Comment les cellules emploient des flux biologiques très lents pour signaler et dispenser

Une équipe d'EPFL (Ecole Polytechnique Federale De Lausanne) aboutie par le professeur mélodie Swartz a expliqué pour la première fois que la présence des flux biologiques très lents affecte le milieu extracellulaire des voies qui sont critiques pour la formation et la migration des cellules de tissu.

Leurs résultats apparaîtront en ligne la semaine du 24 octobre dans les démarches de l'académie nationale des sciences.

Un défi majeur pour le bureau d'études de tissu est de recenser les ingrédients environnementaux essentiels dont les cellules ont besoin afin de communiquer, émigrer, et dispenser en tissus vivants. Un de ces ingrédients est la présence, en dehors de la cellule, des changements minutieux de la concentration des morphogens appelés de protéines spéciales. Les cellules peuvent détecter même les différences les plus minuscules dans la concentration de morphogen et modifieront leurs fonctionnements en conséquence. À l'étude le développement embryonnaire, les cellules souche différencient dans des organes au moyen des actions des morphogens. Et même les cellules cancéreuses peuvent employer des morphogens pour se développer, pour induire un approvisionnement en sang, et pour métastaser.

Bien que le concept de l'organisme de cellules en réponse à ces gradients de morphogen soit bien documenté, petit est connu au sujet de la façon dont ces modifications subtiles de concentration obtiennent ont déterminé le premier lieu, en particulier dans l'environnement dynamique d'un tissu réel. Cette recherche fournit la preuve que les forces biophysiques minuscules dans le milieu extracellulaire peuvent jouer un rôle majeur.

Swartz et ses collègues ont constaté que les flux biophysiques lents, tels que les flux lents qui existent entre les capillaires lymphatiques et de sang pour aider à transporter des macromolécules de sang aux tissus, jouent un rôle majeur dans la formation de ces gradients. Ils ont employé un modèle de calcul développé par le repère de stagiaire de PhD fleury pour expliquer cela en présence d'un flux lent, les cellules peuvent installer et même amplifier leurs propres gradients de morphogen. « Ce système exquis a pu avoir évolué comme voie pour que les cellules gagnent un meilleur contrôle de leurs environs extracellulaires locaux, où elles peuvent employer les forces liquides qui existent en tissus pour diriger et amplifier la transmission et l'organisme, » explique Swartz.

La première barre de Cara-Lynn l'auteur (un stagiaire de PhD à l'Université Northwestern) a employé un modèle in vitro de la formation capillaire pour expliquer l'épreuve-de-concept que les petits flux biophysiques jouent un rôle critique dans la formation de tissu. Il a mis le sang humain et les cellules endothéliales lymphatiques dans un environnement contenant le facteur de croissance endothélial vasculaire modification modification (VEGF) et a soumis le système à un flux externe-induit très lent.

Sans flux, l'organisme très petit de cellules a eu lieu. Avec la combinaison du flux et du VEGF, les cellules endothéliales maillées et dispensées, rapidement formant des capillaires. « Nous avons donné à nos cellules le bon environnement et une impulsion matérielle et les deux conditions ont combiné synergiquement, pilotant les cellules pour dispenser en architectures fonctionnelles, » dit Swartz.

Cette recherche montre clairement et pour la première fois ce les petites forces biophysiques sont parmi les ingrédients environnementaux critiques que les cellules doivent émigrer et dispenser en tissus fonctionnels. Ces nouvelles connaissances ont pu être immédiatement employées dans des applications de bureau d'études de tissu. Elles pourraient également être employées pour améliorer notre compréhension des procédés cellulaires fondamentaux de signalisation et d'organisme.

« Ce résultat peut être généralisé à n'importe quel système qui est piloté par les gradients de protéine qui grippent à la matrice extracellulaire, » des notes Swartz. « Ceci comprend les protéines qui pilotent des cellules immunitaires dans le système lymphatique, une part importante de la réaction immunitaire, et d'autres qui conduisent des cellules tumorales dans le système lymphatique, où elles écartent et deviennent mortelles. Nous devons comprendre ces opérations de base si nous voulons aux stratégies de design les améliorer ou empêcher. »