Cette image de microscopie particulière affiche un globule blanc créant une saillie pour atteindre le corps étranger. Pointage : Virginie Bazin, Claire Hivroz, Julien Husson
Tout comme un soldat bien entraîné, la cellule de sang blanc utilise des capacités spécialisées pour identifier et éventuellement détruire les cambrioleurs dangereux, notamment en créant une saillie pour toucher efficacement la base, verrouiller, sonder et peut-être attaquer sa victime. Les chercheurs rapportant au sein de la Journal biophysique montrez en détail que ces cellules ne prennent que quelques secondes pour se transformer directement en ces unités protectrices très rigides et visqueuses.
L’auteur plus âgé Julien Husson, biophysicien à l’École Polytechnique près de Paris, et ses collaborateurs ont déjà montré que certains tissus sanguins blancs, appelés tissus T, peuvent pousser et attirer les dangers perçus via des contacts spécialisés. Pour exercer ce genre de forces, un cellulaire doit réorganiser la structure interne, se rendant plus ferme. Dans la présente étude, l’équipe de Husson a conçu le rhéomètre à micropipette afin de mesurer la rigidité, ainsi que la viscosité, d’un globule blanchi tout au long de sa transformation. L’objectif des chercheurs était de quantifier les changements physiques qui se produiront dans une cellule sanguine blanchie car elle pousse ou provoque un corps étranger – dans ce cas, la perle enduite de produits chimiques pour attirer la cellule.
Ces films montrent une cellule sanguine de couleur blanche faisant une saillie pour atteindre un corps étranger. Crédit : Julien Husson, LadHyX, CNRS, École Polytechnique, Institut Polytec
« Nous savions que lors du développement et de l’utilisation de sa protubérance, la cellule avait fortement réorganisé le cytosquelette et que ce cytosquelette particulier est un acteur important pour fournir à une cellule les propriétés mécaniques », explique Husson. « Donc, je pensais qu’il devait y avoir une trace mécanisée de signature. ”
La rigidité est un moyen de mesurer à quel point un matériau se déforme lorsqu’il est soumis à une certaine contrainte, tandis que la viscosité décrit la vitesse à laquelle le matériau particulier se déforme en dessous de cette pression. Par conséquent, pour déterminer simultanément ces propriétés des cellules sanguines blanches tout en déclenchant la réaction immunitaire de la cellule particulière, l’équipe avait besoin d’un dispositif expérimental qui pourrait d’une manière ou d’une autre maintenir et différer la force autour de la cellule tout en la faisant réagir comme si elle arrivait sur un danger.
Ce modèle affiche un globule blanc créant une saillie pour atteindre le corps étranger. Pointage de crédit : Julien Husson
La solution des chercheurs était d’utiliser une force qui oscillera soigneusement par rapport à une valeur moyenne constante. L’étanchéité de la cellule a été calculée à partir de la minuscule déformation causée par les oscillations, ainsi que la viscosité a été calculée à partir du délai entre une oscillation et la déformation résultante. Simultanément, l’objet appliquant la force particulière était une bille recouverte d’anticorps, ce qui provoquait la stimulation de la cellule particulière, changeait de forme et s’accrochait à la bille particulière.
« Bien que nous nous attendions à quelques changements mécanisés, ce que nous avons découvert était étonnamment spectaculaire », déclare Husson. L’équipe a examiné trois types de globules blancs et a découvert que dans toutes les situations, «la rigidité et la viscosité des cellules commencent à changer en quelques secondes après avoir été en contact avec les billes et augmentent jusqu’à 10 fois en quelques minutes. ”
« Curieusement », déclare Husson, « les ajustements mécaniques commencent avant même que tout type de changement de forme », évoquant la question de savoir si ces changements substantiels des propriétés mécanisées des cellules sanguines blanchies sont simplement le résultat d’autres caractéristiques ou ont leur propre pouvoir.
La réponse à cette question pourrait résider dans une autre conséquence de l’étude : Husson et ses collègues ont découvert que la rigidité et la viscosité de la cellule changent conjointement, à une proportion fixe qui est unique par rapport au type de cellule, tout comme une empreinte mécanique. « C’était vraiment excitant qu’il y ait ce genre d’universalité », dit-il.
Dans l’ensemble, les résultats de l’article suggèrent un mécanisme physique fondamental qui pourrait s’appliquer largement à tous les types de cellules et conduire à de nouvelles versions, théories et éventuellement à une meilleure compréhension et contrôle de notre matériel cellulaire, dans notre système immunitaire et au-delà.
Recherche : « Les ajustements viscoélastiques rapides sont une marque associée à l’activation précoce des leucocytes » par Alexandra Zak, Sara Violeta Merino-Cortés, Anaïs Sadoun, Farah Mustapha, Avin Babataheri, Stéphanie Dogniaux, Sophie Dupré-Crochet, Elodie Hudik, Hai-Tao He, Abdul I. Barakat, Yolanda R. Carrasco plus Yannick Ha, quatre mai 2021, Dossier biophysique .
DOI: 10. 1016/j. bpj. 2021. 02. 042
Ce travail a été principalement financé avec l’Agence Nationale des Etudes, le CNRS, l’École Polytechnique et le Fonds AXA pour la Recherche.
