Une étude, dont les résultats intitulés «Endosomal membrane tension regulates ESCRT-III-dependent intra-lumenal vesicle formation» sont publiés dans la revue Nature Cell Biology, a permis, à l’aide de sondes moléculaires, de mesurer la tension membranaire des endosomes, qui font partie du centre de tri cellulaire, et elle est parvenue à montrer que son relâchement facilite la formation de vésicules à l’intérieur des endosomes (vésicules intra-luminales) qui permettent d’envoyer les protéines vers la dégradation.

Relevons tout d'abord que «la tension de la membrane limitante des cellules joue un rôle important dans de nombreux processus biologiques». Ainsi, «une baisse locale de la tension facilite l’invagination de la surface» et la formation de vésicules, appelées endosomes, à l’intérieur de la cellule. Une des fonctions principales de ces endosomes, qui sont délimitées par une membrane contenant les protéines présentes sur les invaginations, «est de trier les protéines vers le recyclage ou la dégradation».

Les sondes moléculaires utilsées dans l'étude ici présentée «ont la capacité de pénétrer dans les cellules et de se fixer spécifiquement sur la membrane des organelles (mitochondries, réticulum endoplasmique, lysosomes, etc.) évoluant dans les profondeurs du cytoplasme». La particularité de ces outils microscopiques est la modification de leur fluorescence «quand ils se déforment sous l’effet d’une variation de la tension de la membrane dans laquelle ils sont insérés».

 
Par ailleurs, les vésicules intraluminales (ILV) à l’intérieur de l’endosome «peuvent être assimilées à de minuscules sacs de tri contenant les protéines et d’autres composés destinés à être traités». Les endosomes transportent ces ILV jusqu’aux lysosomes «qui sont les véritables centrales de destruction et de recyclage des déchets de la cellule».

L'étude a cherché «à vérifier si une chute de la tension de la membrane de l’organelle peut être à l’origine de la formation des ILV et donc si le tri des protéines dans les cellules est directement régulé par les propriétés physiques de la membrane».

 
Pour cela, les cellules ont été soumise à un choc hypertonique, c’est-à-dire que la concentration des solutés (composés en solutions) a été augmentée dans leur environnement. Comme «en réaction, les cellules ont expulsé de l’eau afin d’équilibrer les concentrations interne et externe des solutés», le volume de la cellule «a diminué et la tension de sa membrane aussi».

Il a alors été observé à l’aide des sondes «que la membrane des endosomes a subi le même relâchement que celle de la cellule entière». Il est apparu, en outre, que cette diminution de la tension était «accompagnée par la mobilisation, à la surface des organelles, des composés nécessaires à la formation d’un complexe (appelé ESCRT-III) qui est précisément la principale machine moléculaire nécessaire à la production des ILV».

Ensuite, dans un second temps, une autre expérience «a permis de corréler ces observations à la production effective d’ILV». Les cellules ont été, en particulier, exposé «à des facteurs de croissance épidermique (EGF) dont on sait qu’ils déclenchent la production d’ILV après une cascade de réactions». Grâce aux sondes, il a été constaté «que ce processus est lui aussi accompagné d’une chute de la tension sur les membranes des organelles». Ces observations permettent «de conclure que la tension de la membrane contrôle les fonctions des organelles».

En fin de compte, cette découverte fondamentale «pourrait avoir des implications dans le domaine du cancer ou des maladies dégénératives». En effet, le dispositif biomécanique employé «permet de piéger et de détruire rapidement l’EGF et donc d’interrompre le signal délivré par ce facteur de croissance avant qu’il ne s’emballe», une perturbation «souvent associée à l’apparition de cancer et de certaines maladies dégénératives».