La curvotaxie ou comment la migration des cellules est dirigée par la courbure de leur environnement
Résumé
In vivo les cellules sont en contact avec diverses caractéristiques topographiques qui couvrent plusieurs ordres de taille et d'organisation. L'intégration cellulaire de ces caractéristiques topographiques affecte de multiples aspects de la physiologie de la cellule. Un grand nombre d'études ont mis en évidence que les cellules sont sensibles aux nanotopographies ou aux structures géométriques à l'échelle des cellules. Les biotopes naturels présentent également des caractéristiques topographiques beaucoup plus grandes qui sont souvent courbées et lisses, tels que les parois des vaisseaux sanguins, les cavités des cellules osseuses, les acini ou d'autres corps cellulaires. On sait très peu de choses sur la façon dont les cellules lisent et intègrent les courbures à leur propre échelle et sur les mécanismes menant à l'intégration de tels signaux physiques. Nous rapportons ici un nouveau sens cellulaire que nous appelons «curvotaxie» qui permet aux cellules de réagir aux variations de courbure à l'échelle cellulaire, un trait omniprésent des biotopes cellulaires. Nous développons des surfaces 3D sinusoïdales ultra-lisses présentant des modulations de courbure dans toutes les directions, et contrôlons le comportement des cellules sur ces paysages topographiques simplifiés. Nous montrons que les cellules évitent les régions convexes pendant leur migration et se positionnent dans des vallées concaves. La modélisation computationnelle combinée à l'analyse fonctionnelle et à l'imagerie en direct montre que la curvotaxie repose sur une interaction dynamique entre le noyau et le cytosquelette de la cellule. D'autres analyses montrent que la courbure du substrat affecte la forme du noyau cellulaire, les tensions intracellulaires, l'organisation et la dynamique des adhésions focales et l'expression des gènes. Au total, ce travail identifie la curvotaxie comme un nouveau mécanisme de guidage et qui favorise la courbure à l'échelle de la cellule comme un signal physique essentiel entièrement intégré par les cellules. Mots clés : biomatériau, cellules, topographie