Le secret de la croissance cellulaire réside peut-être dans les tendances « yo-yo » et « cog »


Le secret de la croissance cellulaire peut résider dans leurs tendances yo-yo et en forme d'engrenage

en b désigne le détachement (partiel) de la cellule fille après la cytokinèse, à la suite de quoi la totale diminue. Barre d’échelle (blanche), 10 µm. c Courbes de croissance de (n = 19) cellules de levure individuelles passant par la phase S/G2/M (croissance des bourgeons) mesurées avec la picobalance en utilisant le mode balayage dans (n ​​= 19) expériences indépendantes. taux de croissance globaux entre la masse initiale et la masse finale sont compris entre 0,1 et 2,0 pg min-1avec une moyenne de 0,7 ± 0,5 pg min-1 (Moyenne ± SD). La durée de la phase S/G2/M varie de 57 à 184 min, avec une moyenne de 96 ± 35 min. Nature (2022). DOI : 10.1038/s41467-022-30781-yMesures de la masse et du cycle cellulaire de cellules uniques de S. cerevisiae faisant germer des cellules filles. a, b Des cellules de levure individuelles exprimant les protéines marqueurs du cycle cellulaire marquées par fluorescence (Myo1-mKate2 (3 ×) et Whi5-mKOκ (1 ×)) ont été imagées toutes les 2 minutes à l’aide d’un contraste interférentiel différentiel (DIC) et d’une microscopie à fluorescence (panneaux supérieurs) . Une courbe de phase et d’amplitude du microcantilever a été enregistrée sur des intervalles de ≈50 s pour mesurer la masse cellulaire en mode balayage (film supplémentaire 4). Entre les mesures de masse consécutives, les lasers infrarouges et bleus Picobalance ont été éteints pendant ≈ 20 s pour réduire le blanchiment des fluorophores et les interférences potentielles avec la croissance des levures. Les valeurs de masse cellulaire dérivées d’ensembles de courbes d’amplitude simples sont affichées sous forme de points gris. Les données brutes moyennes (fenêtre mobile de 350 s, ligne rouge) montrent la tendance. Les barres cyan sur l’axe du temps indiquent la phase S/G2/M du cycle cellulaire de la levure et les barres magenta indiquent la phase G1. L’en b désigne le détachement (partiel) de la cellule fille après la cytokinèse, à la suite de quoi la masse totale diminue. Barre d’échelle (blanche), 10 µm. c Courbes de croissance de (n = 19) cellules de levure individuelles passant par la phase S/G2/M (croissance des bourgeons) mesurées avec la picobalance en utilisant le mode balayage dans (n ​​= 19) expériences indépendantes. Les taux de croissance globaux entre la masse de départ et la masse finale sont compris entre 0,1 et 2,0 pg min-1 avec une moyenne de 0,7 ± 0,5 pg min -1 (Moyenne ± SD). La durée de la phase S/G2/M varie de 57 à 184 min, avec une moyenne de 96 ± 35 min.

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(2022). DOI : 10.1038/s41467-022-30781-y

Les cellules, les unités de vie les plus fondamentales qui composent tous les organismes vivants, ont longtemps gardé leurs secrets, mais maintenant une équipe internationale de l’Université de Sydney, de l’ETH Zurich et de l’Université de Bâle a découvert certains de leurs secrets en développant un monde- première technique. Les scientifiques savent que les cellules se développent, mais il était communément admis que leur taille augmentait de manière linéaire ou exponentielle avant de se diviser. Eh bien, dans un article publié dans

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Sous la direction conjointe du physicien Dr. David Martinez-Martin de l’Université de Sydney, en utilisant une technique nanotechnologique appelée « picobalance inertielle », les scientifiques ont découvert que les levures se développent au niveau d’une seule cellule à intervalles séquentiels ou segments de croissance linéaire (taux de croissance constant). . À chaque intervalle, les cellules de levure passent à une croissance plus rapide ou plus lente – une tendance « semblable à un engrenage ».

La recherche a été menée à l’aide de Saccharomyces cerevisiae, un organisme de levure unicellulaire fondamental pour la production de pain, de bière, de vin et de médicaments. Les gènes codant pour les protéines de nombreuses espèces de levures reflètent les gènes des cellules animales, faisant de leur comportement une clé pour comprendre les maladies humaines.

