28/11/2024
La morphogenèse, qui explore comment des formes apparaissent dans des systèmes homogènes, intrigue les scientifiques depuis longtemps. Des modèles comme ceux de Turing ont montré comment des motifs réguliers peuvent émerger grâce à des réactions chimiques. Mais une nouvelle étude, parue dans PNAS, met en lumière un mécanisme totalement nouveau.
Cette découverte, issue d’une collaboration entre plusieurs institutions [1], porte sur l’auto-organisation des microtubules, des filaments essentiels au transport intracellulaire. En recréant un système in vitro avec des microtubules et des moteurs moléculaires, les chercheurs ont observé la formation spontanée de motifs réguliers, alternant bandes et taches. Ces motifs, bien qu’apparents stables, évoluent sans cesse sous l’effet des moteurs moléculaires en action.
Le fonctionnement repose sur un équilibre subtil entre transport, diffusion et forces mécaniques. Si un type de moteur domine en concentration, les motifs ne se forment pas. Un léger changement de concentration peut transformer un mouvement chaotique en une structure organisée.
Imagerie de microscopie montrant les microtubules, NCD et KIF5B s'auto-organisant en motifs à haute densité de microtubules.
Contrairement aux motifs de Turing, ces structures ne naissent pas au centre des taches mais à leur périphérie, où les microtubules séparent les moteurs et créent des motifs distincts. Ces recherches pourraient expliquer comment les cellules alignent leurs microtubules et organisent leur espace interne. Cette avancée pourrait remettre en cause les modèles actuels d’explication des mécanismes qui définissent l’axe d’orientation des cellules dans l’espace et ouvre de nouvelles perspectives pour comprendre les mécanismes fondamentaux de la biologie cellulaire.
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Reference :
C. Utzschneider, B. Suresh, A. Sciortino, J. Gaillard, A. Schaeffer, S. Pattanayak, J. Joanny, L. Blanchoin, M. Théry, Force balance of opposing diffusive motors generates polarity-sorted microtubule patterns, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.
121 (49) e2406985121,
https://doi.org/10.1073/pnas.2406985121 (2024).
Contact :
Manuel Théry : manuel.thery@espci.fr
Notes
[1] L’équipe du CytoMorpho lab (ESPCI Paris - PSL, CEA, CNRS) dirigée par Manuel Théry et Laurent Blanchoin et une équipe du Collège de France et de l’Institut Curie dirigée par Jean-François Joanny.
