Une étude, dont les résultats intitulés «Investigating the nature of active forces in tissues reveals how contractile cells can form extensile monolayers» ont été publiés dans la revue Nature Materials, a pu, en utilisant le fait que «les monocouches de cellules épithéliales présentent des propriétés d’alignement analogues à celles des cristaux liquides», montrer que l’organisation des monocouches épithéliaux «résultait du couplage entre les forces exercées au niveau de la matrice extracellulaire et sur les cellules voisines». Ce travail propose ainsi «un nouveau cadre pour comprendre l’auto-organisation des tissus basée sur l’analogie avec des cristaux liquides actifs nématiques et la nature des forces internes».

Relevons tout d'abord «des changements dans la façon dont les cellules adhèrent entre elles et à la matrice sont impliqués dans des mécanismes développementaux essentiels comme la formation et le modelage des tissus, mais aussi dans des mécanismes pathologiques comme la progression tumorale».

D'autre part, comme «au sein des tissus, les cellules individuelles ont bien souvent des formes plutôt allongées et s’alignent localement à la manière» des cristaux liquides nématiques (l'état nématique est intermédiaire entre phase solide, liquide et cristalline), une classe de matériaux inertes bien connue, les monocouches cellulaires peuvent «être décrites comme des matériaux nématiques, mais actifs, dans lesquels les moteurs moléculaires assurent le mouvement cellulaire».

Alors que, «pour des cellules individuelles isolées, les forces exercées sur la matrice se présentent généralement comme des forces opposées qui tirent vers l’intérieur de la cellule le long de son grand axe», au niveau collectif dans des épithéliums, «le comportement nématique du système est modifié, et cette organisation disparaît pour laisser place à des forces de poussée le long du grand axe».

Dans ce contexte, l'étude ici présentée a analysé «l’impact de l’adhésion cellulaire sur la dynamique de ces systèmes nématiques actifs et notamment sur les singularités d’alignement qui en résultent, appelées défauts topologiques». Pour comprendre ces changements entre l’individuel et le collectif, elle «montre que le changement du comportement nématique est la signature de la compétition entre les forces générées au niveau de la matrice et celles générées aux contacts intercellulaires»: par exemple, une perte d’adhésion entre cellules induit, «un renforcement mécanique au niveau de la matrice qui modifie le comportement collectif des cellules».

Alors que, dans les années 1960, «M. Steinberg proposait que le mouvement des cellules au sein d’un tissu et leur ségrégation était liée à la minimisation de la tension interfaciale, un mécanisme bien connu dans les bulles», ce travail propose une hypothèse alternative en montrant «que la séparation de populations cellulaires peut s’expliquer par l’émergence de comportements nématiques différents modulés par les propriétés d’adhésion».