Remarquablement, le comportement trouvé chez la levure diffère significativement de celui des cellules animales (y compris humaines). Ce n’est qu’en 2017 que le Dr. Martinez-Martin et ses collègues, qui ont également utilisé Picobalance, ont d’abord découvert que la masse des cellules vivantes de mammifères varie intrinsèquement – leur taille est « yo-yo ». « Nous avons découvert des processus qui remettent en question des modèles en biologie qui ont joué un rôle central pendant des décennies », a déclaré le Dr. Martinez Martin. « Les comportements que nous avons identifiés dans les cellules des règnes fongique et animal fournissent des preuves solides que les cellules ont des stratégies distinctes pour réguler leur masse et leur taille, et ouvrent la voie à une meilleure compréhension de la façon dont des structures complexes comme les yeux, le cerveau et les doigts pénètrent dans notre corps. «  Un modèle mathématique actuel, publié dans

Journal de recherche biologique – Thessalonique

du Dr. Martinez-Martin offre également de nouvelles perspectives sur la signification de ce flux cellulaire autrefois secret.

« Une autre de nos études récentes a révélé que bien que des variations de masse cellulaire aient été détectées dans des cellules de mammifères uniques, elles peuvent être parfaitement viables dans des organismes composés de nombreuses cellules de mammifères, y compris les humains. Notre modélisation suggère que toutes les cellules du corps ne gonflent pas et ne rétrécissent pas en même temps. Au lieu de cela, elles se donnent et se prennent les unes des autres, maintenant une répartition appropriée de la masse et du volume corporels.

« Les fluctuations de masse peuvent être utilisées par les cellules pour réguler les fonctions cellulaires telles que le métabolisme, l’expression des gènes, la prolifération et la mort cellulaire en modifiant la concentration et la densité des composants cellulaires chimiques. »

Le modèle suggère également que les fluctuations de masse permettent aux cellules de communiquer, agissant à la fois comme des signaux biomécaniques par les fluctuations de volume et par l’échange d’eau et de molécules.

« Je pense que cela pourrait être un mécanisme fondamental qui peut aider les cellules à localiser et à communiquer leur position au sein d’un organisme », a déclaré le Dr. Martinez Martin. « Par conséquent, cela pourrait être extrêmement important car cela pourrait permettre aux cellules d’identifier et de remplir leurs différents rôles et objectifs dans le corps. »

« Les chercheurs pensent qu’une meilleure compréhension de la façon dont les cellules changent de masse et de taille au fil du temps, et comment déréguler ce processus (lorsque les cellules changent de taille de manière atypique) peut être la clé du développement de la prochaine génération de diagnostics et de traitements pour une gamme de maladies. comme le cancer, le diabète et les maladies cardiovasculaires. »

À propos de la picobalance inertielle : la technique utilisée dans la découverte docteur Martinez-Martin, récemment reconnu comme un jeune acteur du changement par l’Organisation mondiale de la propriété intellectuelle, est le principal inventeur de la picobalance inertielle, une nouvelle technologie qui mesure la masse de cellules vivantes uniques ou multiples en temps réel et fait progresser la compréhension de la physiologie cellulaire. La technologie est actuellement commercialisée par la société suisse de nanotechnologie Nanosurf AG. dans une

La nature


Dans un article publié en 2017, le Dr. Martinez-Martin et ses collègues ont utilisé des picoblazes inertiels pour montrer que la masse des cellules vivantes de mammifères fluctue de 1 à 4 % en quelques secondes, en grande partie en raison de l’entrée et de la sortie d’eau dans les cellules.


Grâce à cette technique, ils ont également pu observer des cellules infectées par le virus de la vaccine (un virus de la famille des poxvirus). Les cellules infectées ont montré un comportement de masse différent au fil du temps que les cellules non infectées, permettant potentiellement une nouvelle méthode de détection des infections virales.
Faire dialoguer bactéries et levures grâce à un « nanotraducteur » Plus d’information: Andreas P. Cuny et al, les mesures de masse à haute résolution de levures bourgeonnantes individuelles montrent des segments de croissance linéaires,

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(2022). DOI : 10.1038/s41467-022-30781-yFourni par l’Université de Sydney

Citation

: Le secret de la croissance cellulaire peut résider dans les tendances « yo-yo » et « ressemblant à des engrenages » (22 juin 2022) récupéré le 22 juin 2022 sur https://phys.org/news/2022-06 -secret-cell- growth-yo-yo-gear-like.html Ce document est protégé par copyright. Sauf pour le commerce équitable à des fins d’étude ou de recherche privée, aucune partie ne peut être reproduite sans autorisation écrite. Le contenu est uniquement à des fins d’information.

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