Une étude, dont les résultats intitulés «Cell stretching is amplified by active actin remodelling to deform and recruit proteins in mechanosensitive structures» sont publiés dans la revue Nature Cell Biology, a permis, en combinant les techniques de microscopie de super-résolution et d’étirement cellulaire dans un dispositif miniaturisé innovant, d'analyser, pour la première fois, dans des cellules vivantes, les réponses mécaniques des protéines au sein de structures mécanosensibles.

Relevons tout d'abord que «les tissus et les cellules d’un organisme sont continuellement soumis à des forces mécaniques»: les muscles et les neurones, par exemple, «sont étirés pendant le mouvement, le battement du cœur ou la respiration». Plus généralement, «les cellules sondent constamment les propriétés mécaniques de leur microenvironnement, à l’aide de structures adhésives et leur cytosquelette».

Cette mécanosensibilité cellulaire, qui «joue un rôle clé dans la vie de la cellule», régule sa migration, sa prolifération et sa mort «lors de phénomènes physiologiques tels que le développement» et son altération «est impliquée dans le développement de multiples pathologies, notamment le cancer».

Alors que «des études antérieures réalisées sur des protéines purifiées ont montré que la mécanosensibilité cellulaire repose sur la déformation et la réorganisation des protéines», le consensus général «est qu'un stress mécanique externe appliqué aux cellules est directement et instantanément transmis aux protéines au sein des structures adhésives et du cytosquelette».

Néanmoins, cette hypothèse n'a jamais pu être vérifiée car aucune méthode ne permettait, jusqu'ici, «d'appliquer des forces externes aux cellules tout en capturant la réponse mécanique des protéines individuelles au sein de structures cellulaires». Dans ce contexte, l'étude ici présentée révèle «pour la première fois la réponse mécanique des protéines individuelles en combinant l’étirement cellulaire sur des substrats élastiques avec la microscopie de super-résolution».

Concrètement, «les techniques dites de super-résolution (prix Nobel de chimie 2014) permettent de résoudre les structures cellulaires à l'échelle nanométriques et de suivre en direct les mouvements des protéines», tandis qu'au cours «d’un étirement cellulaire, certaines protéines, en particulier les protéines d’adhésion, suivent le déplacement élastique du substrat» alors que «d’autres, comme les protéines connectées au cytosquelette, ont un comportement inélastique, car elles continuent à être déformées alors même que le substrat n'est plus étiré».

En fait, «ces déformations moléculaires différées et amplifiées par rapport au stress mécanique initial sont déclenchées par un remodelage transitoire et actif de la machinerie contractile de la cellule composée de filaments d’actine et de moteurs moléculaires»: ainsi, «ces déformations protéiques, qui révèlent des sites d'interaction cachés, permettent le recrutement de nouvelles protéines au sein des structures adhésives».

Il a été constaté «que la réponse mécanique des protéines n’est pas obligatoirement déclenchée par une transmission directe des forces externes»: une contrainte mécanique externe déclenche plutôt «une réponse active et déphasée de la cellule», un mécanisme qui «amplifie les stimuli mécaniques faibles pour déformer ou recruter des protéines lors de la mécanosensibilité cellulaire».