article original publié par Science @ Nasa
auteur : Karen Miller
traduction de Didier Jamet
21 JUIN 2002
Profondément enfoui à l’intérieur des cellules dont nous sommes constitués, un squelette flexible ressent l’effet de la gravité… et y réagit de manière inattendue.
La « Tour d’Aiguilles » du sculpteur Kenneth Snelson est d’apparence très fragile. L’entrecroisement de tiges suspendues à des fils s’élève périlleusement à 20 mètres de haut. Une telle structure devrait nécessairement s’effondrer ou basculer. Pourtant elle reste debout. Quand le vent souffle, la Tour d’Aiguilles plie mais ne rompt pas. Quand on la pousse, elle revient en place. La tour est légère, robuste, et étrangement belle.
Tout comme le squelette des cellules.
En effet, les cellules ont un squelette. Il n’est pas fait de calcium comme les os qui s’entrechoquent à Halloween. Les squelettes des cellules – les biologistes les appellent cytosquelettes – sont constitués de chaînes de molécules protéiques. Les cytosquelettes donnent leur forme aux cellules, les aident à se mouvoir, et maintiennent le noyau en place.
Comme les sculptures de Snelson, les cytosquelettes ont une « tenségrité » – néologisme formé à partir des mots « tension » et « intégrité » - Ils équilibrent la compression avec la tension, et sous l’action d’une force fléchissent sans se briser. Dans la Tour d’aiguilles, les fils répartissent la tension et les tiges supportent la compression. Dans un cytosquelette, les chaînes de protéines –les unes minces, les autres épaisses, ou bien encore creuses –remplacent les tiges et les fils. Reliées ensemble elles forment une structure stable mais souple.
La NASA s’intéresse aux cytosquelettes car ils sont sensibles à la gravité. La pesanteur produit à la fois tension et compression. Mais que se passe-t-il (lors d’un voyage dans l’espace par exemple) quand la pesanteur disparaît ? Les cellules se comportent-elles différemment quand leur cytosquelette se détend ?
Le biologiste cellulaire d’Harvard Don Ingber est un des tout premiers chercheurs à avoir travaillé sur la question.
« Le cytosquelette est sensible à la gravité –comme à n’importe quelle force – par le biais de protéines spéciales nommées intégrines, qui font saillie au travers de la membrane cellulaire » explique Ingber. À l’intérieur de la cellule, elles sont accrochées au cytosquelette. À l’extérieur, elles se verrouillent sur une structure nommée matrice extracellulaire – un échafaudage fibreux auquel les cellules sont ancrées dans notre corps.
Ingber et ses collègues ont montré que quand les intégrines bougent, le cytosquelette se raidit. Ils y sont parvenus en recouvrant de petites billes magnétiques, d’une taille comprise entre 1 et 10 microns, avec des molécules spéciales qui se lient aux intégrines. Ils ont alors attaché les microbilles aux intégrines et ont ensuite appliqué un champ magnétique.
« Les billes se sont mises à tourner et à essayer de s’aligner avec le champ, tout comme l’aiguille d’un compas cherche à s’aligner avec le champ magnétique terrestre » explique Ingber. Les microbilles ont tordu les intégrines, qui à leur tour ont vrillé le cytosquelette. Plus la tension appliquée était forte, plus le cytosquelette se raidissait. En fait, il devint si contracté que les microbilles ne purent pas être déviées de plus de quelques degrés !
Tourmenter les intégrines n’a pas seulement provoqué la contraction du cytosquelette, cela a aussi activé certains gènes. « Activer un gène » signifie l’encourager à générer de l’ARN (acide ribonucléique) et des protéines. C’est important car les protéines sont des petits messagers qui signalent aux cellules de rentrer en action. Chatouiller le cytosquelette, semble-t-il, peut mener les cellules à choisir entre différents programmes génétiques.
Suite de cet article: Tenségrité à tous les étages
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