Une étude, dont les résultats intitulés « Epithelial cells adapt to curvature induction via transient active osmotic swelling » ont été publiés dans la revue Developmental Cell, a permis de découvrir que, lorsqu’un tissu se courbe, le volume des cellules qui le composent augmente au lieu de diminuer. Cette découverte, qui ouvre de nouvelles pistes pour la culture d’organes in vitro, alternative partielle à l’expérimentation animale, laisse aussi envisager de nouvelles perspectives pour la production de certains matériaux.

Rappelons tout d'abord, qu'on nomme 'morphogénèse' les mécanismes à l’œuvre au cours du développement embryonnaire « qui déterminent la distribution des cellules dans l’espace pour modeler la forme et la structure de nos tissus et de nos organes ». Ces mécanismes « à la base de notre développement et de celui de tout être vivant », permettent « d’expliquer comment se forment, par exemple, les plis de nos intestins ou les alvéoles de nos poumons ».

Dans ce contexte, l’étude ici présentée a analysé « la manière dont les cellules qui composent un tissu réagissent et s’adaptent en cas de courbure de celui-ci ». Concrètement, « en pliant in vitro une monocouche de cellules, c’est à dire un assemblage compact et plat de cellules disposées les unes à côté des autres », il est apparu « que le volume des cellules situées dans la courbure augmentait d’environ 50% au bout de cinq minutes au lieu de diminuer, puis revenait à la normale en moins de 30 minutes », ce qui est « le contraire de ce que l’on peut observer en pliant un matériau élastique ».

Plus précisément, « en courbant cette 'feuille' de cellules, similaire à celle qui compose notre peau », il a été constaté « que ces dernières gonflaient pour prendre une forme de petits dômes ». De plus, « le fait que cette augmentation de volume soit décalée dans le temps et transitoire » indique « qu’il s’agit d’un système actif et vivant ».

La conjugaison de deux phénomènes explique cette augmentation du volume : « le premier est une réaction mécanique à la courbure, le second est lié à la pression dite osmotique exercée sur la cellule ». En effet, comme les cellules évoluent dans un environnement constitué d’eau salée, « la membrane semi-perméable qui les sépare de leur environnement laisse passer l’eau mais pas le sel, qui exerce une certaine pression sur la cellule », de sorte que « plus la concentration de sel extérieure est importante (et donc la pression dite osmotique) plus la membrane de la cellule laissera passer l’eau, ce qui fera augmenter son volume ». En résumé, « lorsque l’on induit une courbure, les cellules réagissent comme si c’était la pression osmotique qui augmentait ». De ce fait, elles absorbent plus d’eau.

Au bout du compte, il s'agit d'une avancée pour le développement in vitro d’organoïdes, « ces structures multicellulaires en trois dimensions, conçues pour reproduire la micro-anatomie d’un organe et ses fonctions », qui permettent « d’effectuer de nombreuses recherches sans faire appel à l’expérimentation animale » : ce phénomène actif est à « prendre en compte pour contrôler la pousse spontanée d’organoïdes ».

Par ailleurs, cette découverte a aussi un intérêt industriel, car, aujourd’hui, « il n’existe pas à proprement parler de matériaux qui augmentent de volume lorsqu’on les plie ». Alors que « des ingénieurs ont conceptualisé un tel matériau sans jamais le concrétiser, car sa production s’avérait extrêmement compliquée », cette étude offre dans la foulée « de nouvelles clés de compréhension pour l’élaboration de tels matériaux ».