Une étude, dont les résultats ont été publiés le 17 octobre dans la revue Cell Reports, démontre, grâce à des techniques de traitement de surface issues de la micro-électronique, que la division des cellules souches est conditionnée par des contraintes physiques.

Les cellules souches sont à la base du programme de régénération permanent de notre organisme, qui fait qu'à chaque instant, la division de centaines de millions de cellules donne naissance à de nouvelles générations de cellules afin de remplacer les plus anciennes. C'est en régulant le degré de symétrie de leurs divisions que ces cellules souches entretiennent la diversité des types cellulaires car «une division symétrique donnera en effet naissance à deux cellules souches identiques, tandis qu’une division asymétrique produira deux cellules différentes».

Pour démontrer que «la géométrie de l’environnement dans lequel les cellules souches sont confinées joue un rôle déterminant dans cette régulation entre divisions symétrique et asymétrique», «des surfaces microstructurées, obtenues grâce à des techniques de photolithographie issues de la micro-électronique et commercialisées par la société Cytoo», ont été employées. La division cellulaire de cellules souches, confinées dans des espaces soit symétriques, soit asymétriques, a été alors comparée «en observant la distribution des brins d’ADN des chromosomes d’une cellule entre ses deux cellules filles».

Il faut rappeler que, «dans une cellule, chaque chromosome est constitué d’un brin 'd’origine' et d’un brin 'copie' (issu de la réplication du brin d’origine)», de sorte qu'au cours de la division, «les deux brins d’ADN sont répliqués, séparés puis répartis entre les deux cellules filles». Il est ainsi apparu que, «lorsqu’une cellule souche se divise dans un environnement symétrique, les brins d’origine et les brins copies de l’ADN de ses chromosomes se répartissent de façon aléatoire entre ses deux cellules filles», tandis que lorsqu’elle est «confinée dans un environnement asymétrique, les brins d’origine ont tendance à s’accumuler dans l’une des cellules filles et les brins copies dans l’autre».

Comme «les brins d’origine contiennent des modifications épigénétiques qui, en régulant l’expression des gènes, déterminent les fonctions d’une cellule», cela implique que les cellules filles possédant uniquement des brins copies n'auront pas ces informations et seront comme 'remises à zéro', à la différence des autres cellules filles, qui «conserveront le profil de la cellule mère».

Ce travail, qui met en évidence «que les modes de divisions des cellules souches varient selon les contraintes physiques auxquelles elles sont soumises», permet de comprendre pourquoi «une blessure, un appauvrissement ou une accumulation anormale de cellules à proximité, peuvent les stimuler et influencer la façon dont elles assurent le renouvellement du tissu qui les accueille». De plus, «les techniques mises en place dans cette étude offrent des outils de précision pour maitriser le comportement des cellules souches et orienter le devenir de leur descendance in vitro», en vue d'applications thérapeutiques, notamment pour la régénération de tissus cellulaires endommagés.