherji. « Les mécanismes moléculaires sous-jacents produisant ces sursauts doivent encore être complètement élucidés et sont susceptibles d’être spécifiques aux organelles et potentiellement spécifiques à l’espèce. »
Plus d’information:
Kiandokht Panjtan Amiri et al, Robustesse et universalité dans le contrôle de la taille des organites, Lettres d’examen physique (2023). DOI : 10.1103/PhysRevLett.130.018401