Des amibes et des cellules savent résoudre des labyrinthes inspirés d'un château londonien

Bien que certaines bactéries soient capables d'utiliser leur corps entier à la manière d'yeuxyeux, la plupart des organismes unicellulaires, ainsi que les cellules somatiques en général, préfèrent s'appuyer sur les indices chimiques fournis par leur environnement pour se repérer. On appelle chimiotaxie la manière dont ils dirigent leurs mouvementsmouvements en fonction de ces signaux. Ce phénomène a généralement lieu sur de courtes distances (moins d'un demi-millimètre), sans quoi le signal chimique s'atténue jusqu'à devenir imperceptible. Mais alors, comment certaines cellules parviennent-elles à se diriger sur de plus grandes distances ? Et comment font-elles pour se repérer au cœur d'un labyrinthe microscopique placé sur leur trajectoire par des chercheurs.

Labyrinthes microscopiques et appâts chimiques

Afin d'en savoir plus, l'équipe de Luke Tweedy et Michel Zagnoni s'est penchée sur deux personnalités, notoires pour leur capacité à se repérer dans l'espace : l'amibe D. discoideum et la cellule cancéreuse responsable des tumeurs pancréatiques chez la souris. Ils ont ensemble créé plusieurs labyrinthes de siliconesilicone microscopiques aux divers degrés de complexité, imitant les chemins tortueux empruntés sous terre par l'amibe et dans les vaisseaux sanguins par les cellules cancéreuses. Un niveau « expert », reprenant le motif du labyrinthe présent dans les jardins du château londonien de Hampton Court, a permis de mettre à l'épreuve l'endurance des amibes, plus rapides que les cellules cancéreuses. Chaque labyrinthe comportait à sa sortie un appâtappât chimio-attracteur destiné à attirer ses victimes.

Les timelapsestimelapses montrent comment les deux foules microscopiques traversent avec succès ces différents labyrinthes, s'étendant sur 0,85 millimètres de long (plus pour celui de Hampton Court). En explorant les branches du labyrinthe, les amibes ont rapidement pu constater que les parois des culs-de-sacs abritaient moins de moléculesmolécules d'appât chimique que la trajectoire menant à la sortie. Tels des chienschiens de chasses, les micro-organismesmicro-organismes ont ainsi pu résoudre l'énigme grâce à leur « neznez » surdéveloppé.

Des amibes résolvent avec succès la reproduction microscopique du labyrinthe d'Hampton Court. © Cancer Research UK, Luke Tweedy, Michele Zagnoni

Votre communication a été interrompue

En temps normal, les amibes en tête de ligne auraient, à la manière de fourmisfourmis, laissé derrière elles une empreinte chimique, indiquant aux suivantes le chemin à suivre. Mais pas cette fois-ci. Grâce à de subtiles modifications, les chercheurs ont pu interrompre cette communication et faire un constat intéressant : en l'absence de signal, et suite à la dégradation des molécules odoriférantes par la première vaguevague de cellules, les amibes « suiveuses » ont eu beaucoup plus de difficulté à s'orienter correctement. Grâce à ces nouveaux résultats, les chercheurs espèrent en apprendre plus sur la manière dont les cellules cancéreuses se propagent, et dont les cellules fœtales s'orientent pour se fixer dans leur position finale.