Le modèle classique d’une cellule à noyau unique décrit avec précision la plupart des cellules, mais pas toutes. En fait, de nombreuses cellules ont plus d’un noyau. La couche la plus externe du placenta humain est une cellule géante avec des milliards de noyaux. Posée à plat, elle mesurerait entre 12 et 14 mètres carrés.
Amy Gladfelter, PhD’01, est fasciné par ces cellules depuis des décennies. «Dès que j’ai regardé au microscope ces très grosses cellules fongiques, je n’ai pas pu m’empêcher d’y penser», a-t-elle déclaré. “Il y a eu tellement de surprises et de paradoxes parce que la plupart des règles de la biologie cellulaire avaient été établies dans des systèmes simples, et ces cellules ne cessaient de les enfreindre.”
Professeur au département de biologie cellulaire de la faculté de médecine, Gladfelter a rejoint la faculté de Duke l’année dernière en tant que boursier en sciences et technologies de Duke.
Dans son laboratoire, elle étudie à la fois les champignons marins et les cellules placentaires. “Nous nous intéressons à la façon dont la capacité d’adopter une organisation multinucléée et de devenir assez grande peut aider les cellules à faire face à des environnements dynamiques et extrêmes”, a-t-elle déclaré.
Les travaux de Gladfelter pourraient affiner les modèles de biologie cellulaire, expliquer certaines maladies de la grossesse et même ouvrir de nouvelles voies pour le traitement du cancer.
À la découverte des secrets du placenta humain
La cellule géante qui constitue la couche la plus externe du placenta doit jongler avec de nombreux signaux contradictoires liés aux besoins du fœtus en croissance et de la mère. Gladfelter étudie comment la taille et l’organisation de la cellule peuvent l’aider à interpréter et à agir sur différents signaux pour guider son comportement à l’instant T.
Elle est enthousiaste à l’idée de ce travail, car la cellule géante du placenta n’a pas encore été bien décrite en termes d’organisation et de fonction. « Nous allons comprendre comment la cellule du placenta fonctionne dans une grossesse saine et ce que cela pourrait nous apprendre sur les maladies de la grossesse pour lesquelles on ne sait pas grand-chose sur ce qui se passe au niveau cellulaire », a-t-elle déclaré.
Elle étudie les cellules au microscope, analyse les images avec des techniques d’apprentissage automatique et modélise les données pour mieux comprendre le comportement des cellules. « Pour nous, les images sont bien plus qu’une jolie image », a-t-elle déclaré. “C’est un endroit où nous extrayons beaucoup d’informations sur la dynamique et la structure physique des cellules.”
Une compréhension plus approfondie du placenta pourrait faire la lumière sur le cancer, étant donné les similitudes intrigantes entre les deux : tous deux cherchent à échapper au système immunitaire, tous deux utilisent un type inhabituel de métabolisme et tous deux régulent positivement certains des mêmes gènes. Et les cellules cancéreuses ont souvent plusieurs noyaux.
Sciences fondamentales + collaboration = applications médicales
Les recherches de Gladfelter sur les champignons marins et les cellules placentaires géantes sont alimentées par sa curiosité de comprendre au niveau moléculaire le fonctionnement de ces cellules inhabituelles : comment elles se déplacent, comment elles réagissent aux signaux et au stress, comment elles perçoivent leur propre forme. Et elle souhaite utiliser ces informations pour améliorer et élargir la compréhension actuelle du fonctionnement interne de toutes les cellules. « Parce que ces cellules sont si extrêmes, elles révèlent souvent des caractéristiques que toutes les cellules utilisent », a-t-elle déclaré. « Elles sont amplifiées en raison de leur taille massive. »
Gladfelter ne doute pas que la science fondamentale constitue la première étape vers le développement de nouvelles thérapies médicales et d’autres avancées technologiques.
« Nous ne parvenons pas vraiment à avoir une compréhension suffisante pour résoudre tous les problèmes qui existent actuellement », a-t-elle déclaré. « Il existe simplement des lacunes majeures dans nos connaissances scientifiques fondamentales qui freinent les applications médicales. »
Elle collabore avec des collègues de la Division de médecine maternelle et fœtale, du Département de génie biomédical et du Tisch Brain Tumor Center, entre autres, pour partager ce qu’elle découvre avec d’autres qui cherchent à traduire de nouvelles découvertes en de nouvelles thérapies.
L’opportunité de collaboration est en partie la raison pour laquelle elle a sauté sur l’occasion de revenir à Duke en tant que membre du corps professoral, après avoir obtenu son doctorat ici en 2001. « L’ouverture des gens à la collaboration en a été un élément important », a-t-elle déclaré. « J’avais l’impression que je pouvais vraiment établir des liens interdisciplinaires ici. »
Article initialement publié dans DukeMed Alumni News, printemps 2024.
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2024-06-27 22:16:03
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