Une étude, dont les résultats intitulés «Apical stress fibers enable a scaling between cell mechanical response and area in epithelial tissue» et «The nucleus acts as a ruler tailoring cell responses to spatial constraints» sont publiés dans la revue Science, ont permis de mettre en lumière deux mécanismes physico-biologiques par lesquels les cellules parviennent à appréhender leur taille, afin d’adapter leur comportement prolifératif et migratoire.

Relevons tout d'abord que, jusqu'ici, «les phénomènes physico-biologiques permettant aux cellules de mesurer leur taille et leur forme pour croître et se multiplier au cours du développement ou s’adapter à la densité des tissus dans lesquels elles résident étaient méconnus». Cependant, «de récents travaux ont établi que la prolifération et la morphogenèse des tissus sont toutes deux contrôlées par des forces mécaniques: les cellules sont capables de 'sentir' ces forces et d’adapter leur comportement».

Dans ce contexte, la première étude prolonge ce résultat «grâce à des travaux multidisciplinaires menés sur des cellules épithéliales de drosophile». Il est ainsi apparu qu’en réponse aux forces morphogénétiques, «les cellules s’allongent et prolifèrent en formant des fibres de stress». Ces faisceaux contractiles, «constitués d’actomyosine», pavent «la cellule au niveau des jonctions adhérentes (des ancrages membranaires retrouvés dans de nombreux tissus)».

Ainsi, des modélisations physiques et des données expérimentales ont montré que «le nombre de ces fibres de stress augmente avec la taille de la cellule» et que «la quantité de fibres dépend de la position et du nombre de jonctions tricellulaires dans la cellule», de sorte que ces jonctions tricellulaires agissent «comme une sorte de 'réglet' interne qui permet à la cellule de connaître sa taille et d’adapter son comportement».

Cette découverte «met en évidence une loi d’échelle entre la taille de la cellule et ses propriétés mécaniques, ce qui est essentiel pour limiter l'élongation des grandes cellules par rapport aux petites cellules, et in-fine pour contrôler la forme des tissus adultes», car «une cellule plus grande devrait augmenter sa résistance aux forces externes et ensuite se diviser pour redevenir comme ses voisines».

Néanmoins, il reste désormais «beaucoup à apprendre des interactions en jeu dans ces processus», car «on sait que les fibres de stress agissent en activant une voie de signalisation appelée Hippo-YAP qui est impliquée dans les cancers».

Pour sa part, la seconde étude «s’attache quant à elle à décrypter la façon dont certaines cellules (immunitaires ou cancéreuses) sont capables d’adapter leur comportement lorsqu’elles sont confinées dans un environnement dense». Elle met en évidence «que le noyau des cellules est capable de détecter le degré de compression imposé par l’environnement», un résultat corroboré par une autre étude publiée dans le même numéro de Science.

Concrètement, «traditionnellement considéré comme un 'entrepôt' passif pour le matériel génétique», le noyau se révèle «être un compartiment actif, capable de convertir rapidement des stimulations mécaniques en signaux biochimiques», car «le noyau se déforme avec la cellule, son enveloppe rigide se tend sous l’effet de la déformation», une tension qui «va déclencher l’action d’enzymes qui vont permettre aux cellules d’adapter leur état mécanique et leur comportement».

Les signaux produits par les enzymes impliquées peuvent «être ressentis par les cellules voisines et générer des effets collectifs». De la sorte, «ce mécanisme assure un rôle essentiel pour garantir que les cellules, telles que les cellules immunitaires, puissent s'adapter, survivre et se déplacer efficacement dans un environnement surpeuplé et mécaniquement hétérogène comme celui des tumeurs».

Au bout du compte, ces observations montrent que les cellules, qui «sont étonnamment résistantes aux forces de compression», surveillent «leur propre forme et développent une réponse contractile active lorsqu'elles sont trop déformées».