Des chercheurs de la TU Delft et du NWO Institute AMOLF ont découvert comment certaines liaisons moléculaires rendent les cellules vivantes à la fois flexibles pour se déplacer et solides pour résister aux forces. Paradoxalement, il s’avère que cette force sensible attraper des obligations sont généralement faibles et inactifs, mais voyagent vers des endroits spécifiques où et quand les cellules sont endommagées. Cette découverte a été publiée aujourd’hui dans Nature Materials.
Les protéines de liaison de capture moléculaires se produisent dans de nombreux tissus différents, à la fois à l’intérieur et entre les cellules. Ces liens se rompent régulièrement, comme le font la plupart des liens biologiques, mais ils ont une propriété particulière : si vous tirez fort sur un lien de capture, il commence en fait à se lier plus étroitement. Les chercheurs ont découvert que cette capacité renforce le matériau à des endroits spécifiques où le lien subit des tensions. La découverte est une percée, 20 ans après la première découverte de telles liaisons. C’est également la première fois que les chercheurs ont été témoins de liaisons de capture travaillant ensemble dans des matériaux biologiques.
A la fois souple et solide
L’ancien chercheur de l’AMOLF, Yuval Mulla, explique : « Habituellement, nous définissons la résistance de quelque chose de deux manières : un matériau peut soit bien se déformer – s’étirer très loin sans se casser, comme le caoutchouc – soit le matériau peut supporter beaucoup de force, par exemple une brique ; bien que le matériau soit solide, il ne peut que s’étirer un peu avant de se casser. En étudiant la nature des liaisons de capture, nous avons découvert que ces liaisons moléculaires étaient capables de faire les deux : être flexibles et solides, même si leurs liaisons moléculaires sont faibles. Et puis nous avons pensé : est-ce que les liens de capture expliqueraient pourquoi les cellules vivantes combinent l’élasticité du caoutchouc avec la résistance d’une brique ?
Pour tester ces idées, les chercheurs ont mesuré les propriétés mécaniques du réseau du cytosquelette qu’ils ont reconstruit en laboratoire, en collaboration avec le groupe de biophysique, pour tirer des liaisons simples. Ils ont constaté que de nombreuses obligations flottent, se raccourcissent puis se relâchent. Cependant, lorsque les chercheurs ont déformé le matériau, ils ont constaté que de nombreuses liaisons se déplaçaient vers des sites particulièrement endommagés pour se lier. Selon Mulla, ils le font “parce que les obligations de capture s’accumulent dans les points faibles où et quand elles sont nécessaires pour rendre le réseau très solide”.
Lié aux maladies
L’étude portait sur une version mutée de la même protéine, qui est connue pour se produire dans une maladie génétique qui conduit à une insuffisance rénale. Contrairement à un lien de capture commun, les chercheurs ont découvert que cette version mutée était toujours active. Cette plus grande force de liaison rend difficile le déplacement du mutant, mais paradoxalement affaiblit également le réseau car les liaisons ne s’accumulent pas là où c’est nécessaire, explique le chef de groupe Gijsje Koenderink : « En comprenant mieux la protéine mutée, nous pourrons peut-être aussi à l’avenir comprendre le processus de l’insuffisance rénale. De plus, nous espérons comprendre comment les obligations de capture jouent un rôle dans la façon dont les cellules cancéreuses sont invasives.
Vision matérielle de la vie
Le groupe de recherche du professeur Gijsje Koenderink de la TU Delft s’intéresse principalement aux propriétés matérielles de la matière vivante. Un thème central dans son groupe est que les cellules et les tissus vivants doivent être dynamiques et flexibles, mais aussi solides : « Cette propriété est différente de tous les matériaux synthétiques que nous connaissons », explique Koenderink. « Notre ambition est d’apprendre de nouveaux principes de conception à partir de matériaux vivants pour créer des matériaux synthétiques qui peuvent être à la fois flexibles et solides. En fait, nous travaillons actuellement avec des chimistes et des biophysiciens comme Sander Tans à AMOLF pour essayer de créer de telles liaisons de capture synthétiques.
